2023高考化学一轮复习教参+练案+课件练案[32]　选修3　第32讲　晶体结构与性质

[练案32]第32讲 晶体结构与性质A组 基础必做题1．下列关于晶体的说法中，不正确的是( D )①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④MgO的晶格能远比NaCl大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小 ⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定 ⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A．①②③ B．②③④C．④⑤⑥ D．②③⑦[解析] 晶体中原子呈周期性有序排列，且有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，可以用X－射线衍射实验鉴别晶体和非晶体，①正确；含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，例如金属晶体中也含有阳离子，但含有阴离子的晶体一定是离子晶体，②不正确；决定分子晶体熔、沸点的是分子间作用力，共价键决定分子的稳定性，③不正确；晶格能与离子半径成反比、与离子电荷成正比，镁离子，氧离子电荷数都大于钠离子、氯离子，且镁离子半径小于钠离子，氧离子半径小于氯离子，所以MgO的晶格能远比NaCl大，④正确；晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，具有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故⑤正确；在以没有方向性和饱和性的作用力结合形成晶体时，晶体尽量采取紧密堆积方式以使其变得比较稳定，故⑥正确；干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻，CsCl晶体中阴阳离子配位数8、NaCl晶体中阴阳离子配位数6，故⑦错误。2．(2021·湖北新高考适应性考试)已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是( B )A．该结构单元中O原子数为3B．Ni和Mg间的最短距离是eq\f(\r(2),2)aC．Ni的配位数为4D．该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4[解析] 根据晶胞分摊原则，12个棱上有氧原子：12×eq\f(1,4)＝3，晶胞体心有一个氧原子，结构单元内共有O原子数为4，A错误；Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线的eq\f(1,2)，面对角线长为eq\r(2)a，所以Ni和Mg间的最短距离为eq\f(\r(2),2)a，B正确；Ni的配位数为6，C错误；根据分摊原则：1个位于面上的Li，结构单元分得1×eq\f(1,2)＝0.5(个)，两个位于面上的Mg,1个位于顶点上的Mg，结构单元分得2×eq\f(1,2)＋1×eq\f(1,8)＝1.125(个)，3个位于面上的Ni,7个位于顶点上的Ni，结构单元分得3×eq\f(1,2)＋7×eq\f(1,8)＝2.375(个)，该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4，D错误。3．(2020·山东等级考模拟卷)利用反应CCl4＋4Naeq\o(=====,\s\up7(973K),\s\do5(Ni—Co))C(金刚石)＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列关于该反应的说法错误的是( D )A．C(金刚石)属于原子晶体B．该反应利用了Na的强还原性C．CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式相同D．NaCl晶体中每个Cl－周围有8个Na＋[解析] 金刚石晶体中每个C与另外4个C形成共价键，构成正四面体，向空间发展成网状结构，形成的晶体为原子晶体，故A正确；该反应中Na由0价→＋1价，作还原剂，将CCl4还原，故B正确；CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式都是sp3杂化，故C正确；NaCl晶体中每个Na＋周围等距且紧邻6个Cl－，每个Cl－周围等距且紧邻6个Na＋，配位数为6，故D错误。4．下列有关说法不正确的是( C )A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个四水合铜离子中有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．某气态团簇分子结构如图3所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FED．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，为面心立方最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12[解析] A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，正确；C项，图示为一气态团簇分子，分子式为E4F4或F4E4，不能用均摊法，不正确；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子的配位数均为12，正确。5．(2021·四川广安调研)现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道其他电子不同；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余内层均充满电子。请回答下列问题：(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是__1s22s22p4__，W位于元素周期表的__ds__(填“s”“p”“d”或“ds”)区。(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理写出X2Y的电子式：∶eq\o(N,\s\up6())∶∶N∶∶eq\o(O,\s\up6())∶，其中心原子的杂化轨道类型是__sp__,1molX2Y含有的π键数目为__2NA__。(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为__SOeq\o\al(2－,4)__；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示)，该阳离子的化学式为__[Cu(NH3)4·(H2O)2]2＋__；该化合物加热时首先失去的成分是__H2O__，判断理由是__H2O与Cu2＋形成的配位键比NH3与Cu2＋形成的配位键弱__。(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为__Cu3N__。设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个W粒子的核间距为acm，则该晶体的密度为__eq\f(206,NA×\r(2)a3)__g·cm－3。(用含有a和NA的代数式表示)6．(1)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示。①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有__12__个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有__6__个，这几个N原子形成的空间形状是__正八面体__。②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点，其原因是__氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能__。(2)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为anm，密度为ρg·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴的相对原子质量可表示为__5a3ρNA×10－22__。[解析] (1)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。(2)该晶胞中Co原子的个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，则该晶胞的质量为eq\f(2Mr,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－7cm)3，Mr＝5a3ρNA×10－22。B组 能力提升题7．(2022·福建福州模拟)元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( A )A．X元素的原子序数是19B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1C．Xn＋中n＝1D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－[解析] 从“元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn＋共有28个电子，A项错误；图中Xn＋位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn＋个数为12×eq\f(1,4)＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×eq\f(1,8)＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。8．金属钠晶体为体心立方晶胞，实验测得钠的密度为ρ(g·cm－3)。已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，假定金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为( C )A．eq\r(3,\f(2a,NAρ)) B．eq\r(3)eq\r(3,\f(2a,NAρ))C．eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2a,NAρ)) D．eq\f(1,2)eq\r(3,\f(2a,NAρ))[解析] 根据ρ＝eq\f(m,V)求得晶胞体积，再得到晶胞边长，因为金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切，所以钠原子的半径为晶胞体对角线的eq\f(1,4)，据此可以确定钠原子的半径。因为金属钠晶体为体心立方晶胞，所以在晶胞中含有钠原子数为1＋8×eq\f(1,8)＝2，设晶胞边长为x，根据ρ＝eq\f(m,V)得，ρ＝eq\f(\f(2a,NA),x3)，推出x＝eq\r(3,\f(2a,NAρ))，所以晶胞的体对角线长度为eq\r(3)eq\r(3,\f(2a,NAρ))，因此钠原子半径为eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2a,NAρ))，故选C。9．(2022·吉林扶余模拟)钛酸钡是陶瓷材料，其晶胞结构如图1，某碳镍镁超导体材料的晶胞结构如图2。下列推断错误的是( B )A．钛酸钡的化学式为BaTiO3B．每个钛离子与周围8个氧离子等距离且最近C．图2晶体的化学式为MgNi3CD．图1和图2都是立方晶胞[解析] 据图知，Ba位于体心、Ti位于顶点，则其数目＝eq\f(1,8)×8＝1，O位于棱上，则其数目＝eq\f(1,4)×12＝3，故数目比Ba∶Ti∶O＝1∶1∶3，钛酸钡的化学式为BaTiO3，A正确；由图知，每个钛离子与周围6个氧离子等距离且最近，B错误；Mg原子的个数为eq\f(1,8)×8＝1，Ni原子的个数为6×eq\f(1,2)＝3，C原子的个数为1，则图2晶体的化学式为MgNi3C，C正确；由图知图1和图2都是立方晶胞，D正确。10．(2022·福建厦门模拟)我国科学家合成太阳能电池材料(CH3NH3)PbI3，其晶体结构如图，属于立方晶系，晶体密度为ρg·cm－3。其中A代表(CH3NH3)＋；原子坐标参数A为(0,0,0)，B为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，下列说法错误的是( B )A．B代表Pb2＋B．每个晶胞含有I－的数目为6C．M的原子坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))D．(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为ρ·a3×6.02×10－7g·mol－1[解析] A代表(CH3NH3)＋，微粒数为2，而B代表微粒数也为2，所以B代表Pb2＋，A正确；图中是由两个晶胞构成，每个晶胞含有I－数目为6×eq\f(1,2)＝3，B错误；M点处于xO