2024届高三新高考化学大一轮专题训练-晶体结构与性质
一、单选题
1．（山东省济南市2023届新高考5月针对性训练（三模）化学试题）古今化学多有异曲同工之处，下列叙述所涉及的原理不同的是
A 曲为酒之骨，凡酿酒必资曲药成信 纳米酶用于生物传感器、疾病诊断与治疗
B 铜柔锡柔，合两柔则为刚 铝合金用作火箭、飞船和空间站主体结构材料
C 为宅煮糖，宅垣忽坏，去土而糖白 啤酒和白酒中加入食品胶体作澄清剂
D 以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也 使用X射线衍射技术推测晶体的分子排列
A．A B．B C．C D．D
2．（2023春·湖北十堰·高三校联考阶段练习）钛酸钙矿物的晶体结构如图(a)所示，某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导体材料的晶胞结构如图(b)所示，其中A为CH3NH，另两种离子为I-和Pb2+。下列说法正确的是
A．图(b)中X为Pb2+
B．CH3NH中H－N－H键角小于NH3中H－N－H键角
C．钛酸钙晶体中右侧面心O2-的坐标为(1，，)
D．钛酸钙晶体中与Ca2+距离最近的Ti4+有8个
3．（2023·湖北·襄阳四中校考模拟预测）我国科技工作者发明了合成甲醇的高选择性催化剂，其晶胞结构如图所示(Zr位于元素周期表第五周期第IVB族)，晶胞参数为，，。下列说法错误的是
A．基态Zr价电子排布式为
B．在晶胞中配位数为4
C．该催化剂的化学式为
D．该晶胞密度为
4．（2023春·甘肃金昌·高三永昌县第一高级中学校考期中）医院在进行外科手术时，常用稀溶液作为手术刀的消毒剂，已知有如下性质：①晶体熔点较低；②熔融状态下不导电；③在水溶液中可发生微弱电离。下列关于的叙述不正确的是
A．晶体的硬度很小
B．因为有金属元素，因此属于离子化合物
C．属于盐，是电解质，且属于弱电解质
D．微粒内部存在共价键
5．（2023春·甘肃金昌·高三永昌县第一高级中学校考期中）下列晶体分类正确的是
选项 金属晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体
A 生铁 CsCl Ar
B Fe HCl Si
C Al 干冰
D Cu NaOH 石墨 普通玻璃
A．A B．B C．C D．D
6．（2023·浙江·统考模拟预测）X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，X在电池能源领域有重要而广泛的用途，Y的价层空轨道数目是半充满轨道数目的一半，Z的一种单质是常见的消毒剂，M与X为同主族元素，Q是地壳中含量最多的金属元素，下列说法不正确的是
A．X的2s电子云比1s电子云更扩散
B．Z与Q形成的晶体是典型的分子晶体
C．五种元素的原子中第一电离能最高的是Z
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞Q
7．（2023春·宁夏吴忠·高三吴忠中学校考期中）有关晶体的结构如下图所示，下列说法中正确的是
A．在NaCl晶体中，阳离子的配位数为8，阴离子的配位数为6
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+，F-的配位数是4
C．在金刚石晶体中，每个碳原子被6个六元环共同占有，每个六元环最多有4个碳原子共面
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE，其晶体不导电
8．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）氯化铍晶体易吸湿、水解、升华，可溶于有机溶剂。一定条件下有下列存在形式：
下列有关说法错误的是
A．氯化铍晶体的晶体类型为分子晶体
B．甲的空间结构是直线形
C．乙中的杂化轨道类型是
D．丙中配位键数为
9．（2023·辽宁·校联考模拟预测）几种晶体的晶胞结构如图所示。已知：、均为立方晶胞。下列说法错误的是
A．相同条件下，熔点：
B．另一种晶胞结构中，当处于体心时，则处于棱心
C．晶胞中a点原子坐标参数为，则b点原子坐标参数为
D．三种晶体中，Ca的配位数均为8
10．（2023春·甘肃兰州·高三兰州一中校考期中）2023年春节期间，国产科幻电影《流浪地球》火遍全网，电影中涉及很多有趣的知识。下列说法错误的是
A．影片幻想了太阳氦闪，地球将被摧毁。氦气属于稀有气体、是空气的成分之一
B．电影中由硅、碳、氧、硫等元素经过一系列变化能变成铁，该过程属于化学变化
C．固定太空电梯的缆绳材料最有可能是碳纳米管(如图)，碳纳米管与互为同素异形体
D．建造行星发动机需要耐高温材料，这种材料很可能是一种共价晶体
11．（2023春·重庆南岸·高三重庆市南坪中学校校考期中）叠氮化合物是重要的有机合成试剂，化学兴趣小组的同学在实验室制备了一种叠氮化合物，结构如图，下列说法正确的是
A．测定该晶体结构的方法是X射线衍射法
B．该晶体中每个周围离最近且相等的共有12个
C．与相比，的熔点低于的熔点
D．该叠氮化合物的密度为
12．（2023春·湖南·高三校联考期中）已知M、X、Y、Z、N为原子序数依次增大的短周期主族元素，M和N的价层电子排布式都满足，化合物可作为冶炼金属Z的助熔剂，其结构式如图所示，该化合物下列有关叙述错误的是
A．物质属于配合物 B．晶体的熔点：
C．M、X、N对应离子半径： D．第一电离能：
13．（2023春·广东深圳·高三翠园中学校考期中）理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成，图b为X的晶胞，下列说法错误的是
A．晶体的化学式为HgGeSb2
B．每个Ge原子与4个Sb原子相连
C．X的晶体中，与Ge距离最近的Ge原子数目为4
D．设X的最简式的式量为Mr，则晶体密度为g·cm-3
二、多选题
14．（2023·山东济南·山东省实验中学校考模拟预测）黑砷在催化电解水方面受到关注，其晶体结构如图所示，与石墨类似。下列说法正确的是
A．黑砷中As—As键的强度均相同
B．黑砷与C60都属于混合型晶体
C．黑砷与石墨均可作为电的良导体
D．黑砷单层中As原子与As—As键的个数比为2∶3
三、非选择题
15．（2023春·天津北辰·高三天津市第四十七中学校考期中）有关结构如图所示，下列说法中正确的是
A．在晶体中，距最近的有6个，距最近且相等的也6个
B．在的晶体中，含有个晶胞
C．在金刚石晶体和石墨晶体都有六元环。金刚石转化为石墨为物理变化
D．该气态团族分子的分子式为或
16．（2023春·北京海淀·高三101中学校考期中）晶体具有周期性的微观结构，现出许多独特的性质，用于制造各种材料。
(1)干冰常用作制冷剂、人工降雨材料等。
①1个分子周围等距且最近的分子有__________个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似，若顶点为、面心为，则铜金合金晶体中与原子数之比是__________。
(2)在材料学，医学等领域有广泛用途。世界上第一辆单分子“纳米小车”的四个轮子是，小车运行情况如图所示，从a处化学键的特点说明其能运动的原因：____________。
(3)晶体与晶体结构相似。
①熔点远高于，结合下表说明理由：______________________。
晶体 阴阳离子间距/ 熔点/℃
276 801
212 1960
②设阿伏加德罗常数的值为，晶胞边长为()，的摩尔质量为M，则晶体的密度是__________(列出计算式)。
③晶体普遍存在各种缺陷。某种晶体中存在如图所示的缺陷：当一个空缺，会有两个被两个所取代，但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中与的离子数之比为6∶91。若该晶体的化学式为，则__________。
17．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)碱土或稀土元素(A)和过渡金属(B)可以形成多种合金，广泛应用于催化、储氢等领域。图a给出某合金的理想结构晶胞图，b、c、d分别是其沿不同方向的投影示意图，此结构属六方晶系。
①写出该合金的组成_______。
②晶体沿c轴方向的投影图是_______(填字母)
(2)GaN (相对分子质量为M)是新型半导体材料，该晶体的一种晶胞结构与金刚石晶胞(如图所示)相似，其晶胞可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子替代，顶点和面心的碳原子被Ga原子替代，晶胞参数为acm。沿Z轴从上往下俯视的晶胞投影图如下图所示。
①若图中原子1的分数坐标是(，，)则原子5的分数坐标是_______。
②晶胞结构中原子1、5之间的距离为_______cm。
③设阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的密度为_______g·cm-3。
(3)立方氮化硼(BN)晶体的晶胞结构如图乙所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为_______ g·cm-3(用含a和NA的最简式表示)。图丙是立方氮化硼晶胞的俯视投影图，请在图中用“”标明B原子的相对位置_______
18．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)Cu2O与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4.铜的晶胞结构如图所示。
①基态硫原子的价层电子排布式为_______，SO的中心原子的杂化方式为_______。
②铜晶胞在x轴方向的投影图是_______(填标号)。
A． B． C． D．
③假设铜晶胞参数为anm，铜晶体的密度为bg cm-3，则铜的相对原子质量为_______(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含a、b、NA的代数式表示)。
(2)ZnS是一种半导体材料，其晶胞结构如图所示。
①锌元素在元素周期表中的位置为_______。
②已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点的原子坐标参数为(1，1，1)，则C点的原子坐标参数为_______。
(3)多聚磷酸由磷酸加热脱水缩合而成。链状多聚磷酸是多个磷酸通过脱水后共有部分氧原子连接起来的，多聚磷酸根离子的部分结构投影图如图所示(由于P、O原子的半径大小不同，投影图中P与O之间存在部分或全部遮掩关系)，则其化学式为_______。
参考答案：
1．D
【详解】A．曲、酶均为催化剂的作用，所涉及的原理相同，A不符合题意；
B．合两柔则为刚为制成合金，铝合金也为合金材料，合金的硬度通常大于成分金属，所涉及的原理相同，B不符合题意；
C．去土而糖白、加入食品胶体作澄清剂均为物质的分离除杂过程，都是利用吸附性，所涉及的原理相同，C不符合题意；
D．紫青烟起为焰色反应，而X射线衍射技术为物质结构的探测技术，所涉及的原理不相同，D符合题意；
故选D。
2．D
【详解】A．一个晶胞中含有1个A，1个B，3个X，其中A为，根据电荷守恒，可知X为I－，A项错误；
B．孤对电子与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，故NH3中H－N－H键角更小，B项错误；
C．钛酸钙晶体中右侧面心O2-的坐标为(1，， )，C项错误；
D．Ca2+位于顶点，与周围8个晶胞体心的Ti4+距离相等且最近，D项正确。
答案选D。
3．B
【详解】A．Zr位于元素周期表第五周期第IVB族，为40号元素，基态Zr价电子排布式为，A正确；
B．由图可知，以底面面心为例，其上下层各有4个氧，则在晶胞中配位数为8，B错误；
C．据“均摊法”，晶胞中含个Zr、8个Ga，故该催化剂的化学式为，C正确；
D．结合C分析可知，该晶胞密度为，D正确；
故选B。
4．B
【详解】A．晶体熔点较低且在熔融状态下不导电，可以推知晶体为分子晶体，硬度很小，故A正确；
B．熔融状态下不导电，不属于离子化合物，故B错误；
C．属于盐，在水溶液中可发生微弱电离，说明是电解质，且属于弱电解质，故C正确；
D．晶体为分子晶体，微粒内部存在共价键，故D正确；
故选B。
5．C
【详解】A．Ar为分子晶体，故A错误；
B．HCl为分子晶体，故B错误；
C．Al为金属晶体，属于盐，为离子晶体，为共价晶体，干冰为分子晶体，故C正确；
D．石墨为混合晶体，玻璃不是晶体，故D错误；
故选：C。
6．B
【分析】X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，X在电池能源领域有重要而广泛的用途，则X为Li元素；Y的价层空轨道数目是半充满轨道数目的一半，则Y为C元素；Z的一种单质是常见的消毒剂，则Z为O元素；M与X为同主族元素，则M为Na元素；Q是地壳中含量最多的金属元素，则Q为Al元素。
【详解】A．1s轨道离原子核的距离较近较，而2s轨道相对于1s轨道来说离原子核的距离就要远些了，所以锂原子的2s电子云比1s电子云更扩散，故A正确；
B．氧化铝是共价键百分数大于离子键百分数的过渡晶体，不是分子晶体，故B错误；
C．非金属元素的第一电离能大于金属元素，同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，则五种元素的原子中第一电离能最高的是氧原子，故C正确；
D．碳元素的最高价氧化物对应水化物为弱酸碳酸，铝元素的最高价氧化物对应水化物为两性氢氧化物氢氧化铝，所以碳酸的酸性强于氢氧化铝，故D正确；
故选B。
7．B
【详解】A．在NaCl晶体中，距Na+最近且等距的Cl-有6个，则阳离子的配位数为6，同样，阴离子的配位数也为6，A不正确；
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有Ca2+的个数为=4，F-与周围的4个Ca2+构成正四面体结构，则F-的配位数是4，B正确；
C．在金刚石晶体中，每个碳原子与周围的4个碳原子形成4个碳碳单键，最小环为六元环，每个单键被3个环共用，则每个碳原子被4×3=12个六元环共同占有，每个六元环中的6个碳原子构成椅式结构，最多有4个碳原子共面，C不正确；
D．该气态团簇分子中，含E、F原子的个数分别为4个，则分子式为E4F4或F4E4，其固体时构成分子晶体，不含有自由移动的电子或离子，晶体不导电，D不正确；
故选B。
8．D
【详解】A．氯化铍晶体易吸湿、水解、升华，说明氯化铍晶体的晶体类型为分子晶体，A项正确；
B．分子中的价层电子对数为2，说明甲的空间结构是直线形，B项正确；
C．乙中的价层电子对数为3，其杂化轨道类型是，C项正确；
D．丙中配位键数为，D项错误；
故选：D。
9．D
【详解】A．半径小于，的离子键强于的，熔点更高，A项正确；
B．另一种晶胞结构中，当处于体心时，处于顶角、O处于棱心，B项正确；
C．由晶胞结构及a点原子坐标参数为，可知点原子坐标参数为，，C项正确；
D．中的配位数为12，D项错误；
故答案为：D。
10．B
【详解】A．氦气属于稀有气体、是空气的成分之一，故A正确；
B．电影中由硅、碳、氧、硫等元素经过一系列变化能变成铁，该过程元素种类发生变化，不属于化学变化，故B错误；
C．碳纳米管与是C元素形成的不同单质，互为同素异形体，故C正确；
D．共价晶体熔点高、耐高温，建造行星发动机需要耐高温材料，这种材料很可能是一种共价晶体，故D正确；
故选B。
11．A
【详解】A．测定晶体结构的方法是X射线衍射法，故A正确；
B．由图可知，晶体中左侧底角的钾离子为例，在xy平面有4个、在xz平面由4个，故每个周围离最近且相等的共有8个，故B错误；
C．与结构相似，均为离子晶体，钠离子半径小于钾离子半径，离子键键能更大，的晶格能大于的晶格能，故的熔点大于的熔点，故C错误；
D．每个晶胞中含有2个，2个，则该叠氮化物的密度为，故D错误。
综上所述，答案为A。
12．D
【分析】M和N的价层电子排布式都满足 ns2np5，则M为F，N为Cl；X可形成X+，则X为Na；化合物 X3[ZM6] 可作为冶炼金属Z的助熔剂，则Z为Al，化合物X3[ZM6]为冰晶石Na3[AlF6]；根据原子序数关系，则Y为Mg。
【详解】A．存在配位键，则Na3[AlF6]为配合物，A项正确；
B．MgCl2是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子晶体沸点一般高于分子晶体，B项正确；
C．根据层多径大、序大径小，F-、Na+、Cl- 离子半径由大到小的顺序为Cl-＞F-＞Na+，C项正确；
D．Mg具有3s2价电子排布、3p全空，为稳定结构，第一电离能大于Al，则第一电离能Na＜Al＜Mg，D项错误。
答案选D。
13．D
【详解】A．X晶胞中Hg的个数为，Ge的个数为，Sb的个数为8×1=8，则晶体的化学式为HgGeSb2，A项正确；
B．根据图示，每个Ge原子与4个Sb原子相连，B项正确；
C．根据图示，在X的晶体中有4个Ge原子与Ge距离相同且最短，C项正确；
D．1nm=1×10-7cm，可知该晶体密度应为g·cm-3，D项错误。
答案选D。
14．CD
【详解】A．根据图知，黑砷中存在的As As键的键长不同，则键能不同，故A错误；
B．C60属于分子晶体，黑砷晶体结构类似于石墨，石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，为混合晶体，所以黑砷属于混合晶体，故B错误；
C．黑砷晶体结构与石墨类似，石墨是电的良导体，则黑砷能也是电的良导体，故C正确；
D．根据图知，黑砷晶体每层原子之间组成六元环结构，一个正六边形有6个As,每个As相邻的3个As以As As相结合，既A每个As属于3个正六边形，实际属于这个正六边形的As原子数为，同理，一个正六边形六条边，但每个As As属于相邻两个正六边形，则实际属于这个正六边形的As As为，故黑砷单层中As原子与As As键个数比为2：3，故D正确；
故答案选CD。
【点睛】本题考查物质结构和性质，侧重考查阅读、分析、判断及知识综合运用能力，正确理解题给信息并灵活运用信息解答问题是解本题关键，题目难度不大。
15．D
【详解】A．在晶体中，以体心氯离子为例，距最近的有6个；以底面面心钠离子，同层、上下层各有4个距最近且相等的，故共12个，A错误；
B．据“均摊法”，1个晶胞中含个Ca2+、8个F-，则1个晶胞含有4个；的为1mol，其晶体中含有0.25个晶胞；B错误；
C．金刚石和石墨为不同的两种物质，金刚石转化为石墨为化学变化，C错误；
D．该气态团族分子中含有4个E、4个F，则其分子式为或，D正确；
故选D。
16．(1) 12 1∶3
(2)a处通过单键相连，可以绕键轴旋转
(3) 和晶体类型相同；和所带电荷数多于和；和间距比和间距更小，晶体中离子键更强 0.97
【详解】（1）①以顶点的二氧化碳分子研究，与之最近的二氧化碳分子位于面心上，将晶胞补全可知，有3层每各有4个二氧化碳分子与之最近，故与之最近的二氧化碳分子有4×3=12个；
②若顶点为、面心为，晶胞中含有原子数目为，晶胞中含有原子数目为，则铜金合金晶体中与原子数之比是1:3；
（2）a处通过单键相连，可以绕键轴旋转，故可以运动；
（3）①和都是离子晶体，晶体中离子的电荷数大于，又由阴阳离子间距可知晶体中离子半径小，的晶格能越大，其离子键的键能更大，熔点更高；
②由图可知，晶体中存在4个Na+和4个Cl-，则晶体中存在4个Ni2+和4个O2-，则晶胞质量为，晶胞边长为，则晶胞体积为，故晶体的密度=；
③该氧化镍样品中与的离子数之比为6∶91，则为，为，根据晶体呈电中性可得，×2+×3=2×1，解得x=0.97。
17．(1) AB5 b
(2) (1，，)
(3)
【详解】（1）①由晶胞结构可知A有8个位于顶点，个数为，B有8个位于面上，1个位于体心，个数为，则该合金的组成为AB5；
②晶体沿c轴方向的投影上下面的顶点重合为正方向四个顶点，四个面心的B球投影到正方形棱心上，体心B原子投影为面心，上下面上的四个B原子两两重合，均投影在对角线上，b图符合；
（2）①根据数学立体几何关系可知，若图中原子1的分数坐标是(，，)则原子5的分数坐标是(1，，)；
②因为原子1的分数坐标是(，，)，原子5的分数坐标是(1，，)，所以两个原子之间的距离为；
③其晶胞可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子替代，顶点和面心的碳原子被Ga原子替代，所以晶胞中Ga的原子个数为，N原子个数也为4，设阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的质量为g，故其密度为 g·cm-3；
（3）该晶胞中B原子个数=4，N原子个数=，晶胞体积=，则该晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3；4个B在底面上的投影分别位于面对角线处，其图像为。
18．(1) 3s23p4 sp3 A
(2) 第四周期第ⅡB族 (、、)
(3)
【详解】（1）①基态S原子核外电子排布为1s22s22p63s23p4，故其价层电子排布式为3s23p4，的中心原子S原子的价层电子对数为，为sp3杂化。
②铜晶胞顶点在x轴方向的投影为正方形，部分面心在x轴方向的投影为正方形的边长的中点，部分面心在x轴方向的投影为正方形的中心点，故图示为A；
③假设铜晶胞参数为anm，铜晶体的密度为bg cm-3，根据“均摊法”，晶胞中含个Cu，设铜的相对原子质量为M，则晶体密度为，；
（2）①锌为30元素，在元素周期表中的位置为第四周期第ⅡB族。
②已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点的原子坐标参数为(1，1，1)，则C点x、y、z轴的投影分别为、、，故的原子坐标参数为(、、)；
（3）由图可知，根据“均摊法”，在一个重复的三角形单元中含个Cu，1个P，故其化学式为。
