2024届新高考二轮复习 晶体结构与性质 作业

晶体结构与性质

I.以下关于晶体性质说法不正确的是（）

A.区分晶体和非晶体最可靠的方法是X-射线衍射实验

B.冰和干冰都是分子晶体，一个分子周围都有12个紧邻的分子

C.金属的电子气理论可以解释金属易导电、易导热、有延展性

D.由原子构成的晶体可•以是分子晶体、原子品体、金属晶体

2.下列有关说法不正确的是（）

图I图2图3图4

A.石墨结构如图I所示，每个环上平均占有2个碳原子

B.图2中晶胞中含有的Cs+和CE数目相等

C.水合铜离子的模型如图3所示，1个水合铜离子中有4个配位键

D.金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，该金属晶体为最密堆枳，每个Cu原子的配位数

均为8

3.磷化硼（BP）是一种耐磨涂料，它可作金属的表面保护层。磷化硼的晶胞结构如图，晶胞参

数为ao下列说法错误的是（）

B.1个BP晶胞含4个B原子和4个P原子

C.电负性B>C>N

D.第一电离能N>O>C>B

4.晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300

mm、重量达81kg的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确

的是（）

A.形成晶体硅的速率越快越好

B.晶体硅没有固定的熔点

C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃

D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关

。现有冰晶石的结

5.已知冰晶石（NaAIF）熔融时的电离方程式为

Na3Al孱一3Na++A喈

构单元如图所示，•位于大立方体顶角和面心,O位;大立方体的12条棱的中点和8个

小£立方体的体心，v是图中•、。中的一种。卜列说法正确的是（）

1axIO_8cm'

A.冰晶石是共价晶体

B.大立方体的体心处V代表A1"

C.与Na-距离相等且最近的Na.有6个

D.冰晶石晶体的密度约为a斗g・cnr3

6.关于下列晶胞说法错误的是（）

篇闻

9舞

甲乙丙丁

A.离子晶体NaCI的晶胞结构如图甲所示，晶体中C「周围距离最近的C「个数为6

B.分子晶体CO?的晶胞结构如图乙所示，该晶胞中含有4个CO?

C.共价晶体金刚石的晶胞结构如图内所示，该晶胞中含有8个C

D.金属晶体钠的晶胞结构如图丁所示，晶体中Na的配位数为8

7.下列说法不正确的是（）

A.Na,O中离子键的百分数为62%,则Na?O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体

之间的过渡晶体

B.Na?O通常当作离子晶体来处理，因为Na?O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上

与纯粹的离子晶体接近

C.ALO；是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；Si。2是偏向共价晶体的过渡晶

体，当作共价晶体来处理

D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型

8.三硫化四磷（P4S3）是一种黄绿色针状结晶，熔点为174℃,沸点为408℃,可用于制造火

柴及火柴盒摩擦面，其结构如图所示。下列说法错误的是（）

P

A.三硫化四磷是分子晶体

B.分子中所有原子均为sp'杂化

C.分子结构中既有极性键，又有非极性键

D.P4s3分子结构中有4个五元环

9.从晶体与非晶体的角度分析，普通玻璃和水晶的根本区别是（）

A.外形不一样

B.普通玻璃的基本构成粒子无序排列，水晶的基本构成粒子呈周期性有序排列

C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点

D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换

10.科学家把C的和K掺杂在一起制造出的物质具有超导性能，其晶胞结构如图所示。该物

质中K和C6G的个数比为（）

A.1：1B.2：1C.3：1D.4：1

11.铜是人类知道最早的金属之一，也是广泛使用的第一种金属。回答下列问题：

⑴锲白铜（铜锲合金）可用于制作仿银饰品。第二电离能/2（Cu）（填

或“v”），2（Ni）,其原因为■：，

⑵向［CU（NH3）J。溶液中通入乙快G%）气体，可生成红棕色沉淀Cu2c2。

①C2H2分子中G键与兀键的数目之比为；碳原子的杂化方式为

*

②写出与Cu2c2中阴离子C；-互为等电子体的一种分子和一种离子：

（3）乙二胺（hN—CH2cH2—NH?）易与Ci?+形成络合物，用于Cl?+的定量测定。

①形成的络合物中提供孤对电子的原子为（填元素符号）。

②乙二胺中所含元素的电负性由大到小的顺序为；乙二胺在水中溶解度较

大的原因为。

（4）铜与氧构成的某种化合物的立方晶胞如图甲所示，图乙是沿晶胞对角面取得的截图，晶

胞中所有原子均在对角面上。氧原子的配位数为,若Cu原子之间

最短距离为dpm,阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为

g-cm_3（列出计算式即可）。

12.科学工作者合成了含镁、银、碳3种元素的超导材料，具有良好的应用前景。回答下列

问题：

（1）元素位于元素周期表第列，基态银原子d轨道中成对电子与单电子的数量比

（2）在CO分子中，C与。之间形成a键，个兀键，在这些化学键中,

O原子共提供了个电子。

（3）第二周期元素的第一电离能人随原子序数（刀的变化情况如图1所示。4随z的递增

而呈增大趋势的原因是____________,原子核对外层电子的引力增大。导致/在a点出现齿

1\

峰的原因是_____________O

图】

（4）下列分子或离子与co,具有相同类型化学键和立体构型的是（填标号）,

ABCD

-SO2-OCN'HF；,NO：

（5）过渡金属与CO形成拨基配合物时，每个CO分子向中心原子提供2个电子，最终使

中心原子的电子总数与同周期稀有气体原子的电子总数用同，称为有效原子序数规则。根据

此规则推断，银与CO形成的默基配合物Ni（co）,中，x=0

（6）在某种含镁、银、碳3种元素的超朝料晶体中，镁原子和银原子一起以立方最密堆积

方式形成有序结构。结构中存在两种八面体空隙，一种完全由银原子构成，另一种由银原子

和镁原子共同构成，碳原子只填充在由锲原子构成的八面体空隙中，晶胞如图2所示。

①组成该晶体的化学式为。

②完全由银原子构成的八面体空隙与由银原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为

,由银原子和镁原子共同构成的八面体空隙中锲原子和镁原子的数量比为

。③若碳原子位于晶胞顶角，则锲原子位于晶胞的_________位置。

13.A、B、C、D是四种前三周期元素，且原子序数逐渐增大，这四种元素的基态原子的未

成对电子数和电子层数相等。请回答下列问题：

（1）D兀素的基态原子的价电子排布式是4

（2）A、B、C三种元素可以形成化合物A,B,C2,它是厨房调味品之一。ImolA’BK?中

含有molo键，其中B原子采取的杂化轨道类型为=

（3）元素F的原子序数是介于B和C之间的，元素B、C、F的电负性的大小顺序是

，B、C、F的第一电离能的大小顺序是（由大到小，用元素符号填空）。

（4）随着科学的发展和大型实脸装置（如同步辐射和中子源）的建成，高压技术在物质研究

中发挥越来越重要的作用，高压不仅会引发物质的相变，也会导致新类型化学键的形成。近

年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与其结构的研究报道。NaCl晶体在50~300GPa

的高压下和Na或C],反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图所示给出其中三种

晶体的晶胞（大球为C「小球为Na+b写出A、B、C对应晶体的化学式。

A：；B：：C：

（5）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料。它可作金属的表面保护层。磷化硼可由三溟

化硼和三漠化磷在氢气中高温反应制取。制取磷化硼的化学方程式为

高温°

BBr3+PBr3+3H2-------BP+6HBr

①分别画出三澳化硼分子和三溟化磷分子的结构。

②磷化硼晶体中磷原子为面心立方最密堆积，硼原子填入部分四面体空隙中。磷化硼的晶胞

示意图如图2所示。

图2

己知磷化硼的晶胞参数〃=478pm，计算晶体中硼原子和磷原子的最短核间距（金p）（写出

计算式，不要求计算结果）：。

14.Cu—Mn—A1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）基态铜原子的电子井布式为,基态镒原子的外围电子排布图为。

（2）4Ch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：

000

IIII

CH3—C—Cl+A1CI3—CH3-C—Cl--AlClj-►CH,—C*+A1C1；

乙酰氯乙酰基正离子

①乙酰氯分子中碳原子的杂化类型为.

②乙酰氯分子中NCCCI（填域"<”）120。，判断理由为

③AIC1；的空间构型为。

（3）温度不高时气态氯化铝为二聚分子（川,。6）'其结构如图I所示。

OCI

H•AI

写出ALJ的结构式并标出配位键：0

（4）Cu-Mn-Al合金的晶胞如图2所示，该晶胞可视为MiuAl位于Cu形成的立方体体

心位置，图3是沿立方格子对角面取得的截图。

图2图3

①若A的坐标参数为（0,0,0）,C的坐标参数为（1,1,1）,则B的坐标参数为.

②该合金的化学式为，，

③假设r（Cu）®/（Mn）=127pm»r（Al）=143pm，则铜原子之间的最短距离为——pm。

④该晶体的密度为________°-3（列出计算式即可，设阿伏加德罗常数的值为2）

germm/VA

15.单质硼是一种用途广泛的化工原料，可以应用于新型材料的制备，可用作良好的还原剂

（1）晶体硼为黑色，硬度仅次于金刚石，质地较脆，熔点为2573K,沸点为2823K。晶体

硼的晶体类型属于晶体。

（2）晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体（如图甲所示），其能自发地呈现多面体外

形，这种性质称为晶体的。晶体中有20个等边三角形和一定数目的顶点，每

个顶点各有一个B原子。通过观察图形及推算，可知此结构单元是由个B原

子构成。

甲

（3）基态硼原子的价电子轨道表达式是o与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼

的第一电离能由大到小的，颐序为。

（4）B与H形成的化合物很多，其中最简单的氢化物为B2H£（分子结构如图乙），则B

原子的杂化方式为o氨硼烷（NH3BH3）被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,

分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是。硼氢化钠（NaBH4）,它是有机

合成的重要还原剂，其中BH,的立体构型为

（5）磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，如图丙为其晶脆结构，阿伏加德罗常数的值为N-

磷化硼晶体的密度为pg・cm-3,B与P最近的距离为cm（列出计算式即可）。

答案以及解析

1.答案：B

2.答案：D

解析：石墨结构中含大量的六元环，每个碳原子被3个六元环共有，故石墨结构中每个环上

平均占有的碳原子数为6xg=2,A项正确；图2晶胞中含有Cs+的数目为8x|/8=I,含有

的数目为1，B项正确；图3中大黑球代表Cu(II),与白球代表的氧原子形成4个配位

键，C项正确；图4表示的结构为面心立方最密堆积，最密堆积的配位数均为12,D项错

误。

3.答案：C

解析：B—P键键长等于晶胞体对角线长度的1，为与a,A项正确；1个BP晶胞含4个

B原子和4个P原子，B项正确，电负性N>C>B,C项错误；第一电离能N>O>C>B,D项

正确。

4.答案：C

解析：晶体的形成都有•定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率

越快越好・，速率太快可能导致晶体质量下降，A项错误；晶体有固定的熔点，B项错误；X

射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体，

C项止确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D项错误。

5.答案：D

解析：由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项错误；每个晶胞中含有。

的个数为8xl/8+6xl/2=4，O的个数为12x1/4+8=11，根据冰晶石的化学式可知，

A1成-与Na+的个数比为1:3,故▽与0必然表示同一种微粒，即为Na+，B项错误；与Na.

距离相等且最近的Na+有8个.C项错误：晶体的密度为

4x210

gem3普…3

6.02X1023X（4/XI0-8）3a',D项正确。

6.答案：A

解析：图中为常见的离子晶体NaQ晶胞结构，晶体中C厂周围距离最近的C「个数为12,A

项错误；图乙为分子晶体CO?的晶胞结构，根据晶胞基本知识可计算出，该晶胞中含有含4

个CO?，B项正确；图丙为金刚石的晶胞结构，根据晶胞基本知识可计算出，该晶胞中含有

8个C,C项正确；图丁为金属晶体钠的晶胞结构，根据配位数的定义，可计算该晶脆中

Na的配位数为8,D项正确。

7.答案：C

解析：ALO,、SiO,均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，C项不正确。

8.答案：D

解析：由三硫化四磷的熔、沸点可知，三硫化四磷为分子晶体，A说法正确；该分子中S

原子周围有2对成键电子和2对孤电子对，为p杂化，P原子周围有1对孤电子对和3对成

健电子，也是sp'杂化，B说法正确；由该分子的结构特点可知，分子中含有S—P极性键

和p_P非极性键，C说法正确：P4s3分子结构中有3个五元环和1个三元环，D说法错误。

9.答案：B

解析：水晶是晶体，普通玻璃是非晶体。晶体和非晶体的本质区别是粒子在三维空间里是否

呈周期性有序排列。

10.答案:C

解析：根据均摊法可知，咳晶胞中K的个数为2x6x；=6,（:⑷的个数为"8x1=2,所以该

物质中K和C6n的个数比为6：2=3：1。

11.答案：（1）>;铜失去的是全充满的34°电子，锲失去的是4s电子

（2）①3:2；sp杂化

②CO或电、CN-

⑶①N

②N>C>H：乙二胺能够与水形成分子间氢键，所以溶解度较大

/i144x2

（4）4；----------------

-10

NAX（X/2JX1O）'

解析：（1）第二电离能：，2（Cu）>/2（Ni），理由是基态ClT的价电子排布式为3di°,处于全

充满状态，再失去一个电子较为困难，所以第二电离能攻大。

⑵①C2H2分子中4个原子间形成了3个。键，碳碳三键之间形成了2个兀键，所以。键

与兀键的数FI之比为3:2：碳原子的杂化方式为sp。

②常见的与C；-互为等电子体的分子有CO、N2等，离子有CN。

⑶乙二胺(H?N—CH2cH2—NH?)易与C/+形成络合物，用于C/+的定量测定。

①乙一胺(&N-CH2cH2—NH?冲只有N原子存在孤电子对.

②乙二胺(XN—CH2cH2—NH2)中所含元素有C、N、H,电负性由大到小的顺序为

N>C>H：乙二胺中存在的氨基易与水形成分子间氢键，所以乙二胺在水中的溶解度较大。

(4)由图甲和图乙可知氧原子占据了晶胞的8个角和晶胞的体心，共含2个氧原子；将晶胞

切成8个小正方体，铜原子分列晶胞内部8个小正方体中的4个小体心，共含4个铜原子，

以体心氧原子为参照物，可知氧原子的配位数为4,铜原子的最短距离为晶胞面对角线的一

半，即棱长等于6/pm,该晶体的密度为-----小卫——?gcm-\

-l

^Ax(V2JxlO°y

12.答案:(1)10；3：1

(2)I；2；4

(3)随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小；N元素原子的2P能级处于半充

满状态，更稳定

(4)BD

(5)4

(6)①MgNi3c②1：3；2：1③棱心

解析：(1)Ni是笫28号元素，位于第四周期笫VW族的第3歹人即元素周期表的第l(J歹I」。

基态Ni的d轨道的电子抹布式3d8，有3对(6个)成对电子和2个单电子，成对电子与单

电子的数量比为6：2=3：io

(2)在CO分子中可看作存在碳氧三键，C与O之间形成I个。键、2个兀键，其中1

个兀键由氧原子提供孤电子对，碳原子提供空轨道形成，所以氧原子共提供了4个电子。

(3)第二周期元素的4随Z的递增而呈增大趋势的原因是随原子序数增大，原子半径逐渐

减小，原子核对外层电子的引力增大。a点表示第二周期第VA族元素原子，即N,其2P

能级处于半充满状态，较簿定，故N的第一电离能大于相邻元素原子O的，所以出现齿峰。

(4)CO2含有极性共价键，立体构型为直线形。A项，SO?中只含有极性共价键，但空间

构型为V形，不符合题意。B项，OCN中只含有极性共价键，且其与CO2互为等电子体,

空间构型相同，符合题意，C项，HFf是由F-和HF通过氢键形成的，不符合题意。D项，

NO；中只含有极性共价键，且其与CO2互为等电子体，空间构型相同，符合题意。

(5)Ni的电子总数为28,回周期的稀有气体元素为Kr,原子序数为36,每个CO可提供

2个电子，所以x=更三交=4。

2

(6)①根据均摊法，碳原子位于晶胞内部，个数为1；镁原子位于顶角，个数为8x)=1,

O

锲原子位于面心，个数为6X；=3,所以晶体的化学式为：MgNisC。②根据题图2分析可

知，由银原子构成的八面体空隙数目为1()每条楂上的两个镁原子与相邻面

O

心的4个银原子构成八面体空隙(),则每个晶胞中由银原子和镁原

二二

子共同构成的八面体空隙数目为匹卜3。完全由银原子构成的八面体空隙与由锲原子和

镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为1：3。由银原子和镁原子共同构成的八面体空隙

中有2个镁原子、4个银原子，所以银原子和镁原子的数量比为2：1。③若碳原子位于晶胞

顶角，根据题图2可知银原子位于两个碳原子之间，即棱心位置。

13.答案：(1)3s23P3

(2)7；sp?、sp'

(3)0>N>C；N>O>C

(4)NaCI3；NasCl；Na2cl

②"B-P=~x478Pm<或%-p=­［（V2a）2+a2务==~^~x478Pm-

解析：（1）有1个电子层和1个未成对电子的原子，其核外电子排布式为W，为H；有2

个电子层和2个未成对电子的原子，其核外电子排布式为Is22s22P2、Is22s22P4，分别为C、

O；有3个电子层和3个未成对电子的原子，其核外电子排布式为Is22s/p'3s?3p*,为P。

根据题意可知，A为H,B为C（碳），C为O,D为P。

HO

II

（2）该化合物为CH3coOH,其结构式为H二工一O-H，lmolCH3COOH中含有7

I

H

mol。键，一C%中碳原子杂化轨道类型为sp',—COOH中碳原子杂化轨道类型为sp20

（3）F为N,C、N、0同周期，同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性：O>N>Co

同周期主族元素从左到右第一电离能整体呈增大趋势，但氮原子的2p轨道为半充满的稳定

结构，其第一电离能大于0的第一电离能，故第一电离能：N>O>Co

（4）晶胞A中8个Na+位于顶角，1个Na+位于体心，该晶胞中Na+的个数为8x：+l=2,

O

12个C厂均位于面上，个数为12X：=6,A晶胞中Na+、C「的个数比为2：6=1：3,故

+

A对应晶体的化学式为NaCl3。B晶胞中4个Na卡位于棱上，2个Na卡位于晶胞内部，Na的

个数为4X；+2=3,8个C「位于顶角，C「的个数为8x：=l,B晶胞中Na+、C「的个数

48

比为3：1,故B对应晶体的化学式为Na3cL晶胞中4个Na+位于棱上，2个Na.位于面

心，2个Na+位于晶胞内部，Na+的个数为4x；+2xg+2=4,8个CP位于棱上，C「的

+

个数为8x4=2,C晶胞中Na、CP的个数比为4：2=2：I,故C对应晶体的化学式为Na2Cl。

4

（5）①BB［中B无孤电子对，空间构型为平面三角形；而PBL中P有一对孤电子对，空

间构型为三角锥形。②BP为原子晶体，其晶胞结构类似于金刚石，磷原子位于晶胞的顶角

和面心，若将该晶胞切割成8个小立方体，在其中4个互不相邻的立方体体心各有一个硼原

子。因此晶体中硼原子与磷原子的最短核间距为晶胞体对角线长度的1而晶胞体对角线

长度为晶胞边长的G倍，故4_p=@=3x478pm。

44

14.答案:(1)[Ar]3di°4sl(或Is22s22P63s23P63产4s\；CXD①①①①

3d4s

(2)①sp\sp2②v；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

Cl\/Q、/Cl

27x4+55x4+64x8

解析：(l)Cu为29号元素，基态铜原子的电子排布式为：Is22s22P63s23P634°4/或

[ArjBd,^s1;Mn为25号元素，基态铳原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d'4s?,外围

电子排布式为3dzs2,则基态猛原子的外围电子排布图为①①(DCXD⑪，。

3d4»

(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。键，价层电子对数为

4,发生sp?杂化；族基碳原子形成3个。键，1个兀键，价层电子对数为3,发生sp2杂

化。②乙酰氯分子中谈基玻原子发生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，但双键对单迹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

34.1-1x4

NCCC1小于120。。③A1C1；的中心铝原子的价层电子：4+」^—=4,不含孤电子对，

所以A1C1；的空间构型为正四面体形。

(3)根据AbCL的结构可知每个铝原子与4个氯原子形成4个。键，由于铝原子最外层

只有3个电子，所以其中1个。键为配位键，由铝原子提供空轨道，氯原子提供孤电子对,

(4)①A的坐标参数为(0,0,0),C的坐标参数为(1,1,I),B位于右面的面心，所以

B的坐；标