2025浙江专版新教材化学高考第一轮
作业21晶胞结构与计算
A组 基础达标
1.(2023·浙江丽水、湖州、衢州高三联考)向FeCl3溶液中滴加黄血盐K4[Fe(CN)6]可制得普鲁士蓝,向FeCl2溶液中滴加赤血盐K3[Fe(CN)6]可制得滕氏蓝。普鲁士蓝和滕氏蓝很久以来都被视为两种物质,但科学家研究发现,两者都是如图所示的结构(K+未标出)。下列关于普鲁士蓝和滕氏蓝说法不正确的是( )
A.根据如图的晶体结构,K+应位于晶胞体心
B.普鲁士蓝和滕氏蓝都是离子晶体
C.图中Fe2+和Fe3+的位置不能互换
D.测定晶体的结构常采用X射线衍射法
2.(2023·浙江杭州学军中学高三模拟)河蚌的壳外层主要成分为方解石,内层主要是霰石,两者成分都是碳酸钙,但晶体结构不同,称为“同质多象”现象,金刚石和石墨也属于“同质多象”现象。霰石光滑,结构中每个Ca2+周围围绕着6个C,方解石坚硬,晶胞结构如图。下列说法错误的是( )
A.霰石晶体中每个C周围有6个Ca2+
B.霰石和方解石中的C均为平面三角形结构
C.霰石和方解石的熔点相同
D.方解石晶体结构图的平行六面体中含有2个Ca2+、2个C
3.(2023·浙江嘉兴高三统测)某种氮化铁FexNy的结构如图1所示(晶胞为立方体,边长为a pm),Cu可替代晶胞中不同位置的Fe,图2为其能量变化示意图,形成Cu替代型的化学式是Fex-zCuzNy。下列说法不正确的是( )
图1
图2
A.图1中氮化铁的化学式是Fe4N
B.a位置Fe周围最近的N有6个
C.两个b位置Fe的最近距离为a pm
D.最稳定的Cu替代型产物的化学式为Fe3CuN
4.(2023·浙江四校高三联考)钙钛矿类杂化材料(CH3NH3)PbI3,是太阳能光伏电池的有机半导体材料,其晶胞结构如图1所示,其中B为Pb2+,A的原子分数坐标为(0,0,0)。下列说法错误的是( )
图1
图2
A.B的原子分数坐标为()
B.N、I、Pb均属于p区元素
C.若沿z轴向xy平面投影,则其投影图如图2所示
D.(CH3NH3)+中存在σ键、配位键和氢键
5.下列说法正确的是( )
A.一种由M原子(顶角和面心)和N原子(棱的中心和体心)构成的气态团簇分子结构如图①所示,它的化学式为MN
B.若图①为NaCl晶胞,则Na+周围紧邻的Na+数目是12,Na+周围紧邻的Cl-数目是8
C.H2S和H2O分子结构相似,但在H2S晶体中一个H2S分子的配位数为12,而冰中H2O的配位数为4,是因为共价键具有饱和性和方向性
D.磷化硼(BP)晶体结构(如图②)与金刚石相似,都是共价晶体,由晶胞结构可知B和P原子均满足8电子稳定结构
6.(2023·浙江余姚中学月考改编)某记忆合金的晶体结构如图a所示,晶胞结构如图b所示。下列说法错误的是( )
A.该物质的化学式为Ni2MnGa
B.与Ga最邻近且距离相等的Ni原子数是8
C.该晶体与金属钠含有相同的化学键
D.与Mn距离最近的Ni有4个
7.(2024·浙江温州一模改编)Ga与N形成的化合物是一种重要的半导体材料,晶体的部分结构如图。
下列所示为该晶体所对应晶胞的是( )
B组 综合提升
8.(2023·湖南长沙期末)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示,该晶体中P原子位于由铜原子形成的 的空隙中。若晶体密度为a g·cm-3,P与最近的Cu原子的核间距为 nm(用含NA的代数式表示)。
9.(2023·河南洛阳六校联考)在自然界中TiO2有三种晶型,其中最重要的是金红石型,晶胞结构和投影图如下,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞参数为a pm、a pm、c pm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则Ti4+的配位数是 ,TiO2的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
10.(2023·浙江丽水学院附中段考)钙钛矿晶体的结构如下图所示。晶体的化学式为 。
晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置,称为原子坐标。已知原子坐标为A(0,0,0),B(0,,0),则Ca2+的原子坐标为 。
11.(2024·浙江宁波高三一模)第ⅢA族和第ⅤA族元素可形成多种化合物。请回答:
(1)基态B原子核外电子占据的最高能级符号是 ,基态As原子的价层电子排布式是 。
(2)①固体储氢材料氨硼烷BH3·NH3,其结构和乙烷相似,下列有关说法正确的是 。
A.氨硼烷中B原子的杂化方式为sp2
B.相同条件下在水中的溶解度:氨硼烷>乙烷
C.元素B、N的第一电离能均高于相邻元素
D.是硼原子能量最低的激发态
②BF3形成的化合物中配位键的强度:BF3·N(CH3)2Cl (填“>”“<”或“=”)BF3·N(CH3)Cl2,理由是 。
(3)一种含Ga化合物晶胞如图甲,三个晶胞围成一个六棱柱,如图乙,该化合物的化学式为 ,每个N原子周围距离最近的N原子数目为 。
作业21 晶胞结构与计算
1.A 在1个晶胞中,CN-在棱上,为12×=3,Fe2+为4×,Fe3+为4×,普鲁士蓝和滕氏蓝化学式为KFe[Fe(CN)6],根据比例,在晶胞中K+为,若K+位于晶胞体心,其个数为1,A错误;普鲁士蓝和滕氏蓝化学式为KFe[Fe(CN)6],都含有K+,所以两者都是离子化合物,B正确;虽然Fe2+和Fe3+个数相等,但是Fe2+与C原子成键,Fe3+与N原子成键,所以Fe2+和Fe3+不能互换,C正确;测定晶体的结构的方法,常采用X射线衍射法,D正确。
2.C 霰石结构中每个Ca2+周围围绕着6个C,由化学式可知,每个C周围也会有6个Ca2+,A正确;C中C原子的价层电子对数为3+=3,所以是平面三角形结构,B正确;霰石和方解石的晶体结构不同,故其熔点不相同,C错误;方解石晶体结构图的平行六面体中C位于体内,数目为2,钙离子位于顶角和体内,数目为2,D正确。
3.B 晶胞中Fe位于顶角和面心,一个晶胞中数目为8×+6×=4;N位于晶胞内部,一个晶胞中数目为1;图1中氮化铁的化学式是Fe4N,A正确。以底部左下角Fe为例,所在晶胞内有1个氮原子,则上层下层所处的8个相邻立方体内共8个N,B错误。两个b位置Fe的最近距离为底面对角线长度的二分之一,为a pm,C正确。能量越低物质越稳定,由图2可知,最稳定的是Cu替代a位置的Fe,一个晶胞中a位置的Fe数目为8×=1,故对应产物的化学式为Fe3CuN,D正确。
4.D B位于体心,则B的原子分数坐标为(),A正确;N、I、Pb均在第ⅢA族到第ⅦA族之间,则均属于p区元素,B正确;投影图为俯视图,C正确;(CH3NH3)+的电子式为[H]+,存在σ键,C与N之间为配位键,不存在氢键,故D错误。
5.D 图①为气态团簇分子,该分子中M原子数为14、N原子数为13,它的化学式为M14N13,故A错误;若图①为NaCl晶胞,则Na+周围紧邻的Na+数目是12,Na+周围紧邻的Cl-数目是6,故B错误;H2S和H2O分子结构相似,但在H2S晶体中一个H2S分子的配位数为12,而冰中H2O的配位数为4,是因为H2O分子间含有氢键,氢键具有饱和性和方向性,故C错误;磷化硼(BP)晶体结构与金刚石相似,1个B结合4个P,1个P结合4个B,所以B和P原子均满足8电子稳定结构,故D正确。
6.D 位于面上的Ni原子个数=8×=4,位于顶角和体心的Mn原子个数=8×+1=2,位于棱上和面心的Ga原子个数=4×+2×=2,则该物质的化学式为Ni2MnGa,A正确;由晶胞结构图可知,与Ga最邻近且距离相等的Ni原子数是8,B正确;该晶体是由Ni、Mn和Ga构成的合金,与金属钠一样都含有金属键,C正确;由图a知,Mn周围距离最近的Ni有8个,D错误。
7.A 根据晶体的部分结构可知,Ga原子形成六方晶胞,晶胞中竖直的棱上各有一个N原子(不在棱的中间),晶胞内部有一个Ga原子和一个N原子,故选A。
8.答案 正八面体 ×107
解析 观察磷青铜晶体的晶胞结构,Cu原子位于正方体的六个面的中心位置,形成正八面体的结构。由题干晶胞示意图可知,一个晶胞中含有的Sn原子个数为8×=1,Cu原子个数为6×=3,P原子个数为1,化学式为SnCu3P,摩尔质量为342 g·mol-1,晶体密度为a g·cm-3,则棱长= cm,由图可知P原子与最近的Cu原子之间的距离为棱长,则P与最近的Cu原子的核间距为×107 nm。
9.答案 6
解析 Ti4+周围6个氧离子,所以配位数是6;一个晶胞中含有2个Ti4+、4个氧离子,质量m= g,体积V=a×a×c×10-30 cm3,则密度= g·cm-3。
10.答案 CaTiO3 ()
解析 由钙钛矿晶体的结构示意图可知,该晶胞内有1个钙原子,氧原子的数目为12×=3,钛原子的数目为8×=1,所以该晶体的化学式为CaTiO3。已知原子坐标为A(0,0,0)、B(0,,0),则A为坐标原点,因为Ca2+在晶胞的体心,所以Ca2+的原子坐标为()。
11.答案 (1)2p 4s24p3
(2)①B ②> Cl电负性大,N(CH3)Cl2中Cl原子多,使N电子云密度降低,N的孤电子对不易与BF3形成配位键,即形成的配位键稳定性低
(3)GaN 12
解析 (2)①氨硼烷BH3·NH3,其结构和乙烷相似,则氨硼烷中B原子的杂化方式为sp3,A错误;氨硼烷分子与水分子间可形成氢键,所以相同条件下在水中的溶解度:氨硼烷>乙烷,B正确;N原子核外电子排布处于半充满稳定结构,第一电离能高于相邻元素,B核外电子排布:1s22s22p1,第一电离能不高于相邻元素,C错误;硼原子能量最低的激发态中2p轨道电子排布为,D错误。(3)均摊法计算可知Ga原子与N原子个数比为1∶1,则其化学式为GaN;与每个N原子距离最近的N原子数目为12。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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