高三二轮高效复习主题巩固卷化学（单选）晶体结构的分析应用

[课下巩固检测练(十一)]晶体结构的分析应用(选择题每题5分)1．(2025·安徽高考)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为dpm。如图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()A．碘晶体是混合型晶体B．液态碘单质中也存在“卤键”C．127g碘晶体中有NA个“卤键”D．碘晶体的密度为eq\f(2×254,abd×NA×1030)g·cm3解析：选A。碘晶体为分子晶体，A错误；“卤键”类似分子间作用力，液态碘分子间距离较近，也存在“卤键”(可类比冰和水进行分析，冰和水中都存在氢键)，故B正确；127g碘晶体的物质的量为0.5mol，根据题图可知，1个I2形成4个“卤键”，1个“卤键”被2个I2共有，故127g碘晶体中含有“卤键”的数目为0.5mol×4×eq\f(1,2)×NAmol1＝NA，C正确；题图方框中4个I原子及其上层4个对应位置的I原子形成的重复单元的体积为abd×1030cm3，且上、下层中各含2个I2，故碘晶体的密度为eq\f(2×254,abd×NA×1030)g·cm3，D正确。2．(2024·贵州高考)我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2­crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是()A．富勒烯C60是分子晶体B．图示中的K＋位于Au形成的二十面体笼内C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3解析：选C。富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体，A正确；由题图可知，中心K＋周围有12个Au形成二十面体笼(每个面为三角形，上、中、下层分别有5、10、5个面)，B正确；全金属富勒烯不是碳元素的单质，因此其与富勒烯C60不互为同素异形体，C错误。3．(2023·河北高考)锆(Zr)是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()A．该氧化物的化学式为ZrO2B．该氧化物的密度为eq\f(123,NA·a3)×1030g·cm3C．Zr原子之间的最短距离为eq\f(\r(2),2)apmD．若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心解析：选B。根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr，含氧原子数为8×eq\f(1,8)＋12×eq\f(1,4)＋6×eq\f(1,2)＋1＝8，则该氧化锆的化学式为ZrO2，选项A正确；晶体密度为ρ＝eq\f(\f(91×4＋16×8,NA),(a×1010)3)g·cm3＝eq\f(492,NA·a3)×1030g·cm3，选项B错误；Zr原子之间的最短距离为晶胞面对角线的二分之一，即eq\f(\r(2),2)apm，选项C正确；根据晶胞的位置可知，若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心，选项D正确。4．(2024·甘肃高考)β­MgCl2晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是()A．电负性：Mg<ClB．单质Mg是金属晶体C．晶体中存在范德华力D．Mg2+的配位数为3解析：选D。电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于Cl，A正确；金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确；由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确；由图乙中结构可知，每个Mg2+与周围6个Cl－距离最近且相等，因此，Mg2+的配位数为6，D错误。5．(2024·安徽高考)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是()A．导电时，Ti和La的价态不变B．若x＝eq\f(1,3)，Li＋与空位的数目相等C．与体心最邻近的O原子数为12D．导电时，空位移动方向与电流方向相反解析：选B。由题可知导电时Li＋发生迁移，没有发生化学变化，Ti和La的化合价不变，A项正确；由晶胞图可知，LixLayTiO3中Li＋、La3+和空位均位于晶胞体心，则x＋y＝1－空位数目，根据化合物中正负化合价代数和为0可得x＋3y＝2，若x＝eq\f(1,3)，则y＝eq\f(5,9)，空位数目为1－eq\f(5,9)－eq\f(1,3)＝eq\f(1,9)，Li＋与空位的数目不相等，B项错误；与体心最邻近的O原子位于12条棱的棱心，共12个，C项正确；内电路中电流从负极流向正极，阳离子(Li＋)也移向正极，空位移动方向与Li＋移动方向相反，故空位移动方向与电流方向相反，D项正确。6．(2025·湖北武汉模拟)金属钼(Mo，M＝96g·mol1)的一种晶胞为体心立方堆积(图1)，晶胞参数为apm。以晶胞参数为单位长度建立如图所示坐标系(图2)，该晶胞沿其体对角线方向上的投影如图3所示。下列说法错误的是()A．金属钼的密度为eq\f(2×96×1030,NA×a3)g/m3B．图3中原子3和原子4的连线长度为eq\r(2)apmC．若图1中原子1的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，0))，则原子2的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))D．钼原子的空间利用率为eq\f(\r(3)π,8)解析：选A。由图1知晶胞所含Mo的个数为eq\f(1,8)×8＋1＝2，所以有ρ×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×1012m))3＝eq\f(96×2,NA)g，可得ρ＝eq\f(2×96×1036,a3×NA)g/m3，A错误；原子3和原子4处于面对角线的关系，其连线长度是eq\r(2)apm，B正确；原子2位于晶胞的体心，其分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，C正确；晶胞体对角线上的3个钼原子相切，eq\r(3)a＝4r，钼原子的空间利用率＝eq\f(\f(4,3)πr3×2,a3)，将a＝eq\f(4r,\r(3))代入，可得空间利用率为eq\f(\r(3)π,8)，D正确。7．(2023·湖北高考)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是()A．LaH2晶体中La的配位数为8B．晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHxC．在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D．LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,(4.84×108)3×6.02×1023)g·cm3解析：选C。由题图中LaH2的晶胞结构可知，LaH2晶体中La的配位数为8，A说法正确；由LaH2沿c轴的投影图可知，LaH2晶体中H和H的最短距离为棱长的一半，即281.05pm，LaHx晶体中原子的填充更加紧密，晶胞棱长更短，由LaH2沿c轴的投影图和LaHx的晶胞结构可知，LaHx晶体中H和H的最短距离为体对角线长度的四分之一减去107.9pm，约为101.68pm，B说法正确；在LaHx晶胞中，H形成的多面体笼中顶点数少于40个，且多面体笼是开放的，不是闭合的，C说法错误；由题意可知，LaHx晶胞中H原子个数为8＋8×4＝40，LaHx单位体积中含氢质量为eq\f(NMH,VNA)＝eq\f(40,(4.84×108)3×6.02×1023)g·cm3，D说法正确。8．(2025·河北邯郸三模)铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。已知：图甲为氧化亚铁晶体结构(晶胞边长为anm)，图乙为氮化铁晶体结构(底边长为bnm，高为cnm，α＝β＝90°，γ＝120°)。下列说法错误的是()A．离子半径：Fe2+>Fe3+B．FeCl3的晶体类型为分子晶体C．在FeO晶体中，与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为6D．ρeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeN))∶ρeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeO))＝eq\f(35\r(3)a3,216b2c)解析：选C。Fe2+和Fe3+核电荷数相同，Fe2+的核外电子数更多，半径更大，A正确；FeCl3的熔沸点较低，为分子晶体，B正确；由图甲可知，以体心Fe2+研究，与之紧邻且等距离的Fe2+处于棱心，故与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为12，C错误；图乙结构单元中Fe原子数目＝2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＝3，N原子数目为3，该结构的质量为eq\f(3×70,NA)g，该六棱柱的体积为(6×eq\f(1,2)×b2×eq\f(\r(3),2)×c×1021)cm3，FeN晶体密度为eq\f(\f(3×70,NA)g,(6×\f(1,2)×b2×\f(\r(3),2)×c×1021)cm3)＝eq\f(3×70×1021,\f(3\r(3),2)×b2cNA)g/cm3，图甲中O2位于顶点和面心，个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Fe2+位于棱心和体心，个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，晶胞质量为eq\f(4×72,NA)g，晶胞边长为anm，晶胞体积为(a×107)3cm3，FeO晶体的密度为eq\f(\f(4×72,NA)g,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×107))3cm3)＝eq\f(4×72×1021,a3NA)g/cm3，ρeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeN))∶ρeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(FeO))＝eq\f(3×70×1021,\f(3\r(3),2)×b2cNA)∶eq\f(4×72×1021,a3NA)＝eq\f(35\r(3)a3,216b2c)，D正确。9．(2025·安徽安庆二模)一种高迁移率的新型热电材料，其四方晶系的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。原子分数坐标xyzCd000Sn00eq\f(1,2)Aseq\f(1,4)eq\f(1,4)eq\f(1,8)下列说法正确的是()A．该晶体的化学式为Cd4Sn4As8B．与As最近的Sn原子有4个C．晶胞中1号原子和2号原子之间的距离为eq\f(\r(35),4)apmD．该晶胞沿z轴的投影为：解析：选C。Cd在晶胞中的位置：8个顶点，4个面心，1个体心，Cd个数为1＋8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,2)＝4；Sn在晶胞中的位置：4个棱心，6个面心，Sn的个数为