高中化学第3章　晶体结构的计算　常见晶体结构的比较与分析（作业）

作业21晶体结构的计算常见晶体结构的比较与分析(分值：100分)(选择题1~10题，每小题7分，共70分)题组一晶体结构的计算1.如图所示是氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的NH4+中心间的距离为acm，氯化铵的摩尔质量为Mg·mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm-3)为(A.8MaC.a3M2.根据如图几种晶体结构，下列说法错误的是()A.钛酸钙的化学式为CaTiO3B.在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键(C—C)数目之比为1∶2C.硒化锌晶胞中与一个Se2-距离最近且相等的Se2-有8个D.CaF2中F-与距离最近的Ca2+所形成的键的夹角为109°28'题组二常见晶体结构的比较与分析3.金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是()A.随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐增大B.在锌晶体中，1个Zn2+只与2个自由电子存在强烈的相互作用C.离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性D.NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱4.如图是石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图，下列说法正确的是()A.这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同B.这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4D.已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH=+1.9kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定5.下列关于晶体结构和性质的叙述错误的是()A.在CsCl晶体中，Cs+的配位数为6B.在NaCl晶体中，Na+填充在Cl-形成的正八面体空隙中C.在干冰晶体中存在范德华力和共价键D.在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个Si—O6.如图分别是氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法正确的是()A.两种晶体熔化时克服的作用力相同B.构成两种晶体的微粒均是原子C.二者的硬度和熔、沸点差别较大D.两种晶体均属于离子晶体7.(2023·广东佛山期中)如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。下列说法错误的是()A.18g冰晶体中含有2mol氢键B.在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2C.碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大D.金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO>金刚石>碘单质8.(2023·杭州高二期末)硅材料在工业生产中具有重要的应用，下列说法正确的是()A.熔、沸点：金刚石<SiCB.SiC中Si原子的配位数为4C.Si12与单晶硅互为同分异构体D.1molSiO2中含有2molSi—O9.某合金的立方晶胞结构如图。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是()A.该合金的化学式为MnCdTe2B.距离最近的Cd与Te的距离是34aC.晶胞中四面体空隙的占有率为100%D.该晶体的摩尔体积Vm=NA×(a×10.(2024·大连高二月考)磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1100℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图1，下列说法正确的是()A.熔点：BP>BNB.晶体中P周围距离最近且相等的P有8个C.若图中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，则②处的B原子分数坐标为(14，14，D.磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图211.(8分)［2020·山东，17(4)］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，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2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表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有个。

12.(12分)如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题：(1)图Ⅰ所示的CaF2晶胞中与Ca2+最近且等距离的F-数为，图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为。

(3)三种晶体中熔点最低的是，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为。

13.(10分)石墨晶体的结构如图1所示，石墨的一个六方晶胞如图2所示。(1)每个晶胞中的碳原子个数为。

(2)画出晶胞沿c轴的投影。

(3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li+，写出它的化学式：。

(4)若该晶胞底面边长为mpm，高为npm，则石墨晶体中碳碳键的键长为pm，密度为g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。

答案精析1.B［1个晶胞中含有1个Cl-，8×18=1个NH4+，则1个晶胞中含有1个NH4Cl。1个NH4Cl的质量m=MNAg，晶胞体积V=a3cm3，则密度ρ=mV=2.C［由钛酸钙的晶胞可知，Ca的数目：8×18=1，Ti的数目：1，O的数目：6×12=3，所以钛酸钙的化学式为CaTiO3，故A正确；金刚石中1个C原子连接4个碳原子形成4个C—C，1个C—C被两个碳原子共有，因此C原子与C—C数目之比是1∶2，故B正确；硒化锌晶胞中，与一个Se2-距离最近且相等的Se2-有12个，故C错误；由氟化钙的晶胞可看出一个F与4个Ca可以形成正四面体结构，键角为109°28'，故D3.D［碱金属单质随核电荷数的增加熔点逐渐降低，A说法错误；在锌晶体中，自由电子属于整个晶体，B说法错误；NaCl晶体中Na+、Cl-的半径分别大于Mg2+、O2-的半径，且所带的电荷数少，则NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱，D说法正确。］4.C［石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体，燃烧产物相同，故A错误；石墨是混合型晶体，熔化时破坏共价键和分子间作用力，足球烯属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，故B错误；石墨中每个C形成3个共价键，金刚石中每个C形成4个共价键，则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4，故C正确；已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH=+1.9kJ·mol-1，说明等量的两种物质，石墨具有的能量更低，所以石墨比金刚石稳定，故D错误。］5.A［Cl-形成正八面体空隙，故Na+填充在Cl-形成的正八面体空隙中，故B正确；干冰分子之间存在范德华力，分子内存在共价键，故C正确；在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个Si—O共价单键，故D正确。］6.C［KCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，干冰为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、D错误；构成KCl晶体的微粒是阴、阳离子，构成干冰晶体的微粒是分子，B错误；离子晶体的硬度和熔、沸点较大，分子晶体的硬度和熔、沸点较小，C正确。］7.D［由图可知，1个水分子能形成4个氢键，每个氢键为2个水分子所共有，每个水分子含有4×12=2个氢键，所以18g冰晶体中含有氢键的物质的量为18g18g·mol-1×2=2mol，故A正确；由晶胞结构可知，在金刚石晶体中，每个碳原子与4个碳原子形成共价键，每个共价键为2个碳原子所共有，每个碳原子形成的共价键为4×12=2个，则碳原子与碳碳键个数之比为1∶28.B［金刚石和SiC均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的熔、沸点越高，原子半径：C<Si，所以熔、沸点：金刚石>SiC，故A错误；碳化硅晶体中每个Si原子连接4个C原子，则SiC中Si原子的配位数为4，故B正确；Si12与单晶硅是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故C错误；二氧化硅晶体中每个Si原子连接4个O原子，形成4个Si—O，则1molSiO2中含有4molSi—O，故D错误。］9.C［根据题意可知，一个晶胞中Cd原子数目为8×18+2×12=2，Te原子数目为4，Mn原子数目为4×12=2，则Mn、Cd、Te原子数目之比为2∶2∶4=1∶1∶2，因此该合金的化学式为MnCdTe2，故A正确；Cd原子与Te原子的最短距离为晶胞体对角线的14，晶胞参数是apm，体对角线长度是3apm，则距离最近的Cd与Te的距离是34apm，故B10.D［磷化硼(BP)结构与氮化硼相似，均为共价晶体，N原子半径小，B—N键长短，键能大，故BN熔点高，A错误；若图中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，将晶胞均分为8个小立方体，则②处的B原子在前左下角小立方体体心的位置，分数坐标为(14，34，14)，C错误；磷化硼晶胞中顶角和面心全部为P原子，在y轴方向的投影落在顶角和棱心；4个小立方体体心位置为B原子，在y轴方向的投影均匀落在内部，在y轴方向的投影图为图2，11.4(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)4解析由题给原子的分数坐标和晶胞图可知，小白球表示的是Sn原子，Sn原子位于面上和棱上，因此一个晶胞中含Sn原子个数为6×12+4×14=4。由Sn和As的原子分数坐标可知，x、y轴上apm长的分数坐标为1，z轴上2apm长的分数坐标为1。小黑球表示的是Cd原子，与Cd(0，0，0)最近的Sn有两个，其分数坐标分别为(0.5，0，0.25)和(0.5，0.5，0)。大灰球表示的是As原子，每个Sn周围与Sn等距离的As原子有4个，即与单个Sn键合的As有12.(1)812(2)O1∶6(3)H3BO3分子间作用力解析(2)H3BO3属于分子晶体，一个B连有三个O原子，三个O原子又连有三个H原子，所以一个H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为1∶6。13.(1)4(2)(3)LiC2(4)3m332解析(1