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文檔簡介

易錯點17晶體結構與性質

易錯題10。等離子體、液晶和離子液體的比較

等離子體液晶離子液體

構成電子、陽離子和電中性苯甲酸膽缶酯體積很大的陰離子、

粒子(分子或原子)陽離子

特性具有良好的導電性和具有液體的流動性、黏度、形難揮發、良好導電

流動性變性等,具有晶體的各向異性性、作溶劑

易錯題【02】“均攤法”與晶胞計算

(1)長方體(包括立方體)晶胞中不同位置粒子數的計算:

f1位于頂點If同為8個晶胞所共有,:粒子屬于該晶胞

O

網f|位于棱上|f同為4個晶胞所共有,:粒子屬于該晶胞

,-----1------------------------

f|位于面上|f同為2個晶胞所共有,萬粒子屬于該晶胞

f|位于內部|f|整個粒子都屬于該晶胞|

(2)“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子數的計算:

1

1-

棱上頂點上哈

-4&9—頂點上]

4

1面1

-棱上4-

22一J一?二、----棱上]

1底

1

--六'、'內部:1

2內部:12

三棱柱

六棱柱

(3)確定晶體的化學式

[分析晶]確之[晶胞中同種粒子]利用“均攤法''計算一晶胞中各種確定(各種粒子〕確定盅體的

[胞結詞[的位置及個藪粒子的個數一的個數比一二化學式

(4)計算晶體的密度

—*■晶體密度

(5)原子空間利用率計算

易錯題【03】四種晶體類型的比較

分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體

金屬陽離子

構成粒子分子原子陰、陽離子

和自由電子

粒子間的相

分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵

互作用力

有的很大,

硬度較小很大較大

有的很小

有的很高,

熔、沸點較低很高較高

有的很低

難溶于任何溶常見溶劑難大多易溶于水等極

溶解性相似相溶

劑溶性溶劑

一般不導電,

一般不具有導電和熱的晶體不導電,水溶液

導電、傳熱性溶于水后有的

電性良導體或熔融態導電

導電

易錯題【04】晶體類型判斷

(1)依據構成晶體的微粒和微粒間作用力判斷

由陰、陽離子形成離子鍵構成的晶體為離子晶體;由原子形成的共價鍵構成的晶體為共價晶

體;由分子依靠分子間作用力形成的晶體為分子晶體;由金屬陽離子、自由電子以金屬鍵形

成的晶體為金屬晶體。

(2)依據晶體的熔點判斷

不同類型晶體熔點的一般規律:共價晶體〉離子晶體〉分子晶體。金屬晶體的熔點差別很大,

如鴇、鉗等熔點很高,葩等熔點很低。

易錯題【05】晶體熔、沸點高低的比較

(1)看物質所屬晶體類型,一般情況下,晶體的熔點:共價晶體〉離子晶體〉分子晶體。

(2)同類晶體熔、沸點判斷思路:

共價晶體一共價鍵鍵能一鍵長一原子半徑

四種晶

空笛睡一分子間作用力一相對分子質量(考慮分子間是否存在氫鍵)

體熔點

的比較離子晶體I-離子鍵強弱一離子所帶電荷數、離子半徑

金屬晶體上金屬鍵一價電子數、離子半徑

易錯題[06]晶胞投影圖的分析

(1)分析晶胞沿X軸方向(yz)、y軸方向(xz)、z軸方向(xy)的投影圖,確定晶胞中各

粒子的具體位置。

(2)結合晶胞參數,利用“均攤法”計算晶體的密度、原子的空間利用率等。

(3)結合三維坐標系及晶胞中原子的位置,確定相關原子的坐標參數(或分數坐標)。

易錯題【07】

典例分析

例題1、理論計算預測,由汞(Hg)、褚(Ge)、睇(Sb)形成的一種新物質X為潛在的拓

撲絕緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體(晶胞如圖a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取

代后形成。

(1)圖b為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結構,它不是晶胞

單元,理由是o

(2)圖c為X的晶胞,X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數目為;該晶胞中粒

子個數比Hg:Ge:Sb=o

(3)設X的最簡式的式量為跖,則X晶體的密度為g/cnP(列出算式)。

【解析】(1)對比圖b和圖c可知,X晶體的晶胞中上下兩個單元內的原子位置不完全相同,

不符合晶胞晶胞是晶體的最小重復單位要求,可能還有其他形式。

(2)以晶胞上方立方體中右側面心中Hg原子為例,同一晶胞中與Hg距離最近的Sb的數

目為2,右側晶胞中有2個Sb原子與Hg原子距離最近,因此X的晶體中與Hg距離最近的

Sb的數目為4。該晶胞中Sb原子均位于晶胞內,因此1個晶胞中含有Sb原子數為8,Ge

原子位于晶胞頂點、面心、體心,則1個晶胞中含有Ge原子數為1+8義:+4義;=4;Hg原子

位于棱邊、面心,則1個晶胞中含有Hg原子數為6xg+4xg=4,則該晶胞中粒子個數比Hg:

Ge:Sb=4:4:8=1:1:2。

(3)1個晶胞的質量片生如g,l個晶胞的體積V=(xxl0-7cm)2x(yxl0-7cm)=jt3xio—21cm3,

則X晶體的密度為?=23=要9<1021-3。

22,32

Vxyxl0-cmxyxNA0

【答案】(1)圖b不具有“無隙并置”的特點

(2)41:1:2(3)年與'KF

xzyxN^

例題2、在金屬材料中添加AlCn顆粒,可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2

具有體心四方結構,如圖所示。

(1)處于頂角位置的是原子。

(2)設Cr和A1原子半徑分別為rcr和小,則金屬原子空間占有率為%(列出計算表

達式)。

【解析】(1)AlCn具有體心四方結構,黑球個數為8X:+1=2,白球個數為8X;+2=4,結合

化學式A1C"推知,白球為Cr,黑球為Al,即處于頂角位置的是Al原子。

(2)設Cr和A1原子半徑分別為2和小,則金屬原子的總體積為錚x4+苧x2=219,

8兀(2r1r+r;i)ROOirfr3)

故金屬原子空間占有率二一3—xlooy_8。。,匚2.%。

ac

800n(r1i+2r:r)

【答案】(1)A1(2)3aze

例題3、(1)OF2的熔、沸點(填“高于”或“低于”)CbO,原因是o

(2)硅、錯(Ge)及其化合物廣泛應用于光電材料領域,晶體硅和碳化硅熔點較高的是

(填化學式)。

(3)H2S,CH4、H2O的沸點由高到低順序為o

【解析】(1)OF2和CbO都是分子晶體,范德華力影響其熔、沸點,而相對分子質量越大,

范德華力越強,其熔、沸點越高。

(2)晶體硅和碳化硅都是共價晶體,Si原子半徑大于C,則鍵長:Si—Si>Si—C,鍵能:

Si—Si<Si—C,而鍵能越大,共價晶體的熔點越高,故熔點較高的是Sic。

(3)H2S,CH4>H2O都形成分子晶體,氏0形成氫鍵,H2S,CH4只存在范德華力,且H2s

的相對分子質量大,范德華力大,其沸點高于CH4,故沸點:H2O>H2S>CH4O

【答案】(1)OF2和CbO都是分子晶體,結構相似,C12O的相對分子質量大,C12O的熔、

沸點高

(2)SiC

(3)H2O>H2S>CH4

例題4、(1)XeF2晶體屬四方晶系,晶胞參數如圖所示,晶胞棱邊夾角均為90。,該晶胞中

有個XeF2分子。以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位

置,稱為原子的分數坐標,如A點原子的分數坐標為(;,;,;)。已知Xe—F鍵長為rpm,

乙LL

則B點原子的分數坐標為;晶胞中A、B間距離d=—pm。

(2)以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子的分數

坐標。四方晶系CdSnAsz的晶胞結構如圖所示,晶胞棱邊夾角均為90。,晶胞中部分原子的

分數坐標如下表所示。

一個晶胞中有個Sn,找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn(用分數坐標表

示)。CdSnAsz晶體中與單個Sn鍵合的As有個。

【解析】(2)坐標原點是黑球Cd(0,0,0),又知晶體的化學式為CdSnAsz,結合晶胞結構推

知,Sn是白球,As是灰球。有4個Sn位于棱上(折合為1個),另外有6個Sn位于面上(折

合為3個),共4個Sn。距離Cd(0,0,0)最近的Sn有兩個,分數坐標分別為(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)。

觀察圖中白球和灰球的關系,可知與單個Sn結合的As有4個。

【答案】(1)2(0,0,-)Xj-r)2

C

(2)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4

例題5、(1)以Zn為頂點的ZnGePz晶胞結構如圖所示。

①Zn的配位數為o

②以Ge為頂點的晶胞中,Zn原子位于o

(2)氮、銅形成的一種化合物,為立方晶系晶體,晶胞參數為apm,沿面對角線投影如

圖所示。已知該晶胞中原子的分數坐標為:Cu/o,O,|j;[o,1,OjJ1,O,OjN:(0,0,0)則

該晶胞中,與Cu原子等距且最近的Cu原子有個。

【解析】(1)①以體心的Zn為例,距離其最近且距離相等的原子有4個,所以配位數為4;

②結合晶胞結構示意圖可知,若以以Ge為頂點的晶胞中,Zn原子位于棱心、面心。

(2)結合投影以及部分Cu、N原子的坐標可知N原子位于立方體的頂點,Cu原子位于棱

心,距離Cu原子相等且最近的Cu原子位于相鄰的棱上,所以個數為8。

【答案】(1)①4②棱心、面心

(2)8

易錯題通關

1.(2022?廣東.佛山市南海區九江中學高三階段練習)我國科學家以碳60為原料,制造出一

種單層碳60聚合物單晶新材料(局部結構如圖)。下列有關說法不正確的是

A.單層聚合C6o與金剛石互為同素異形體

B.C60中的12c中子數為6

C.C60和石墨均為分子晶體

D.單層聚合碳60中有非極性共價鍵

2.(2022?江蘇省包場高級中學高三開學考試)乙醛與新制氫氧化銅懸濁液反應的實驗如下:

步驟1:向試管中加入2mLi0%NaOH溶液,邊振蕩邊滴加4?6滴2%CuSO,溶液,觀察到

有藍色絮狀沉淀產生。

步驟2:再向試管中加入0.5mL乙醛溶液,加熱,觀察到有紅色沉淀產生。

下列說法不走確的是

A.乙醛分子中元素的電負性:O>C>H

B.步驟1中可用過量的氨水代替NaOH溶液

C.上述實驗說明新制氫氧化銅能被乙醛還原

D.上圖所示的Cu2O晶胞中銅原子的配位數為2

3.(2022?遼寧朝陽?高三階段練習)磷化硼是一種耐磨涂料,可用作金屬的表面保護層。磷

化硼晶體晶胞(立方體)如圖所示。已知原子坐標R為(0Q。),P?為(1』』),晶胞的密度為

pg-cm3,阿伏加德羅常數的值用NA表示。下列說法中正確的是

A.磷原子的配位數為12

B.圖中a原子的坐標是停梳梳

C.磷化硼晶體的晶胞邊長為

D.電負性:B>P

4.(2022?北京?高三開學考試)鈉的一種氧化物的正方體晶胞如圖所示(“?”或“。”均表示一個

簡單離子)。下列說法正確的是

A.該氧化物的化學式為NazCh

B.晶胞中連接“。”與“?”的線段表示共價鍵

C.晶胞中與“。”最近且等距的“?”的數目為4

D.該晶體中“。”與“?”的核外電子排布相同

5.(2022?湖北?高三開學考試)金剛砂與金剛石具有相似的晶體結構,硬度為9.5,熔點為

2700℃,其晶胞結構如圖所示。下列說法正確的是

A.該晶體屬于共價晶體,熔點比金剛石高

B.C位于Si構成的正四面體空隙中

C.C—Si的鍵長為apm,則晶胞邊長為2&apm

D.金剛砂中C原子周圍等距且最近的C原子數為6

6.(2022?湖南?長郡中學高三階段練習)通過反應4BI(g)+As4(g)T^4BAs(s,晶體)+6L(g)

可制備具有超高熱導率半導體材料——BAs晶體。下列說法錯誤的是

圖(a)圖(b)圖(c)

A.圖(a)表示AS4結構,AS4分子中成鍵電子對數與孤對電子數之比為3:1

B.圖(b)表示單質硼晶體52的基本結構單元,該基本單元為正二十面體

C.圖(b)所示單質硼晶體的熔點為2180C,它屬于共價晶體

D.圖(c)表示BAs的晶胞結構,距離As原子最近且相等的B原子有4個

7.(2022.四川.鹽亭中學一模)以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子

的位置,稱作原子的分數坐標。四方晶系CdSnAsz的晶胞結構如圖所示,晶胞棱邊夾角均

為90。,晶胞中部分原子的分數坐標如表所示。下列說法不正確的是

apm

XYZ

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.25

A.灰色大球代表As

B.一個晶胞中有4個Sn

C.CdSnAsz晶體中與單個Sn鍵合的As有2個

D.距離Cd(O,0,0)最近的Sn的分數坐標是(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)

8.(2022.重慶市育才中學高三開學考試)已知,圖甲為金屬鈉的晶胞,晶胞邊長為apm,

圖乙為金屬鈉的晶胞截面,圖丙為Li2s晶胞截面(已知Li2s的晶體結構與CaFz相似)。假設

OS2'

OL『

圖丙

A.每個晶胞中含有的S2-數目為4

B.與Li+距離最近且相等的S2一有4個

C.與Li+距離最近且相等的Li+有12個

D.該晶胞中兩個距離最近的Li+和S2-的核間距的計算表達式為

9.(2022?江蘇南通.高三開學考試)NO?能與懸浮在大氣中的海鹽粒子作用,反應為

2NO2+NaCl=NaNO3+ClNO(CINO各原子均達到8電子穩定結構)。下列說法正確的是

A.NaNOs晶體屬于分子晶體B.C1NO的結構式為C1-N=O

C.NaCl晶胞中Na+的配位數為12D.NO?是由極性鍵構成的非極性分子

10.(2022?山西?大同市第二中學校高三開學考試)某Ba-Ti-O晶體具有良好的電學性能,其

晶胞為立方晶胞(如圖),晶胞參數為apm。設阿伏加德羅常數的值為NA,下列說法錯誤的

A.化學式為BaTiOsB.Ba?+的配位數為6

933x1032

C.「4+位于-的八面體空隙D.晶體的密度為;、g-m-3

11.(2022?浙江?高三開學考試)已知非金屬元素A、B、C、D是原子序數依次增大的4種

短周期元素,其中A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D是地殼中含量最多的元素,B

原子核外電子數是未成對電子數的3倍,E原子核外電子層數為4,其基態原子的內層軌道

全部排滿電子,且最外層電子數與A相同。下列有關說法正確的是

A.元素B、C、D的第一電離能由大到小的順序為:D>OB

B.由A與C以個數比1:1組成的化合物中不可能含有離子鍵

C.A與B、A與C、A與D均能形成18電子的分子

D.如圖為D和E兩種元素組成的化合物的晶胞,則E離子的配位數為4

12.(2022?山東日照?高三開學考試)LiFePO,的晶胞結構示意圖如(a)所示。其中。圍繞Fe

和P分別形成正八面體和正四面體。電池充電時,LiFePO,脫出討+轉化如圖,下列說法正

確的是

(a)LiFePO4(b)Li]JePO4(c)FePO4

A.每個Li|JePC)4晶胞中Li+個數為1-x

B.ImolLiFeO,晶胞完全轉化為L~FePO4晶胞,轉移電子數為0」875NA

C.ImolLi/ePO’晶胞中+2價Fe原子個數為3.25$

D.當FePC>4轉化為LijePO'時,每轉移(1-x)mol電子,消耗4(l-x)molLi+

13.我國科學家發明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑,其組成為ZnO/ZrCh固

溶體,四方ZrCh晶胞如圖所示。

(1)Zr4+離子在晶胞中的配位數是o晶胞參數為apm、apm、cpm,該晶體密度

為g-cm-3(寫出表達式)。

(2)在ZrO2中摻雜少量ZrO后形成的催化劑,化學式可表示為ZnxZri-xOy,則y=

14.GaAs的熔點為1238℃,密度為0g9四二,其晶胞結構如圖所示。

①該晶體的類型為,Ga與As以鍵鍵合。

②Ga和As的摩爾質量分別為Afcag-mo「和MAsg-morI原子半徑分別為rGapm和小pm,

阿伏加德羅常數值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為。

15.AS與C。形成的某種化合物的晶胞如圖(a)所示,其中部分晶胞中As的位置如圖(b)所示。

(1)該化合物的化學式為O

(2)若化合物的摩爾質量為Mg-mol1,密度為pg-cm-3oCo和As原子半徑分別為npm和

r2pm,阿伏加德羅常數的值為NA,則晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

(列出表達式即可)。

16.(1)Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素。三種元素二價氧化物的晶胞類型相同,其熔

點由高到低的順序為O

(2)Ti的四鹵化物熔點如下表所示,TiF4熔點高于其他三種鹵化物,自TiCL至丁山熔點依

次升高,原因是。

化合物TiF4TiCl4Til4

熔點/℃377-24.12155

(3)一些氧化物的熔點如下表所示:

氧化物

Li2OMgOP4O6SO2

熔點/℃1570280023.8-75.5

解釋表中氧化物之間熔點差異的原因:。

17.氮化錢是一種半導體

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