2025届高三化学高考一轮复习《晶体结构与性质》（含解析）

晶体结构与性质
一、选择题
1．(2024·广州高三调研)CeO2纳米粒子在抗病毒和抗肿瘤方面有无限潜力。其晶胞结构如下图所示，M的坐标为(0，0，0)，下列说法正确的是(　　)
A．一个晶胞中有14个Ce4＋
B．Ce4＋的配位数为6
C．N的坐标为(，，)
D．每个O2－周围与它最近且等距的O2－有6个
2．(2024·揭阳模拟)钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如下图(a)]，此后，把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿型物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导体材料的结构如下图(b)所示，其中A为CH3NH，另外两种离子为I－和Pb2＋。下列说法错误的是(　　)
A．钛酸钙的化学式为CaTiO3
B．图(b)中，X为Pb2＋
C．CH3NH中含有配位键
D．图(a)晶胞中与每个Ca2＋紧邻的O2－有12个
3．下表是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－107 2 073 920 801 1 291 190 －57 1 723
下列判断错误的是(　　)
A．铝的化合物形成的晶体中有离子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可能形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
4．(2024·广州高三测试)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．S位于元素周期表s区
B．该物质的化学式为H2S
C．该晶体属于分子晶体
D．原子M的坐标为
5．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
6．纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末，具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(　　)
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体SiO2相同
C．与晶体SiO2互为同分异构体
D．可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2
7．图1为磷化硼的晶胞结构，图2为硼酸晶体的层状结构(虚线表示氢键)。下列说法错误的是(　　)
A．磷化硼的化学式为BP
B．磷化硼晶体中含有配位键
C．H3BO3是三元酸
D．含1 mol H3BO3的硼酸晶体中有3 mol氢键
8．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是　(　　)
A．液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成
C．纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D．超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
9．(2024·潮州统考)下列各组物质性质的比较中，结论正确的是(　　)
A．分子的极性：BCl3>PCl3
B．沸点：邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛
C．熔点：MgCl2D．硬度：C(金刚石)10．黑砷在催化电解水方面受到关注，其晶体结构如下图所示，与石墨类似。下列说法正确的是(　　)
A．黑砷中As—As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的个数比为1∶3
11．(2024·江门高三调研)一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法不正确的是(　　)
A.图乙是该物质的晶胞单元
B．晶胞中A、B、C三种原子的个数之比为1∶1∶2
C．A、B原子之间的最短距离为x nm
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6
二、非选择题
12．Ⅰ.C60、金刚石、石墨的结构如下图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60晶体的晶体类型为________。
(2)晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol晶体硅中所含有硅硅单键的数目是________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
Ⅱ.类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如下图所示。
回答下列问题：
(1)g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有______(填字母)。
a．非极性键　　　　　　b．金属键
c．π键 d．范德华力
(2)g-C3N4中，C原子的杂化轨道类型为________，N原子的配位数为________。
(3)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的 g-C3N4(OPCN)。OPCN的化学式为__________________________________________。
13．1962年首个稀有气体化合物XePtF6问世，目前已知的稀有气体化合物中，含氙(54Xe)的最多，氪(36Kr)次之，氩(18Ar)化合物极少。[BrOF2][AsF6]·xKrF2是[BrOF2]＋、[AsF6]－与KrF2分子形成的化合物，其晶胞如下图所示。
回答下列问题：
(1)基态As原子的价层电子排布式为________________________________________________________。
(2)Ar、Kr、Xe原子的活泼性依次增强，原因是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)晶体熔点：KrF2________XeF2(填“>”“<”或“＝”)，判断依据是________________________________________________________。
(4)[BrOF2]＋的中心原子Br的杂化轨道类型为_________________________________________________。
(5)[BrOF2][AsF6]·xKrF2化合物中x＝______，晶体中的微粒间作用力有______(填标号)。
a．氢键 b．离子键
c．极性共价键 d．非极性共价键
晶体结构与性质
一、选择题
1．(2024·广州高三调研)CeO2纳米粒子在抗病毒和抗肿瘤方面有无限潜力。其晶胞结构如下图所示，M的坐标为(0，0，0)，下列说法正确的是(　　)
A．一个晶胞中有14个Ce4＋
B．Ce4＋的配位数为6
C．N的坐标为(，，)
D．每个O2－周围与它最近且等距的O2－有6个
解析：选D。A.由题图可知，Ce4＋位于晶胞的顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，A错误；B.由题图可知，Ce4＋的配位数为8，B错误；C.由题图可知，N的坐标为，C错误；D.每个O2－周围与它最近且等距的O2－有6个，D正确。
2．(2024·揭阳模拟)钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如下图(a)]，此后，把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿型物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导体材料的结构如下图(b)所示，其中A为CH3NH，另外两种离子为I－和Pb2＋。下列说法错误的是(　　)
A．钛酸钙的化学式为CaTiO3
B．图(b)中，X为Pb2＋
C．CH3NH中含有配位键
D．图(a)晶胞中与每个Ca2＋紧邻的O2－有12个
解析：选B。A.题图(a)中，Ca2＋位于8个顶点，个数为8×＝1，Ti4＋位于体心，个数为1，O2－位于6个面心，个数为6×＝3，钛酸钙的化学式为CaTiO3，故A正确；B.题图(b)中，A、B、X分别位于晶胞的顶点、体心和面心，根据“均摊法”可以确定1个晶胞中有1个A、1个B和3个X，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零可知，CH3NH和Pb2＋均有1个，I－有3个，故X为I－，故B错误；C.类比NH成键情况可知，CH3NH中含有H＋与—NH2形成的配位键，故C正确；D.Ca2＋位于顶点，与邻近的3个面的面心上的O2－紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因此与每个Ca2＋紧邻的O2－有3×8÷2＝12个，故D正确。
3．下表是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－107 2 073 920 801 1 291 190 －57 1 723
下列判断错误的是(　　)
A．铝的化合物形成的晶体中有离子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可能形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
解析：选B。氟化铝的熔点较高，属于离子晶体，A项正确；题表中BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，B项错误；同族元素的氧化物可能形成不同类型的晶体，如干冰是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，C项正确；题表中Al2O3与SiO2均是共价晶体，Al与Si位于不同主族，D项正确。
4．(2024·广州高三测试)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．S位于元素周期表s区
B．该物质的化学式为H2S
C．该晶体属于分子晶体
D．原子M的坐标为
解析：选D。A.S位于元素周期表第三周期第ⅥA族，位于元素周期表p区，A错误；B.利用均摊法，该晶胞中S原子的个数为8×＋1＝2，H原子的个数为12×＋6×＝6，所以该物质的化学式为H3S，B错误；C.该物质为一种新型超导材料，说明其是由阴、阳离子构成的，属于离子晶体，C错误；D.原子M的坐标为，D正确。
5．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
解析：选C。A.SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同；B.I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同；C.Cu 和Ag都为金属晶体，晶体类型相同；D.SiC为共价晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同。
6．纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末，具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(　　)
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体SiO2相同
C．与晶体SiO2互为同分异构体
D．可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2
解析：选D。A.纳米SiO2为无定形，不是晶体，没有对光的各向异性，故A错误；B.纳米SiO2不是晶体，SiO2是共价晶体，因此二者熔点不同，故B错误；C.具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，SiO2只是化学式，晶体SiO2没有分子式，故C错误；D.纳米SiO2不是晶体，SiO2是共价晶体，可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2，故D正确。
7．图1为磷化硼的晶胞结构，图2为硼酸晶体的层状结构(虚线表示氢键)。下列说法错误的是(　　)
A．磷化硼的化学式为BP
B．磷化硼晶体中含有配位键
C．H3BO3是三元酸
D．含1 mol H3BO3的硼酸晶体中有3 mol氢键
解析：选C。A.由题图1可知，磷化硼晶胞中有4个B，4个P，B与P的原子个数之比为1∶1，故磷化硼的化学式为BP，A正确；B.磷化硼中B原子与周围4个P原子成键，同时P原子与周围4个B原子成键，其中有3个共价键，P原子有一个孤电子对，B原子有一个空轨道，形成1个配位键，B正确；C.H3BO3中B原子有一个空轨道，可结合OH－的孤电子对形成配位键，即H3BO3的电离方程式为H3BO3＋H2O===－＋H＋，所以H3BO3是一元酸，C错误；D.由题图2可知，每个硼酸分子周围有6个氢键，而每个氢键被2个硼酸分子共用，根据“均摊法”，1 mol 硼酸晶体中有6 mol×＝3 mol氢键，D正确。
8．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是　(　　)
A．液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成
C．纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D．超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
解析：选B。液晶分子沿分子长轴方向有序排列，从而表现出类似晶体的各向异性，故A正确；等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，故B错误；纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化，故C正确；超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体，故D正确。
9．(2024·潮州统考)下列各组物质性质的比较中，结论正确的是(　　)
A．分子的极性：BCl3>PCl3
B．沸点：邻羟基苯甲醛<对羟基苯甲醛
C．熔点：MgCl2D．硬度：C(金刚石)解析：选B。A.BCl3的中心B原子上的孤电子对数为＝0、价层电子对数为3＋0＝3，故为sp2杂化，空间结构为平面正三角形，为非极性分子；PCl3的中心P原子上的孤电子对数为＝1、价层电子对数为3＋1＝4，故为sp3杂化，空间结构为三角锥形，为极性分子，A错误。B.邻羟基苯甲醛存在分子内氢键、对羟基苯甲醛存在分子间氢键，沸点：邻羟基苯甲醛＜对羟基苯甲醛，B正确。C.氯化镁属于离子晶体、 氯化铝属于分子晶体，离子键强于分子间作用力，故熔点：MgCl2＞AlCl3，C错误。D.金刚石与碳化硅均属于共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳碳键比碳硅键更牢固，硬度：C(金刚石)＞SiC，D错误。
10．黑砷在催化电解水方面受到关注，其晶体结构如下图所示，与石墨类似。下列说法正确的是(　　)
A．黑砷中As—As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的个数比为1∶3
解析：选C。A.根据题图可知，黑砷中存在的As—As的键长不同，故键能不同，故A错误；B.C60属于分子晶体，黑砷晶体结构类似石墨，石墨晶体中既有共价键，又有范德华力，为混合型晶体，所以黑砷属于混合型晶体，故B错误；C.黑砷晶体结构与石墨类似，石墨是电的良导体，故黑砷也是电的良导体，故C正确；D.根据题图可知，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与相邻的3个As以As—As相结合，即每个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6×＝2，同理，一个正六边形有六条边，但每个As—As 属于相邻的两个正六边形，实际属于这个正六边形的As—As个数为6×＝3，故黑砷单层中As原子与As—As的个数比为2∶3，故D错误。
11．(2024·江门高三调研)一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法不正确的是(　　)
A.图乙是该物质的晶胞单元
B．晶胞中A、B、C三种原子的个数之比为1∶1∶2
C．A、B原子之间的最短距离为x nm
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6
解析：选D。A项，晶胞是晶体的最小重复单元，对比图甲和图乙，图乙是该物质的晶胞单元，A正确；B项，由图乙知，晶胞中A的数目为8×＋4×＋1＝4，B的数目为4×＋6×＝4，C的数目为8，故晶胞中A、B、C三种原子的个数之比为1∶1∶2，B正确；C项，A、B原子之间的最短距离是面对角线的，即x nm，C正确；D项，该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为4，D错误。
二、非选择题
12．Ⅰ.C60、金刚石、石墨的结构如下图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60晶体的晶体类型为________。
(2)晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol晶体硅中所含有硅硅单键的数目是________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
Ⅱ.类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如下图所示。
回答下列问题：
(1)g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有______(填字母)。
a．非极性键　　　　　　b．金属键
c．π键 d．范德华力
(2)g-C3N4中，C原子的杂化轨道类型为________，N原子的配位数为________。
(3)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的 g-C3N4(OPCN)。OPCN的化学式为__________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)C60属于分子晶体。
(2)晶体硅的结构与金刚石相似，金刚石中1条碳碳键被两个C原子共用，一个C原子形成4个碳碳键，1 mol金刚石中有2 mol碳碳键，故1 mol晶体硅中含有硅硅单键的数目为2NA。
(3)石墨层状结构中，六边形上每个C原子被三个六边形共用，故平均每个正六边形占有的碳原子数为6×＝2。
Ⅱ.(1)根据题意，g-C3N4晶体具有和石墨相似的层状结构，结合二维平面结构图，判断其存在的微粒间作用力有极性键、π键和范德华力。
(2)g-C3N4中，结合二维平面结构图得知，C原子与N原子形成三个σ键，层内存在大π键，不存在孤电子对，故C原子的杂化轨道类型为sp2杂化；根据二维平面结构图得知，N原子的成键有两种情况：连两个C原子和连三个C原子，故N原子的配位数为2、3两种。
(3)从基本结构单元分析得知，N原子的成键有两种情况：连两个C原子和连三个C原子，连两个C原子的N原子完全属于该基本结构单元，连三个C原子的N原子处在中心的完全属于该基本结构单元，处在“顶点”上的属于三个基本结构单元，故一个基本结构单元含有6个C原子和7＋×3＝8个N原子；将图中虚线圈所示的N原子用O原子代替，O原子完全属于该基本结构单元，故该基本结构单元含有6个C原子、6个N原子、2个O原子，形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)的化学式为C3N3O。
答案：Ⅰ.(1)分子晶体　(2)2NA　(3)2
Ⅱ.(1)cd　(2)sp2杂化　2、3　(3)C3N3O
13．1962年首个稀有气体化合物XePtF6问世，目前已知的稀有气体化合物中，含氙(54Xe)的最多，氪(36Kr)次之，氩(18Ar)化合物极少。[BrOF2][AsF6]·xKrF2是[BrOF2]＋、[AsF6]－与KrF2分子形成的化合物，其晶胞如下图所示。
回答下列问题：
(1)基态As原子的价层电子排布式为________________________________________________________。
(2)Ar、Kr、Xe原子的活泼性依次增强，原因是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)晶体熔点：KrF2________XeF2(填“>”“<”或“＝”)，判断依据是________________________________________________________。
(4)[BrOF2]＋的中心原子Br的杂化轨道类型为_________________________________________________。
(5)[BrOF2][AsF6]·xKrF2化合物中x＝______，晶体中的微粒间作用力有______(填标号)。
a．氢键 b．离子键
c．极性共价键 d．非极性共价键
解析：(1)As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族，原子序数为33，基态As原子的价层电子排布式为4s24p3。(2)同族元素从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的有效吸引逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，故Ar、Kr、Xe原子的活泼性依次增强。(3)KrF2和XeF2是结构相同的分子晶体，XeF2的相对分子质量大，范德华力大，熔点高，故晶体熔点：KrF2答案：(1)4s24p3　(2)同族元素从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的有效吸引逐渐减弱，失电子能力逐渐增强　(3)<　二者为结构相同的分子晶体，XeF2的相对分子质量大，范德华力大，熔点高
(4)sp3　(5)2　bc