2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)三十九：晶體結(jié)構(gòu)的比較及晶胞相關(guān)計(jì)算（含解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

A．催化活性：①>②
B．鎳酸鑭晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNiO3
C．La周圍緊鄰的O有4個(gè)
D．La和Ni的最短距離為eq \f(\r(3),2)a
2．(2023·重慶等級(jí)考)配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)以及分子在晶胞中的位置如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．中心原子的配位數(shù)是4
B．晶胞中配合物分子的數(shù)目為2
C．晶體中相鄰分子間存在范德華力
D．該晶體屬于混合型晶體
3．某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B方塊組成。已知該晶體的密度為d g·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．方塊A含有1個(gè)Fe2＋、4個(gè)O2－
B．方塊B含有0.5個(gè)Fe2＋、4個(gè)O2－、4個(gè)Fe3＋
C．該氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的個(gè)數(shù)比為1∶2∶4
D．晶胞的棱長(zhǎng)為 eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107 nm
4.
砷化鎵(GaAs)作為第二代半導(dǎo)體材料的代表，具有寬禁帶、高頻、高壓、抗輻射、耐高溫及發(fā)光效率高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、無線通信、光纖通信、LED、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域。GaAs晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長(zhǎng)為a pm，下列說法正確的是( )
A．GaAs屬于離子晶體
B．基態(tài)砷原子價(jià)層電子排布圖為
C．As的配位數(shù)為4
D．該晶體密度為eq \f(5.8×1036,NA×a3) g·cm－3
5．(2024·北京朝陽區(qū)檢測(cè))鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的晶胞如圖1所示，晶胞棱長(zhǎng)為z pm，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．該鐵氮化合物的化學(xué)式為Fe4N
B．晶體中與每個(gè)N距離最近且等距離的N有6個(gè)
C．兩個(gè)b位置Fe的最近距離為eq \f(\r(2),2)z pm
D．其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為FeCu3N
6.
已知NixMg1－xO晶體屬立方晶系，晶胞邊長(zhǎng)為a。將Li＋摻雜到該晶胞中，可得到一種高性能的p型太陽能電池材料，其結(jié)構(gòu)單元如圖所示。假定摻雜后的晶胞參數(shù)不發(fā)生變化，下列說法正確的是( )
A．該結(jié)構(gòu)單元中O個(gè)數(shù)為3
B．Ni和Mg間的最短距離為eq \f(\r(2),2)a
C．Ni的配位數(shù)為12
D．該物質(zhì)的化學(xué)式為
7．鋰硒電池正極的充放電原理為
Se＋2Li＋＋2e－Li2Se
已知Li2Se晶胞參數(shù)為a pm，Li2Se相對(duì)分子質(zhì)量為Mr，下列說法不正確的是( )
A．硒晶胞中含有3個(gè)Se原子
B．Li2Se晶胞中最近的Li-Se間距離為eq \f(\r(3)a,4) pm
C．若硒原子間空隙不能容納Li＋，則放電過程正極材料體積膨脹
D．Li2Se晶體密度為eq \f(4Mr,a3NA) g·cm－3
8.(1)
鎳鑭合金(LaNin)具有很強(qiáng)的儲(chǔ)氫能力，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中n＝________。已知晶胞體積為9.0×10－29 m3，若儲(chǔ)氫后形成LaNinH5.5(氫進(jìn)入晶胞空隙，晶胞體積不變)，則氫在合金中的密度為________g·cm－3(保留1位小數(shù))。
(2)我國(guó)科學(xué)家開發(fā)出一種高效儲(chǔ)存、分離、提純H2 新材料，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知：圖(a)邊長(zhǎng)為x pm，圖(c)中高為y pm，Ca、Cu的原子半徑分別為r(Ca)pm、r(Cu)pm，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。該晶胞中原子空間利用率為____________________________(注：晶胞中原子空間利用率等于原子總體積與晶胞體積之比)。
(3)
NiAs的一種晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為ρ g·cm－3，則該晶胞中最近的砷原子之間的距離為________________________pm。
9．(1)鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等金屬晶體的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于1個(gè)體心立方晶胞的金屬原子數(shù)目是________。氯化銫晶體的晶胞如圖1，則Cs＋位于該晶胞的________，Cl－位于該晶胞的________；Cs＋的配位數(shù)是________。
(2)銅的氫化物的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，寫出此氫化物在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圖3為F－與Mg2＋、K＋形成的某種離子晶體的晶胞，其中“eq \a\vs4\al(○)”表示的離子是______(填離子符號(hào))。
(4)實(shí)驗(yàn)證明：KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似(如圖4所示)，已知3種離子晶體的晶格能(注：反映離子鍵強(qiáng)弱的物理量)數(shù)據(jù)如表：
則這4種離子晶體(不包括NaCl)熔點(diǎn)從高到低的順序是________________________。其中MgO晶體中一個(gè)Mg2＋周圍和它最鄰近且等距離的Mg2＋有________個(gè)。
10．理論計(jì)算預(yù)測(cè)，由汞(Hg)、鍺(Ge)、銻(Sb)形成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓?fù)浣^緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體(晶胞如圖a所示)中部分Ge被Hg和Sb取代后形成。
(1)圖b為Ge晶胞中部分Ge被Hg和Sb取代后形成的一種單元結(jié)構(gòu)，它不是晶胞單元，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)圖c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為________；該晶胞中粒子個(gè)數(shù)比Hg∶Ge∶Sb ＝__________________。
(3)設(shè)X的最簡(jiǎn)式的式量為Mr，則X晶體的密度為____________g·cm－3(列出算式)。
課時(shí)檢測(cè)(三十九)
1．C 具有催化活性的是Ni，圖②中沒有Ni原子，則催化活性：①>②，故A正確；鎳酸鑭電催化劑立方晶胞中含有1個(gè)Ni,12×eq \f(1,4)＝3個(gè)O,8×eq \f(1,8)＝1個(gè)La，鎳酸鑭晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNiO3，故B正確；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，La在晶胞體心，O在晶胞的棱心，則La周圍緊鄰的O有12個(gè)，故C錯(cuò)誤；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，La和Ni的最短距離為體對(duì)角線的一半，為eq \f(\r(3),2)a，故D正確。
2．D 由配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)可知，中心原子M形成了4個(gè)配位鍵，故中心原子的配位數(shù)是4，A正確；由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中配合物分子位于晶胞頂點(diǎn)和上下底面面心，數(shù)目為8×eq \f(1,8)＋2×eq \f(1,2)＝2，B正確；該晶體為配合物分子組成的分子晶體，晶體中相鄰分子間存在范德華力，C正確，D錯(cuò)誤。
3．A 根據(jù)均攤法計(jì)算，方塊A含有1＋4×eq \f(1,8)＝1.5個(gè)Fe2＋、4個(gè)O2－，故A錯(cuò)誤。根據(jù)均攤法計(jì)算，方塊B含有4×eq \f(1,8)＝0.5個(gè)Fe2＋、4個(gè)O2－、4個(gè)Fe3＋，故B正確。Fe2＋位于晶胞的頂點(diǎn)、面心以及方塊A的體心，O2－位于方塊A、B的內(nèi)部，F(xiàn)e3＋位于方塊B的內(nèi)部；晶胞中Fe2＋數(shù)目＝4＋8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝8、Fe3＋數(shù)目＝4×4＝16，O2－數(shù)目＝4×8＝32，故該氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的個(gè)數(shù)比為8∶16∶32＝1∶2∶4，故C正確。設(shè)該晶胞的棱長(zhǎng)為a cm，晶胞中含有Fe2＋、Fe3＋、O2－的個(gè)數(shù)分別為8、16、32，它們的相對(duì)原子質(zhì)量之和是8×232，有8×232＝d×a3×NA，解得a＝ eq \r(3,\f(8×232,NA·d))，即晶胞的棱長(zhǎng)為 eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107 nm，故D正確。
4．C 由砷化鎵耐高溫的特點(diǎn)可知，砷化鎵是熔沸點(diǎn)很高的共價(jià)晶體，A錯(cuò)誤；基態(tài)砷原子的價(jià)層電子排布圖為，B錯(cuò)誤；由GaAs晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，與砷原子距離最近的鎵原子的個(gè)數(shù)為4，故As的配位數(shù)為4，C正確；由GaAs晶胞結(jié)構(gòu)圖知，位于晶體內(nèi)部的砷原子個(gè)數(shù)為4，位于頂點(diǎn)和面心的鎵原子個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，故該晶體的密度為eq \f(\f(4×?70＋75?,NA),?a×10－10?3) g·cm－3＝eq \f(5.8×1032,NA×a3) g·cm－3，D錯(cuò)誤。
5．D Fe位于8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面心，個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，N位于體心，個(gè)數(shù)為1，故該鐵氮化合物的化學(xué)式為Fe4N，A正確；晶體中與每個(gè)N距離最近且等距離的N有6個(gè)，分別在與之相鄰的上下、左右、前后位置，B正確；兩個(gè)b位置Fe的最近距離為大立方體面對(duì)角線的一半，即eq \f(\r(2),2)z pm，C正確；Cu替代a位置Fe型能量更低更穩(wěn)定，其化學(xué)式為Fe3CuN，D錯(cuò)誤。
6．B 由均攤法可知該結(jié)構(gòu)單元中O個(gè)數(shù)＝1＋12×eq \f(1,4)＝4，A錯(cuò)誤；由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Ni和Mg間的最短距離為晶胞面對(duì)角線的一半，即eq \f(\r(2),2)a，B正確；由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Ni的配位數(shù)為6，C錯(cuò)誤；1個(gè)晶胞中Li的個(gè)數(shù)＝1×eq \f(1,2)＝0.5，Mg的個(gè)數(shù)＝2×eq \f(1,2)＋1×eq \f(1,8)＝1.125，Ni的個(gè)數(shù)＝7×eq \f(1,8)＋3×eq \f(1,2)＝2.375，O的個(gè)數(shù)＝4，因此該物質(zhì)的化學(xué)式為，D錯(cuò)誤。
7．D 從硒晶胞中可以看出，Se間以鏈狀連接，每3個(gè)Se為1個(gè)重復(fù)單元，因此我們可以用一個(gè)點(diǎn)表示3個(gè)Se：，在硒晶胞中這樣的點(diǎn)都在頂點(diǎn)，所以硒晶胞中含有3個(gè)Se，A項(xiàng)正確。Li2Se晶胞中Se為面心立方堆積，Li＋填充在四面體空隙中，四面體空隙中心在體對(duì)角線eq \f(1,4)處，因此最近的Li-Se間距離為eq \f(\r(3)a,4) pm，B項(xiàng)正確。放電過程正極得到電子，因此對(duì)應(yīng)反應(yīng)式為Se＋2Li＋＋2e－―→Li2Se，Li＋嵌入硒原子間空隙，使材料體積膨脹，C項(xiàng)正確。Li2Se晶胞中Se為面心立方堆積，含有4個(gè)Se，即含有4個(gè)Li2Se，晶體密度為eq \f(4Mr,?a×10－10?3NA) g·cm－3，題目中沒有將a pm轉(zhuǎn)化為a×10－10cm，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8．解析：(1)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中位于面上和體心的鎳原子個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,2)＋1＝5，由儲(chǔ)氫后形成LaNinH5.5可知，晶胞中氫原子的質(zhì)量為eq \f(5.5×1,NA) g，則氫在合金中的密度為eq \f(\f(5.5×1,NA),9.0×10－29×106 cm3)≈0.1 g·cm－3。(2)觀察題圖(c)知，鈣位于六棱柱的頂點(diǎn)和上、下面心，銅位于面上和體內(nèi)；1個(gè)晶胞含銅原子數(shù)為18×eq \f(1,2)＋6＝15，含鈣原子數(shù)為12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＝3，晶體的化學(xué)式為CaCu5；題圖(a)面積為eq \f(\r(3),2)x×x×eq \f(1,2)×6 pm2＝eq \f(3\r(3),2)x2 pm2，題圖(c)體積為eq \f(3\r(3),2)x2y pm3，原子空間利用率等于原子總體積與晶胞體積之比，即eq \f(\f(4,3)π\(zhòng)b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(3r3?Ca?＋15r3?Cu?)),\f(3\r(3),2)x2y)×100%。(3)該晶胞中含有Ni個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，含有As個(gè)數(shù)為4，即含有4個(gè)NiAs，其質(zhì)量為4×eq \f(134,NA) g，設(shè)其棱長(zhǎng)為a cm，有4×eq \f(134,NA) g＝(a cm)3×ρ g·cm－3，As位于其八分之一晶胞的中心，兩個(gè)As之間的距離相當(dāng)于面對(duì)角線長(zhǎng)度的一半，所以兩個(gè)As之間的距離為eq \f(\r(2),2)a cm＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2)× \r(3,\f(134×4,ρNA))×1010))pm。
答案：(1)5 0.1 (2)eq \f(\f(4,3)π\(zhòng)b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(3r3?Ca?＋15r3?Cu?)),\f(3\r(3),2)x2y)×100% (3)eq \f(\r(2),2)× eq \r(3,\f(134×4,ρNA))×1010
9．解析：(1)體心立方晶胞中，1個(gè)原子位于體心，8個(gè)原子位于立方體的頂點(diǎn)，故該晶胞中屬于1個(gè)體心立方晶胞的金屬原子數(shù)目為8×eq \f(1,8)＋1＝2；氯化銫晶胞中，Cs＋位于體心，Cl－位于頂點(diǎn)，Cs＋的配位數(shù)為8。(2)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，灰球、白球個(gè)數(shù)比為1∶1，則銅的氫化物的化學(xué)式為CuH，CuH與Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuH＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(點(diǎn)燃))2CuCl2＋2HCl。(3)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，1個(gè)晶胞中黑球有1個(gè)，灰球有1個(gè)，白球有3個(gè)，由電荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球代表F－。(4)從3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)可知，離子所帶電荷越多、離子半徑越小，離子晶體的晶格能越大，離子所帶電荷數(shù)：Ti3＋>Mg2＋>K＋，離子半徑：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔點(diǎn)：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個(gè)Mg2＋周圍和它最鄰近且等距離的Mg2＋有12個(gè)。
答案：(1)2 體心頂點(diǎn) 8 (2)2CuH＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(點(diǎn)燃))2CuCl2＋2HCl
(3)F－ (4)TiN>MgO>CaO>KCl 12
10．解析：(1)題圖b中上、下兩個(gè)面的面心原子分別為Hg和Ge，晶胞結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞單元。(2)由題圖c可知，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為4；該晶胞中Hg個(gè)數(shù)＝4×eq \f(1,4)＋6×eq \f(1,2)＝4，Ge個(gè)數(shù)＝8×eq \f(1,8)＋4×eq \f(1,2)＋1＝4，Sb個(gè)數(shù)為8，故該晶胞中Hg、Ge、Sb粒子個(gè)數(shù)比為4∶4∶8＝1∶1∶2。(3)該晶胞的組成為Hg4Ge4Sb8，由于最簡(jiǎn)式的式量為Mr，則晶胞的質(zhì)量為eq \f(4Mr,NA) g，晶胞的體積為x2y×10－21 cm3，則晶體的密度為eq \f(\f(4Mr,NA),x2y×10－21) g·cm－3＝eq \f(4Mr,NAx2y×10－21) g ·cm－3。
答案：(1)圖b中上、下兩個(gè)面的原子不同，不符合晶胞平移后重合的特性
(2)4 1∶1∶2 (3)eq \f(4Mr,NAx2y×10－21)
離子晶體
NaCl
KCl
CaO
晶格能/(kJ·ml－1)
786
715
3 401

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