专题24 晶体结构与性质 十年（2015-2024）高考化学真题分类汇编(解析版)

2013-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题24晶体结构与性质考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1晶体结构与性质2024·山东卷、2023•北京卷、2023•湖北省选择性考试、2021•天津卷、2019•上海卷、2019•上海卷晶体结构与性质是物质结构中的难点和重点，它不仅是由于增添了晶胞知识点而备受关注，而是由于涉及元素组成、微粒间作用力及性质比较等内容，所以在注重综合能力考查的命题方向上，晶体无疑成为命题的热点。题型以非选择题为主，分值约为4分。晶体的计算是高考题中的压轴题，试题将立体几何知识与化学知识紧密结构在一起，情景新颖，综合性强，难度较大。考点2晶胞的结构分析2024·甘肃卷、2024·安徽卷、2024·湖北卷、2024·湖南卷、2024·河北卷、2024·辽吉黑卷、2023•湖北省选择性考试、2023•湖南卷、2023•辽宁省选择性考试考点1晶体结构与性质1．(2024·山东卷，4，2分)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是()A．金刚石(C) B．单晶硅() C．金刚砂() D．氮化硼(，立方相)【答案】B【解析】金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)，都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，在这几种晶体中，键长Si-Si>Si-C>B-N>C-C，所以熔点最低的为单晶硅。故选B。2．(2023•北京卷，1)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。

下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是()A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同 D．三种物质均能导电【答案】A【解析】A项，原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；B项，金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；C项，金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合晶体，C项错误；D项，金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D项错误；故选A。3．(2023•湖北省选择性考试，11)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是()选项性质差异结构因素A沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)分子间作用力B熔点：AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华)晶体类型C酸性：CF3COOH()远强于CH3COOH()羟基极性D溶解度(20℃)：Na2CO3(29g)大于NaHCO3(8g)阴离子电荷【答案】D【解析】A项，正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子间作用力小，所以沸点较低，故A正确；B项，AlF3为离子化合物，形成的晶体为离子晶体，熔点较高，AlCl3为共价化合物，形成的晶体为分子晶体，熔点较低，则AlF3熔点远高于AlCl3，故B正确；C项，由于电负性F>H，C-F键极性大于C-H键，使得羧基上的羟基极性增强，氢原子更容易电离，酸性增强，故C正确；D项，碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠小的原因是碳酸氢钠晶体中HCO3-间存在氢键，与晶格能大小无关，即与阴离子电荷无关，故D错误；故选D。4．(2021•天津卷，2)下列各组物质的晶体类型相同的是()A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl C．Cu和Ag D．SiC和MgO【答案】C【解析】A项，SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A错误；B项，I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B错误；C项，Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C正确；D项，SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D错误；故选C。5．(2019•上海卷)下列反应只需要破坏共价键的是()A．晶体硅熔化 B．碘升华C．熔融Al2O3 D．NaCl溶于水【答案】A【解析】A项，晶体硅为原子晶体，Si原子之间只以共价键连接，因此熔化只需要破坏共价键，A正确；B项，碘为分子晶体，升华克服分子间作用力，B错误；C项，Al2O3为离子晶体，熔融破坏离子键，C错误；D项，NaCl为离子晶体，溶于水电离成钠离子和氯离子，破坏离子键，D错误。6．(2019•上海卷)NH5，下列说法正确的是()A．N为-5价 B．阴阳离子个数比是1：1C．阴离子为8电子稳定结构 D．阳离子的电子数为11【答案】B【解析】项，H-构成，N的化合价为-3，A项，1：1，B正确；C项，阴离H-28电子稳定结构，C项，NH4+10，DB。考点2晶胞结构的分析1．(2024·甘肃卷，12，3分)β-Mg晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是()A．电负性：MgCl B．单质是金属晶体C．晶体中存在范德华力 D．Mg2+离子的配位数为3【答案】D【解析】A项，电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于Cl，A正确；B项，金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确；C项，由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确；D项，由图乙中结构可知，每个Mg2+与周围有6个Cl-最近且距离相等，因此，Mg2+的配位数为6，D错误；故选D。2．(2024·安徽卷，14，3分)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价，为价。下列说法错误的是()A．导电时，Ti和La的价态不变 B．若，Li+与空位的数目相等C．与体心最邻近的O原子数为12 D．导电时、空位移动方向与电流方向相反【答案】B【解析】A项，根据题意，导电时Li+发生迁移，化合价不变，则Ti和La的价态不变，A项正确；B项，根据“均摊法”，1个晶胞中含Ti：8×=1个，含O：12×=3个，含La或Li或空位共：1个，若x=，则La和空位共，n(La)+n(空位)=，结合正负化合价代数和为0，(+1)×+(+3)×n(La)+(+4)×1+(-2)×3=0，解得n(La)=、n(空位)=，Li+与空位数目不相等，B项错误；C项，由立方晶胞的结构可知，与体心最邻近的O原子数为12，即位于棱心的12个O原子，C项正确；D．导电时Li+向阴极移动方向，即与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D项正确；故选B。3．(2024·湖北卷，11，3分)黄金按质量分数分级，纯金为。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是()A．I为金B．Ⅱ中的配位数是12C．Ⅲ中最小核间距Au-CuAu-AuD．I、Ⅱ、Ⅲ中，Au和Cu原子个数比依次为1：1、1：3、3：1【答案】C【解析】A项，由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为：，I中Au和Cu原子个数比值为1：1，则Au的质量分数为：，A正确；B项，Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点，Au的配位数指距离最近的Cu，Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确；C项，设Ⅲ的晶胞参数为a，Au-Cu的核间距为，Au-Au的最小核间距也为，最小核间距Au-Cu=Au-Au，C错误；D项，I中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶点，其原子个数比为1：1；Ⅱ中，Au处于立方体的八个顶点，Cu处于面心，其原子个数比为：；Ⅲ中，Au处于立方体的面心，Cu处于顶点，其原子个数比为；D正确；故选C。4．(2024·湖南卷，12，3分)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH+C+N2Li2CN2+H2↑，晶胞如图所示，下列说法错误的是()A．合成反应中，还原剂是LiH和CB．晶胞中含有的个数为4C．每个CN22-周围与它最近且距离相等的Li+有8个D．CN22-为V型结构【答案】D【解析】A项，LiH中H元素为-1价，由图中CN22-化合价可知，N元素为-3价，C元素为+4价，根据反应2LiH+C+N2Li2CN2+H2↑可知，H元素由-1价升高到0价，C元素由0价升高到+4价，N元素由0价降低到-3价，由此可知还原剂是LiH和C，故A正确；B项，根据均摊法可知，Li+位于晶胞中的面上，则含有的Li+个数为，故B正确；C项，观察位于体心的CN22-可知，与它最近且距离相等的Li+有8个，故C正确；D项，CN22-的中心原子C原子的价层电子对数为，且CN22-与CO2互为等电子体，可知CN22-为直线型分子，故D错误；故选D。5．(2024·河北卷，12，3分)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，晶胞的边长为apm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()A．该铋氟化物的化学式为BiF3B．粒子S、T之间的距离为C．该晶体的密度为D．晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个【答案】D【解析】A项，根据题给晶胞结构，由均摊法可知，每个晶胞中含有个Bi3+，含有个F-，故该铋氟化物的化学式为BiF3，故A正确；B项，将晶胞均分为8个小立方体，由晶胞中MNPQ点的截面图可知，晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心，以M为原点建立坐标系，令N的原子分数坐标为(0，0，1)，与Q、M均在同一条棱上的F-的原子分数坐标为(1，0，0)，则T的原子分数坐标为，S的原子分数坐标为，所以粒子S、T之间的距离为，故B正确；C项，由A项分析可知，每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-，晶胞体积为，则晶体密度为=，故C正确；D项，以晶胞体心处铋离子为分析对象，距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内，为将晶胞均分为8个小立方体后，每个小立方体的体心的F-，即有8个，故D错误；故选D。6．(2024·辽吉黑卷，14，3分)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是()A．结构1钴硫化物的化学式为Co9S8 B．晶胞2中S与S的最短距离为当C．晶胞2中距Li最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体【答案】B【解析】A项，由均摊法得，结构1中含有Co的数目为，含有S的数目为，Co与S的原子个数比为9：8，因此结构1的化学式为Co9S8，A正确；B项，由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为：，B错误；C项，如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，C正确；D项，如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D正确；故选B。7．(2023•湖北省选择性考试，15)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaH，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaH属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaH。下列说法错误的是()A．LaH2晶体中La的配位数为8B．晶体中H和H的最短距离：LaHLaHC．在LaH晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D．LaH单位体积中含氢质量的计算式为【答案】C【解析】A项，由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；B项，由LaH晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaHLaH，故B正确；C项，由题干信息可知，在LaH晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为48=32，且不是闭合的结构，故C错误；D项，1个LaH晶胞中含有58=40个H原子，含H质量为g，晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3，则LaH单位体积中含氢质量的计算式为，故D正确；故选C。8．(2023•湖南卷，11)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是()A．晶体最简化学式为KCaB6C6B．晶体中与最近且距离相等的Ca2+有8个C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面D．晶体的密度为【答案】C【解析】A项，根据晶胞结构可知，其中K个数：8×=1，其中Ca个数：1，其中B个数：12×=6，其中C个数：12×=6，故其最简化学式为KCaB6C6，A正确；B项，根据晶胞结构可知，K+位于晶胞体心，Ca位于定点，则晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个，B正确；C项，根据晶胞结构可知，晶胞中