2025版高考化学一轮总复习真题演练第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质

这是一份2025版高考化学一轮总复习真题演练第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质，共5页。试卷主要包含了物质结构决定物质性质，超分子的特征，物质结构与性质的综合应用等内容，欢迎下载使用。

近几年高考对于晶体结构与性质主要从两个方面切入：(1)认识不同晶体类型的特点。能从多角度、动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。(2)关于晶胞的计算。主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。
近几年高考对于配合物的考查，以生产生活中应用的或者是新技术中出现的配合物为载体，考查配位键、配合物的组成以及σ键数目等内容，对于混合型晶体石墨主要考查其结构、用途，对于过渡晶体和超分子的考查仍在尝试探索中。
真 题 演 练
1．(2023·北京，1,3分)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 )
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
[解析] 金刚石、石墨和石墨炔中均有碳碳原子间的σ键，A正确；石墨中的碳原子采用sp2杂化，石墨炔中的碳原子采用sp2和sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石不能导电，D错误。
2．(2023·新课标，9,6分)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。
下列说法正确的是( A )
A．该晶体中存在N—H…O氢键
B．基态原子的第一电离能：CC．基态原子未成对电子数：BD．晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
[解析] 由题图可知晶体中存在N—H…O氢键，A项正确；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族元素原子的p轨道处于半充满稳定状态，其第一电离能大于第ⅥA族的，则基态原子的第一电离能：N>O>C，B项错误；基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1，未成对电子数为1；基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2，未成对电子数为2：基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4，未成对电子数为2；基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，未成对电子数为3；则基态原子未成对电子数：B归纳拓展：
氮原子的2p轨道是半充满状态，比较稳定，其第一电离能大于氧原子。
3．(2023·湖北，11,3分)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( D )
[解析] 正戊烷与新戊烷均为分子晶体，新戊烷有支链，分子间作用力：正戊烷>新戊烷，沸点：正戊烷>新戊烷，A正确；AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，熔点：AlF3>AlCl3，B正确；羧基中羟基极性越强越易电离，酸性越强，C正确；Na2CO3与NaHCO3中阴离子电荷不同，晶格能不同，熔沸点不同，与溶解度无关，D错误。
归纳拓展：
羟基所连的基团吸引电子能力越强，羟基的极性越强。
4．(2023·湖南，11,3分)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a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( C )
A．晶体最简化学式为KCaB6C6
B．晶体中与K＋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eq \f(2.17×1032,a3·NA) g·cm－3
[解析] 1个晶胞中的K原子数为8×eq \f(1,8)＝1，Ca原子数为1，B原子数为12×eq \f(1,2)＝6，C原子数为12×eq \f(1,2)＝6，故晶体最简化学式为KCaB6C6，A项正确；K＋位于顶点，Ca2＋位于体心，与K＋最近且距离相等的Ca2＋位于共用1个顶点的8个立方晶胞的体心，B项正确；晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，6个位于晶胞的面上，8个位于晶胞内部，垂直于体对角线，C项错误；由A项分析可知1个晶胞中有1个“KCaB6C6”，晶胞的体积为(a×10－10)3 cm3，质量为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(217,NA)×1))g，晶体密度为eq \f(217,a3×10－30×NA) g·cm－3，即eq \f(2.17×1032,a3·NA) g·cm－3，D项正确。
5．(2023·山东，5,2分)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( B )
A．与石墨相比，(CF)x导电性增强
B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强
C．(CF)x中C—C的键长比C—F短
D．1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
[解析] 石墨中的碳原子为sp2杂化，平面内存在大π键，导电性强，插入F后，碳原子为sp3杂化，层状结构改变，且破坏了大π键，导电性减弱，A错误；相比石墨中的大π键，(CF)x中C原子只形成σ键，键能更大，更难与O2反应，B正确；碳原子的半径大于氟原子的半径，因此C—C的键长比C—F长，C错误；每个碳原子与3个碳原子和1个氟原子相连，则1 ml (CF)x中含有x ml C—F与eq \f(3,2)x ml C—C，共含有eq \f(5,2)x ml共价单键，D错误。
6．(2023·山东，16,12分)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为 分子晶体 ，HOF水解反应的产物为 HF和H2O2 (填化学式)。
(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键(eq \i\pr\in(3,5,))。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为 sp2 ；O—Cl—O键角 > Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因 ClO2中存在大π键，Cl2O中仅存在Cl—O σ键，所以ClO2中Cl—O键的键长更短 。
(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式为 CuCl2＋4K＋2F2eq \(=====,\s\up7(一定条件))2KCl＋K2CuF4 。若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度ρ＝ eq \f(4.36×1032,a2cNA) g·cm－3(用含NA的代数式表示)。
[解析] (1)常温常压下HOF为无色气体，说明其沸点低，可推知固态HOF为分子晶体；F的电负性大于O，HOF水解时H＋与显负电性的F结合，OH－与显正电性的HO结合，生成HF和H2O2。
(2)由于ClO2中存在大π键，故Cl原子必须有垂直于分子所在平面的未杂化的p轨道以参与形成大π键，因此Cl原子的轨道杂化方式为sp2；ClO2中Cl原子为sp2杂化，Cl2O中Cl原子为sp3杂化，因此O—Cl—O键角更大。
(3)CuCl2＋K＋F2―→KCl＋X，由元素守恒可知化合物X中一定含有Cu和F，根据晶胞结构，利用均摊法可知，1个晶胞中白球(A)的个数为16×eq \f(1,4)＋4×eq \f(1,2)＋2＝8，灰球(B)的个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，黑球(C)的个数为8×eq \f(1,4)＋2＝4，其最简式为C2BA4，又因为Cu为＋2价，K为＋1价，F为－1价，故X为K2CuF4，则反应的化学方程式为CuCl2＋4K＋2F2eq \(=====,\s\up7(一定条件))2KCl＋K2CuF4。1个晶胞中含有4个K、2个Cu和8个F，则晶胞质量m＝eq \f(4×39＋2×64＋8×19,NA) g＝eq \f(436,NA) g，晶胞体积V＝(a×10－10 cm)2×c×10－10 cm＝a2c×10－30 cm3，故化合物X的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(4.36×1032,a2cNA) g·cm－3。
本讲要点速记：
1．晶体是由无数个晶胞堆积得到的。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
2．晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。
3．四种晶体类型
(1)分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。
(2)构成共价晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比的关系，不是分子式。
(3)金属键无方向性和饱和性，通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。
(4)离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。
4．判断熔点高低的一般规律
共价晶体>离子晶体>分子晶体
5．立方体晶胞分摊粒子数的四条规律
(1)顶点粒子数×eq \f(1,8)
(2)棱上粒子数×eq \f(1,4)
(3)面心粒子数×eq \f(1,2)
(4)体心粒子数×1
6．晶体计算的四种方式
(1)计算晶胞中所含有的微粒个数。
(2)能写出晶胞中某些粒子的坐标点。
(3)计算出晶胞中某些特殊点之间的距离。
(4)计算出晶胞的密度。
7．配合物是由中心原子(离子)与配体通过配位键形成的化合物。
8．超分子的特征：分子识别、自组装。
9．物质结构与性质的综合应用。
10．原子分数坐标与晶胞投影图的分析及应用。
金刚石
石墨
石墨炔
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(1 040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华)
晶体类型
C
酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)远强于CH3COOH(pKa＝4.76)
羟基极性
D
溶解度(20 ℃)：Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g)
阴离子电荷