2026版《金版教程》高考复习化学区域A版第4讲 晶体结构与性质

高考总复习首选用卷化学第4讲晶体结构与性质考点1晶体的结构1.(2025·潍坊市高三开学调研)某种晶体的完整结构单元如图所示，该晶体的实际结构中存在约5%的氧空位(可提高氧离子电导性能)。下列说法错误的是()A．晶体中与Ni原子距离最近的Mn原子构成正八面体B．该晶体的一个完整晶胞中含有8个La原子C．该晶体实际结构的化学式为La2NiMnO5.7D．该晶体的实际结构中La(Ⅲ)与La(Ⅳ)原子个数比为1∶1答案D解析晶体中与Ni原子(位于顶点)距离最近的Mn原子(位于顶点)的数目为6，6个Mn原子构成正八面体，A正确；题图结构单元相当于eq\f(1,8)个晶胞，故该晶体的一个完整晶胞中含有8个La原子，B正确；由该结构单元及均摊法可知，该结构单元中La的数目为1，Ni、Mn的数目均为4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，O的数目为6×eq\f(1,2)＝3，故其化学式为La2NiMnO6，因该晶体的实际结构中存在约5%的氧空位，则该晶体实际结构的化学式为La2NiMnO6×(1－5%)，即La2NiMnO5.7，C正确；结合C项分析，由化合物中各元素化合价代数和为0可得(设有x个＋3价La)：3x＋4(2－x)＋2＋3＝2×5.7，则x＝1.6，即＋3价La的数目为1.6，＋4价La的数目为0.4，故该晶体的实际结构中La(Ⅲ)与La(Ⅳ)原子个数比为4∶1，D错误。2．(2023·重庆卷)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列说法错误的是()A．中心原子的配位数是4B．晶胞中配合物分子的数目为2C．晶体中相邻分子间存在范德华力D．该晶体属于混合型晶体答案D解析该晶体由分子组成，为分子晶体，D错误。3.(2025·武汉市高三调研)铁镁合金是目前储氢密度较高的材料之一，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a。下列说法正确的是()A．合金储氢的过程是物理变化B．铁镁合金中存在金属键和离子键C．晶体中Fe的配位数为4D．晶胞中Fe与Mg的最短距离为eq\f(\r(3),4)a答案D解析合金储氢的过程中形成了金属氢化物，为化学变化，A错误；铁镁合金中存在金属键，不存在离子键，B错误；以题给晶胞图中上方面心处Fe为研究对象，与其距离最近且相等的Mg有8个(上下两个晶胞各4个)，故Fe的配位数为8，C错误；晶胞中Fe与Mg的最短距离为晶胞体对角线长度的eq\f(1,4)，即eq\f(\r(3),4)a，D正确。考点2晶体的性质4．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A．熔点：NaF>MgF2>AlF3B．离子键强度：NaF>NaCl>NaBrC．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaO答案A解析由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键强度依次增强，故熔点依次升高，A错误。5．(2024·山东卷)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是()A．金刚石(C)B．单晶硅(Si)C．金刚砂(SiC)D．氮化硼(BN，立方相)答案B解析金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)，都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔、沸点越低，在这几种晶体中，键长Si—Si>Si—C>B—N>C—C，所以熔点最低的为单晶硅。6．(2025·北京师大附中统考)下列关于沸点的比较中，不正确的是()A．Cl2<Br2<I2B．邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛C．CH3Cl<CH3CH2Cl<CH3CH2CH2ClD．金刚石>碳化硅>硅晶体答案B解析邻羟基苯甲醛存在分子内氢键，而对羟基苯甲醛存在分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高，因此沸点顺序：邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛，B错误。7．(2025·辽宁沈阳二中模拟)卤化钠(NaX)和四卤化钛(TiX4)的熔点如图所示，下列判断不正确的是()A．TiF4的熔点反常升高是因为其键能较大B．NaX均为离子晶体C．随X－半径的增大，NaX的离子键减弱，熔点逐渐降低D．TiCl4、TiBr4、TiI4的相对分子质量依次增大，范德华力增大，熔点逐渐升高答案A解析由于电负性：F>Cl>Br>I，则TiF4形成离子晶体，而TiCl4、TiBr4、TiI4形成分子晶体，故TiF4的熔点反常升高，A错误。考点3配合物与超分子8．(2025·浙江省金丽衢十二校高三联考)下列关于超分子和配合物的叙述不正确的是()A．[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中三价铬离子提供空轨道，N、O、Cl提供孤电子对与三价铬离子形成配位键，其中心离子的配位数为6B．配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中存在离子键、共价键、配位键，若加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀C．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，包括离子D．人体细胞和细胞器的双分子膜体现了超分子自组装的特征答案B解析加入足量AgNO3溶液，配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中外界Cl－与Ag＋反应，内界配位体Cl－不与Ag＋反应，B错误。9．(2025·北京市海淀区高三期中)邻二氮菲的结构简式为，简写为phen，遇FeSO4溶液生成橙红色配合物[Fe(phen)3]SO4，其中Fe2＋的配位数为6。下列说法不正确的是()A．phen中，不含手性碳原子B．[Fe(phen)3]2＋中，phen的一个N参与配位C．[Fe(phen)3]2＋中，Fe2＋提供空轨道，N提供孤电子对D．[Fe(phen)3]SO4中，既存在极性键也存在非极性键答案B解析连接四个不同原子或基团的碳原子为手性碳原子，由phen的结构简式可知，phen中不存在手性碳原子，A正确；[Fe(phen)3]2＋中Fe2＋的配位数为6，则3个phen中的6个N都参与了配位，即每个phen的两个N参与配位，B错误；N原子上有孤电子对，Fe2＋有空轨道，Fe2＋与N原子形成配位键，C正确；[Fe(phen)3]SO4中存在C和C形成的非极性键，也存在C和H、C和N、S和O形成的极性键，D正确。10．在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。下列说法错误的是()A．该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和OB．该配离子中铜离子的配位数是4C．基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1D．该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H答案A解析根据其结构可知，该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键，而水分子中的O也可与该配离子中的H形成氢键，因此该配离子与水分子形成氢键的原子除N和O外，还有H，A错误。11．下列有关说法不正确的是()A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D．金属Cu晶胞结构如图4所示，每个Cu原子的配位数均为12答案C解析C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子核外只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多。12.(2025·湖南省衡阳市高三期末)已知两种短周期元素X、Y的原子价层电子排布式分别为3s1、nsnnp2n。这两种元素组成的物质的一种晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm。下列叙述错误的是()A．该晶体的化学式为Na2OB．氧离子的配位数为4C．该晶体为离子晶体D．该晶体的密度约为2.27g·cm－3答案B解析短周期元素X原子价层电子排布式为3s1，则X为Na元素；短周期元素Y的原子价层电子排布式为nsnnp2n，n＝2，则Y是O元素。离子半径Na＋<O2－，所以小黑球表示Na＋，大白球表示O2－，根据均摊原则，晶胞中O2－数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4、Na＋数为8，该晶体的化学式为Na2O，故A正确；根据图示，氧离子的配位数为8，故B错误；该晶体由Na＋、O2－构成，为离子晶体，故C正确；该晶体的密度为eq\f(23×8＋16×4,（0.566×10－7）3×6.02×1023)g·cm－3≈2.27g·cm－3，故D正确。13．(1)(2024·山东卷节选)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为________。当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是________(填标号)。A．CaO B．V2O5C．Fe2O3 D．CuO(2)(2024·甘肃卷节选)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为Mg·mol－1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为________g·cm－3(列出计算表达式)。(3)(2024·北京卷节选)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有________个。②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3和V2nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是________。答案(1)MnO2降低A(2)eq\f(\r(2),2)aCa3N3Beq\f(M,NAa2c)×1030(3)①4②eq\f(V2,4V1)解析(1)由均摊法得，晶胞中Mn的数目为1＋8×eq\f(1,8)＝2，O的数目为2＋4×eq\f(1,2)＝4，即该氧化物的化学式为MnO2；MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，Mn的化合价为＋2x，即Mn的化合价降低；CaO中Ca的化合价为＋2价、V2O5中V的化合价为＋5价、Fe2O3中Fe的化合价为＋3价、CuO中Cu的化合价为＋2价，其中CaO中Ca的化合价下降只能为0，其余可下降到比0大的价态，说明CaO晶体不能通过这种方式获得半导体性质。(2)图丙中，Ca位于正方形顶点，N位于正方形中心，故Ca与N的距离为eq\f(\r(2),2)apm；根据图甲，由均摊法可知，晶胞中Ca的个数为8×eq\f(1,8)＋2＝3，N的个数为8×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝3，B的个数为4×eq\f(1,4)＝1，则化合物的化学式是Ca3N3B；其摩尔质量为Mg·mol－1，阿伏加德罗常数的值是NA，晶胞体积为a2c×10－30cm3，则晶体的密度为eq\f(M,NAa2c)×1030g·cm－3。(3)①灰锡具有立方金刚石结构，所以每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个。②白锡晶胞中Sn原子数目为2，灰锡晶胞中Sn原子数目为8，所以其密度之比为eq\f(2M,NAV1)∶eq\f(8M,NAV2)＝eq\f(V2,4V1)。14.(1)(2023·浙江1月选考节选)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________。(2)(2023·山东卷节选)－40℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________，HOF水解反应的产物为____________(填化学式)。(3)(2023·全国乙卷节选)已知一些物质的熔点数据如下表：物质熔点/℃NaCl800.7SiCl4－68.8GeCl4－51.5SnCl4－34.1Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是__________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因__________________________________________________________________________________________________________________________________________。SiCl4的空间结构为________，其中Si的轨道杂化形式为________。答案(1)共价晶体SiP2(2)分子晶体HF、H2O2(3)氯化钠为离子晶体，而SiCl4为分子晶体随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大正四面体sp315．(1)TeO2可用作电子元件材料。TeO2晶胞是长方体结构(如图所示)，碲的配位数为________。已知NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为________g·cm－3。(2)(2025·太原市高三学业诊断)锡酸钙(CaSnO3)具有介电性质，晶体属于钙钛矿结构的立方晶系，其晶胞结构如图，锡酸钙贮锂材料有着高能量密度、无污染、资源丰富及价格便宜等优点，是极具发展潜力的一种负极材料。CaSnO3中金属离子与氧离子间的作用力为________，该晶体中每个氧离子周围与它最近且距离相等的氧离子有________个。若晶胞参数为anm，则晶体密度为________g·cm－3(设NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。(3)(2025·辽宁省鞍山市高三质量监测)[Fe(C2O4)3]3－的结构简式如图，该微粒的配位原子为________(填元素符号)，中心原子配位数为________，设计简单的实验证明Fe(Ⅲ)为内界的一部分：______________________________________________________。答案(1)6eq\f(3.2×1023,NAa2b)(2)离子键8eq\f(40＋119＋48,NA（a×10－7）3)(3)O6取少量样品配成溶液后，加入KSCN溶液，若未见红色，则证明Fe(Ⅲ)为内界的一部分解析(2)离子之间的作用力是离子键；，以0号O2－为研究对象，1、2、3、4号四个O2－与其等距离且距离最近，0号O2－所在棱被4个晶胞共用，每个“1、2、3、4”微粒均为这4个晶胞中的2个所共用，故与0号O2－等距离且距离最近的O2－的数目为4×4×eq\f(1,2)＝8；1个晶胞的体积为a3×10－21cm3，而由均摊法可知，1个晶胞中含1个Ca2＋、1个Sn4＋、3个O2－，则1个晶胞的质量为eq\f(40＋119＋48,NA)g，则该晶体密度＝eq\f(40＋119＋48,NA（a×10－7）3)g·cm－3。16．(2024·江西卷)NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是()A．Nb的配位数是6B．Nb和O的最短距离为eq\f(\r(2),2)anmC．晶体密度ρ＝eq\f(6×（93＋16）,NA×a3×10－21)g·cm－3D．M的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))答案D解析由题图可知，Nb处于面心，距其最近且相等的O有4个，配位数为4，A错误；Nb和O的最短距离为晶胞棱长的一半，即eq\f(1,2)anm，B错误；该晶胞中Nb的个数为6×eq\f(1,2)＝3，O的个数为12×eq\f(1,4)＝3，晶胞质量为eq\f(3×（93＋16）,NA)g，晶胞体积为(a×10－7cm)3，故晶体密度为eq\f(3×（93＋16）,NA×a3×10－21)g·cm－3，C错误。17.氮化铝可用作热交换器中的高温结构材料等，可由铝粉在氨或氮气氛围中800～1000℃下合成，其晶胞结构如图所示(晶胞参数的单位为pm，设NA为阿伏加德罗常数的值)，下列说法正确的是()A．氨气分子间存在氢键，所以氨气分子稳定性强B．1个氮化铝晶胞中含有17个铝原子和17个氮原子C．若铝原子的半径为rpm，则铝的空间利用率为eq\f(136\r(3)πr3,27a2c)×100%D．该晶胞的密度为eq\f(164\r(3),3NAa2c)×1030g·cm－3答案D解析氨气分子稳定性强是因为氮氢键的键能大，A错误；1个氮化铝晶胞中含有6个铝原子和6个氮原子，B错误；1个氮化铝晶胞中含有6个铝原子，铝原子的体积为eq\f(4πr3×6,3)pm3，晶胞的体积为eq\f(3\r(3)a2c,2)pm3，则铝的空间利用率为eq\f(16\r(3)πr3,9a2c)×100%，C错误；该晶胞的质量为eq\f(246,NA)g，晶胞的体积为eq\f(3\r(3)a2c,2)pm3，则晶胞的密度为eq\f(164\r(3),3NAa2c)×1030g·cm－3，D正确。18．(2024·全国甲卷节选)(1)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。物质SnF4SnCl4SnBr4SnI4熔点/℃442－3429143(2)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)。答案(1)SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高(2)6eq\f(4×（207＋32）,NA×（594×10－10）3)或eq\f(956,NA×（594×10－10）3)解析(2)由PbS晶胞结构图可知，Pb的配位数为6。该晶胞中有4个Pb和4个S，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为eq\f(4×（207＋32）,NA×（594×10－10）3)g·cm－3或eq\f(956,NA×（594×10－10）3)g·cm－3。19．(2023·重庆卷节选)α­AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ­AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图1所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。(1)测定晶体结构最常用的仪器是________(填字母)。A．质谱仪 B．红外光谱仪C．核磁共振仪 D．X射线衍射仪(2)γ­AgI与α­AgI晶胞的体积之比为________。(3)测定α­AgI中导电离子类型的实验装置如图2所示。实验测得支管a中AgI质量不变，可判定导电离子是Ag＋而不是I－，依据是_________________________________________________________________________________________________