专题17 晶体的结构分析、晶胞计算 -备战2025年高考化学【二轮·突破提升】专题复习讲义（新高考通用）

备战2025年高考化学【二轮·突破提升】专题复习讲义 专题17 晶体的结构分析、晶胞计算 讲义包含四部分：把握命题方向►精选高考真题►高效解题策略►各地最新模拟 有关晶体结构的分析与计算是考题中必考考点之一，也是难点之一。解答此类问题不仅需要熟练掌握化学中的有关晶体的一些基础知识，而且还要能够准确理解物理、数学中的一些知识点，如推断或计算过程中常会涉及晶体密度、NA、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、化学键的夹角、晶胞中的原子坐标等问题，需要我们能够将数理化知识合理地综合应用。 预计2025年高考中，考查的主要方向有： （1）晶体类型判断； （2）均摊法求晶体的化学式； （2）晶体熔沸点比较及原因解释； （3）晶体密度、晶胞粒子间距、微粒半径、晶胞粒子分数坐标、空间利用率等的计算； 解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。 1．（2025·浙江·高考真题）某化合物的晶胞如图所示，下列说法不正确的是 A．晶体类型为混合晶体 B．与二价铁形成配位健 C．该化合物与水反应有难溶物生成 D．该化合物热稳定性比高 【答案】D 【详解】A．由图可知，晶体中存在离子键、配位键、分子间作用力，具有分子晶体和离子晶体的特性，属于混合晶体，A正确； B．与二价铁通过配位健形成[Fe(NH3)2]2+，B正确； C．与水反应可以生成Fe(OH)2沉淀，方程式为+2H2O=Fe(OH)2↓+2NH4Cl，C正确； D．中[Fe(NH3)2]2+离子半径大于Fe2+，[Fe(NH3)2]2+与Cl-之间的键能小于Fe2+与Cl-之间的键能，热稳定性小于FeCl2，D错误； 答案选D。 2．（2024·广西·高考真题）一定条件下，存在缺陷位的LiH晶体能吸附使其分解为N，随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是 A． B．半径： C． D．LiH晶体为离子晶体 【答案】C 【详解】A．根据LiH立方晶胞的该部分结构以及晶胞参数为a可得，因此，故A正确； B．H原子和的电子层数均为1，但比氢原子多一个电子，电子的运动轨道不重合，内核对电子的束缚相对较弱，电子活动的范围更广，因此的半径较大，故B正确； C．根据LiH立方晶胞可知，b的长度如图，但当N占据了空缺位后，由于比的半径大，因此，故C错误； D．LiH晶体中含有Li+和，相互间作用是离子键，因此LiH晶体为离子晶体，故D正确； 故答案选C。 3．（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 【答案】B 【详解】A．由图可知，与距离最近且等距离的的个数是3，则的配位数为3，A项错误； B．位于晶胞的顶点和体心上，该晶胞中的个数为，B项正确； C．该晶胞体积为，该晶胞中的个数为，的个数为，相当于晶胞中含有2个，晶体密度为，C项错误； D．(i)和(ii)之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半，为，D项错误； 答案选B。 4．（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值M为NA，下列说法正确的是 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 【答案】D 【详解】A．由图可知，NbO的立方晶胞中距离Nb原子最近且距离相等的O原子有4个，Nb的配位数是4，故A错误； B．由图可知，Nb和O最短距离为边长的，晶胞参数为anm，Nb和O最短距离为anm，故B错误； C．根据均摊法计算可知，Nb的个数为6×=3，O的个数为12×=3，即晶胞中含有3个NbO，晶胞密度为ρ=，故C错误； D．P的分数坐标为（0，0，0），M位于正方体的面心，M的分数坐标为（，，），故D正确； 故选：D。 5．（2024·甘肃·高考真题）晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是 A．电负性： B．单质是金属晶体 C．晶体中存在范德华力 D．离子的配位数为3 【答案】D 【详解】A．电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于 Cl，A正确； B．金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确； C．由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确； D．由图乙中结构可知，每 个与周围有6个最近且距离相等，因此 ，的配位数为6，D错误； 综上所述，本题选D。 6．（2024·湖南·高考真题）是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为，晶胞如图所示，下列说法错误的是 A．合成反应中，还原剂是和C B．晶胞中含有的个数为4 C．每个周围与它最近且距离相等的有8个 D．为V型结构 【答案】D 【详解】A．LiH中H元素为-1价，由图中化合价可知， N元素为-3价，C元素为+4价，根据反应可知，H元素由-1价升高到0价，C元素由0价升高到+4价，N元素由0价降低到-3价，由此可知还原剂是和C，故A正确； B．根据均摊法可知，位于晶胞中的面上，则含有的个数为，故B正确； C．观察位于体心的可知，与它最近且距离相等的有8个，故C正确； D．的中心原子C原子的价层电子对数为，且与CO2互为等电子体，可知为直线型分子，故D错误； 故答案选D。 7．（2024·河北·高考真题）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该铋氟化物的化学式为 B．粒子S、T之间的距离为 C．该晶体的密度为 D．晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 【答案】D 【详解】A．根据题给晶胞结构，由均摊法可知，每个晶胞中含有个，含有个F-，故该铋氟化物的化学式为，故A正确； B．将晶胞均分为8个小立方体，由晶胞中MNPQ点的截面图可知，晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心，以M为原点建立坐标系，令N的原子分数坐标为，与Q、M均在同一条棱上的F-的原子分数坐标为，则T的原子分数坐标为， S的原子分数坐标为，所以粒子S、T之间的距离为，故B正确； C．由A项分析可知，每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-，晶胞体积为，则晶体密度为=，故C正确； D．以晶胞体心处铋离子为分析对象，距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内，为将晶胞均分为8个小立方体后，每个小立方体的体心的F-，即有8个，故D错误； 故答案为：D。 8．（2024·山东·高考真题）下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是 A．金刚石(C) B．单晶硅() C．金刚砂() D．氮化硼(，立方相) 【答案】B 【详解】金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)，都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，在这几种晶体中，键长Si-Si>Si-C>B-N>C-C，所以熔点最低的为单晶硅。 故选B。 9．（2024·湖北·高考真题）黄金按质量分数分级，纯金为。合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是 A．I为金 B．Ⅱ中的配位数是12 C．Ⅲ中最小核间距 D．I、Ⅱ、Ⅲ中，与原子个数比依次为、、 【答案】C 【详解】A．由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为：   ，I中Au和Cu原子个数比值为1:1，则Au的质量分数为：   ，A正确； B．Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点，Au的配位数指距离最近的Cu，Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确； C． 设Ⅲ的晶胞参数为a，的核间距为，的最小核间距也为 ，最小核间距，C错误； D． I中，处于内部，处于晶胞的八个顶点，其原子个数比为1:1；Ⅱ中，处于立方体的八个顶点， 处于面心，其原子个数比为：；Ⅲ中，处于立方体的面心，处于顶点，其原子个数比为；D正确； 故选C。 10．（2024·安徽·高考真题）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物()，其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价，为价。下列说法错误的是 A．导电时，和的价态不变 B．若，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 【答案】B 【详解】A．根据题意，导电时Li+发生迁移，化合价不变，则Ti和La的价态不变，A项正确； B．根据“均摊法”，1个晶胞中含Ti：8×=1个，含O：12×=3个，含La或Li或空位共：1个，若x=，则La和空位共，n(La)+n(空位)=，结合正负化合价代数和为0，(+1)×+(+3)×n(La)+(+4)×1+(-2)×3=0，解得n(La)=、n(空位)=，Li+与空位数目不相等，B项错误； C．由立方晶胞的结构可知，与体心最邻近的O原子数为12，即位于棱心的12个O原子，C项正确； D．导电时Li+向阴极移动方向，即与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D项正确； 答案选B。 11．（2024·吉林·高考真题）某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是 A．结构1钴硫化物的化学式为 B．晶胞2中S与S的最短距离为 C．晶胞2中距最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 【答案】B 【详解】A．由均摊法得，结构1中含有Co的数目为，含有S的数目为，Co与S的原子个数比为9：8，因此结构1的化学式为Co9S8，故A正确； B．由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为：，故B错误； C．如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，故C正确； D．如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，故D正确； 故选B。 12．（2023·辽宁·高考真题）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是 A．图1晶体密度为g∙cm-3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为 D．取代产生的空位有利于传导 【答案】C 【详解】A．根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×+1=3，O：2×=1，Cl：4×=1，1个晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3，A项正确； B．图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确； C．根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×=2。O：2×=1，Cl或Br：4×=1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1-x，C项错误； D．进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导，D项正确； 答案选C。 13．（2023·河北·高考真题）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．该氧化物的密度为 C．原子之间的最短距离为 D．若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则q点原子位于晶胞面的面心 【答案】B 【详解】A．根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、个O，则立方氧化锆的化学式为ZrO2，A正确； B．结合A分析可知，晶体密度为，B错误； C．原子之间的最短距离为面对角线的一半，即，C正确； D．根据晶胞的位置可知，若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则垂直向下，q点原子位于晶胞面的面心，D正确； 答案选B。 14．（2025·浙江·高考真题）磷是生命活动中不可或缺的元素。请回答： (2)某化合物的晶胞如图。 ①化学式是 ； ②将该化合物加入到含少量石蕊的中，实验现象是 (从酸碱性和溶解性角度推测)。 【答案】(2)Ca3PCl3 溶液变蓝，有气体放出 【详解】（2）①根据均摊原则，晶胞中Cl原子数、P原子数、Ca原子数，所以化学式是Ca3PCl3； ②Ca3PCl3中P显-3价，将该化合物加入到含少量石蕊的中，反应生成氯化钙、氢氧化钙、PH3气体，溶液呈碱性，实验现象是溶液变蓝，有气体放出。 15．（2024·广西·高考真题）广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(，含和CuO等杂质)制备光电材料的流程如下。回答下列问题： 已知： 物质 (6)立方晶胞如图，晶胞参数为，该晶体中与一个紧邻的有 个。已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 (用含的代数式表示)。 【答案】(6)4 【详解】（6）1个晶胞中含有1个K+，根据化学式可知，1个晶胞中含有1个Mn、3个F-，可知晶胞顶点上的原子为Mn、棱上的F-，该晶体中与一个紧邻的有4个；已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 。 16．（2024·福建·高考真题）锂云母的主要成分为，实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下： (5)的晶胞结构如图所示。 ①晶体中与一个O紧邻的有 个。 ②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。 ③晶体中微粒间作用力有 。(填标号) a．氢键    b．离子键    c．金属键    d．范德华力    e．极性共价键    f．非极性共价键 【答案】(5)4 四面体形 bde 【详解】（5）根据的晶胞结构及其x轴方向投影图可知，在晶胞中Li位于8个顶点和上、下底面的2个面心，O位于前、后、左、右4个侧面上，晶体为层状结构。①晶体中与一个O紧邻的有4个，①晶体中与一个紧邻的O也有4个；②因为∠O-Li-O=129°，故一个与所有紧邻O形成的空间结构为四面体形而非正四面体形；③由于O无法提供价层孤电子对，且层间距离远，间不能形成氢键；为离子化合物，不存在金属键；与间存在离子键；根据晶体呈层状结构，层间存在范德华力；O-H属于极性共价键；故晶体中微粒间作用力有bde。 17．（2024·海南·高考真题）锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，(阴离子结构见下图。A)深受关注。 回答问题： (6)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方体棱长为a、b、c)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为d)。图中氢原子皆己隐去。 ①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。 ②两种晶型的密度近似相等，则 。(以含a、b和d的代数式表达) 【答案】(6) 8 【详解】（6）①由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的氯离子个数为1，位于顶点的氧离子个数为8×=1，位于棱上的锂离子个数为12×=3，由化合价代数和为0可知，晶胞中锂离子的个数为2，则锂离子的总缺位率为=；晶胞中位于体心的氯离子与位于12条棱上的锂离子距离最近，但离子的缺位率为，则氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12×=8；故答案为：；8； ②设Li2(OH)Cl的相对分子质量为M，由晶胞结构可知，长方体形晶胞的密度为，立方体形晶胞，由两种晶型的密度近似相等可知，c=，故答案为：。 18．（2024·北京·高考真题）锡()是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (3)白锡和灰锡是单质的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个原子周围与它最近且距离相等的原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 【答案】(3)4 【详解】（3）①灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连，此5碳原子在空间构成正四面体，且该碳原子在正四面体的体心，所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个； ②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8×+1=2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8×+6×+4=8，所以白锡与灰锡的密度之比为∶=； 19．（2024·甘肃·高考真题）我国科研人员以高炉渣(主要成分为，，和等)为原料，对炼钢烟气(和水蒸气)进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示： 已知： (5)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数。图丙中与N的距离为 ；化合物的化学式是 ，其摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值是，则晶体的密度为 (列出计算表达式)。 【答案】(5) Ca3N3B 【详解】（5）图丙中，Ca位于正方形顶点，N位于正方形中心，故与N的距离为pm；由均摊法可知，晶胞中Ca的个数为，N的个数为，B的个数为，则化合物的化学式是Ca3N3B；其摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值是，晶胞体积为则晶体的密度为。 20．（2024·山东·高考真题）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题： (2)如某种氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。 当晶体有O原子脱出时，出现O空位，的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是 (填标号)。 A．       B．        C．       D． 【答案】(2) MnO2 降低 A 【详解】（2）由均摊法得，晶胞中Mn的数目为，O的数目为，即该氧化物的化学式为MnO2；晶体有O原子脱出时，出现O空位，即x减小，的化合价为+2x，即Mn的化合价降低；CaO中Ca的化合价为+2价、V2O5中V的化合价为+5价、Fe2O3中Fe的化合价为+3、CuO中Cu的化合价为+2，其中CaO中Ca的化合价下降只能为0，其余可下降得到比0大的价态，说明CaO不能通过这种方式获得半导体性质； 【策略1】掌握晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法 （1）长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 （2）非长方体晶胞中粒子视具体情况而定： 三棱柱 六棱柱 当晶胞为六棱柱时，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个六棱柱所共有，即顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有、、、属于该六棱柱。 平面型 石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 【注意】审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。 【策略2】掌握坐标参数、晶胞参数的分析与计算 1．确定晶胞中原子坐标与投影图 晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来。 注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。 （1）钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图 ①粒子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为。 ②x、y平面上的投影图： （2）铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①粒子坐标：若1(0，0，0)，13，12，则15的原子坐标为，11为。 ②x、y平面上的投影图： （3）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为、、、。 ②x、y平面上的投影图： （4）沿体对角线投影 ①钾型晶胞 ②铜型晶胞 2．晶体密度、晶体中粒子间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g 密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 晶体中粒子间距离的计算： 3．空间利用率的计算方法 （1）空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。 空间利用率＝×100%。 （2）空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。 如：六方晶胞(如图)。 S＝2r×r＝2r2 h＝r V(球)＝2×πr3 V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3 空间利用率＝×100% ＝×100%≈74% 4．立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“”表示)： 每个面上有4个，共计12个。 【策略3】熟记常见晶体结构特征及分析方法 1．常见分子晶体结构分析 常见的分子晶体： ①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。 ②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。 ③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。 ④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 ⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 ①每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2，每 个晶胞中有4个CO2分子 ②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 ③密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 冰 每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键。 2．常见共价晶体结构分析 常见的共价晶体：硼(B)、硅(Si)、金刚石、金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4) 晶体 晶体结构 结构分析 金 刚 石 Si ①每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′ ②每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，碳原子为sp3杂化； ③每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子； ④C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键； ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)； ⑥原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r SiO2 ①SiO2晶体中最小的环为12元环，即：每个12元环上有6个O，6个Si ②每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 ③每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用 ④每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子； ⑤硅原子与Si—O共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol共价键； ⑥密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)； SiC、BN ①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构； ②密度：ρ(SiC)＝；ρ(BN)＝ (a为晶胞边长)； ③若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d 3．常见离子晶体结构分析 常见的金属晶体：①金属氧化物(如K2O、Na2O)； ②强碱(如KOH、NaOH)； ③绝大部分盐(如NaCl)； 晶体 晶体结构 结构分析 NaCl ①一个NaCl晶胞中，有4个Na+，有4个Cl－ ②在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引6个Cl－，形成正八面体形； 每 个Cl－同时强烈吸引6个Na+ ③在NaCl晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为6、6 ④在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12个， 每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有12个 ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) CsCl ①一个CsCl晶胞中，有1个Cs+，有1个Cl－ ②在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引8个Cl－，即：Cs+的配位数为8， 每个Cl－ 同时强烈吸引8个Cs+，即：Cl－的配位数为8 ③在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个，形成正八面体形，在CsCl晶体中，每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有6个 ④密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) ZnS ①1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋ ②Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4 ③密度＝ CaF2 ①1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－ ②CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是4 ③密度＝ 离子晶体的配位数 离子晶体中与某离子距离最近的异性离子的数目叫该离子的配位数 影响离子晶体配位数的因素 ①正、负离子半径比：AB型离子晶体中，阴、阳离子的配位数相等，但正、负离子半径比越大，离子的配位数越大。如：ZnS、NaCl、CsCl ②正、负离子的电荷比。如：CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同 4．常见金属晶体结构分析 (1)金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模型 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 晶胞 配位数 6 8 12 12 原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系 2r＝a 2r＝ 2r＝ 一个晶胞内原子数目 1 2 2 4 原子空间利用率 52% 68% 74% 74% (2)金属晶胞中原子空间利用率计算 空间利用率＝×100%，球体积为金属原子的总体积。 ①简单立方堆积 如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝×100%＝×100%≈52%。 ②体心立方堆积 如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%。 ③六方最密堆积 如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%≈74%。 ④面心立方最密堆积 如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%≈74%。 (3)晶体微粒与M、ρ之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。 5．过渡晶体与混合型晶体 （1）过渡晶体 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。 （2）混合型晶体 像石墨这样的晶体是一种混合型晶体，既有共价键，又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性。 【策略4】晶体熔点高低的比较 　 　类型 比较　 　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 概念 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物[如金刚砂(SiC)、SiO2、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4))] 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、 Na2O)、强碱 (如KOH、NaOH)、 绝大部分盐(如NaCl) （1）共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。 （2）含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。 （3）共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710 ℃，MgO的熔点为2852 ℃。 （4）金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。 （5）石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。 （6）由原子形成的晶体不一定是共价晶体，如由稀有气体原子形成的晶体是分子晶体。 （1）不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 （2）同种类型晶体熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小 ①共价晶体 →→→ 如熔点：金刚石>碳化硅>硅。 ②离子晶体 一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 ③分子晶体 a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如熔、沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。 b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如熔、沸点：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。 d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点： ④金属晶体 金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 1．（2025·云南·模拟预测）是一种铁电材料，掺杂可提高其光电转化性能，取代部分后的晶胞结构示意图(氧原子未画出)如下。下列说法错误的是 A．填充在形成的六面体空隙中 B．该晶体的化学式为 C．该晶胞在平面的投影为 D．若p点平移至晶胞体心，则位于晶胞顶点 【答案】D 【详解】A．由图可知，最左/右侧两端，La替代了Bi，Bi在正方体体心，是六面体结构，A正确； B．由均摊法可知，Ti的数目为，Bi的数目为，La的数目为，该晶体的化学式为，B正确； C．该晶胞在平面的投影，棱上为Ti、Bi、La，投在四个角，La、Bi、Ti，投在面心，，C正确； D．若p点平移至晶胞体心，平移后Ti位于晶胞棱上和体内，位置如图，D错误； 故选D。 2．（2025·内蒙古·模拟预测）钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的晶胞俯视图及Ⅱ的晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是 A．Ⅲ转化为Ⅰ是非自发过程 B．充电过程中或的价态降低 C．晶体Ⅱ的化学式为 D．晶胞Ⅲ中键数目为24 【答案】C 【分析】钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时装置为电解池，其为阳极，失去电子发生氧化反应，充电随着脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ，则Ⅲ转化为Ⅰ是原电池放电过程； A．由分析，Ⅲ转化为Ⅰ是原电池放电过程，原电池中会发生自发的氧化还原反应，A错误； B．充电过程阳极发生氧化反应，则或的价态升高，B错误； C．据“均摊法”，晶胞Ⅱ中含个FeC6、个MnN6、4个K，则化学式为，C正确；   D．结合C分析，晶胞Ⅲ中24个CN-，CN-中含有碳氮叁键，1个叁键含有1个σ键2个π键，则其中键数目为48，D错误； 故选C。 3．（2024·河南·模拟预测）已知合金的立方晶胞结构如图1所示，原子以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中填入四面体：沿轴投影晶胞中所有原子的分布图如图2所示，点的分数坐标为。设晶胞参数为，的摩尔质量为，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．电负性： B．B点的分数坐标为 C．A、C两原子间的距离为 D．该晶体的密度为 【答案】C 【详解】A．Na与Al同周期，同周期主族元素的电负性从左至右逐渐增大，故电负性：，A正确； B．A点的分数坐标为，可得B点的分数坐标为，B正确； C．由图2可知，A、C两点之间的距离为体对角线的，故A、C两原子间的距离为，C错误； D．根据均摊法可知该晶胞中含有Na原子的数量为，则每个晶胞中含有4个，故晶胞的密度为，D正确； 答案选C。 4．（2024·河南·二模）已知图甲为金属钠的晶胞，其晶胞截面如图乙所示，将原子位置的坐标表示为晶胞棱长的分数。图丙为晶胞的截面，已知属于立方晶体，假设其晶胞参数为。设表示阿伏加德罗常数的值，下列关于晶胞的描述错误的是 A．图丙中“○”代表 B．晶体中的配位数为8 C．晶胞中与紧邻的有12个 D．晶体的密度为 【答案】B 【分析】对比图甲的截面，由 的截面可知， 的晶胞结构与氟化钙相似，Li+位于晶胞体对角线的四等分位上（共8个）， 位于晶胞的8个顶角和6个面心，则图丙中“○”代表 ，由此作答： A．根据分析，“○”代表 ，A正确； B．Li+位于晶胞体内，与Li+最近且等距的 有4个，B错误； C． 位于晶胞的8个顶角和6个面心，所以与 紧邻的 有12个，C正确； D．根据均摊法可知Li+的个数为8，所以1个晶胞中含有4个 ，晶胞的质量为 ，所以晶胞的密度为 ，D正确； 故选B。 5．（2025·河北·模拟预测）元素基态原子的价层电子排布式为。元素的一种氧化物Z的晶体是由图1所示的结构平移构成。图1包含I型和Ⅱ型两种小立方体；图2是Z的晶胞，分别对应图1中的小立方体I或Ⅱ(其中阿伏加德罗常数的值用表示，Z的摩尔质量为)。下列说法错误的是 A．元素形成的氧化物Z的化学式为 B．图2中Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g C．Ⅱ型中两个最近距离为该小立方体边长的 D．若I型和Ⅱ型小立方体的边长均为，则Z的密度为 【答案】C 【分析】元素基态原子的价层电子排布式为，则N是Fe元素，Ⅰ型立体结构中Fe2+位于顶点和体心，离子数是4×+1，O2-位于晶胞内，离子数是4，Ⅱ型立方体中Fe2+位于顶点，离子数是4×，O2-位于晶胞内，离子数是4，Fe3+位于晶胞内，离子数是4，该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成，所以1个晶胞含有Fe2+数是8、O2-数是32、Fe3+数是16。 A．由分析可知，晶体中三种离子个数比N(Fe2+)∶N(Fe3+)∶N(O2-)=8∶16∶32= 1∶2∶4，故化学式为，A正确； B．由图可知，晶胞中Ⅰ型立体结构、Ⅱ型立方体交叉排列，所以Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g，B正确； C．Ⅱ型小立方体中位于顶点，最近距离两个为小立方体的面对角线，为边长的倍，C错误； D．由分析可知，图2所示晶胞质量为，晶胞体积为，所以密度为，则的密度为，D正确。 故选C。 6．（2024·四川内江·一模）硫化锌（）是一种优良的电池负极材料，其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是 A．基态原子核外电子的空间运动状态有15种 B．在晶胞和晶胞中的配位数相同 C．在体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律 D．充电过程中该电极反应式为 【答案】B 【详解】A．Zn是第30号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，原子轨道数目与核外电子空间运动状态相等，s、p、d轨道分别有1、3、5，共15种空间运动状态，A正确； B．晶胞中从图像上可知，硫离子的配位数为4，晶胞中从图像上可知，硫离子的配位数为8，B错误； C．根据ZnS结构，在体对角线上，两个顶点为S2-，靠近其中一个S2-是Zn2+，故在ZnS体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律，C正确； D．由均摊法可知，LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8 =4，由化合价代数和为零可知，Li+和Zn2+的个数比为6:1， 化学式为Li6ZnS4，即，充电过程中该电极为阴极，得电子，电极反应式为，D正确； 故选B。 7．（2024·全国·模拟预测）普鲁士蓝(PB，晶胞结构如图a所示，其中无Na+嵌入)及其类似物(PBAs)均能为Na+的嵌入和脱出提供较宽的通道，是一种理想的Na+电池正极材料。PBAs是存在空位的晶体结构，如图b为其理想缺陷的晶体骨架。下列说法错误的是 A．若M为Co，设为阿伏加德罗常数的值，则1个PB晶胞的质量为 B．PBAs晶体中，H2O与M形成配位键，部分H2O间存在氢键 C．图a中，若Na+嵌入由Fe形成的四面体空隙中，则空隙利用率为1 D．图b中，1个晶胞中存在25% Fe(CN)6空位 【答案】A 【详解】A．由图可知，1个PB晶胞中，Fe原子位于晶胞的顶点和面心上，含Fe原子数目是：8×+6×=4个；Co位于晶胞棱边上和体心内，含有的Co原子数目为：12×+1=4个；C原子和N原子均位于晶胞的棱上，体内和面上，1个晶胞中含有的C、N原子数目为12×2×+6+12×2×=24个，则1 mol PB晶胞的质量为m(晶胞)=4 mol×56 g/mol+4 mol×59 g/mol+24 mol×12 g/mol+24 mol×14 g/mol =1084 g，故1个PB晶胞的质量为，A错误； B．由题图b可知，其中H2O中的O与M相连，二者可形成配位键，相邻的H2O分子间可形成氢键，B正确； C．1个PB晶胞中，位于顶点和面心的Fe形成8个四面体空隙，若Na+嵌入在该四面体空隙中，则空隙利用率为1，C正确； D．由题图b可知，晶胞中相对的2个面上的“Fe(CN)6”丢失成为空位，1个面为2个晶胞共用，故1个晶胞的空位为1，而1个晶胞中含4个“Fe(CN)6”，故题图b中，1个晶胞中存在Fe(CN)6空位的百分数为=25%，D正确； 故合理选项是A。 8．（2024·全国·模拟预测）NiAs的晶体结构如图甲所示，沿线MN取得的截图如图乙所示，晶胞中含有两个As原子且其中一个的坐标为。下列说法错误的是 A．As原子的配位数为6 B．另一个As原子的坐标为 C．已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为，则可表示为 D．Ni、As原子间的最短距离为 【答案】D 【详解】A．根据化学式NiAs及晶胞中含有两个As可知，该晶胞中含有两个Ni原子，再结合题图乙得出晶胞的结构为，则As原子的配位数为6，A项正确； B．根据晶胞结构可知另一个As原子的坐标为，B项正确； C．1个晶胞中有2个NiAs，一个晶胞的体积，得出，C项正确； D．结合晶胞的结构，可得，则Ni、As之间的最短距离为，D项错误； 答案选D。 9．（2024·全国·模拟预测）方解石的六方晶胞结构如下： 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．的空间结构为平面三角形 B．晶体中存在离子键、大π键 C．方解石的化学式为CaCO3 D．晶体密度为 【答案】D 【详解】A．中，C原子孤电子对数，连接原子数为3，价层电子对数为3，的空间结构为平面三角形，A正确； B．该晶体中，与之间的作用力为离子键，为平面结构，存在大π键，B正确； C．，则，方解石的化学式为CaCO3，C正确； D．晶胞的质量，晶胞体积，晶体密度，D错误； 故选：D。 10．（2025·安徽合肥·模拟预测）钙镁矿、、的结构模型如图所示。下列说法正确的是 A．钙镁矿中，1号硫原子的坐标为，2号硫原子的坐标为 B．钙镁矿中，距离硫原子最近的硫原子数目为4 C．结构中与、与离子之间的作用力相同 D．晶胞中，分子的排列方式只有3种取向 【答案】A 【详解】A．由晶胞结构可知，若位于顶点的镁原子的坐标为(1，0，0)，则位于小立方体体对角线上的1号硫原子和2号硫原子的坐标分别为和，故A正确； B．由晶胞结构可知，若以硫原子为顶点，构成的立方晶胞中硫原子的位置位于顶点和面心，所以距离硫原子最近的硫原子数目为12，故B错误； C．由图可知，六水硫酸亚铁中，具有空轨道的亚铁离子与水分子中具有孤对电子对的氧原子形成配位键，水分子的氢原子与硫酸根离子中的氧原子形成氢键，则水分子与阴、阳离子之间的作用力不同，故C错误； D．由晶胞结构可知，晶胞中二氧化碳的排列方式共有4种，分别是顶点上有1种、面心上有3种，故D错误； 故选A。 11．（2024·山东·模拟预测）近年来，钙钛矿太阳能电池以其高转换效率和潜在的低成本吸引了广泛的研究兴趣。钙钛矿材料一般指具有结构的化合物，其中A通常为有机阳离子或甲胺离子，B为铅或锡等金属离子，X为卤素离子。有一种新型钙钛矿太阳能电池材料，其组成为，该材料在光照下能够有效捕获光能并转化为电能，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．的A位离子为 B．晶胞中1个周围距离最近的数目为3 C．设晶胞边长为，则与之间最短的距离为 D．该为材料的钙钛矿太阳能电池对环境无污染 【答案】C 【分析】根据品跑结构示意图可知，Pb2+位于体心，一个晶胞含有一个Pb2+，位于8个顶点，则1个晶胞中含个， 位于6个面心，1个晶胞中含个，其组成为，据此分析； A．的A位离子为，A错误； B．Pb2+位于体心，位于与之相邻的6个面的面心上，晶胞中1个周围距离最近的数目为6，B错误； C．与之间最短的距离为面对角线的一半，，C正确； D．该为材料含Pb，对环境有污染，D错误； 故选C。 12．（2024·辽宁·二模）在不同压强和温度下，固态氮分子相的晶胞结构如下表，相晶胞是立方晶胞，晶胞边长为apm，相晶胞是四方晶胞(晶胞边长有2种)。下列说法错误的是 分子相 相 相 温度和压强 ， ， 结构 A．继续增大压强，可能形成共价晶体结构的氮的同素异形体 B．相、相晶胞中原子个数之比为 C．相晶体密度为 D．图1晶胞与相晶胞相同 【答案】B 【详解】A．在通常状况下，N2分子内部以极强的共价键结合，分子间以较弱的范德华作用力结合。随着压强的不断增大，分子间距离不断被压缩。固体分子中分子间距逐渐接近于原子尺寸级别，且不同分子中相邻原子之间的相互作用逐渐增强。当分子间相互作用与分子内部的原子间共价作用相当时，分子内部原有的共价键会被破坏发生断裂，从而使得双原子分子结构发生解离，转变为原子相，A项正确； B．α相晶胞中平均含有4个分子，γ相晶胞中平均含有2个分子，此时原子个数之比=分子个数之比=2：1，B项错误； C．α相晶体密度== g·cm-3，C项正确； D．将α相晶胞向右平移半个晶胞即为图1，D项正确； 故选：B。 13．（2024·安徽·二模）氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料，研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构、晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，。氨硼烷的超晶胞结构如图所示。下列叙述错误的是 A．氨硼烷中N和B的杂化方式均为 B．氨硼烷能溶于水 C．氨硼烷分子内存在配位键 D．氨硼烷晶体的密度为 【答案】D 【详解】A．由晶胞结构可知，N和B的杂化方式均为sp3，A正确； B．氨硼烷与水分子能形成氢键，所以氨硼烷能溶于水，B正确； C．氨硼烷N有孤电子对，B有空轨道，因此氨硼烷分子能形成BN配位键，C正确； D．lmolNH3BH3的2×2×2超晶胞中含有16molNH3BH3，质量为g，体积为 2a×2b×2c×10-30cm-3，故氨硼烷晶体的密度为，D错误； 故答案选D。 14．（2024·广西玉林·一模）以黄铁矿(主要成分为)为原料生产硫酸的简要过程如图所示，的立方晶胞如图所示。代表阿伏加德罗常数，晶胞参数为。下列说法错误的是 A．的空间结构为平面三角形 B．的立方晶胞的密度为 C．的立方晶胞中，紧邻的阴离子个数为8 D．完全反应生成和，有电子发生转移 【答案】C 【详解】A．中心原子形成3个键，孤电子对数为0，所以原子属于杂化，空间结构为平面三角形，故A正确； B．根据晶胞图可知亚铁离子数目为、阴离子数目，由密度公式可算得，故B正确； C．根据晶胞图，可以看出紧邻的阴离子个数为6，故C错误； D．中为+2价，为价；完全反应生成和后，为+3价，为+4价，有和发生电子转移，所以有完全反应生成和，有电子发生转移，故D正确； 故答案选C。 15．（2024·湖北·一模）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物，其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价，为价。下列说法错误的是 A．位于O原子形成的正八面体空隙 B．若与空位的个数比为 C．立方晶胞在体对角线方向上的投影图为 D．导电时，空位移动方向与电流方向相反 【答案】B 【详解】A．周围有6个O原子，位于形成的正八面体空隙，A项正确； B．根据“均摊法”，1个晶胞中含：个，含O：个，含或或空位共：1个，若，则和空位共0.75，(空位)，结合正负化合价代数和为0，，解得、n(空位)与空位数目之比为，B项错误； C．位于顶点，O位于棱心，或或空位位于体心，投影图为，C项正确； D．导电时移动方向与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D项正确； 答案选B。 16．（2024·新疆·一模）党的二十届三中全会通过的《中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定》指出，“完善推动新一代信息技术、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等战略性产业发展政策和治理体系”。化学发挥着不可替代的作用。按要求完成下列问题。 (3)氮化镓是新一代半导体材料，是实现、人工智能、量子互联网等新技术的核心材料。氮化镓晶体有三种晶型，如下图。 ①图甲中，可以分割出的基本重复单元可以是下图中的 (填字母)。 ②图乙中，的原子的投影是上图中的 (填“”“”“”“”)原子。 ③图丙中，的配位数为 。 (4)是一种新型材料，捕集性能卓越，过程示意图如下，捕集的作用力为 。试分析该材料能捕集却不能捕集的原因： 。 (5)氢能作为清洁的新能源，氢气的储存和运输是推广应用的关键。铜晶胞顶点上的原子被金取代后，得到一种重要的储氢合金，已知黄金制品通常称作金，如纯金制品称为金，含金量的黄金制品称为金，则该储氢合金属于 (选填“9”“12”或“15”)金。储氢时，氢原子进入铜金形成的四面体空隙中，则该合金的标准状况下的比储氢率(比储氢率=)为 (写出计算式即可)。 【答案】 (3) 6 (4)分子间作用力或范德华力 分子直径超过了的空腔大小 (5)12 【详解】（3）①观察甲可知，和均为4配位，且相邻的与之间或者相邻的与之间均是正面体结构，根据晶胞的平移性可知，c、d均符合； ②观察乙可知，位于晶胞中四面体空隙中，即体对角线和处，故平面投影位于处； ③观察丙可知，的上下、前后、左右各1个最近的，故其配位数为6； （4）由图观察可知，捕捉作用力应为分子间作用力；结合图中数据发现，的空腔容纳的分子最合适直径为，的直径，在这一范围内，可被较好吸收，而的直径为，不在此范围； （5）铜晶胞顶点上的原子被取代后，则合金的化学式为，金的质量分数约为，由纯金为(质量分数)知，应为金。该合金共有8个四面体空隙，标准状况下该晶胞最大储氢，比储氢率。 17．（2024·四川内江·一模）以银锰精矿（主要含、、）和氧化锰矿（主要含）为原料联合提取银、锰及的一种流程如图： 已知：酸性条件下，的氧化性强于。 (2)晶胞如图所示。已知：晶胞密度为，阿伏加德罗常数为。 ①元素基态原子的价层电子排布式为 。 ②晶胞中阴离子之间的最短距离为 （用含有、的代数式表示）。 【答案】(2)3d64s2 【详解】（2）①是第26号元素，基态原子的价层电子排布式为3d64s2； ②由图1知，晶胞中Fe2+共有，共有，设晶胞边长为apm，该晶胞的密度为，晶胞中阴离子之间的最短距离为面对角线，为； 18．（2024·四川德阳·一模）锗(Ge)是一种战略金属，广泛应用于光学及电子领域。从含锗烟尘中(主要成分为、、CaO和Pb等)富集和回收锗的部分工艺流程如下： 已知：①25℃时，，； ②锗元素“碱浸抽滤”后以形式存在；“酸浸过滤”后以形式存在。 回答下列问题： (6)一种含锗的化合物应用于太阳能电池，其晶胞为长方体，结构如图(a)： ①该晶体中Ge的化合价为 。 ②该锗化合物晶胞的表示方式有多种，图中 (填“b”“c”或“d”)图也能表示此化合物的晶胞。 【答案】(6)+2 cd 【详解】（6）晶胞中(CH3NH3)+的个数为：，Ge原子的个数为1，I-的个数为：，故晶体的化学式为：(CH3NH3)GeI3，(CH3NH3)+、Ge、I-个数比为：。 ①该晶体中Ge的化合价为：+2价； ②b中(CH3NH3)+、Ge、I-个数比为：，c中个数比为：，d中个数比为：，故cd图也能表示此化合物的晶胞。 19．（2024·广东肇庆·一模）砷广泛分布在自然界中，土壤、水、植物以及人体中都含有微量砷。回答下列问题： (5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料，其晶胞结构如图所示，其晶胞参数为。 ①点的分数坐标为，则点的分数坐标为 ；晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为 。 ②该晶体的化学式为 ；已知为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 (列出计算式)。 ③如果把晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高，原因为 。 【答案】(5) 12 的原子半径小于，即的键长比的键长短，导致的键能比的键能大 【详解】（5）①结合坐标系和点的分数坐标为，则点的分数坐标为；晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子位于面心位置，则其个数为12； ②该晶胞中B为顶点和面心，根据均摊的原则可知，1个晶胞中B原子的个数为4，As位于体内，则1个晶胞中As原子的个数为4，则该晶体的化学式为；该晶体的密度； ③该晶体熔化时需要破坏共价键，共价键越短，键能越大，而N原子的半径比As的半径小，故如果把晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高，原因为：的原子半径小于，即的键长比的键长短，导致的键能比的键能大。 20．（2024·广东·一模）铟(In)被广泛应用于电子、太阳能等领域。以某炼锌废渣(主要含ZnO、，还含少量、PbO、等物质)为原料，制备粗铟的工艺流程如下： 已知：①Sn(锡)是第IVA族元素； ②和煤油为萃取剂，萃取原理为： (5)铜铟镓硒晶体(化学式为)和铜铟硒晶体(化学式为)是同一类型的晶胞结构，铜铟镓硒晶体可以看作是铜铟硒晶体中部分In被Ga取代。一种铜铟镓硒的晶胞结构如图所示。 ①该晶体中，距离Cu最近且等距的Se的个数为 。 ②若该晶体中In与Ga的个数比为3：2，则 (填数值)；的式量用表示，为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为 (列出计算式)。 【答案】(5)4 0.4 【详解】（5）①以面心的Cu为研究对象，与其距离最近的4个Se构成了正四面体，则Cu最近且等距的Se的个数为4； ②铜铟镓硒晶体可以看作是铜铟硒晶体中部分In被Ga取代，则In和Ga总个数为1，In与Ga的个数比为3：2，则y=0.4；晶胞中Cu原子个数为，的式量用表示，则晶胞的质量为g，晶胞体积为a2b×10-30cm3，则晶胞密度为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 备战2025年高考化学【二轮·突破提升】专题复习讲义 专题17 晶体的结构分析、晶胞计算 讲义包含四部分：把握命题方向►精选高考真题►高效解题策略►各地最新模拟 有关晶体结构的分析与计算是考题中必考考点之一，也是难点之一。解答此类问题不仅需要熟练掌握化学中的有关晶体的一些基础知识，而且还要能够准确理解物理、数学中的一些知识点，如推断或计算过程中常会涉及晶体密度、NA、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、化学键的夹角、晶胞中的原子坐标等问题，需要我们能够将数理化知识合理地综合应用。 预计2025年高考中，考查的主要方向有： （1）晶体类型判断； （2）均摊法求晶体的化学式； （2）晶体熔沸点比较及原因解释； （3）晶体密度、晶胞粒子间距、微粒半径、晶胞粒子分数坐标、空间利用率等的计算； 解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。 1．（2025·浙江·高考真题）某化合物的晶胞如图所示，下列说法不正确的是 A．晶体类型为混合晶体 B．与二价铁形成配位健 C．该化合物与水反应有难溶物生成 D．该化合物热稳定性比高 2．（2024·广西·高考真题）一定条件下，存在缺陷位的LiH晶体能吸附使其分解为N，随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是 A． B．半径： C． D．LiH晶体为离子晶体 3．（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 4．（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值M为NA，下列说法正确的是 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 5．（2024·甘肃·高考真题）晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是 A．电负性： B．单质是金属晶体 C．晶体中存在范德华力 D．离子的配位数为3 6．（2024·湖南·高考真题）是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为，晶胞如图所示，下列说法错误的是 A．合成反应中，还原剂是和C B．晶胞中含有的个数为4 C．每个周围与它最近且距离相等的有8个 D．为V型结构 7．（2024·河北·高考真题）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该铋氟化物的化学式为 B．粒子S、T之间的距离为 C．该晶体的密度为 D．晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 8．（2024·山东·高考真题）下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是 A．金刚石(C) B．单晶硅() C．金刚砂() D．氮化硼(，立方相) 9．（2024·湖北·高考真题）黄金按质量分数分级，纯金为。合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是 A．I为金 B．Ⅱ中的配位数是12 C．Ⅲ中最小核间距 D．I、Ⅱ、Ⅲ中，与原子个数比依次为、、 10．（2024·安徽·高考真题）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物()，其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价，为价。下列说法错误的是 A．导电时，和的价态不变 B．若，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 11．（2024·吉林·高考真题）某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是 A．结构1钴硫化物的化学式为 B．晶胞2中S与S的最短距离为 C．晶胞2中距最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 12．（2023·辽宁·高考真题）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是 A．图1晶体密度为g∙cm-3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为 D．取代产生的空位有利于传导 13．（2023·河北·高考真题）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．该氧化物的密度为 C．原子之间的最短距离为 D．若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则q点原子位于晶胞面的面心 14．（2025·浙江·高考真题）磷是生命活动中不可或缺的元素。请回答： (2)某化合物的晶胞如图。 ①化学式是 ； ②将该化合物加入到含少量石蕊的中，实验现象是 (从酸碱性和溶解性角度推测)。 15．（2024·广西·高考真题）广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(，含和CuO等杂质)制备光电材料的流程如下。回答下列问题： 已知： 物质 (6)立方晶胞如图，晶胞参数为，该晶体中与一个紧邻的有 个。已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 (用含的代数式表示)。 16．（2024·福建·高考真题）锂云母的主要成分为，实验室探索一种碱浸分解锂云母制备的工艺流程如下： (5)的晶胞结构如图所示。 ①晶体中与一个O紧邻的有 个。 ②一个与所有紧邻O形成的空间结构为 。 ③晶体中微粒间作用力有 。(填标号) a．氢键    b．离子键    c．金属键    d．范德华力    e．极性共价键    f．非极性共价键 17．（2024·海南·高考真题）锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，(阴离子结构见下图。A)深受关注。 回答问题： (6)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞(图1，长方体棱长为a、b、c)，另一种取立方体形晶胞(图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为d)。图中氢原子皆己隐去。 ①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●Li)位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为 ；该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为 。 ②两种晶型的密度近似相等，则 。(以含a、b和d的代数式表达) 18．（2024·北京·高考真题）锡()是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (3)白锡和灰锡是单质的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个原子周围与它最近且距离相等的原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 19．（2024·甘肃·高考真题）我国科研人员以高炉渣(主要成分为，，和等)为原料，对炼钢烟气(和水蒸气)进行回收利用，有效减少了环境污染，主要流程如图所示： 已知： (5)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数。图丙中与N的距离为 ；化合物的化学式是 ，其摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值是，则晶体的密度为 (列出计算表达式)。 20．（2024·山东·高考真题）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题： (2)如某种氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为 。 当晶体有O原子脱出时，出现O空位，的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是 (填标号)。 A．       B．        C．       D． 【策略1】掌握晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法 （1）长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 （2）非长方体晶胞中粒子视具体情况而定： 三棱柱 六棱柱 当晶胞为六棱柱时，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个六棱柱所共有，即顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有、、、属于该六棱柱。 平面型 石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 【注意】审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。 【策略2】掌握坐标参数、晶胞参数的分析与计算 1．确定晶胞中原子坐标与投影图 晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来。 注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。 （1）钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图 ①粒子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为。 ②x、y平面上的投影图： （2）铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①粒子坐标：若1(0，0，0)，13，12，则15的原子坐标为，11为。 ②x、y平面上的投影图： （3）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为、、、。 ②x、y平面上的投影图： （4）沿体对角线投影 ①钾型晶胞 ②铜型晶胞 2．晶体密度、晶体中粒子间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g 密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 晶体中粒子间距离的计算： 3．空间利用率的计算方法 （1）空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。 空间利用率＝×100%。 （2）空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。 如：六方晶胞(如图)。 S＝2r×r＝2r2 h＝r V(球)＝2×πr3 V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3 空间利用率＝×100% ＝×100%≈74% 4．立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“”表示)： 每个面上有4个，共计12个。 【策略3】熟记常见晶体结构特征及分析方法 1．常见分子晶体结构分析 常见的分子晶体： ①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。 ②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。 ③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。 ④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 ⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 ①每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2，每 个晶胞中有4个CO2分子 ②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 ③密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 冰 每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键。 2．常见共价晶体结构分析 常见的共价晶体：硼(B)、硅(Si)、金刚石、金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4) 晶体 晶体结构 结构分析 金 刚 石 Si ①每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′ ②每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，碳原子为sp3杂化； ③每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子； ④C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键； ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)； ⑥原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r SiO2 ①SiO2晶体中最小的环为12元环，即：每个12元环上有6个O，6个Si ②每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 ③每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用 ④每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子； ⑤硅原子与Si—O共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol共价键； ⑥密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)； SiC、BN ①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构； ②密度：ρ(SiC)＝；ρ(BN)＝ (a为晶胞边长)； ③若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d 3．常见离子晶体结构分析 常见的金属晶体：①金属氧化物(如K2O、Na2O)； ②强碱(如KOH、NaOH)； ③绝大部分盐(如NaCl)； 晶体 晶体结构 结构分析 NaCl ①一个NaCl晶胞中，有4个Na+，有4个Cl－ ②在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引6个Cl－，形成正八面体形； 每 个Cl－同时强烈吸引6个Na+ ③在NaCl晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为6、6 ④在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12个， 每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有12个 ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) CsCl ①一个CsCl晶胞中，有1个Cs+，有1个Cl－ ②在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引8个Cl－，即：Cs+的配位数为8， 每个Cl－ 同时强烈吸引8个Cs+，即：Cl－的配位数为8 ③在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个，形成正八面体形，在CsCl晶体中，每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有6个 ④密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) ZnS ①1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋ ②Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4 ③密度＝ CaF2 ①1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－ ②CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是4 ③密度＝ 离子晶体的配位数 离子晶体中与某离子距离最近的异性离子的数目叫该离子的配位数 影响离子晶体配位数的因素 ①正、负离子半径比：AB型离子晶体中，阴、阳离子的配位数相等，但正、负离子半径比越大，离子的配位数越大。如：ZnS、NaCl、CsCl ②正、负离子的电荷比。如：CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同 4．常见金属晶体结构分析 (1)金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模型 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 晶胞 配位数 6 8 12 12 原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系 2r＝a 2r＝ 2r＝ 一个晶胞内原子数目 1 2 2 4 原子空间利用率 52% 68% 74% 74% (2)金属晶胞中原子空间利用率计算 空间利用率＝×100%，球体积为金属原子的总体积。 ①简单立方堆积 如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝×100%＝×100%≈52%。 ②体心立方堆积 如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%。 ③六方最密堆积 如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%≈74%。 ④面心立方最密堆积 如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%≈74%。 (3)晶体微粒与M、ρ之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。 5．过渡晶体与混合型晶体 （1）过渡晶体 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。 （2）混合型晶体 像石墨这样的晶体是一种混合型晶体，既有共价键，又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性。 【策略4】晶体熔点高低的比较 　 　类型 比较　 　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 概念 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物[如金刚砂(SiC)、SiO2、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4))] 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、 Na2O)、强碱 (如KOH、NaOH)、 绝大部分盐(如NaCl) （1）共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。 （2）含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。 （3）共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710 ℃，MgO的熔点为2852 ℃。 （4）金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。 （5）石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。 （6）由原子形成的晶体不一定是共价晶体，如由稀有气体原子形成的晶体是分子晶体。 （1）不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 （2）同种类型晶体熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小 ①共价晶体 →→→ 如熔点：金刚石>碳化硅>硅。 ②离子晶体 一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 ③分子晶体 a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如熔、沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。 b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如熔、沸点：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。 d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点： ④金属晶体 金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 1．（2025·云南·模拟预测）是一种铁电材料，掺杂可提高其光电转化性能，取代部分后的晶胞结构示意图(氧原子未画出)如下。下列说法错误的是 A．填充在形成的六面体空隙中 B．该晶体的化学式为 C．该晶胞在平面的投影为 D．若p点平移至晶胞体心，则位于晶胞顶点 2．（2025·内蒙古·模拟预测）钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的晶胞俯视图及Ⅱ的晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是 A．Ⅲ转化为Ⅰ是非自发过程 B．充电过程中或的价态降低 C．晶体Ⅱ的化学式为 D．晶胞Ⅲ中键数目为24 3．（2024·河南·模拟预测）已知合金的立方晶胞结构如图1所示，原子以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中填入四面体：沿轴投影晶胞中所有原子的分布图如图2所示，点的分数坐标为。设晶胞参数为，的摩尔质量为，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．电负性： B．B点的分数坐标为 C．A、C两原子间的距离为 D．该晶体的密度为 4．（2024·河南·二模）已知图甲为金属钠的晶胞，其晶胞截面如图乙所示，将原子位置的坐标表示为晶胞棱长的分数。图丙为晶胞的截面，已知属于立方晶体，假设其晶胞参数为。设表示阿伏加德罗常数的值，下列关于晶胞的描述错误的是 A．图丙中“○”代表 B．晶体中的配位数为8 C．晶胞中与紧邻的有12个 D．晶体的密度为 5．（2025·河北·模拟预测）元素基态原子的价层电子排布式为。元素的一种氧化物Z的晶体是由图1所示的结构平移构成。图1包含I型和Ⅱ型两种小立方体；图2是Z的晶胞，分别对应图1中的小立方体I或Ⅱ(其中阿伏加德罗常数的值用表示，Z的摩尔质量为)。下列说法错误的是 A．元素形成的氧化物Z的化学式为 B．图2中Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g C．Ⅱ型中两个最近距离为该小立方体边长的 D．若I型和Ⅱ型小立方体的边长均为，则Z的密度为 6．（2024·四川内江·一模）硫化锌（）是一种优良的电池负极材料，其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是 A．基态原子核外电子的空间运动状态有15种 B．在晶胞和晶胞中的配位数相同 C．在体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律 D．充电过程中该电极反应式为 7．（2024·全国·模拟预测）普鲁士蓝(PB，晶胞结构如图a所示，其中无Na+嵌入)及其类似物(PBAs)均能为Na+的嵌入和脱出提供较宽的通道，是一种理想的Na+电池正极材料。PBAs是存在空位的晶体结构，如图b为其理想缺陷的晶体骨架。下列说法错误的是 A．若M为Co，设为阿伏加德罗常数的值，则1个PB晶胞的质量为 B．PBAs晶体中，H2O与M形成配位键，部分H2O间存在氢键 C．图a中，若Na+嵌入由Fe形成的四面体空隙中，则空隙利用率为1 D．图b中，1个晶胞中存在25% Fe(CN)6空位 8．（2024·全国·模拟预测）NiAs的晶体结构如图甲所示，沿线MN取得的截图如图乙所示，晶胞中含有两个As原子且其中一个的坐标为。下列说法错误的是 A．As原子的配位数为6 B．另一个As原子的坐标为 C．已知为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为，则可表示为 D．Ni、As原子间的最短距离为 9．（2024·全国·模拟预测）方解石的六方晶胞结构如下： 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．的空间结构为平面三角形 B．晶体中存在离子键、大π键 C．方解石的化学式为CaCO3 D．晶体密度为 10．（2025·安徽合肥·模拟预测）钙镁矿、、的结构模型如图所示。下列说法正确的是 A．钙镁矿中，1号硫原子的坐标为，2号硫原子的坐标为 B．钙镁矿中，距离硫原子最近的硫原子数目为4 C．结构中与、与离子之间的作用力相同 D．晶胞中，分子的排列方式只有3种取向 11．（2024·山东·模拟预测）近年来，钙钛矿太阳能电池以其高转换效率和潜在的低成本吸引了广泛的研究兴趣。钙钛矿材料一般指具有结构的化合物，其中A通常为有机阳离子或甲胺离子，B为铅或锡等金属离子，X为卤素离子。有一种新型钙钛矿太阳能电池材料，其组成为，该材料在光照下能够有效捕获光能并转化为电能，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．的A位离子为 B．晶胞中1个周围距离最近的数目为3 C．设晶胞边长为，则与之间最短的距离为 D．该为材料的钙钛矿太阳能电池对环境无污染 12．（2024·辽宁·二模）在不同压强和温度下，固态氮分子相的晶胞结构如下表，相晶胞是立方晶胞，晶胞边长为apm，相晶胞是四方晶胞(晶胞边长有2种)。下列说法错误的是 分子相 相 相 温度和压强 ， ， 结构 A．继续增大压强，可能形成共价晶体结构的氮的同素异形体 B．相、相晶胞中原子个数之比为 C．相晶体密度为 D．图1晶胞与相晶胞相同 13．（2024·安徽·二模）氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料，研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构、晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，。氨硼烷的超晶胞结构如图所示。下列叙述错误的是 A．氨硼烷中N和B的杂化方式均为 B．氨硼烷能溶于水 C．氨硼烷分子内存在配位键 D．氨硼烷晶体的密度为 14．（2024·广西玉林·一模）以黄铁矿(主要成分为)为原料生产硫酸的简要过程如图所示，的立方晶胞如图所示。代表阿伏加德罗常数，晶胞参数为。下列说法错误的是 A．的空间结构为平面三角形 B．的立方晶胞的密度为 C．的立方晶胞中，紧邻的阴离子个数为8 D．完全反应生成和，有电子发生转移 15．（2024·湖北·一模）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物，其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价，为价。下列说法错误的是 A．位于O原子形成的正八面体空隙 B．若与空位的个数比为 C．立方晶胞在体对角线方向上的投影图为 D．导电时，空位移动方向与电流方向相反 16．（2024·新疆·一模）党的二十届三中全会通过的《中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定》指出，“完善推动新一代信息技术、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等战略性产业发展政策和治理体系”。化学发挥着不可替代的作用。按要求完成下列问题。 (3)氮化镓是新一代半导体材料，是实现、人工智能、量子互联网等新技术的核心材料。氮化镓晶体有三种晶型，如下图。 ①图甲中，可以分割出的基本重复单元可以是下图中的 (填字母)。 ②图乙中，的原子的投影是上图中的 (填“”“”“”“”)原子。 ③图丙中，的配位数为 。 (4)是一种新型材料，捕集性能卓越，过程示意图如下，捕集的作用力为 。试分析该材料能捕集却不能捕集的原因： 。 (5)氢能作为清洁的新能源，氢气的储存和运输是推广应用的关键。铜晶胞顶点上的原子被金取代后，得到一种重要的储氢合金，已知黄金制品通常称作金，如纯金制品称为金，含金量的黄金制品称为金，则该储氢合金属于 (选填“9”“12”或“15”)金。储氢时，氢原子进入铜金形成的四面体空隙中，则该合金的标准状况下的比储氢率(比储氢率=)为 (写出计算式即可)。 17．（2024·四川内江·一模）以银锰精矿（主要含、、）和氧化锰矿（主要含）为原料联合提取银、锰及的一种流程如图： 已知：酸性条件下，的氧化性强于。 (2)晶胞如图所示。已知：晶胞密度为，阿伏加德罗常数为。 ①元素基态原子的价层电子排布式为 。 ②晶胞中阴离子之间的最短距离为 （用含有、的代数式表示）。 18．（2024·四川德阳·一模）锗(Ge)是一种战略金属，广泛应用于光学及电子领域。从含锗烟尘中(主要成分为、、CaO和Pb等)富集和回收锗的部分工艺流程如下： 已知：①25℃时，，； ②锗元素“碱浸抽滤”后以形式存在；“酸浸过滤”后以形式存在。 回答下列问题： (6)一种含锗的化合物应用于太阳能电池，其晶胞为长方体，结构如图(a)： ①该晶体中Ge的化合价为 。 ②该锗化合物晶胞的表示方式有多种，图中 (填“b”“c”或“d”)图也能表示此化合物的晶胞。 19．（2024·广东肇庆·一模）砷广泛分布在自然界中，土壤、水、植物以及人体中都含有微量砷。回答下列问题： (5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料，其晶胞结构如图所示，其晶胞参数为。 ①点的分数坐标为，则点的分数坐标为 ；晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为 。 ②该晶体的化学式为 ；已知为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 (列出计算式)。 ③如果把晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高，原因为 。 20．（2024·广东·一模）铟(In)被广泛应用于电子、太阳能等领域。以某炼锌废渣(主要含ZnO、，还含少量、PbO、等物质)为原料，制备粗铟的工艺流程如下： 已知：①Sn(锡)是第IVA族元素； ②和煤油为萃取剂，萃取原理为： (5)铜铟镓硒晶体(化学式为)和铜铟硒晶体(化学式为)是同一类型的晶胞结构，铜铟镓硒晶体可以看作是铜铟硒晶体中部分In被Ga取代。一种铜铟镓硒的晶胞结构如图所示。 ①该晶体中，距离Cu最近且等距的Se的个数为 。 ②若该晶体中In与Ga的个数比为3：2，则 (填数值)；的式量用表示，为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为 (列出计算式)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$