2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测三十八晶体结构与性质含解析新人教版

-1-课时跟踪检测（三十八）晶体结构与性质1．下列说法中正确的是()A．离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B．金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动C．分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合解析：选DA项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs＋吸引8个Cl－；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。2．下列晶体分类中正确的一组是()选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金刚石玻璃解析：选CA项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。3.如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是()A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力解析：选A在立方体的顶面上，有5个I2,4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C选项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D选项错误。4.氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为()A．LaNi5B．LaNiC．La14Ni24D．La7Ni12-2-解析：选A根据题给物质的结构单元图知，该合金的基本结构单元中镧原子的数目为12×16＋2×12＝3，而镍原子的数目为12×12＋6＋6×12＝15，所以镧与镍的原子个数比为3∶15＝1∶5。5．下列数据是对应物质的熔点(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－10720739208011291190－571723据此做出的下列判断中错误的是()A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选BA项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；D项，Na、Al不同族，Na2O、Al2O3都是离子晶体，正确。6．有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X­射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是()A．该晶体的化学式为MFe2(CN)6B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价C．该晶体属于离子晶体，M呈＋2价D．晶体中与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个解析：选C由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数：4×18＝12，同样可推出含Fe3＋个数也为12，CN－为12×14＝3，因此阴离子为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1价，故A、B两项正确，C项错误。由图可看出与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为6个，故D项正确。7．(1)(2018·全国卷Ⅰ·节选)①Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born­Haber循环计算得到。-3-可知，Li原子的第一电离能为________kJ·mol－1，O===O键键能为________kJ·mol－1，Li2O晶格能为________kJ·mol－1。②Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为____________g·cm－3(列出计算式)。(2)(2018·全国卷Ⅲ·节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为________。六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm－3(列出计算式)。解析：(1)①由题给信息可知，2molLi(g)变为2molLi＋(g)吸收1040kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520kJ·mol－1；0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量，因此O===O键的键能为498kJ·mol－1；Li2O的晶格能为2908kJ·mol－1。②由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数＝6×12＋8×18＝4。因此一个Li2O晶胞的质量＝8×7＋4×16NAg，一个晶胞的体积为(0.4665×10－7)3cm3，即该晶体密度＝8×7＋4×16NA0.4665×10－73g·cm－3。(2)金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为acm，则六棱柱上下面的面积均为6×34a2cm2，则六棱柱的体积为6×34a2ccm3，锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数＝12×16＋2×12＋3＝6，因此一个晶胞中Zn的质量＝65×6NAg，由此可知，Zn的密度＝65×6NA×6×34×a2cg·cm－3。答案：(1)①5204982908-4-②8×7＋4×16NA0.4665×10－73(2)六方最密堆积(A3型)65×6NA×6×34×a2c8．(1)(2017·全国卷Ⅰ·节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________nm，与K紧邻的O个数为________。②在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。(2)(2017·全国卷Ⅱ·节选)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体密度为dg·cm－3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为________________。(3)(2017·全国卷Ⅲ·节选)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r(Mn2＋)为________nm。解析：(1)①二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即22×0.446nm≈0.315nm。由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。②想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。(2)该晶胞的体积为(a×10－7cm)3，根据yNA×M＝(a×10－7)3d，可求出y＝602a3dM或a3dNAM×10－21。(3)因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4倍，则有[4r(O2－)]2＝2a2，解得r(O2－)＝24×0.420nm≈0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代入数据解得r(Mn2＋)＝0.076nm。答案：(1)①0.31512②体心棱心(2)y＝602a3dM或a3dNAM×10－21(3)0.1480.076-5-9．(1)(2016·全国卷Ⅱ·节选)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。②若合金的密度为dg·cm－3，晶胞参数a＝________nm。(2)(2016·全国卷Ⅲ·节选)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。①GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是________________________________________________________________________。②GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。解析：(1)①由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×12＝3，含有Ni原子的个数为8×18＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。②根据m＝ρV可得，1mol晶胞的质量为(64×3＋59)g＝a3×dg·cm－3×NA，则a＝2516.02×1023×d13cm＝2516.02×1023×d13×107nm。(2)①GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。②GaAs的熔点为1238℃，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10cm，则原子的总体积V原子＝4×43π×[(rGa×10－10cm)3＋(rAs×10－10cm)3]＝16π3×10－30(r3Ga＋r3As)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，晶胞的密度为ρg·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNAcm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V原子V晶胞×100%＝16π3×10－30r3Ga＋r3Ascm34MGa＋MAsρNAcm3×100%＝4π×10－30×NAρr3Ga＋r3As3MGa＋MAs×100%。-6-答案：(1)①3∶1②2516.02×1023×d13×107(2)①GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体②原子晶体共价4π×10－30×NAρr3Ga＋r3As3MGa＋MAs×100%10．(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构