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第30讲　物质的聚集状态　常见晶体类型
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2025·河北邢台示范高中联考)下列关于晶体性质的叙述,不正确的是(　　)
A.晶体的自范性是指在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的,但统一于晶体中
C.晶体的对称性是微观粒子在空间呈周期性有序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
2.(2024·北京师大附中统考)下列关于沸点的比较不正确的是(　　)
A.Cl2B.邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛
C.CH3ClD.金刚石>碳化硅>硅晶体
3.(2025·安徽十校联盟联考)下列有关晶体的叙述正确且有因果关系的是(　　)
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A SiO2晶体的熔点高、硬度大 SiO2晶体可用于制造光导纤维
B 碘晶体中的I—I键能较小 晶体碘的沸点低、易升华
C NaCl晶体中Na+与Cl-个数比为1∶1, CsCl晶体中Cs+与Cl-个数比也为1∶1 NaCl和CsCl的晶胞结构相同
D 在金刚石和硅晶体中,原子间通过共价键形成空间网状结构 金刚石和硅晶体类型相同
4.(2025·湖北武汉名校联盟联考)锰族元素铼的三氧化物ReO3具有超低电阻率,可由CO还原Re2O7制得,其晶体结构与钙钛矿(如图)相似,Re占据了Ti的位置,Ca的位置为空位。下列说法错误的是(　　)
A.基态75Re原子的价电子排布式为5d56s2
B.Re的配位数为6
C.Re位于体心时,O位于面心
D.ReO3不能发生歧化反应
5.(2024·广东广州检测)我国力争于2060年前实现“碳中和”。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。下列关于CH4和CO2(晶胞结构如图)的说法正确的是(　　)
干冰晶胞
A.固态CO2属于共价晶体
B.CH4键角小于CO2键角
C.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
D.干冰中每个CO2分子周围紧邻6个CO2分子
层次2综合性
6.(2024·安徽卷)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Li+迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为+4价、La为+3价。下列说法错误的是 (　　)
A.导电时,Ti和La的价态不变
B.若x=,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
7.(2025·江西九江七校联考)某FexNy的晶胞如图甲所示,晶胞边长为a pm,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图乙所示。下列说法正确的是 (　　)
A.该FexNy的化学式为Fe2N
B.与N等距且最近的N有8个
C.两个a位置Fe的最近距离为a pm
D.其中较稳定的Cu替代型产物的化学式为Fe2CuN
8.(2025·江西吉安一中月考)具有双钙钛矿型氧化物通过掺杂改性可用作固体电解质材料,其晶体的一种完整结构单元如图所示,但真实的晶体中存在5%的O空位缺陷,下列说法错误的是(　　)
A.Ni原子与Mn原子的配位数相等
B.不考虑晶体缺陷,该晶体的化学式为La2MnNiO3
C.O空位的形成有利于O2-的传导
D.考虑晶体缺陷,该晶体的+3价与+4价La原子个数比为4∶1
9.作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆,某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6,晶胞结构如图,晶胞参数为a,下列有关表述不正确的是(　　)
A.Z表示的微粒为H2
B.每个X原子周围最近且等距离的X原子有6个
C.若A的分数坐标为(0,0.5,0.5),B的分数坐标为(0.75,0.75,0),则C的分数坐标为(1,0.5,1)
D.若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则晶体的化学式为LaNi5H7
10.(2025·湖南邵阳三校联考)硒化锌是一种重要的半导体材料,图甲为其晶胞结构,图乙为晶胞的俯视图。已知a点的坐标(0,0,0),b点的坐标(,1)。下列说法正确的是(　　)
A.Se2-的配位数为8
B.基态Se核外有34种不同空间运动状态的电子
C.晶胞中d点原子分数坐标为()
D.若Se2-换为S2-,则晶胞棱长保持不变
层次3创新性
11.(6分)(2024·山东聊城三模)铁、钴、镍三种元素位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族,通常将铁钴镍三种元素称为铁系元素,回答下列问题:
(1)基态镍原子的价层电子排布式为　　　　　　　　　。
(2)已知无水三氯化铁熔点为307.6 ℃,沸点约为306 ℃,可以升华,400 ℃以下的气态氯化铁主要通过配位键以二聚体形式存在,据此判断氯化铁的晶体类型为　　　　　　,氯化铁二聚体的结构式是　　　　　　。
(3)图示为一种常见锂离子电池电极材料的六棱柱结构单元及其沿垂直底面方向的投影图,其底面是正六边形。
该电极材料物质的化学式为　　　　　　。
②该晶体中Li原子周围距离最近且相等的O原子有　　　　　　个。
第30讲　物质的聚集状态　常见晶体类型
1.B　解析:晶体的各向异性和对称性不是矛盾的,晶体的对称性是微观粒子在空间呈周期性有序排列的必然结果,而各向异性是微观粒子的排列具有特定的方向性。
2.B
3.D　解析:SiO2晶体的熔点高、硬度大,属于共价晶体,SiO2晶体可用于制造光导纤维,Ⅰ和Ⅱ无因果关系,A错误;晶体碘属于分子晶体,其沸点低、易升华,与碘晶体中的I—I键能无关,B错误;NaCl和CsCl的晶胞结构不同,NaCl晶体中Na+、Cl-的配位数均为6,CsCl晶体中Cs+、Cl-的配位数均为8,C错误。
4.D　解析:Re处在第六周期第ⅦB族,Re价层电子排布为5d56s2,A正确;Ti在晶胞的顶点,Re占据Ti的位置,则Re在顶角处,离Re最近且等距离的O有6个,则Re的配位数为6,B正确;Re在体心,则Re和O在晶胞中的位置关系,O位于面心,C正确;Re的最高价为+7价,ReO3中Re为+6价,Re单质为0价,则ReO3中Re化合价可以升高,可以降低,发生歧化反应,D错误。
5.B　解析:固态CO2即干冰属于分子晶体,A错误;CH4是正四面体结构,键角为109°28',CO2是直线形结构,键角为180°,B正确;CH4是正四面体结构,分子中含有极性共价键,但分子结构对称,正、负电荷中心重合,是非极性分子,C错误;由干冰的晶胞可知,每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个,D错误。
6.B　解析:该晶体导电的基本原理是Li+的定向迁移,Ti和La的化合价不发生变化,A正确。根据LixLayTiO3的化学式,结合其立方晶胞中La或Li或空位位于体心,可知若x=,则Li+带的正电荷为+,由电荷守恒可知La3+带的正电荷应为(+2)-(+)=+,La3+的个数为,则空位的个数应为1-,所以Li+与空位的数目不相等,B错误。与体心最邻近的O原子为棱上的O原子,共12个,C正确。导电时,空位移动方向与Li+移动方向相反,Li+带正电,其移动方向与电流方向相同,故空位移动方向与电流方向相反,D正确。
7.C　解析:由图可知,Fe位于顶角和面心,N位于体内,N的个数为1,Fe的个数为8×+6×=4,则该铁氮化合物的化学式为Fe4N,A错误;从体心N原子看,与上下、左右、前后晶胞中体心的N距离最近且等距离,则晶体中与每个N距离最近且等距离的N有6个,B错误;两个a位置Fe的最近距离为 pm=a pm,C正确;由图乙可知Cu代替b位置Fe型能量低更稳定,则Cu原子个数为8×=1,Fe原子个数为6×=3,N原子个数为1,可知更稳定的Cu替代型产物的化学式为Fe3CuN,D错误。
8.B　解析:Ni与Mn原子均位于顶角,且个数相同,因此配位数也相同,A正确;La个数是1,Ni与Mn个数均为4×=0.5,O的个数为6×=3,晶体化学式为La2NiMnO6,B错误;O空位的形成有利于O2-的传导,因为空位处动能大,离子移动快,C正确;晶体化学式为La2NiMnO6,考虑缺陷则是La2NiMnO5.7,设+3价La为x个,+4价La为y个,则x+y=2,3x+4y+5=5.7×2=11.4,解得x=1.6,y=0.4,+3价与+4价La原子个数比为4∶1,D正确。
9.D　解析:该晶胞含X原子的个数为8×=1,含Y原子的个数为8×+1=5,含Z原子的个数为8×+2×=3,对照晶胞的化学式LaNi5H6可得,Z表示的微粒为H2,A正确;从图中可以看出,每个X原子周围最近且等距离的X原子在顶角上,数目为6,B正确;若A的分数坐标为(0,0.5,0.5),B的分数坐标为(0.75,0.75,0),则坐标原点为底面左下角的X原子,则C的分数坐标为(1,0.5,1),C正确;若四条竖直棱的棱心位置均插入Z,则与原晶胞比,增加Z的个数为4×=1,而Z为H2,故晶体的化学式为LaNi5H8,D错误。
10.C　解析:由晶胞结构可知,Se2-周围距离最近且相等的Zn2+有4个,配位数为4,A错误;Se的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外含有电子的轨道有1+1+3+1+3+5+1+3=18个,则基态Se核外有18种不同空间运动状态的电子,B错误;a点的坐标为(0,0,0),b点的坐标为(,1),则a原子位于坐标原点,b原子位于晶胞顶面的面对角线交点,可知d点的坐标为(),C正确;Se2-和S2-半径不同,则晶胞棱长将改变,D错误。
11.答案 (1)3d84s2
(2)分子晶体　
(3)①Li2CoO3　②6
解析:(3)①该晶胞中Li原子个数为6,Co原子个数为6×+1=3,O原子个数为12×+2×+6=9,三种原子的个数比为2∶1∶3,则该物质的化学式为Li2CoO3。
②沿垂直底面方向的投影是正六边形,可知该晶体中Li原子周围距离最近且相等的O原子位于面上顶角的2个O原子和面心的1个O原子,还有体内的3个O原子共有6个。
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