高中化学练习：晶体结构与性质

晶体结构与性质练习

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一、单选题

1.已知石墨是层状结构，Li+可插入石墨层间形成插层化合物。某石墨插层化合物的晶体

结构如图甲所示，晶体投影图如图乙所示。若该化合物的密度为pg/cmL同层口♦的最近距

离为apm。卜列说法错误的是

A.石墨层中每个六元碳环实际占有2个碳原子B.该石墨插层化合物的化学式为

LiC6

7Ox1031

C.石墨中碳碳键的键长为0.5apmD.碳层和锂层的最短距离d为两冠pm

【答案】C

【详解】A.石墨层中每个碳原子被三个六元环共用，六元碳环实际占有碳原子数为6xg=2,

A正确；

B.根据均摊原则，四棱柱单元中Li+个数为2X：+2X!=1,C原子个数=16XJ+4X!=6,

3642

所以该化合物的化学式为LiC6,故B正确：

C.图乙可知，同层Li+最近距离为棱柱顶面边长，是碳碳键长的三倍，石墨中碳碳键的键

长为gapm,故C错误；

7979FF\79

D.晶胞质量为g,体积为—xlO3Opm3,体积V=-a?x2d,V=—a:x2d=——xlO30,

NANAP22NAP

7.9x10"i

d=-仄，、丁Pm，D正确；

-

V3apNA

答案选C。

2.科学家研究发现，利用CaE晶体秤放出的ca?+和广可脱除硅烷，这拓展了金属氟化物

材料的生物医学功能。CaF?晶胞结构如图1所示，该晶胞从A离子处沿体对角线的投影如

图2所示。下列叙述错误的是

A.Ca?+填充在以广构成的立方体空隙中

B.若C离子的投影位置在⑪则B离子的投影位置在⑦

C.晶胞内Ca”和广的最短距离为nn】

4

D.若脱硅速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力，则脱硅速率：BaF2<CaF2

【答案】D

【详解】A.从晶胞图1可看出，Ca?+周围距离最近的F-有8个，故Ca?+填充在以F-构成

的立方体空隙中，A项正确:

B.从A离子处沿体对角线的投影图中，A离子及对角线位置的Ca?+在位置①，其余顶角的

Ca?.位于⑧⑨⑩面心位置的Ca"位于②③④⑤©⑦，若C离子的投影位置在⑪则

B离子的投影位置在⑦，B项正确；

C.广位于体对角线的;处，晶胞内Ca2+和广的最短距离为正anm,C项正确;

44

D.Ba?+的半径大于Ca2+¥J半径，Ba身中离子键强度较小，易提供自由氟离子，故脱硅速

率BaF>CaR,D项错误;

答案选D。

3.下列描述正确的是

试卷第2页，共11页

A.自然界硫元素在转化中都是被氧化

B.SO；中S为sp3杂化

C.也S氧化为S时，H2s断裂。键和兀键

D.图所示ZnS晶胞中有14个S?-

【答案】B

【详解】A.硫黄矿(S)、疏铁矿(FeSz)等含有的硫元素为中间价态，转化中既可以被氧化也

可以被还原，A错误；

B.SO：中心S价层电子对数=3+空产=4,S为sp'杂化，B正确；

C.H2s中只有两条。键，氧化为S时，H2s断裂。键，C错误；

D.图所示ZnS晶胞中S2-位于体内，有4个S?-,D错误;

故选Bo

4.一种铁基高温超导体材料的晶体结构如图所示，P的分数坐标为(。1，/卜下列说法错

A.该物质的化学式为BaFe2As2

B.Fe位于As构成的四面体空隙中

C.该晶胞沿z轴方向的投影为

-2m

D.p、q间的距离为

T~

【答案】c

【详解】A.根据晶胞结构图可知，晶胞中含有Ba：8x—+1=2>Fe：8x—=4sAs：8x—+2=4,

则根据原子个数比为122,确定该物质的化学式为BaFe2As2,A项正确；

B.根据晶胞结构可看出，Fe位于面上，距离最近的As；立于该Fe原子所在平面的2个侧棱

口OAs

及2个晶胞内，有4个As,如图gqO•「二即Fe位于4个As构成的四面

、A1OBa

体空隙中，B项正确；

C.该晶胞体心有Ba原子较大，故沿z轴方向的投影为m，C项错误；

D.p位于左侧平面上，根据p的分数坐标，p到底面的垂直距离为mnm,q位于晶胞体心,

试卷第4页，共II页

xX

OAs

E

U・F0形成直角三角形，根

到底面的垂直距离为如图U

OBa

ac-2m

据勾股定理，二者间的距离为nm,D项正确;

~2~

答案选C。

5.神化钱(GaAs)的晶胞结构如图甲所示，将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其

晶胞结构如图乙所示，下列说法正确的是

A.图甲中，As原子位于Ga原子构成的正四面体空隙中

B.图甲中，距离As原子最近的As原子数为6

C.图甲中，若晶胞参数为apm,则Ga原子与As原子的最短距离为日叩m

D.稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为I：2

【答案】A

【详解】A.图甲中，As原子与周围四个Ga相连，四个Ga构成正四面体结构，As位丁

Ga原子构成的正四面体空隙中，A正确；

B.图甲中，距离As原子最近的As原子数：甘二12,B错误；

C.图甲中，Ga原子与A$原子的最短距离为体对角线的四分之一，即且apm,C错误；

D.稀磁性半导体材料中，As有4个位于体内，Mn一个位于顶点，一个位于面心，个数:

lx|+lxl=j,Mn、As的原子个数比为5：32,D错误；

o28

答案选A。

6.钛酸锢(S"i03)可作高温超导基片材料和电子陶瓷材料，其中一种晶胞结构如图1所示(已

知晶胞参数为anm),当有Ti(N)被Rh(III)替代后，晶体中会失去部分。产生缺陷。在SrTiCh

晶胞结构的另一种表示中，Ti位于顶点位置，沿立方格子对角面abed取得的截面如图2所

示。下列说法错误的是

\八八

123

\4△564

、7八89

试卷第6页，共II页

C.在SrTiO3晶胞结构的另一种表示中，若Ti位于顶点位置A，

使用平移法，则B处的0经过移动到了楂上C处，沿立方格子对角面abed切开后，0在晶

胞中的位置为4、6,C错误;

D.当有10%的Ti(IV)被Rh(IH)替代后，设平均每个晶胞所含O的数目为x,则SrTiCh变为

SrTio.9Rho.IOxSrTi09Rh((IOf,根据化合物中各元素的化合价代数和为0得,

2xl+4x().9+3x().l+(—2力=(),则x=2.95,则此时平均每个晶胞所含。的数目为2.95,D

正确：

故答案为：Co

7.立方卤化物可用于制作光电材料，如光电材料KCaF3,其晶胞结构如图所示，晶胞边长

为anm。下列说法正确的是

华器

A.该晶胞中含有8个K+、I个Ca2+、6个F

B.每个Ca?+周围与其最近的F有6个

C.若F的半径为rnni,则F的晶胞利用率为绰

3a'

136

D.晶胞的密度为N1x10-gen，

【答案】B

【详解】A.短位于晶胞顶点，K+个数：8x1=1,P位于面心，P个数：6x1=3,Ca"位

o2

于体心，有1个，A项错误；

B.体心的Ca2+与面心的F-距离最近，其个数为6,B项正确;

C.F-的总体积为山上nm3,晶胞的体积为a3nm3,则F的晶胞利用率为辉，C项错

3a3

误；

136136

D.该晶胞的质量为=g,晶胞的体积为a3xlO-2icm3,则晶胞的密度为gem3,

IN人N八•aXIu

D项错误；

故选Bo

8.X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态Y原子核外电子的运动状态有5

种，Z的核外成对电子数与未成对电子数之比为4:3。由X、Y、Z组成的某分子的结构模

型如图甲，由Y、Z组成的化合物晶胞结构如图乙（球的相对大小不代表原子半径的相对大

小）。下列说法正确的是

A.该分子中不含有配位键

B.同周期电负性在Y与Z之间的元素有3种

C.晶胞中Y原子与Z原子的杂化方式均为sp3

A

D.若晶胞参数为acm,则Y与Z的最短核间距为*lacm

2

【答案】C

【分析】基态Y原子核外电子的运动状态有5种，则Y原子核外有5个电子，Y为B,Z

的核外成对电子数与未成对电子数之比为4:3,Z的核外电子排布为Is22s22P3,Z为N,由

图可知，X只有1条共价键，X为H,则甲代表M/38H3,据此解答。

【详解】A.中，N提供孤对电子，B提供空轨道，Imol该分子中含有Imol配位键，

A项错误；

B.同周期从左到右，电负性增大，同周期电负性在B与N之间的元素仅有C元素，B项错

误；

C.晶胞中N原子与B原子均形成四个共价键，均没有孤电子对，杂化方式均为sp',C项

正确：

试卷第8页，共11页

D.由晶胞结构图可知，最近的硼原子和氮原子的最短核间距是体对角线的;，即四cm,

44

D项错误；

故选C。

9.研究人员发现金属氧化物存在一定的氯离子缺陷位点，在一些催化反应中可发挥重要作

用。一种催化剂CcO2晶体中存在Ce4+被还原为Ce3+时产生的氧空位，且每两个理想CcO?立

方晶胞中出现一个氧空位，该氧离子缺陷晶体的结构如图所示，晶体密度为夕gym'N、为

阿伏加德罗常数的值。下列有关该氧离子缺陷晶体的说法错误的是

A.化学式为CegO15

B.0?-的配位数为4

C.阴、阳离子间的最短距离为坐乂?匚舞二01

4\PXNA

D.由CeO,生成该氧离子缺陷晶体，转移电子丁1moi

l3b0

【答案】D

【详解】A.根据均摊法分析，题给氧离子缺陷晶体的结构中，Ce,•或Ce3+的个数为

8x1+10x1+4x1+1=8.有1个氧空位，O人的个数为15,则化学式为CeQis，A正确;

B.由图可知，距离-最近的Ce“或Ce"的个数为4,则O?-的配位数为4,B正确；

140x8+16x1513601360

C.题给结构单元的质量为——------g=『g，体积为77^-cn3r,则题给结构单元

NAPX1、A

中立方体的棱长为:f^cm,阴、阳离子间的最短距离为立方体的体对角线长的即为

VPXNA4

A/3680

-------X3|--------cmc正确;

4MPXNA

D.ag该氧离子缺陷晶体的物质的量为Em。1，每两个理想CeOz立方晶胞中出现I个氧

136（）

空位，转移2个电子，则由CeO2生成之mol该氧离子缺陷晶体，转移电子4mol•D

136（）680

错误；

故选D。

10.介孔Cuz-Se纳米晶可用作钠离子电池正极材料，充放电过程中其晶胞的组成变化如图

所示（Cu2Tse晶胞内未填Cu原子的正四面体空隙，称为空位）。下列说法错误的是

OSe2-

ONa•或（V或Cu”或空位

•Na-

品