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第30讲晶体结构与性质(练)-(解析版)_05-化学-高考总复习_一轮复习_2024年_2024年高考化学大一轮复习精讲精练+专题讲座_资料

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第30 讲  晶体结构与性质
1.实验室制取HF 的原理为
,氢氟酸可用来刻蚀玻璃,发生反应:
。
的立方晶胞如图所示,其晶胞参数为a pm。下列说法错误的是
  
A.氢化物的稳定性:
B.
、
、
三者的中心原子价层电子对数相等
C.
的晶体密度为
(
为阿伏加德罗常数的值)
D.
晶体中
与
之间的最近距离为
【答案】D
【解析】A.非金属性:F>O,则氢化物的稳定性:
,故A 正确;
B.
、
和
的中心原子的价层电子时数均为4,故B 正确;
C.由氟化钙晶胞可知每个晶胞中含有4 个
,8 个
,由晶胞结构可知其密度为
故
C 正确;
D.
晶体中
为面心立方最密堆积,
位于
围成的正四面体的空隙中,
与
之间的最近
1
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距离为立方晶胞体对角线长的
,即为
,故D 错误;
答案选D。
2.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
。阿伏加德罗常数的
值为
。下列说法错误的是
  
A.晶体的密度为
B.晶体最简化学式为
C.晶体中与
最近且距离相等的
有12 个
D.昆胞中
和
原子构成的多面体有14 个面
【答案】C
【解析】A.根据均摊法,钙原子的个数为1,钾原子的个数为8×18=1,通过晶体密度公式ρ= 
=
,故A 正确;
B.根据均摊法,钙原子的个数为1,钾原子的个数为8×18=1,硼原子、碳原子个数均为12×
=6,晶体
最简化学式为KCaB6C6,故B 正确;
C.晶体最简化学式为KCaB6C6,根据与Ca2+最近且距离相等的K+有8 个,可判断与K+最近且距离相等的
Ca2+的个数也为8 个,故C 错误;
2
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D.通过欧拉定理:顶点数+面数-棱数=2,则面数=棱数-顶点数+2=36-24+2=14,故D 正确;
故选C。
3.CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的晶胞结构相似(如图所示),但CaC2晶体中含有哑铃形的
,使晶
胞沿一个方向拉长,下列关于CaC2晶体的说法正确的是
  
A.每个 Ca2+ 周围距离最近且相等的
的数目为 6
B.CaC2晶体,每个晶胞中含有 4 个 Ca2+ 和 4 个
C.6.4 gCaC2晶体中含有 0.2 mol 阴离子
D.每个 Ca2+周围距离最近且相等的 Ca2+有 12 个
【答案】B
【解析】A.根据题意可知,存在C
使沿一个方向拉长,根据晶胞图可知,每个Ca2+周围距离最近且相
等的C
的数目为4,故A 错误;
B.CaC2晶体中,每个晶胞中含有Ca2+数目为
=4 个,C
的数目为
=4,故B 正确;
C.6.4gCaC2物质的量为0.1mol,CaC2中的阴离子为C
,则含阴离子物质的量为0.1mol,故C 错误;
D.该晶胞中沿一个方向拉长,导致晶胞的一个平面的长与宽不等,与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+应
为4 个,故D 错误;
答案为B。
4.氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氨化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作
高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,关于这两种晶体的
说法正确的是
3
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A.两种晶体中B 原子的杂化方式均为sp2
B.两种晶体中B-N 键键长相等
C.六方相氮化硼层间共价键键能较小,所以可做高温润滑剂
D.每个立方氮化硼晶胞中含有4 个B 原子和4 个N 原子
【答案】D
【解析】A.立方氮化硼中硼原子形成4 个共价键,所以立方氮化硼中硼原子采用的是sp3杂化,选项A 错
误;
B.六方相氨化硼具有层状结构,立方相氮化硼形成正四面体结构,两种晶体中B-N 键键长不相等,选项
B 错误;
C.六方相氮化硼层间作用力为范德华力,相对较小,所以可做高温润滑剂,选项C 错误;
D.根据立方氨化硼的晶胞示意图,每个晶胞中B 原子个数是8
+6
=4,N 原子个数为4,选项D 正
确;
答案选D。
5.汞钡铜氧晶体的晶胞如图A 所示,通过掺杂Ca2+获得的具有更高临界温度的超导材料如图B 所示。下
列说法正确的是
4
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A.掺杂后晶体密度增大是因为晶胞中增加了1 个Ca2+
B.汞钡铜氧晶体中的Hg 和Cu 个数比为1 2∶
C.图A 晶胞中一个Ba 的分数坐标为(
,
,
),则另一个(
,
,
)
D.图B 晶胞中Ca 周围距离最近的Hg 数目和Hg 周围距离最近的Ca 的数目不同
【答案】C
【解析】A.由图A 可知,汞钡铜氧晶体的晶胞中含
个Hg,2 个Ba,
个Cu,
个O,掺杂Ca2+后,晶胞中含
个Hg,2 个Ba,
个Cu,
个
O,1 个Ca2+,所以掺杂后晶体密度增大不是因为晶胞中增加了1 个Ca2+,故A 错误;
B.由汞钡铜氧晶体的晶胞可知,Hg 位于晶胞的顶点,则一个晶胞中含
个Hg,Cu 位于晶胞的棱
上,则则一个晶胞中含
个Cu,汞钡铜氧晶体中的Hg 和Cu 个数比为1 1∶,故B 错误;
C.图A 晶胞中两个Ba 位于同一轴上,若一个Ba 的分数坐标为(
,
,
),则另一个Ba 的分数坐标
为(
,
,
),故C 正确;
D.图B 晶胞中Ca 周围距离最近的Hg 数目为8,Hg 周围距离最近的Ca 的数目也为8,则图B 晶胞中Ca
周围距离最近的Hg 数目和Hg 周围距离最近的Ca 的数目相同,故D 错误;
答案选C。
6.铅磷青铜具有很高的耐腐蚀性和耐磨性,常用于制作耐磨零件和滑动轴承。如图为铅磷青铜的一种晶
5
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胞结构,已知A 点原子的分数坐标为(0,0,0),B 点原子的分数坐标为(1,1,0);下列说法不正确的是
  
A.该晶胞的化学式为PbCu3P
B.C 点原子的分数坐标为(0.5,0.5,1)
C.晶胞中,Pb 位于第六周期第ⅣA 族,Cu 属于第ⅠB 位于d 区
D.晶体中基态磷原子的核外电子共有9 种空间运动状态
【答案】C
【解析】A.由题干晶胞图可知,一个晶胞中含有1 个P,含有Cu 的个数为:
=3 个,含有Pb 的个数
为:
=1 个,故该晶胞的化学式为PbCu3P,A 正确;
B.已知A 点原子的分数坐标为(0,0,0),B 点原子的分数坐标为(1,1,0),结合题干晶胞图可知C 点原
子的分数坐标为(0.5,0.5,1),B 正确;
C.已知Pb 和C、Si、Ge、Sn 同一主族,故Pb 位于第六周期第ⅣA 族,Cu 是29 号元素,其价电子排布
式为:3d104s1,属于第ⅠB 位于ds 区,C 错误;
D.已知P 是15 号元素,其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p3,故P 原子核外占据9 个不同的原子轨道,
即晶体中基态磷原子的核外电子共有9 种空间运动状态,D 正确;
故答案为:C。
7.砷化镓是一种立方晶系如图甲所示,将Mn 掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示,砷化镓的
晶胞密度为gcm-3。下列说法错误的是
A.1mol 砷化镓中配位键的数目是4NA
6
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B.掺入Mn 的晶体中Mn、Ga、As 的原子个数比为5:26:32
C.沿体对角线a→b 方向投影图如丙,若c 在11 处,则As 的位置为7、9、11、13
D.该晶体中距离最近的两个镓原子之间的距离为
pm
【答案】B
【解析】A.由图甲知,1 个As 与4 个Ga 形成As-Ga 共价键,即砷化镓中As 的配位数为4,则1mol 砷化
镓中配位键的数目是4NA,A 正确;
B.掺入Mn 的晶体中Ga 有7 个位于顶点,5 个位于面心,个数为:
;As 有4 个位于体
内,Mn 有1 个位于顶点,1 个位于面心,个数为:
;Mn、Ga、As 的原子个数比为
:
:4=5:27:32,B 错误;
C.由砷化镓晶胞结构可知,c 位于侧面的面心,沿体对角线a→b 方向投影图如丙,则As 的位置为7、9、
11、13,C 正确;
D.由晶胞结构可知,距离最近的两个镓原子之间的距离为面对角线的一半,晶胞中含4 个Ga 和4 个As,
晶胞质量为
,晶胞体积为
,则晶胞边长为:
pm,两个镓原子之间的最近距离为
pm,D 正确;
故选:B。
8.
纳米晶体作为新一代光电半导体材料,已被广泛应用于光电子器件领域。
的晶胞为
立方型,其结构如下图所示。容忍因子
(
、
和
分别代表着A、B、C 位的离子半
径),其数值越接近1,晶体结构越稳定。已知
。下列说法错误的是
7
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A.
晶体中
和
的配位数均为6
B.
晶体中
填充在
构成的正八面体空隙中
C.若要提高
晶体的稳定性,可用离子半径略小于
的离子取代
D.若某
型晶体的容忍因子
,则A、B 位的离子均恰好与C 位的离子相切
【答案】A
【解析】A.根据晶胞结构可知
晶体中
的配位数为12,
的配位数均为6,A 错误;
B.根据晶胞结构
晶体中
填充在
构成的正八面体空隙中,B 正确;
C.根据题干可知容忍因子其数值越接近1,晶体结构越稳定,
处于B 位,
,若用
离子半径略小于
的离子取代
,容忍因子的分母减小、容忍因子增大,越来越接近1,会提高晶体
的稳定性,C 正确;
D.
说明
,则A、B 位的离子均恰好与C 位的离子相切,D 正确; 
故选A。
9.实验室制取HF 的原理为
,氢氟酸可用来刻蚀玻璃,发生反应:
。
的立方晶胞如图所示,其晶胞参数为
。下列说法错误的是
8
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A.简单氢化物的稳定性:
B.
、
、
三者的VSEPR 模型均为四面体形
C.
晶体与Si 晶体的晶体类型相同,二者均为良好的半导体
D.
晶体中
与
之间的最近距离为
【答案】C
【解析】A.非金属性:
,则简单氢化物的稳定性:
,A 正确;
B.
、
和
的中心原子的价层电子对数均为4,故VSEPR 模型均为四面体形,B 正确;
C.二氧化硅晶体和硅晶体均为共价晶体,共同点为熔点高、硬度大,不同点是二氧化硅晶体不导电,硅
晶体是良好的半导体材料,C 错误;
D.
晶体中
为面心立方最密堆积,
位于
围成的正四面体的空隙中,
与
之间的最近
距离为立方晶胞体对角线长的
,即为
,D 正确;
故答案为:C。
10.锌晶胞如图1 所示,锌一二氧化锰电池如图2 所示。下列叙述中正确的是
9
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已知:锌晶胞的底边长为apm,高为bpm;NA为阿伏加德罗常数的值;2M 表示2mol•L-1。
A.放电过程中,Mn2+向负极区迁移
B.正极质量减少5.22g 时,减少的锌晶胞数为0.01NA
C.锌晶体的密度为ρ=
g•cm-3
D.Zn 的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2
【答案】B
【分析】锌一二氧化锰电池中Zn 发生失电子的氧化反应,作负极,MnO2作正极。
【解析】A.根据图2,交换膜为阴离子交换膜,硫酸根离子向负极区迁移,A 项错误;
B.正极的电极反应式为
,5.22g
的物质的量为0.06mol,负极的
电极反应式为
,根据电子守恒,溶解的锌为0.06mol,而1 个锌晶胞含6 个锌原子,故减
少的锌晶胞数为0.01NA,B 项正确;
C.根据六棱柱体积计算方法以及密度公式直接计算锌密度,
cm ,故密度为ρ=
g•cm-3,C 项错误;
D.Zn 的价电子排布式为
,D 项错误。
10
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故选B。
11.某水性钠离子电池电极材料由
、
、
、
组成,其立方晶胞嵌入和嵌出
过程中,
与
含量发生变化,依次变为格林绿、普鲁士蓝、普鲁士白三种物质,其过程如图所示。下列说法
错误的是
  
A.普鲁士蓝中
与
个数比为1:2
B.格林绿晶体中
周围等距且最近的
数为6
C.每个
晶胞完全转化为
晶胞,转移8 个
D.若普鲁士白的晶胞棱长为a pm,则其晶体的密度为
【答案】A
【解析】A.根据均摊原则,普鲁士蓝晶胞中含Fe: 
 、CN-数为
、Na+数为4,根据化合价代数和等于0,可知Fe2+ 与Fe3+个数比为1:1,A 错误;
B.根据晶胞图,格林绿晶体中
周围等距且最近的
数为6,B 正确;
C.每个
晶胞有8 个
完全转化为
晶胞,转移8 个
,C 正确;
D.根据均摊原则,普鲁士白晶胞中含Fe: 
、CN-数为
、
Na+数为8,若普鲁士白的晶胞棱长为a pm ,则其晶体的密度为  
 
11
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 =  
,D 正确; 
故选A。
12.
晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是
  
A.阴、阳离子个数比为
B.
晶体中距离
最近的
的数目为12
C.若晶胞边长均为
,则
和
之间的最短距离为
D.阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
【答案】C
【解析】A.
位于顶点和面心,个数为
,
位于棱心和体心,个数为
,阴、
阳离子个数比为
,A 项正确;
B.
晶体的晶胞中,该晶体中距离
最近的
的数目为12,B 项正确;
C.
与
之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半,即
和
之间的最短距离为
,C 项错
误;
D.由晶胞结构可知,晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心,D 项正确;
故选C。
13.下列有关说法不正确的是
12
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A.MgO 的离子键的键能大于CaO 的
B.干冰和
的晶体类型相同
C.如图所示的晶胞的化学式为
D.DNA 双螺旋的两个螺旋链通过氢键相互结合
【答案】B
【解析】A.
的半径小于
,所以
的离子键的键能大于
的,A 正确;
B.干冰
为分子晶体,
为共价晶体,二者的晶体类型不相同,B 错误;
C.如图所示的晶胞,
在体心,个数为1,
在顶点,个数为
,
在棱上,个数为
,
所以该晶胞的化学式为
,C 正确;
D.DNA 双螺旋含有N、H 原子,两个螺旋链通过氢键相互结合,D 正确; 
故选B。
14.冰晶石(
)常用作电解铝的助熔剂和研磨产品的耐磨添加剂,其晶胞结构如图所示,已知该晶胞
参数为a pm,
表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
  
A.
中Al 的配位数为6
13
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B.图中△位置填充的是Na
C.晶胞中
形成的全部四面体空隙和
的比值为1 1∶
D.该晶体的密度为
 g cm
⋅
-3
【答案】C
【解析】A.
中Al 的配位数为6,A 正确;
B.图中△位置填充的是
,B 正确;
C.
形成的全部四面体空隙和
的比值为2 1∶,C 错误;
D.该晶体的密度为
 g cm
⋅
,D 正确; 
故选C。
15.已知:2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) 
,下列说法正确的是
  
A.该反应的平衡常数可表达为
B.该反应一定能自发进行
C.降温有利于提高
的平衡转化率
D.NaCl 晶胞(如图所示)中每个
周围与其距离最近的
有6 个
【答案】C
【解析】A.该反应的平衡常数可表达为
,故A错误;
14
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B.由题干信息可知,该反应的
,
,当
时,反应能自发进行,故该反应在低温
条件下易自发进行,故B错误;
C.该反应为放热反应,降温平衡正向移动,有利于提高
的平衡转化率,故C正确;
D.NaCl 晶胞(如图所示)中每个
周围与其距离最近的
有12 个,故D 错误。
答案为:C。
16.在超分子化学中,常用Cu+模板合成各种拓扑结构分子,图1 为诺贝尔得主Auvage 教授利用亚铜离子
为模板合成的索烃结构。Cu 也可与Zn、Sn 及S 构成四元半导体化合物的四方晶胞,结构如图2 所示,下
列说法错误的是
    
A.索烃分子既有极性键又有非极性键
B.1mol 索烃中所含的配位键的数量为8NA
C.半导体化合物中Zn 原子与Sn 原子个数比为1:2
D.在四方晶胞中Sn 位于S 原子组成的四面体空隙中
【答案】C
【解析】A.索烃分子中C、N 之间,C、H 之间,C、O 之间,形成极性键,C、C 之间形成非极性键,既
有极性键又有非极性键,A 正确;
B.索烃中每个Cu+形成4 个配位键,1mol 索烃中所含的配位键的数量为8NA,B 正确;
C.根据均摊法,半导体化合物中Zn 原子个数为
,Sn 原子个数为
,个数之比为
1:1,C 错误;
15
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D.根据晶胞结构,在四方晶胞中Sn 位于S 原子组成的四面体空隙中,D 正确;
故选C。
17.
的晶胞与
相似,但由于
的结构导致晶胞沿一个方向拉长(如图),已知
的摩尔质量
为
,若阿伏加德罗常数的值为
,下列说法错误的是
  
A.
填充在
围成的八面体空隙中
B.每个
周围等距紧邻的
有6 个
C.两个最近
之间的距离为
D.
晶体密度的计算式为
【答案】B
【解析】A.由晶胞结构可知,
为面心立方紧密堆积,
填充在
围成的八面体空隙中,故A 正
确;
B.该晶胞不是正方体,以面心
为研究对象,每个
周围等距紧邻的
不是6 个,故B 不正确;
C.由晶胞结构可知,两个最近
之间的距离为地面对角线的一半,为
,故C 正确;
16
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D.
晶体中Ca2+的个数为8
+6
=4,
的个数为1+12
=4,密度的计算式为
,故D 正确;
故选B。
18.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,熔点为1238℃,用于制作太阳能电池的材料,其结构如图所示,
其中以原子1 为原点,原子2 的坐标为(1,1,1)。下列有关说法中错误的是
  
A.原子3 的坐标为(
,
,
)
B.Ga 的配位数为4
C.GaAs 为共价晶体
D.若将Ga 换成Al,则晶胞参数将变小
【答案】A
【解析】A.由图可知,原子3 在x、y、z 轴上的投影分别为
,坐标为
,A 错误;
B.根据晶胞结构可知,Ga 的配位数为4,B 正确;
C.GaAs 的熔点为1238℃,硬度大,熔点高硬度大,故晶体类型为共价晶体,C 正确;
D.Ga 原子半径比Al 小,则若将Ga 换成Al,则晶胞参数将变小,D 正确;
故选A。
19.快离子导体是一类具有优良导电能力的固体电解质。图1(Li3SBF4)和图2 是潜在的快离子导体材料的
结构示意图。温度升高时,NaCl 晶体出现缺陷,晶体的导电性增强。该晶体导电时,③迁移的途径有两
条:
途径1:在平面内挤过2、3 号氯离子之间的狭缝(距离为x)迁移到空位。
途径2:挤过由1、2、3 号氯离子形成的三角形通道(如图3,小圆的半径为y)迁移到空位。
已知:氯化钠晶胞参数a=564pm,r(Na+)=95pm,r(Cl-)=185pm,
=1.4,
=1.7。
下列说法不正确的是
17
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A.第二周期元素中第一电离能介于B 和F 之间的元素有4 种
B.图1 所示晶体中,每个Li+与4 个呈四面体结构的离子相邻
C.氯化钠晶体中,Na+填充在氯离子形成的正八面体空隙中
D.温度升高时,NaCl 晶体出现缺陷,晶体的导电性增强,该晶体导电时,③迁移的途径可能性更大的是
途径1
【答案】D
【解析】A.第二周期元素第一电离能从左向右呈增大趋势,由于Be 的2s 轨道全满,N 的2p 轨道半满,
结构稳定,造成Be 和N 比同周期相邻元素的第一电离能高,因此第一电离能介于B 和F 之间的有Be、
C、N、O 共4 种,A 正确;
B.由图1 所示晶体结构可知,Li+位于棱心,正四面体结构的离子在体心,则每个Li+与4 个呈四面体结构
的离子相邻,B 正确;
C.
NaCl 晶胞中Na+周围有3 个Cl-,则在NaCl 晶体中,Na+周围等距离最近有6 个C1-,6 个C1-构成正
八面体结构,即Na+填充在C1-堆积而成的八面体空隙中,C 正确;
D.该三角形为等边三角形,边长等于图2 中面对角线长度,故三角形边长=
,即
,r(Cl-)=185pm,解得x=24.8pm;内部虚线部分
三角形的顶角为120°、两腰长为r(Cl )+y、底长为282
pm,边角关系有
[ r(Cl )+y]=282
pm,解得
y= 47.2pm;由于挤过由1、2、 3 号氯离子形成的三角形通道y 的值大于挤过2、3 号氯离子之间的狭缝x
值,所以Na+如果能挤过,那么挤过由1、2、 3 号氯离子形成的三角形通道相对容易些,即迁移可能性更
大的途径是途径2,D 错误; 
故选D。
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20.化学式为
的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H 原子未画出),晶胞中N
原子均参与形成配位键,每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a=b≠c,
则下列叙述正确
的是
  
A.Zn 在元素周期表d 区
B.设晶体中
原于的杂化方式为
C.
D.Ni2+与Zn2+的配位数之比为2:3
【答案】D
【解析】A.Zn 在元素周期表中位置为第4 周期第IIB 族,即位于ds 区,A 错误;
B.晶胞中镍离子配位数为4,即晶体中
原于的杂化方式为
,B 错误;
C.由晶胞示意图可知,一个晶胞中含有Ni2+个数为2
=1,Zn2+个数为8
=1,含有CN-为8
=4,
NH3个数为8
=2,苯环个数为4
=2,则该晶胞的化学式为
,则
x:y:z=4:2:2=2:1:1,C 错误;
D.晶胞中每个N 原子均参与形成配位键,Ni2+周围形成的配位键数目为4,Zn2+周围形成的配位键数目为
6,则Ni2+与Zn2+的配位数之比为4:6=2:3,D 正确; 
故选D。
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