压轴题09 晶体结构及相关计算-【压轴题】2025年高考化学培优训练（黑吉辽蒙专用）

压轴题09晶体结构及相关计算 题型概述 晶体结构是高考常考题型之一，晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等。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。 解题模板及均摊法 常见分子晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)面心立方最密堆积：立方体的每个顶点有一个CO2分子，每个面上也有一 个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距且紧邻的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 (1)每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接 (2)每个水分子实际拥有两个“氢键” (3)冰晶体和金刚石晶胞相似的原因：每个水分子与周围四个水分子形成氢键 【注意】 (1)若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 (2)若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体 常见共价晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石 原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r (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 (4)C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) SiO2 (1)SiO2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、BP、AlN (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)＝； (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) (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 常见的离子晶体结构分析 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 (1)1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋ (2)Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4 CaF2 (1)1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－ (2)CaF2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 有关晶胞各物理量之间的关系 (1)计算晶体密度的方法 (2)计算晶体中微料间距离的方法 题型01 晶体的性质 1．（24-25高三上·辽宁·期末）下列实验操作、现象、解释或结论均正确的是 选项 实验操作 实验现象 解释或结论 A 在碘水中加入溶液，振荡，然后再加入水溶液，振荡 开始溶液分层，下层呈紫红色，加入KI后紫红色变浅 在下列物质中的溶解度：溶液 B 将菠菜榨汁后过滤，煮沸滤液，自然冷却后滴加溶液 无蓝色沉淀 菠菜中不含有铁元素 C 将缺角的明矾晶体放入明矾饱和溶液中 得到有规则几何外形的完整晶体 晶体有各向异性 D 将与晶体在小烧杯中混合并搅拌 烧杯壁变凉 正反应比逆反应的活化能小 A．A B．B C．C D．D 题型02 晶体类型判断 2．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是 A．石墨纳米纤维(GNF)是重要的碳质储氢材料，石墨纳米纤维属于有机高分子材料 B．飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，属于分子晶体 C．华为公司自主研发的“麒麟9000”芯片与中国天眼传输信息用的光导纤维材料的主要成分相同 D．棉、麻、毛、丝均属于天然纤维 题型03 配合物与超分子 3．（24-25高三上·辽宁·期末）在血液中，以为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，结构如图甲所示（配体M为、或CO）。载氧时，血红蛋白分子中脱去配位的并与配位；若吸入CO，则CO占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。卟啉环为平面结构（如图乙所示），能与铁、钴等金属离子配位，不能与、等配位。下列有关说法错误的是 A．载氧时，铁卟啉可与不同分子形成配位键体现了超分子的自组装特征 B．与铁卟啉配位的能力： C．卟啉环中1号N原子与2号N原子形成的键数目相同 D．卟啉环具有离子识别功能，可以分离与 题型04 均摊法确定化学式 4． 从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y)，某磷钇矿的结构如图。 该磷钇矿的化学式为 。 题型05 认识晶胞的结构 5． （24-25高三上·辽宁·阶段练习）晶胞如图所示，请画出该晶胞的俯视图 。 6． 含硫矿石在自然界广泛存在。黄铁矿（）晶胞结构如图所示，1mol晶胞中含有 ，晶胞中距离最近的形成的空间结构为 。 题型07 晶胞的结构与性质 7．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）锰的某种氧化物的四方晶胞及其在平面的投影如图所示，当晶体有原子脱出时，形成空位会使晶体具有半导体性质。下列说法正确的是 A．锰元素基态原子的价电子排布图为： B．该氧化物化学式为 C．出现空位，的化合价升高 D．晶体难以通过形成空位具有半导体性质 8．（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 题型08 晶胞的结构与计算 9．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）晶胞如图所示。已知：为阿伏加德罗常数的值，晶胞体积为。下列叙述正确的是 A．晶体中只含1种化学键 B．在晶胞中，与相邻的个数为4 C．中碳原子采用杂化 D．晶体密度 10．（24-25高三上·辽宁·期末）某铁的氧化物立方晶胞如图所示，它由A、B两种单元组成。已知晶胞边长为。 下列有关说法错误的是 A．该晶胞的最简式为 B．A单元沿轴的投影图为 C．中M微粒的原子分数坐标为，则中微粒（即）的原子分数坐标为 D．A单元中相邻间的最近距离为 1．（2025·黑龙江哈尔滨·一模）下列推理均合理的是 已知 结论 A 分子间存在氢键 沸点； B 低温石英不含有手性碳原子 低温石英不具有手性 C 纳米金属铅的熔点随晶粒变小而变小 晶体的表面积影响晶体的性质 D 海水中的铁闸门因发生电化学腐蚀而生锈 铁闸门生锈最多的部位就是腐蚀最厉害的部位 A．A B．B C．C D．D 2．（2025·辽宁·模拟预测）物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是 选项 实例 解释 A 金属具有良好的导电性 金属晶体中电子气在电场中定向移动 B 甲苯与高锰酸钾溶液反应实验中加入冠醚(18-冠-6)可以缩短褪色时间 18-冠-6与相互作用，使高锰酸钾间接“溶于”甲苯中，增大与甲苯接触的机会 C 臭氧在四氯化碳中比在水中溶解度大 臭氧和四氯化碳均为非极性分子，水为极性分子 D 烟花中加入一些金属盐如钠盐、铜盐、钡盐等，使烟花呈现五颜六色 金属原子的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量激发态乃至基态时，以光的形式释放能量 A．A B．B C．C D．D 3．（2025·宁夏内蒙古·模拟预测）铜的配合物非常丰富，下面为一种铜的配合物，结构如图所示： 下列说法正确的是 A．该配合物中四种非金属元素中第一电离能最大的是O B．配合物中sp2杂化的碳原子与sp3杂化的碳原子个数比为7：6 C．基态Cu2+的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为9：8 D．除铜外，四种元素形成的单质的晶体类型一定相同 4．（2025·辽宁·一模）锡是现代工业和技术发展中不可缺少的金属材料。已知白锡(体心四方)和灰锡(立方晶体，与金刚石类似)的转化关系如下，下列说法正确的是 A．基态原子的价层电子排布式为 B．白锡和灰锡互为同位素 C．白锡和灰锡的相互转化为可逆反应 D．白锡与灰锡的密度之比为 5．（2025·辽宁·二模）CaF2、PbO、PtS、ZnS晶胞结构之间的关系如下图。在CaF2晶胞结构中所有四面体空隙(用□表示)都被占据，PbO、PtS、ZnS晶胞看做占据的四面体空隙的数量减半，下列说法正确的是 A．PbO晶体中Pb与Pb的最短距离和CaF2中Ca与Ca的最短距离相等 B．PbO、PtS、ZnS晶体密度相同 C．PbO、PtS、ZnS晶胞中阳离子的配位数都是4 D．PtS晶胞中Pt与Pt的最短距离为 6．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）是催化剂领域应用广泛的稀土氧化物，其晶胞如图1所示，晶胞参数为，一种铈的氧化物催化乙苯脱氢反应机理如图2所示。下列说法正确的是 A．晶胞中与最近的核间距为 B．的晶胞面对角线切面上的离子数目均有10个 C．催化乙苯脱氢过程中物质I为催化剂 D．反应过程中有非极性键的断裂和生成 7．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）如图为铜的一种硫化物晶胞(已知，单位均为)，晶体中阴离子有硫离子和过硫离子，阳离子有和。下列说法正确的是 A．所有周围紧邻的S都是4个 B．该晶胞含有键 C．该晶体中与的物质的量之比 D．设为阿伏伽德罗常数的值，则该晶体的密度为 8．（24-25高三上·辽宁·期末）CdTe的晶胞属立方晶系，晶胞参数如图1所示。下列说法错误的是 A．已知原子M的坐标为(0，0，0)，则原子N的坐标为 B．该晶胞在面ABCD上的投影如图2所示，则代表Te原子的位置是9，10，11 C．晶胞中原子6和11之间的距离为 D．距离最近的原子有12个 9．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）二氧化碳与氢气反应生成的水在温度低于0℃时可形成多种冰的晶体，其中两种冰晶体的晶胞如下图所示。 ①构成该晶体的粒子通过 (填标号)结合成晶体； A．极性键    B．非极性键    C．氢键    D．范德华力 ②A晶胞和B晶胞的体积比为 。 10．（2025·辽宁·模拟预测）IrO2的晶胞如图所示，M代表 (填“Ir”或“O”)；若M点的坐标为(0，0，0)，N点的坐标为(0.19，0.19，0.5)，则P点坐标为 。 11．（24-25高三上·黑龙江大庆·期中）合成氨的一种钌系催化剂晶胞结构如图、该晶胞中与等距最近的有 个，若该晶胞边长为，该晶体的密度为 （为阿伏加德罗常数的值）。 12．（24-25高三上·黑龙江哈尔滨·期中）光催化分解水产氢可利用太阳能和水制备氢能，满足可持续发展的要求，高活性、超稳定的MoO2/Mo2C-C助催化剂，用于CdS光催化析氢。碳化钼是碳原子嵌入金属钼的原子间隙形成的化合物，其晶胞结构如下图所示，已知晶胞参数为apm，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞的密度是 g/cm3。 13．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）下图代表晶胞结构示意图。其中配位数最简比为 。 14．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）下列说法正确的是 (填字母)。 a．仲辛醇的系统命名为2-羟基辛烷 b．和互为同素异形体 c．酸解得到的废渣是，用电子式表示其形成过程为 d．晶胞如图所示，晶胞为正方体，Nb处于O围成的正八面体空隙中 15．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）如图乙是草酸钴()在空气中灼烧得到的钴的氧化物晶体结构的一部分，该过程的化学方程式为 。 16．（2025·黑龙江吉林·一模）研究表明，对催化加氢也有一定催化效果，取干燥在气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。 加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为时，每个晶胞拥有的的个数为 。 17．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）镍是工业生产中重要的金属材料，广泛应用于采矿、冶炼、电镀、化工、石油提炼、染料等领域。 (1)与Ni属于同周期且基态原子的未成对电子数与Ni相同的主族元素有 (填元素符号)。 (2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色的挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]中的配位原子是 (填元素符号)；K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 ；1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为 。 (3)如图，NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同。已知熔点：NiO＞FeO，则离子半径：r(Ni2＋) r(Fe2＋)(填“＜”或“＞”)，距离镍离子最近的氧离子所围成的图形为 。NiO晶体在氧气中加热则部分Ni2＋被氧化为Ni3＋，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成变为NixO(x＜1)，测得晶胞的边长为a pm、密度为ρ g·cm-3，则x= (写计算表达式)。 18．（2025·内蒙古·模拟预测）如下图所示，“煅烧”温度达时，锐钛矿型(晶胞Ⅰ，位于晶胞顶点、侧面和体心)转换成金红石型(晶胞Ⅱ)，晶胞体积，。则晶体密度比 (填最简整数比)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 压轴题09晶体结构及相关计算 题型概述 晶体结构是高考常考题型之一，晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等。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。 解题模板及均摊法 常见分子晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)面心立方最密堆积：立方体的每个顶点有一个CO2分子，每个面上也有一 个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距且紧邻的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 (1)每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接 (2)每个水分子实际拥有两个“氢键” (3)冰晶体和金刚石晶胞相似的原因：每个水分子与周围四个水分子形成氢键 【注意】 (1)若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 (2)若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体 常见共价晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石 原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r (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 (4)C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) SiO2 (1)SiO2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、BP、AlN (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)＝； (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) (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 常见的离子晶体结构分析 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 (1)1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋ (2)Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4 CaF2 (1)1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－ (2)CaF2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 有关晶胞各物理量之间的关系 (1)计算晶体密度的方法 (2)计算晶体中微料间距离的方法 题型01 晶体的性质 1．（24-25高三上·辽宁·期末）下列实验操作、现象、解释或结论均正确的是 选项 实验操作 实验现象 解释或结论 A 在碘水中加入溶液，振荡，然后再加入水溶液，振荡 开始溶液分层，下层呈紫红色，加入KI后紫红色变浅 在下列物质中的溶解度：溶液 B 将菠菜榨汁后过滤，煮沸滤液，自然冷却后滴加溶液 无蓝色沉淀 菠菜中不含有铁元素 C 将缺角的明矾晶体放入明矾饱和溶液中 得到有规则几何外形的完整晶体 晶体有各向异性 D 将与晶体在小烧杯中混合并搅拌 烧杯壁变凉 正反应比逆反应的活化能小 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．在碘水中加入溶液，振荡，开始溶液分层，下层呈紫红色，然后再加入水溶液，紫红色变浅，说明I2与I-发生反应，导致溶解度增大，则说明在物质中的溶解度：溶液，A项正确； B．菠菜汁中含有Fe2+，煮沸自然冷却的过程中，Fe2+被氧化为Fe3+，滴加后，没有蓝色沉淀生成，不能证明菠菜中不含有铁元素，B项错误 C．将缺角的明矾晶体放入明矾饱和溶液中，得到有规则几何外形的完整晶体，说明晶体具有自范性，C项错误； D．将与晶体在小烧杯中混合并搅拌，烧杯壁变凉，说明该反应为吸热反应，正反应的活化能大于逆反应的活化能，D项错误； 答案选A。 题型02 晶体类型判断 2．（24-25高三上·辽宁丹东·阶段练习）化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是 A．石墨纳米纤维(GNF)是重要的碳质储氢材料，石墨纳米纤维属于有机高分子材料 B．飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，属于分子晶体 C．华为公司自主研发的“麒麟9000”芯片与中国天眼传输信息用的光导纤维材料的主要成分相同 D．棉、麻、毛、丝均属于天然纤维 【答案】D 【详解】A．石墨纳米纤维属于新型无机非金属材料，A错误； B．氮化硅耐高温属于共价晶体，B错误； C．芯片主要成分为硅，光导纤维材料的主要成分二氧化硅，C错误； D．棉、麻主要成分为纤维素，毛、丝主要成分为蛋白质，均属于天然纤维，D正确； 故答案为：D。 题型03 配合物与超分子 3．（24-25高三上·辽宁·期末）在血液中，以为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，结构如图甲所示（配体M为、或CO）。载氧时，血红蛋白分子中脱去配位的并与配位；若吸入CO，则CO占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。卟啉环为平面结构（如图乙所示），能与铁、钴等金属离子配位，不能与、等配位。下列有关说法错误的是 A．载氧时，铁卟啉可与不同分子形成配位键体现了超分子的自组装特征 B．与铁卟啉配位的能力： C．卟啉环中1号N原子与2号N原子形成的键数目相同 D．卟啉环具有离子识别功能，可以分离与 【答案】C 【详解】A．载氧时，铁卟啉通过形成配位键体现了超分子的自组装特征，A正确； B．由题给信息可知，与铁卟啉配位的能力为，B正确； C．卟啉环中1号氮原子形成2个σ键、2号氮原子形成3个σ键，C错误； D．由信息可知，卟啉环能与铁、钴等金属离子配位，不能与、配位，卟啉环具有离子识别功能，可以分离与，D正确； 答案选C。 题型04 均摊法确定化学式 4． 从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y)，某磷钇矿的结构如图。 该磷钇矿的化学式为 。 【答案】 【详解】晶胞中含Y的个数是：，含磷酸根的个数是：，二者的个数比是1:1，故该磷钇矿的化学式为YPO4。 题型05 认识晶胞的结构 5． （24-25高三上·辽宁·阶段练习）晶胞如图所示，请画出该晶胞的俯视图 。 【答案】 【详解】中一个白球位于体心，另外四个白球分为位于各自体对角线的处，其俯视图为。 6． 含硫矿石在自然界广泛存在。黄铁矿（）晶胞结构如图所示，1mol晶胞中含有 ，晶胞中距离最近的形成的空间结构为 。 【答案】 4 正八面体 【详解】根据的晶胞结构示意图，位于棱心和体心，位于顶点和面心，根据均摊法计算可知，晶胞中含有； 晶胞中距离体心最近的面心上的形成正八面体结构。 题型07 晶胞的结构与性质 7．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）锰的某种氧化物的四方晶胞及其在平面的投影如图所示，当晶体有原子脱出时，形成空位会使晶体具有半导体性质。下列说法正确的是 A．锰元素基态原子的价电子排布图为： B．该氧化物化学式为 C．出现空位，的化合价升高 D．晶体难以通过形成空位具有半导体性质 【答案】D 【详解】A．Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期ⅦB族；基态Mn的价电子排布式为：，不是电子排布图，故A错误； B．根据均摊法可知，该晶胞中的个数为，O的个数为，该锰氧化物的化学式为，B错误； C．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，C错误； D．中Na的化合价下降只能为0，说明Na2O不能通过这种方式获得半导体性质，D正确； 故选D。 8．（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； 【详解】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。 题型08 晶胞的结构与计算 9．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）晶胞如图所示。已知：为阿伏加德罗常数的值，晶胞体积为。下列叙述正确的是 A．晶体中只含1种化学键 B．在晶胞中，与相邻的个数为4 C．中碳原子采用杂化 D．晶体密度 【答案】C 【详解】A．由图可知，碳化钙中存在碳碳三键（非极性键）和离子键，故A错误； B．晶胞中1个周围有6个，大灰球四周有4个，上下各有一个，故B错误； C．由图可知，碳化钙中碳和碳为直线型，所以采用杂化，故C正确； D．晶胞中含位于顶点和体内，位于棱上和面上，所以1个晶胞中含有2个，，故D错误； 答案选C。 10．（24-25高三上·辽宁·期末）某铁的氧化物立方晶胞如图所示，它由A、B两种单元组成。已知晶胞边长为。 下列有关说法错误的是 A．该晶胞的最简式为 B．A单元沿轴的投影图为 C．中M微粒的原子分数坐标为，则中微粒（即）的原子分数坐标为 D．A单元中相邻间的最近距离为 【答案】C 【详解】A．该晶胞含有4个单元和4个单元，单元化学式为，单元化学式为，1个晶胞中含有24个、32个，最简式为，A正确； B．单元沿轴的投影图为，B正确； C．由立方晶胞结构可知，A、B两种单元的边长相等，中微粒的原子分数坐标为，则中微粒（位于单元体心）的原子分数坐标为，C错误； D．单元的边长为，相邻间的最近距离为单元面对角线的一半，即，D正确； 答案选C。 1．（2025·黑龙江哈尔滨·一模）下列推理均合理的是 已知 结论 A 分子间存在氢键 沸点； B 低温石英不含有手性碳原子 低温石英不具有手性 C 纳米金属铅的熔点随晶粒变小而变小 晶体的表面积影响晶体的性质 D 海水中的铁闸门因发生电化学腐蚀而生锈 铁闸门生锈最多的部位就是腐蚀最厉害的部位 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．虽然氨分子间会形成氢键，但NH3的沸点要低于BiH3的，故A错误； B．手性不仅由手性碳原子决定，低温石英（α-SiO2）虽无手性碳，但其晶体结构有左右旋之分，具有手性，故B错误； C．纳米金属铅晶粒变小，比表面积增大，熔点降低，说明晶体表面积影响性质，故C正确； D．铁闸门电化学腐蚀中，水线附近因氧气和水充足腐蚀最严重，但生锈最多部位未必是腐蚀最厉害处（如铁锈可能在液面上方积累），故D错误； 故选C。 2．（2025·辽宁·模拟预测）物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是 选项 实例 解释 A 金属具有良好的导电性 金属晶体中电子气在电场中定向移动 B 甲苯与高锰酸钾溶液反应实验中加入冠醚(18-冠-6)可以缩短褪色时间 18-冠-6与相互作用，使高锰酸钾间接“溶于”甲苯中，增大与甲苯接触的机会 C 臭氧在四氯化碳中比在水中溶解度大 臭氧和四氯化碳均为非极性分子，水为极性分子 D 烟花中加入一些金属盐如钠盐、铜盐、钡盐等，使烟花呈现五颜六色 金属原子的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量激发态乃至基态时，以光的形式释放能量 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．金属晶体中电子气在电场中定向移动，故金属具有良好的导电性，A正确； B．18-冠-6与相互作用，使高锰酸钾间接“溶于”甲苯中，增大与甲苯接触的机会，加快反应速率，B正确； C．臭氧是极性分子不是非极性分子，C错误； D．金属原子的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，烟花中加入一些金属盐如钠盐、铜盐、钡盐等，灼烧时使烟花呈现五颜六色，D正确； 故选C。 3．（2025·宁夏内蒙古·模拟预测）铜的配合物非常丰富，下面为一种铜的配合物，结构如图所示： 下列说法正确的是 A．该配合物中四种非金属元素中第一电离能最大的是O B．配合物中sp2杂化的碳原子与sp3杂化的碳原子个数比为7：6 C．基态Cu2+的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为9：8 D．除铜外，四种元素形成的单质的晶体类型一定相同 【答案】B 【详解】A．该配合物中四种非金属元素分别是：H、C、N、O。元素周期表中第一电离能的变化规律为：每个周期的第一种元素（氢和碱金属）的第一电离能最小，最后一种元素（稀有气体）的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小。C、N、O位于第二周期，由于N的2p轨道为半充满的稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能大小关系为：N>O>C。根据教材，H、N的第一电离能大小关系为：N>H，故该配合物中四种非金属元素中第一电离能最大的是N。A错误； B．配合物中苯环碳、双键碳为sp2杂化，饱和碳为sp3杂化，故sp2杂化的碳原子与sp3杂化的碳原子个数比为14：12=7：6，B正确； C．Cu是29号元素，基态Cu2+的价电子排布式为：3d9，轨道表示式为：，两种自旋状态的电子数之比为5：4（或4：5），C错误； D．除铜外，四种元素形成的单质中，氧气、氮气、氢气均为分子晶体，碳的单质中，金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，D错误。 故选B。 4．（2025·辽宁·一模）锡是现代工业和技术发展中不可缺少的金属材料。已知白锡(体心四方)和灰锡(立方晶体，与金刚石类似)的转化关系如下，下列说法正确的是 A．基态原子的价层电子排布式为 B．白锡和灰锡互为同位素 C．白锡和灰锡的相互转化为可逆反应 D．白锡与灰锡的密度之比为 【答案】D 【详解】A．是第五周期，第ⅣA族元素，最外层有4个电子，价层电子排布式为，A错误； B．白锡和灰锡互均为单质，为同素异形体，B错误； C．白锡和灰锡的相互转化，但条件不同，故不是可逆反应，C错误； D．根据均摊法，白锡晶胞中Sn原子数为，灰锡晶胞中Sn原子数为，二者的密度之比为，D正确； 故选D。 5．（2025·辽宁·二模）CaF2、PbO、PtS、ZnS晶胞结构之间的关系如下图。在CaF2晶胞结构中所有四面体空隙(用□表示)都被占据，PbO、PtS、ZnS晶胞看做占据的四面体空隙的数量减半，下列说法正确的是 A．PbO晶体中Pb与Pb的最短距离和CaF2中Ca与Ca的最短距离相等 B．PbO、PtS、ZnS晶体密度相同 C．PbO、PtS、ZnS晶胞中阳离子的配位数都是4 D．PtS晶胞中Pt与Pt的最短距离为 【答案】C 【详解】A．PbO晶体可看做CaF2晶胞中占据的四面体空隙的数量减半，晶胞的高度会减小，CaF2中Ca与Ca的最短距离为晶胞面对角线的，PbO晶体中Pb与Pb的最短距离和CaF2中Ca与Ca的最短距离不相等，A错误； B．PbO、PtS、ZnS晶体中分别含有4个PbO、4个PtS、4个ZnS，三个晶胞的体积相等，PbO、PtS、ZnS的摩尔质量不同，晶体密度不相同，B错误； C．PbO、PtS、ZnS晶胞中阳离子和阴离子的个数相等，PbO、PtS、ZnS晶胞中距离阳离子最近且相等的阴离子个数均为4，阳离子的配位数都是4，C正确； D．PtS晶胞可看做CaF2晶胞中占据的四面体空隙的数量减半，PtS晶胞中Pt与Pt的最短距离为面对角线的，为，D错误； 故选C。 6．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）是催化剂领域应用广泛的稀土氧化物，其晶胞如图1所示，晶胞参数为，一种铈的氧化物催化乙苯脱氢反应机理如图2所示。下列说法正确的是 A．晶胞中与最近的核间距为 B．的晶胞面对角线切面上的离子数目均有10个 C．催化乙苯脱氢过程中物质I为催化剂 D．反应过程中有非极性键的断裂和生成 【答案】B 【详解】A．由晶胞图知，CeO2晶胞中Ce4+与O2-最近的核间距为晶胞体对角线的，故核间距为apm，A错误； B．由晶胞图知，晶胞面对角线切面上的离子数目为10个，，B正确；； C．由图2知，催化乙苯脱氢过程中物质IV参与反应过程，反应后又重新生成，为催化剂，I为中间产物，C错误； D．由图2知，反应过程中有碳氢极性键、氮氧极性键的断裂，以及氮氮非极性键的形成，没有非极性键的断裂，D错误； 故本题选B。 7．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）如图为铜的一种硫化物晶胞(已知，单位均为)，晶体中阴离子有硫离子和过硫离子，阳离子有和。下列说法正确的是 A．所有周围紧邻的S都是4个 B．该晶胞含有键 C．该晶体中与的物质的量之比 D．设为阿伏伽德罗常数的值，则该晶体的密度为 【答案】C 【详解】A．由晶胞可知，该晶体中有的是4配位，有的是2配位，A项错误； B．由晶胞可知，该晶胞8个顶点上的S也是，根据均摊法，该晶胞含有键，B项错误； C．一个晶胞有2个，2个，与总数为6个，根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，故，C项正确； D．晶胞的密度为，D项错误； 答案选C。 8．（24-25高三上·辽宁·期末）CdTe的晶胞属立方晶系，晶胞参数如图1所示。下列说法错误的是 A．已知原子M的坐标为(0，0，0)，则原子N的坐标为 B．该晶胞在面ABCD上的投影如图2所示，则代表Te原子的位置是9，10，11 C．晶胞中原子6和11之间的距离为 D．距离最近的原子有12个 【答案】B 【详解】A．由图可知，原子M为坐标原点，原子N为上层的晶胞正四面体的中心，在x轴上位移为，在y轴上位移为，在z轴上位移为，则原子N的坐标为(,,)，故A正确； B．如果沿晶胞面对角线方向上的投影如图2，则球6为原子C，球11为与原子M相接的Te原子，球7为上层的另一个Te原子，球8为原子N即Te原子，球9为左侧面心的Cd原子，球10为右侧面心的Cd原子，则代表Te原子的位置有7、8、11；故B错误； C．另作图（如下），则A为6号原子，AB的长度即是6号原子与11号原子的距离，C为B原子在底面的投影，落在面对角线处，BC的长度即为晶胞边长的，即为apm，CD的距离为面对角线的，即为，AD的长度为面对角线的一半，即为，根据勾股定理，AC的长度的平方为=，AB的长度为=，；故C正确； D．位于晶胞的顶点和面心位置，距离最近的原子有12个，故D正确； 答案选B。 9．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）二氧化碳与氢气反应生成的水在温度低于0℃时可形成多种冰的晶体，其中两种冰晶体的晶胞如下图所示。 ①构成该晶体的粒子通过 (填标号)结合成晶体； A．极性键    B．非极性键    C．氢键    D．范德华力 ②A晶胞和B晶胞的体积比为 。 【答案】 CD 23:45 【详解】①水形成的冰为分子晶体，粒子通过氢键和范德华力结合成晶体，答案选CD。 ②A晶胞中有H2O个数为1+8×，B晶胞中有H2O的个数为：2+4×=4，A晶胞的体积为，B晶胞的体积为，二者体积之比为=23：45。 10．（2025·辽宁·模拟预测）IrO2的晶胞如图所示，M代表 (填“Ir”或“O”)；若M点的坐标为(0，0，0)，N点的坐标为(0.19，0.19，0.5)，则P点坐标为 。 【答案】 Ir (0.81，0.81，0.5) 【详解】根据均摊的原则，M代表的原子个数是8×+1=2，N代表的原子的个数是4×+2=4，结合分子式IrO2，则M代表Ir；若M点的坐标为(0，0，0)，N点的坐标为(0.19，0.19，0.5)，则P点坐标为(1-0.19，1-0.19，0.5)，即P点坐标为(0.81，0.81，0.5)。 11．（24-25高三上·黑龙江大庆·期中）合成氨的一种钌系催化剂晶胞结构如图、该晶胞中与等距最近的有 个，若该晶胞边长为，该晶体的密度为 （为阿伏加德罗常数的值）。 【答案】 12 【详解】由图可知顶角的Ba2+周围O2-个数为12个；晶胞中有Ba2+数目为8，O2-数目有6×，Ru4+数目有1个，晶胞的质量为，体积为(a×10-10cm)3，密度为。 12．（24-25高三上·黑龙江哈尔滨·期中）光催化分解水产氢可利用太阳能和水制备氢能，满足可持续发展的要求，高活性、超稳定的MoO2/Mo2C-C助催化剂，用于CdS光催化析氢。碳化钼是碳原子嵌入金属钼的原子间隙形成的化合物，其晶胞结构如下图所示，已知晶胞参数为apm，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞的密度是 g/cm3。 【答案】 【详解】由晶胞结构可知，该晶胞中Mo的个数为：8×＋6×=4 ；含有的C的个数为：12×＋1=4，1个晶胞中含有4个MoC，由于晶胞参数为a pm，则该晶胞的密度是ρ=。 13．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）下图代表晶胞结构示意图。其中配位数最简比为 。 【答案】 【详解】由晶胞图可知，左图中钛、氧原子个数比为，右图中钛、氧原子个数比为，故左图代表，配位数为6；右图中，配位数为，配位数最简比为。 14．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）下列说法正确的是 (填字母)。 a．仲辛醇的系统命名为2-羟基辛烷 b．和互为同素异形体 c．酸解得到的废渣是，用电子式表示其形成过程为 d．晶胞如图所示，晶胞为正方体，Nb处于O围成的正八面体空隙中 【答案】cd 【详解】a．仲辛醇的命名为2-辛醇，a项错误； b．同种元素形成的不同的单质为同素异形体，b项错误； c．图示所示用电子式表示氟化钙的形成过程正确，c项正确； d．晶胞中，Nb处于体心，位于O围成的正八面体空隙中，d项正确； 故选cd。 15．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）如图乙是草酸钴()在空气中灼烧得到的钴的氧化物晶体结构的一部分，该过程的化学方程式为 。 【答案】 【详解】该晶体结构的一部分中，有2个位于内部，共2个；有8个位于棱上、2个位于面上、1个位于内部，共个；有8个位于顶点。4个位于棱上、10个位于面上、1个位于内部，共个因此该晶体中，其化学式为。在空气中灼烧得到和，反应中部分Co化合价由+2变为+3、部分碳化合价由+3变为+4，则结合电子守恒，还有部分碳化合价由+3降低为+2生成CO，反应为：。 16．（2025·黑龙江吉林·一模）研究表明，对催化加氢也有一定催化效果，取干燥在气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。 加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为时，每个晶胞拥有的的个数为 。 【答案】7 【详解】CeO2在Ar气中加热失重主要是失去部分氧原子，生成 CeO2-δ。1mol CeO2的质量为199g，由失重率2.01%计算可得，剩余n(O)= ，新化学式约为 CeO1.75，已知每个晶胞含 =4个Ce，故对应含7个 O2-，即每个晶胞拥有7个氧离子。 17．（24-25高三上·黑龙江·阶段练习）镍是工业生产中重要的金属材料，广泛应用于采矿、冶炼、电镀、化工、石油提炼、染料等领域。 (1)与Ni属于同周期且基态原子的未成对电子数与Ni相同的主族元素有 (填元素符号)。 (2)镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色的挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]中的配位原子是 (填元素符号)；K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 ；1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为 。 (3)如图，NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同。已知熔点：NiO＞FeO，则离子半径：r(Ni2＋) r(Fe2＋)(填“＜”或“＞”)，距离镍离子最近的氧离子所围成的图形为 。NiO晶体在氧气中加热则部分Ni2＋被氧化为Ni3＋，晶体结构产生镍离子缺位的缺陷，其组成变为NixO(x＜1)，测得晶胞的边长为a pm、密度为ρ g·cm-3，则x= (写计算表达式)。 【答案】(1)Ge、Se (2) C K2[Ni(CN)4]为离子晶体，而Ni(CO)4为分子晶体 1:1 (3) ＜ 正八面体 【详解】（1） Ni是28号元素，位于第四周期，其基态原子的价层电子排布式是3d84s2，价层电子的轨道表示式为，其未成对电子数是2。同为第四周期，且未成对电子数为2的主族元素，则只能是4p轨道上有2个未成对的电子，价层电子的轨道表示式为和，分别为Ge和Se。 答案为：Ge、Se。 （2）K2[Ni(CN)4]中Ni可以提供空轨道，CN－的电子式为，C原子和N原子都有孤电子对，但是N的电负性强于C，不易提供孤电子对形成配位键，因此配位原子是C。Ni(CO)4是无色的挥发性液体，说明其熔点比较低，其晶体是由分子构成的分子晶体，熔化时只要克服分子间作用力；而K2[Ni(CN)4]是离子化合物，其晶体熔化时，需要克服离子键，离子键强于分子间作用力，因此K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4。Ni(CO)4中CO和Ni形成的配位键均为σ键，1个分子中有4个配位键，即有4个σ键；CO中有1个σ键和2个π键，则1mol Ni(CO)4中σ键与π键的数目之比为[(4+4):(2×4)]=1:1。 答案为：C；K2[Ni(CN)4]为离子晶体，而Ni(CO)4为分子晶体；1:1。 （3）NiO、FeO均为离子晶体，熔点：NiO＞FeO，故NiO的离子键强于FeO的离子键；电荷相容时，离子半径越小，离子键越强，熔沸点越高，则r(Ni2＋)＜r(Fe2＋)。根据晶胞的示意图，可知距离Ni2＋最近的O2－有6个，因此O2－所围成的图形为八面体。根据均摊法，晶胞中O2－个数为4，设晶胞中Ni的粒子数为x，测得晶胞边长为a pm，密度为ρ g·cm-3，则，可求得。 答案为：＜；正八面体；。 18．（2025·内蒙古·模拟预测）如下图所示，“煅烧”温度达时，锐钛矿型(晶胞Ⅰ，位于晶胞顶点、侧面和体心)转换成金红石型(晶胞Ⅱ)，晶胞体积，。则晶体密度比 (填最简整数比)。 【答案】 【详解】据“均摊法”， 晶胞Ⅰ中含个Ti、晶胞Ⅱ中含个Ti，结合化学式，则1个晶胞中分别含4个、2个，则。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$