2024届新高考化学大一轮专题复习课时作业
晶体结构与性质
一、选择题（共15题）
1、水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是( )
A. 水由液态变为玻璃态，体积缩小
B. 水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C. 玻璃态是水的一种特殊状态
D. 在玻璃态水的 射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
2、 是一种良好的离子导体，具有反钙钛矿晶体结构， 晶体属于立方晶系，其晶胞结构如图所示。已知：晶胞参数为 ，密度为 。下列说法错误的是( )
A. 位于各顶点位置， 位于面心位置
B. 两个 之间的最短距离为
C. 用 、 表示阿伏加德罗常数的值
D. 的配位数是6
3、下列各组物质的晶体类型相同的是( )
A. 和 B. 和
C. 和 D. 和
4、某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A. 的配位数为6
B. 与 距离最近的是
C. 该物质的化学式为
D. 若 换为 ，则晶胞棱长将改变
5、 和 形成的某种化合物的晶体结构如图1所示，大球表示 元素,小球表示 元素。 元素采用六方最密堆积。下列说法错误的是( )
A. 该晶体的化学式为
B. 若以小球为顶点选取晶胞,其结构为图2
C. 1个 的周围距离最近且相等的 有6个
D. 1个 的周围距离最近且相等的 有12个
6、铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。储氢时, 分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为 , 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 该合金储氢后晶体的化学式为
B. 该晶胞中 的配位数为4
C. 该晶胞中，与铁原子等距离且最近的铁原子有12个
D. 储氢后晶体的密度为
7、下列关于 、 及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A. 键能： 、 ，因此 稳定性大于
B. 立方形 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C. 中 的化合价为 ， 中 的化合价为 ，因此 还原性小于
D. 原子间难形成双键而 原子间可以，是因为 的原子半径大于 ，难形成 键
8、钙钛矿是以俄罗斯矿物学家 的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如图 ]，此后，把结构与之类似的晶体（化学式与钛酸钙相同）统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图（b）所示，其中 为 ，另两种离子为 和 。
下列说法错误的是( )
A. 钛酸钙的化学式为
B. 图（b）中， 为
C. 中含有配位健
D. 晶胞中与每个 紧邻的 有12个
9、下列有关说法不正确的是( )
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. 晶体的晶胞如图2所示，设 、 半径分别为 和 ,晶胞边长为 ,则有
C. 原子的电子云图如图3所示， 原子核外大多数电子在原子核附近运动
D. 金属 中原子堆积模型如图4所示，为最密堆积， 原子的配位数为12
10、钠的一种氧化物的正方体晶胞如图所示（“ ”或“ ”均表示一个简单离子）。下列说法正确的是( )
A. 该氧化物的化学式为
B. 晶胞中连接“ ”与“ ”的线段表示共价键
C. 晶胞中与“ ”最近且等距的“ ”的数目为4
D. 该晶体中“ ”与“ ”的核外电子排布相同
11、氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞边长为 。下列说法错误的是( )
A. 该晶体属于离子晶体
B. 原子与 原子的最短距离为
C. 该晶胞中含有4个 、4个
D. 原子周围等距且最近的 原子数为6
12、在碱性溶液中， 可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A. 该配离子与水分子形成氢键的原子只有 和
B. 该配离子中铜离子的配位数是4
C. 基态 原子的价电子排布式是
D. 该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为
13、吡咯和卟吩都是平面分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的 轨道， 轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的 型化学键，称为离域 键，表示为 ， 是成键原子数， 是成键电子数。下列说法错误的是( )
A. 熔沸点：吡咯＜卟吩
B. 吡咯中存在离域 键为
C. 苯分子中也存在离域 键
D. 吡咯和卟吩中 原子的杂化方式都是 杂化
14、某立方晶系的镁钾 合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。则下列说法正确的是( )
A. 该晶胞的体积为 B. 和 原子数之比为
C. 与 最邻近的 原子个数为4 D. 和 之间的最短距离为
15、通过反应 （ ，晶体） 可制备具有超高热导率半导体材料—— 晶体。下列说法错误的是( )
A. 图（a）表示 结构， 分子中成键电子对数与孤对电子数之比为3：1
B. 图（b）表示单质硼晶体 的基本结构单元，该基本单元为正二十面体
C. 图（b）所示单质硼晶体的熔点为 ，它属于共价晶体
D. 图（c）表示 的晶胞结构，距离 原子最近且相等的 原子有4个
二、非选择题
16、Cu Mn Al合金为形状记忆合金材料之一，可用来制作各种新型的换能器、驱动器、敏感元件和微电子机械操纵系统。
（1）基态铜原子的电子排布式为 ，基态锰原子的外围电子轨道表示式为 。
（2）AlCl3是某些有机反应的催化剂，如苯与乙酰氯反应的部分历程如下：
①乙酰氯分子中碳原子杂化类型为 。
②乙酰氯分子中∠CCCl （填“＞”“＝”或“＜”）120°，判断理由为 _________________。
③AlCl的空间构型为 。
（3）温度不高时气态氯化铝为二聚分子（Al2Cl6），其结构如图所示。写出Al2Cl6的结构式并标出配位键： 。
17、铅是一种高密度、柔软的蓝灰色金属。请回答下列问题。
(1)Pb元素位于第6周期,与C元素同族。请写出基态铅原子的价层电子排布式: ;CO2、SiO2、PbO2的熔、沸点从高到低的顺序为 ,其原因是 。
(2)铅在自然界中主要以方铅矿(PbS)及白铅矿(PbCO3)的形式存在,也以铅矾(PbSO4)的形式存在。C中心原子的杂化轨道类型为 ,S的空间构型为 。
(3)四乙基铅[(C2H5)4Pb]曾广泛用作汽油中的抗爆剂,该化合物中存在的化学键类型有 (填字母)。
A.金属键 B.离子键
C.共价键 D.配位键
(4)第三代太阳能电池利用有机金属卤化物碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3)半导体作为吸光材料,CH3NH3PbI3具有钙钛矿(AMX3)的立方结构,其晶胞结构如图所示:
①比较元素电负性:C (填“>”或“<”)N;比较基态原子第一电离能:C (填“>”或“<”)Pb。
②AMX3晶胞中,与金属阳离子(M)距离最近的卤素阴离子(X)形成的是正八面体结构,则M在晶胞中处于 位置,X在晶胞中处于 位置。
18、（1）某种磁性氮化铁的结构如图1所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近且相等的铁原子个数为 ；六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁晶体的密度为 g·cm－3（列出计算式即可）。
（2）Cu2O的晶胞结构如图2所示。回答下列问题：
①该晶胞中原子坐标参数A为（0，0，0），B为（1，0，0），C为。则D的坐标参数为 ，它代表 原子（填元素名称）。
②若Cu2O晶体的密度是d g·cm－3，Cu＋和O2－的半径分别是a pm、b pm，阿伏加德罗常数的值是NA，d＝ g·cm－3（用a、b、NA的代数式表示）。
19、CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:
(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为 ,其固体的晶体类型为 。
(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为 (填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为 ,键角由大到小的顺序为 。
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如右图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol,该螯合物中N的杂化方式有 种。
(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的晶胞结构如下图所示,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 坐标
x y z
Cd 0 0 0
Sn 0 0 0.5
As 0.25 0.25 0.125
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。
答案与解析
1、C
解析：玻璃态的水的密度与普通液态水的密度相同，故由液态变为玻璃态时体积不变，A错误；玻璃态的水的密度与普通液态水的密度相同，故由液态变为玻璃态时体积不变，B错误；玻璃态是水的一种特殊状态，C正确；玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，不能在其 射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰， 错误。
2、B
解析：由晶胞结构可知，两个 之间的最短距离为 。
3、C
解析： 选项， 为共价晶体， 为分子晶体，晶体类型不同，错误；B选项， 为分子晶体， 为离子晶体，晶体类型不同，错误；C选项， 和 都为金属晶体，晶体类型相同，正确；D选项， 为共价晶体， 为离子晶体，晶体类型不同，错误。
4、B
解析： 配位数为与其距离最近且等距离的 的个数，如图所示， 位于体心， 位于面心，所以 配位数为6，A正确;设晶胞棱长为1， 与 的最近距离为棱长的 ， 与 的最近距离为棱长的 ，所以与 距离最近的是 ，B错误; 位于顶点，所以 个数 ， 位于面心， 个数 ， 位于体心，所以 个数 ，综上，该物质的化学式为 ，C正确; 与 半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确。
5、A
解析：根据图1,根据晶胞结构均摊后大球有2个，小球有2个,数目之比为 ,故A错误;以小球为顶点，在晶胞内部有两个大球,故B正确; 处于 形成的三棱柱空隙中,所以1个 的周围距离最近且相等的 有6个,C项正确; 原子按照六方最密堆积,所以1个 的周围距离最近且相等的 有12个,故D正确。
6、C
解析：该合金储氢后晶体的化学式为 ，故A错误；该晶胞中 的配位数为8，故B错误；该晶胞中与铁原子等距离且最近的铁原子有12个，故C正确；该铁镁晶体的密度为 ，而不是储氢后晶体的密度，故D错误。
7、C
解析： 项，因键能： 、 ，故 的键能总和大于 ，键能越大越稳定，故 的稳定性大于 ，A正确；B项， 的成键和结构与金刚石类似，均为共价晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测 的硬度也很大，B正确；D项， 原子的半径大于 原子，在形成化学键时纺锤形的 轨道很难相互重叠形成 键，故 原子间难形成双键，D正确。
8、B
解析：由图（a）可知，钛酸钙的晶胞中 位于8个顶点， 位于6个面心， 位于体心，根据均摊法可以确定 、 、 的数目分别为1、 、 ，因此其化学式为 ，A正确；由图（b）可知， 、 、 分别位于晶胞的顶点、体心、面心，根据均摊法可以确定其中有1个 、1个 和3个 ，根据晶体呈电中性可以确定， 和 均为1个，有3个 ，故 为 ，B错误；类比 的成键情况可知， 中含有 与— 形成的配位健，C正确；图（a）的晶胞中， 位于顶点，其与邻近的3个面的面心上的 紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因此，与每个 紧邻的 有 个，D正确。
9、C
解析：氢原子中只有1个电子，小黑点是 电子在原子核周围出现概率密度的形象化描述。
10、D
解析：由晶胞图可知，黑色原子有8个在体内，白色原子有8个在顶点、6个在面心，根据均摊法进行计算， ，可知白色原子和黑色原子之比为 ，故该氧化物为 ，白色的为氧离子，黑色的为钠离子，据此分析解答。由分析可知，该氧化物的化学式为 ，A错误；氧化钠中含有离子键，晶胞中连接氧离子与钠离子的线段表示离子键，B错误；由晶胞图可知，晶胞中与氧离子最近且等距的钠离子的数目为8，C错误；钠离子和氧离子的核外电子数均为10，最外层电子均为8，核外电子排布相同，D正确。
11、D
解析：以顶点的 原子为研究对象， 原子周围等距且最近的 原子数为12，D项错误。
12、A
解析：根据其结构可知，该配离子中的 和 可与水分子中的 形成氢键，而水分子中的 也可与配离子中的 形成氢键，A错误；根据配离子的结构可知，铜离子的配位数为4，B正确；根据铜原子的电子排布式可知，基态 原子的价电子排布式是 ，C正确；根据同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小的趋势，该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为 ，D正确。
13、D
解析：卟吩的相对分子质量比吡咯的相对分子质量大，分子间作用力更大，则熔沸点：吡咯＜卟吩，A正确；吡咯是平面分子，在吡咯中，由于每个 原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有一个孤电子， 原子最外层5个电子，3个电子用于成键，还有2个孤电子，故成键原子数为5，成键电子数为6，则形成离域 键为 ，B正确；苯分子是平面分子，在苯分子中，由于每个 原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有一个孤电子，故成键原子数为6，成键电子数为6，则形成离域 键为 ，C正确；在吡咯分子中， 原子形成3个 键，还有一对孤对电子形成离域 键，故为 杂化；卟吩分子中，连接 原子的 原子形成3个 键，还有一对孤对电子形成离域 键，故为 杂化，剩余的2个 原子，形成2个 键，还有一对孤对电子，另外1个孤电子形成离域 键，故为 杂化，D错误。
14、B
解析：该晶胞为立方体晶胞，故晶胞体积 ， 错误；运用分配规律，该晶胞中 的个数为 ， 的个数为 ，故 与 原子个数之比为 ，B正确；以面心处 为研究对象，与 最近的 原子个数为8，C错误； 和 的最短距离为晶胞体对角线长度的 ，即为 ，D错误。
15、A
解析：图（a）表示 结构，每个 原子最外层有5个电子，形成3个 键，还有1对孤对电子， 分子中成键电子对数（共6对）与孤对电子数（共4对）之比为 ，A错误；图（b）表示单质硼晶体 的基本结构单元，每个面都是由3个 原子形成的正三角形，一共有20个正三角形，所以该基本单元为正二十面体，B正确；单质硼晶体的熔点为 ,熔点较高，且原子间通过共价键结合，属于共价晶体，C正确； 晶胞中，较大的原子为 原子，距离 原子最近且相等的 原子有4个，D正确。
16、解析：（1）Cu为29号元素，基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；Mn为25号元素，基态锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，外围电子排布式为3d54s2，则基态锰原子的外围电子轨道表示式为。（2）①根据乙酰氯的结构简式可知，其分子中甲基碳原子形成4个σ键，价层电子对数为4，发生sp3杂化；羰基碳原子形成3个σ键，1个π键，价层电子对数为3，发生sp2杂化。②乙酰氯分子中羰基碳原子发生sp2杂化，其与甲基碳原子、氧原子和氯原子形成平面三角形结构，但双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用，所以乙酰氯分子中∠CCCl小于120°。③AlCl的中心铝原子的价层电子对数为4＋＝4，不含孤电子对，所以AlCl的空间构型为正四面体形。（3）根据Al2Cl6的结构可知每个铝原子与4个氯原子形成4个σ键，由于铝原子最外层只有3个电子，所以其中一个σ键为配位键，由铝原子提供空轨道，氯原子提供孤电子对，所以Al2Cl6的结构式为。
答案：（1）[Ar]3d104s1（或1s22s22p63s23p63d104s1） （2）①sp3、sp2 ②＜ 双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用 ③正四面体形
（3）
17、答案：(1)6s26p2 SiO2>PbO2>CO2 CO2是分子晶体,PbO2是离子晶体,SiO2是原子晶体
(2)sp2 正四面体
(3)CD
(4)①< > ②体心 面心
解析： (1)Pb元素与C元素同族,则Pb元素的最外层电子数为4,又因Pb元素位于第6周期,则它的价层电子排布式为6s26p2;因为SiO2是原子晶体,熔、沸点很高,PbO2是离子晶体,熔、沸点较高,CO2是分子晶体,熔、沸点较低,所以三种氧化物的熔、沸点从高到低的顺序为SiO2>PbO2>CO2。
(2)C中心原子没有孤电子对,形成3个σ键,中心原子的价层电子对数为3,则其杂化轨道类型是sp2;S中心原子为sp3杂化,则S的空间构型为正四面体。
(3)四乙基铅[(CH3CH2)4Pb]中,Pb提供空轨道和有机原子团提供的孤电子对易形成配位键,乙基中碳原子和碳原子之间、碳原子和氢原子之间形成共价键。
(4)①C元素、N元素属于同周期,同周期元素从左向右,电负性逐渐增大,则电负性:C
②AMX3晶胞属于立方晶胞,AMX3晶胞中与金属阳离子(M)距离最近的卤素阴离子(X)形成的是正八面体结构,则卤素阴离子位于立方体的6个面的面心,正好构成正八面体;M位于正八面体的体心,也是立方体的体心。
18、解析：（1）忽视N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中而漏算铁原子个数。由N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中可知，1、2、3、4号铁原子形成正四面体（如图所示），进而可推知1号铁原子和2号铁原子之间的距离等于2号铁原子和3号铁原子之间的距离；还可以想象将两个六棱柱上下摞在一起，则离底面面心铁原子最近且距离相等的铁原子有底面顶角的6个铁原子和分别处于上下两个六棱柱中心的3个铁原子，共12个铁原子。
该六棱柱结构中铁原子的个数＝×12＋×2＋3＝6，氮原子的个数为2，所以该化合物的化学式为Fe3N，该磁性氮化铁晶体的密度ρ＝＝ g·cm－3。（2）①不能判断出D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处而出错。根据Cu2O的晶胞结构可知，D原子位于A原子和C原子之间连线的中点处，则D的坐标参数为。根据均摊法可知，每个晶胞中白色的原子有8×＋1＝2（个），灰色的原子有4个，因此D表示铜原子。②不会根据体对角线的长推出晶胞边长或忘记换算单位而出错。由题图2可知，晶胞体对角线的长度＝4[r（Cu＋）＋r（O2－）]＝4（a＋b） pm，则晶胞边长l＝（a＋b） pm，所以晶胞体积V＝l3＝ pm3＝×10－30 cm3。1个晶胞中含有2个Cu2O，根据密度公式可得d＝ g·cm－3＝ g·cm－3。
答案：（1）12
（2）① 铜 ②
19、答案：(1)正四面体形 分子晶体
(2)NH3>AsH3>PH3 AsH3>PH3>NH3 NH3>PH3>AsH3
(3)6 1
(4)4 (0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0) 4
解析：本题以高迁移率的新型热电材料为素材,考查晶体结构、分子结构,具有一定的挑战性。
(1)Sn为ⅣA族元素,SnCl4的结构式为,空间构型应为正四面体形。常温常压下为液体,熔点较低,属于分子晶体。
(2)NH3分子间存在氢键,相对分子质量AsH3>PH3,故沸点:NH3>AsH3>PH3。N、P、As同主族,从上到下,原子半径依次增大,非金属性依次减弱,则NH3、PH3、AsH3的还原性依次增强,键角依次减小。
(3)根据配位键形成的条件:一方提供空轨道(图中Cd2+),一方提供孤电子对。由题图可知,1mol该配合物中通过螯合作用形成6mol配位键。分子中氮原子均采取sp2杂化。
(4)根据表中坐标Cd(0,0,0),又因为四方晶系的化学式为CdSnAs2,故Cd与Sn原子个数之比为1∶1,一个晶胞中Cd原子的个数为×8+×4+1=4,一个晶胞中Sn原子也是4个,Sn应为晶胞中的小白球。距离Cd(0,0,0)最近的Sn为底面和侧面的Sn,其坐标分别为(0.5,0.5,0),(0.5,0,0.25)。
