2025届高三高考化学二轮复习+题型突破33　晶体结构、晶胞计算及性质原因解释含答案

2025届高三高考化学二轮复习题型突破33晶体结构、晶胞计算及性质原因解释1.(2024·浙江6月选考)氧是构建化合物的重要元素。请回答:某化合物的晶胞如图,Cl-的配位数(紧邻的阳离子数)为;写出该化合物的化学式,写出该化合物与足量NH4Cl溶液反应的化学方程式

。

2.(2024·浙江1月选考)氮和氧是构建化合物的常见元素。已知:+H2O请回答:某化合物的晶胞如图,其化学式是,

晶体类型是。

3.(2023·浙江1月选考)硅材料在生活中占有重要地位。请回答:Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是,该化合物的化学式为。

4.(2024·江苏卷)反萃取后,Fe2(SO4)3经转化可得到铁酸铋。铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上,O原子未画出),其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=。

5.(2024·湖北卷)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物,4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点,且每个Be的配位环境相同,Be与Be间通过CH3COO-相连,其化学式为。

6.(2024·黑吉辽卷)负载在TiO2上的RuO2催化活性高,稳定性强。TiO2和RuO2的晶体结构均可用下图表示,二者晶胞体积近似相等,RuO2与TiO2的密度比为1.66,则Ru的相对原子质量为(精确至1)。

7.(2024·全国甲卷)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料,其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体密度为g·cm-3

(列出计算式)。考情分析:物质结构和性质中晶胞结构是高考必考内容,通过定量分析和计算考查晶胞的相关知识。考查角度:(1)定量方面:晶体组成的化学式、原子分数坐标及密度计算。(2)定性方面:熔、沸点的比较。1.晶体结构(1)离子晶体模型晶体类型NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞配位数684F-:4Ca2+:8密度(g·cm-3)的计算,a为晶胞边长(cm)4×58.5168.54×974×78(2)典型共价晶体模型晶体金刚石二氧化硅碳化硅(SiC)晶胞结构分析①每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构。每个C为12个六元环共有。②每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2①每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构。②最小环上有12个原子,即6个O、6个Si每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构密度(g·cm-3)的计算[a为晶胞边长(cm),NA为阿伏加德罗常数的值]8×128×604×40(3)典型分子晶体模型晶体干冰冰晶胞结构分析①CO2位于立方体的面心和顶角;②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个每个水分子周围有4个紧邻的水分子,且与这4个水分子形成4个氢键密度(g·cm-3)的计算[a为晶胞边长(cm),NA为阿伏加德罗常数的值]4×448×18(4)混合型晶体模型晶体结构晶体解读①石墨层状晶体中,层与层之间的作用力是分子间作用力;②平均每个正六边形拥有的碳原子个数为2,碳原子采取的杂化方式是sp22.典型晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图典型晶胞原子分数坐标xy平面上(沿z轴)的投影图1(0,0,0),2(0,1,0),3(1,1,0),7(1,1,1)1(0,0,0),3(1,1,0)5(0,0,1),6(0,1,1)7(1,1,1),911(0,0,0),911012,1141,114,1334,1注意上面结构中的原子也可以换为不同的原子,但在投影图中的位置不变。3.密度计算(1)公式:ρ=m(2)晶胞参数与对角线、粒子半径关系①面对角线长=2a。②体对角线长=3a。③体心立方堆积4r=3a(r为原子半径)。④面心立方堆积4r=2a(r为原子半径)。(3)晶胞的体积:V=S(底面积)×h(高)几何体图示计算公式立方体V=a3长方体V=abc正三棱柱V=12a2hsin3正六棱柱V=6×12a2hsin=3(4)单位换算①1pm=10-12m=10-10cm②1nm=10-9m=10-7cm③1μm=10-6m=10-4cm1.(2024·金华一中月考)第ⅢA族磷化物均为共价化合物,被广泛用于高温技术、新型电子产品等领域。实验测定磷化铝和磷化铟的熔点分别为2000℃、1070℃,从结构角度说明其熔点差异的原因。

2.(2024·台州教学质量评估)AlF3的熔点为1090℃,远高于AlCl3的192℃,原因是

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3.TiO2的一种晶胞具有典型的四方晶系结构(如图所示),以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。晶胞中A、B的原子分数坐标分别为(0.31,0.31,0)、(0.81,0.19,0.5)。已知晶胞含对称中心,则C、D原子分数坐标分别为、。该晶胞中B、C两个氧原子之间的核间距d=pm。

4.(2024·浙江高三选考模拟)碳、氮和氧是构建化合物的常见元素。请回答:某化合物的晶胞如图,其化学式是,

晶体类型是。

5.(2024·浙南名校联盟联考)氟及其化合物种类繁多,应用广泛。请回答:某含氟化合物晶胞如图,其化学式为,

设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为g·cm-3。

6.(2024·温州第三次测试)普鲁士蓝的化学式为KFe2(CN)6,其结构如图1(可能位于中心的K+未标出)或图2(K+、CN-未标出)所示。请回答:(1)关于KFe2(CN)6晶体下列说法不正确的是(填序号)。

A.存在的化学键有σ键、π键、配位键、离子键等B.Fe、N、C的电负性由大到小的顺序:N>C>FeC.晶体中C≡N的键能>KCN中C≡N的键能D.晶胞中Fe2+、Fe3+原子均参与形成配位键,其配位数之比为6∶6(2)可溶性氰化物(如KCN)有剧毒,但普鲁士蓝却无毒,请从结构角度解释普鲁士蓝无毒的原因是

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（3）图2晶胞中K+的个数为,设普鲁士蓝的最简式的式量为Mr,晶体密度为ρg·cm-3,则相邻K+之间的最短距离为nm。(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)参考答案题型突破33晶体结构、晶胞计算及性质原因解释真题导航1.12K3ClOK3ClO+2NH4Cl+H2O3KCl+2NH3·H2O解析由晶胞结构知,Cl位于8个顶点,O位于体心,K位于面心,1个晶胞中含Cl:8×18=1个、含O:1个、含K:6×12=3个,该化合物的化学式为K3ClO;由图可知,Cl-的配位数为8×32=12;该化合物可看成KCl·K2O,故该化合物与足量NH4Cl溶液反应生成KCl和NH3·H2O,反应的化学方程式为K3ClO+2NH4Cl+H2O3KCl+2NH3·H22.Cr(H2O)4Cl2或CrCl2·4H2O分子晶体解析由晶胞图可知,化学式为Cr(H2O)4Cl2或CrCl2·4H2O;由晶胞图可知构成晶胞的粒子为Cr(H2O)4Cl2或CrCl2·4H2O分子,故为分子晶体。3.共价晶体SiP2解析由Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图可知,原子间通过共价键形成的空间网状结构,形成共价晶体;根据均摊法可知,一个晶胞中含有8×18+6×12=4个Si,8个P,4.2∶1解析由均摊法知,晶胞中位于面上的Fe有8个,位于晶胞内的Fe有4个,则N(Fe)=8×12+4=8,位于晶胞面上的Bi有8个,则N(Bi)=8×12=4,故N(Fe)∶N(Bi)=2∶5.Be4O(CH3COO)6解析Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物,4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点,Be与Be间通过CH3COO-相连,又四面体有6条棱,则4个Be间共有6个CH3COO-,故其化学式为Be4O(CH3COO)6。6.101解析二者晶体结构相同,晶胞体积近似相等,则二者密度之比等于摩尔质量之比,设Ru的相对原子质量为Mr,则Mr+3248+32=1.66,解得M7.6(207+32)×4解析晶胞中距离黑球(白球)最近的白球(黑球)数目为6,故Pb的配位数为6;晶胞中黑球数目为12×14+1=4,白球数目为8×18+6×12=4,即晶胞中含有4个PbS,故该晶体密度为(207+32)×4N模拟预测1.磷化铝和磷化铟属于共价晶体,由于Al、In为同主族元素,随着原子序数的递增,核外电子层数逐渐增加,原子半径Al<In,共价键键长Al—P<In—P,Al—P的键能强于In—P的键能,因此AlP熔点高于InP解析①实验测定磷化铝和磷化铟的熔点分别为2000、1070℃,二者熔点高,属于共价晶体,由于Al、In为同主族元素,随着原子序数的递增,核外电子层数逐渐增加,原子半径Al<In,共价键键长Al—P<In—P,Al—P的键能强于In—P的键能,因此AlP熔点高于InP。2.AlF3为离子晶体,熔化时克服离子键,AlCl3为分子晶体,熔化时克服范德华力,离子键作用力强于范德华力,故AlF3熔点远高于AlCl3解析AlF3为离子晶体,熔化时克服离子键,AlCl3为分子晶体,熔化时克服范德华力,离子键作用力强于范德华力,故AlF3熔点远高于AlCl33.(0.19,0.81,0.5)(0.69,0.69,1)0.62×2a解析根据晶胞中A、B的原子坐标分别为(0.31,0.31,0),(0.81,0.19,0.5)和晶胞含对称中心,根据对称关系0.31+0.69=1,0.81+0.19=1,0.5+0.5=1,则C、D原子坐标分别为(0.19,0.81,0.5),(0.69,0.69,1),B、C两个氧原子之间的核间距d2=(0.81-0.19)2a2+(0.81-0.19)2a2,则d=0.622a。4.CaCN2或CaN2C离子晶体解析根据“均摊法”,1个晶胞中含Ca:4×16+4×112+2=3,含CN2:2×13+2×16+2=3,则化学式为CaCN2;该晶体由5.K2CuF4ρ=4.36×解析根据均摊法计算,一个晶胞中Cu的个数为8×18+1=2,F的个数为16×14+4×12+2=8,K的个数为8×14+2=4,所以该含氟化合物的化学式为K2CuF4;②该晶胞中共含有Cu原子2个,F原子8个,K原子4个,所以一个晶胞的质量m=64×2+19×8+39×4NA=436NAg,晶胞体积V=(a×10-10×a×10-10×b×10-10)cm3=a2b×10-30cm6.(1)C(2)普鲁士蓝的铁与氰基以配位键结合,剧毒的氰根离子不可能游离出来,因此普鲁士蓝本身是无毒的(3)4223解析(1)关于KFe2(CN)6晶体,A.存在的化学键有σ键、π键、配位键、离子键等,A正确;B.Fe、N、C的电负性由大到小的顺序:N>C>Fe,B正确;C.在KFe2(CN)6晶体中C≡N的键能等于KCN中C≡N的键能,C错误;D.由图1可知,在晶胞中Fe2+、Fe3+原子均参与形成配位键,其配位数之比为6∶6,D正确;故选C;(2)因为普鲁士蓝的铁与氰基以配位键结合,剧毒的氰根离子不可能游离出来,所以普鲁士蓝本身是无毒的;(3)晶胞中,Fe2+个数为18×8+12×6=4,Fe3+个数为14×12+1=4,K+与Fe2+、Fe3+比值为1∶1,所以K+个数为4;晶胞的棱长为34MrρNA×107,图1中K+位于每个晶胞中心,图2中K+位于小正方体的中心2025届高三高考化学二轮复习题型突破35有机实验1.(2024·浙江6月选考)有机物A经元素分析仪测得只含碳、氢、氧3种元素,红外光谱显示A分子中没有醚键,质谱和核磁共振氢谱示意图如下。下列关于A的说法正确的是()A.能发生水解反应B.能与NaHCO3溶液反应生成CO2C.能与O2反应生成丙酮D.能与Na反应生成H22.(2024·浙江1月选考)关于有机物检测,下列说法正确的是()A.用浓溴水可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚B.用红外光谱可确定有机物的元素组成C.质谱法测得某有机物的相对分子质量为72,可推断其分子式为C5H12D.麦芽糖与稀硫酸共热后加NaOH溶液调至碱性,再加入新制氢氧化铜并加热,可判断麦芽糖是否水解3.(2023·浙江6月选考)苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸(含有少量NaCl和泥沙)的提纯方案如下:粗苯甲酸悬浊液滤液苯甲酸下列说法不正确的是()A.操作Ⅰ中依据苯甲酸的溶解度估算加水量B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙和NaClC.操作Ⅲ缓慢冷却结晶可减少杂质被包裹D.操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体4.(2024·山东卷)我国科学家在青蒿素研究方面为人类健康作出了巨大贡献。在青蒿素研究实验中,下列叙述错误的是()A.通过萃取法可获得含青蒿素的提取液B.通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构C.通过核磁共振谱可推测青蒿素相对分子质量D.通过红外光谱可推测青蒿素分子中的官能团5.(2023·湖北卷)实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点142℃),实验中利用环己烷-水的共沸体系(沸点69℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81℃),其反应原理:++H2O下列说法错误的是()A.以共沸体系带水促使反应正向进行B.反应时水浴温度需严格控制在69℃C.接收瓶中会出现分层现象D.根据带出水的体积可估算反应进度考情分析:有机实验是浙江高考的一个热点内容,考查学生信息获取与加工,逻辑推理与论证的能力。考查角度:实验原理、基本操作、装置图的识别、仪器的使用和选择、有机物的鉴别、有机物的分离提纯等。1.四个重要的有机实验(1)溴苯的制备原理:+Br2+HBr↑仪器:注意事项①苯、溴在铁屑作催化剂的条件下制取溴苯。加药品的顺序:先苯、再溴、最后铁。②注意控制反应速率,以反应物液面微沸为宜,防止苯和溴大量挥发。③长导管除导气外,还可以兼起冷凝器的作用,使挥发出来的苯或溴回流。④先用10%NaOH溶液洗涤除去溴苯中的溴,再用分液漏斗分液。(2)硝基苯的制备原理:+HO—NO2+H2O仪器:注意事项①配制浓硫酸与浓硝酸的混合酸必须是浓酸,否则不反应。②在50~60℃下水浴加热(温度过高会有副产物生成)。③除去混合酸后,用蒸馏水和NaOH溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤。④用无水CaCl2干燥、分离后得到纯硝基苯。(3)乙酸乙酯的制备原理:CH3COOH+HOC2H5+H2O仪器:注意事项①导管末端接近液面而未伸入液面下的目的是防止倒吸。②除去乙酸乙酯中的乙酸,应选用饱和碳酸钠溶液,不能选用NaOH溶液,否则会引起酯的大量水解。(4)检验蔗糖(或淀粉)的水解产物是否具有还原性注意事项①加入新制的Cu(OH)2(或银氨溶液)之前,需要先加入NaOH溶液中和作催化剂的H2SO4使溶液呈碱性,否则会导致实验失败。②有砖红色沉淀(或银镜)生成,只能证明蔗糖(或淀粉)已经发生水解。如果需要确定淀粉水解完全,还需要另取一份水解液,加入碘水,溶液不显蓝色。2.有机物制备常考的仪器、装置仪器装置注意:球形冷凝管只能用于冷凝回流,直形冷凝管既能用于冷凝回流,又能用于冷凝收集馏分。3.常见有机物的分离与提纯分离、提纯方法适用范围蒸馏适用于沸点不同的互溶液体混合物分离萃取萃取包括液-液萃取和固-液萃取。液-液萃取是利用待分离组分在两种不互溶的溶剂中的溶解度不同,将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程;固-液萃取是用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程分液适用于两种互不相溶的液体混合物分离。萃取之后往往需分液重结晶重结晶是将晶体用溶剂(如蒸馏水)溶解,经过滤、蒸发、冷却等步骤后再次使之析出,以得到更加纯净的晶体的纯化方法。重结晶常用于提纯固态化合物。重结晶溶剂选择的要求:①杂质在所选溶剂中溶解度很小(使杂质析出)或很大(使杂质留在母液中),易于除去;②被提纯的物质在所选溶剂中的溶解度受温度影响较大,升温时溶解度增大,降温时溶解度减小,冷却后易结晶析出4.有机物的鉴别(1)常用试剂:酸性高锰酸钾溶液、溴水、银氨溶液、新制Cu(OH)2、FeCl3溶液、碘水、酸碱指示剂、NaHCO3溶液等。(2)碳碳双键(烯烃)取样、滴加溴水、溴水褪色(但醛基有干扰)。(3)卤代烃中卤素的检验取样,滴入NaOH溶液,加热至分层现象消失,冷却后加入稀硝酸酸化,再滴入AgNO3溶液,观察沉淀的颜色,确定卤素种类。(4)烯醛中碳碳双键的检验①若是纯净的液态样品,则可向所取试样中加入溴的四氯化碳溶液,若褪色,则证明含有碳碳双键。②若样品为水溶液,则先向样品中加入足量新制Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸,充分反应后冷却过滤,向滤液中加入稀硝酸酸化,再加入溴水,若褪色,则证明含有碳碳双键。5.只用一种试剂鉴别不同有机物的方法(1)苯、乙醇、四氯化碳:。

(2)乙酸、乙醇、乙酸乙酯:。

(3)苯酚、KI淀粉溶液、1-己烯、苯、四氯化碳:。

(4)甲酸、乙酸、乙醇、乙醛:。

(5)硝基苯、甲苯、苯:。

(6)溴苯、苯、乙醇:。

(7)环己烷、溴苯、甘油:。

1.已知:①+HNO3+H2OΔH<0;②硝基苯沸点为210.9℃,蒸馏时选用空气冷凝管。下列制取硝基苯的操作或装置(部分夹持仪器略去),正确的是()2.某学习小组设计的蔗糖水解反应如图所示(夹持装置省略)。下列说法错误的是()A.稀硫酸和热水浴都能加快蔗糖水解速率B.滴加NaOH溶液的目的是调节溶液的pH至碱性C.加热至沸腾后试管内生成黑色沉淀D.实验现象证明蔗糖水解有还原性物质生成3.某实验小组仅选择图中装置制备对溴异丙基苯[]并检验生成的HBr,其中装置错误的是()4.(2024·宁波第一学期模拟)实验室初步分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的流程如下:已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6℃,“乙醚-环己烷-水共沸物”的沸点为62.1℃。下列说法不正确的是()A.操作a为分液,操作c为重结晶B.操作b中需用到直形冷凝管C.可用冷水洗涤苯甲酸粗品D.无水MgSO4可以用浓硫酸代替5.(2024·金丽衢十二校高三二联)苯酚是一种重要的化工原料,其废水对生物具有毒害作用,在排放前必须经过处理。为回收利用含苯酚的废水,某小组设计如下方案,有关说法正确的是()含苯酚废水有机溶液苯酚钠溶液苯酚A.步骤①中,分液时从分液漏斗下口先放出废水,再放出有机溶液B.试剂①可用NaOH溶液或Na2CO3溶液C.步骤①②的操作为分液,步骤③的操作为过滤D.试剂②若为少量CO2,则反应为2+CO2+H2O2+CO32−6.(2024·浙江新阵地联盟三联)乙酰苯胺是一种具有解热镇痛作用的白色晶体,20℃时在乙醇中的溶解度为36.9g,在水中溶解度为0.46g,100℃时水中溶解度为5.50g。某实验小组设计提纯粗乙酰苯胺(含少量氯化钠和有机杂质)方案如下:粗乙酰苯胺溶液A溶液B乙酰苯胺下列说法不正确的是()A.操作Ⅰ中若观察到乙酰苯胺未完全溶解,可补加适量水B.操作Ⅱ稍冷却目的是防止暴沸,加入活性炭可吸附有机杂质C.操作Ⅲ宜缓慢自然冷却结晶,有利于得到较大晶体颗粒D.操作Ⅳ可用乙醇洗涤,利于快速晾干参考答案题型突破35有机实验真题导航1.D[由质谱图可知,有机物A相对分子质量为60,A只含C、H、O三种元素,因此A的分子式为C3H8O或C2H4O2。由核磁共振氢谱可知,A有4种等效氢,个数比等于峰面积之比为3∶2∶2∶1,因此A为CH3CH2CH2OH。A.A为CH3CH2CH2OH,不能发生水解反应,故A错误;B.A中官能团为羟基,不能与NaHCO3溶液反应生成CO2,故B错误;C.CH3CH2CH2OH的羟基位于末端C上,与O2反应生成丙醛,无法生成丙酮,故C错误;D.CH3CH2CH2OH中含有羟基,能与Na反应生成H2,故D正确。]2.A[A.溴乙烷可萃取浓溴水中的溴,出现分层,下层为有色层,溴水具有强氧化性、乙醛具有强还原性,乙醛能还原溴水,溶液褪色,苯酚和浓溴水发生取代反应产生2,4,6⁃三溴苯酚白色沉淀,故浓溴水可鉴别溴乙烷、乙醛和苯酚,A正确;B.红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构的特点,红外光谱可确定有机物的基团、官能团等,元素分析仪可以检测样品中所含有的元素,B错误;C.质谱法测得某有机物的相对分子质量为72,不可据此推断其分子式为C5H12,相对分子质量为72的有机物还可以是C4H8O、C3H4O2等,C错误;D.麦芽糖及其水解产物均具有还原性,均能和新制氢氧化铜在加热时生成砖红色沉淀Cu2O,若按方案进行该实验,不管麦芽糖是否水解,均可生成砖红色沉淀,故不能判断麦芽糖是否水解,D错误。]3.B[A.操作Ⅰ中,为减少能耗、减少苯甲酸的溶解损失,溶解所用水的量需加以控制,可依据苯甲酸的大致含量、溶解度等估算加水量,A正确;B.操作Ⅱ趁热过滤的目的是除去泥沙,同时防止苯甲酸结晶析出,NaCl含量少,通常不结晶析出,B不正确;C.操作Ⅲ缓慢冷却结晶,可形成较大的苯甲酸晶体颗粒,同时可减少杂质被包裹在晶体颗粒内部,C正确;D.苯甲酸微溶于冷水,易溶于热水,所以操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体,既可去除晶体表面吸附的杂质离子,又能减少溶解损失,D正确。]4.C[A.某些植物中含有青蒿素,可以通过用有机溶剂浸泡的方法将其中所含的青蒿素浸取出来,这种方法也叫萃取,固液分离后可以获得含青蒿素的提取液,A正确;B.晶体中结构粒子的排列是有规律的,通过X射线衍射实验可以得到晶体的衍射图,通过分析晶体的衍射图可以判断晶体的结构特征,故X射线衍射可测定青蒿素晶体结构,B正确;C.通过核磁共振谱可推