专题3 主观题突破4 晶体类型与性质 晶体结构-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(A版)(课件PPT+word教案)

　晶体类型与性质　晶体结构 (一)常见的几种典型晶体的主要性质 化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点 CO2 分子晶体 分子间作用力 较低 H2O(冰) 分子晶体 分子间作 用力和氢键 较低 NaCl 离子晶体 离子键 较高 CsCl 离子晶体 离子键 较高 C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高 SiO2 共价晶体 共价键 高 (二)晶体结构与晶胞计算 1.如图表示NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨的结构： 请回答下列问题： (1)代表金刚石的是　　　　(填字母，下同)，其中每个碳原子与　　　　个碳原子最近且距离相等，碳原子的杂化方式为　　　　，金刚石属于　　　　晶体。  (2)代表石墨的是　　　　，每个正六边形占有的碳原子数平均为　　　　。  (3)代表NaCl的是　　　　，每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有　　　　个。  (4)代表CsCl的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个Cs+与　　　　个Cl-紧邻。  (5)代表干冰的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个CO2分子与　　　　个CO2分子紧邻。  答案　(1)D　4　sp3　共价　(2)E　2　(3)A 12　(4)C　离子　8　(5)B　分子　12 2.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞中含有的粒子数目 A.NaCl(含4个Na+，4个Cl-) B.干冰(含4个CO2) C.CaF2(含4个Ca2+，8个F-) D.金刚石(含8个C) E.体心立方(含2个粒子) F.面心立方(含4个粒子) 3.晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 4.原子分数坐标 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系来表示晶胞内部各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 5.晶体密度计算公式 1 pm=10-10 cm；1 nm=10-7 cm。 6.常考晶胞举例分析 (3)金刚石晶胞的原子分数坐标与俯视图 原子分 数坐标 原子1、2、3、4的分数坐标分别为、、、 俯视图 体对角 线方向 投影图 7.金刚石晶胞的有关计算 如图是金刚石的晶胞，晶胞参数为a nm，回答下列问题： (1)一个晶胞中含有8个C原子。 (2)1 mol金刚石含有2 mol C—C。 (3)最近的C原子之间距离为a nm(用a表示)。 (4)每个C原子的半径为a nm(用a表示)。 (5)晶胞密度为 g·cm-3。 (6)空间利用率为×100%。 1.[2024·甘肃，15(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a≠c，α=β=γ=90°。图丙中Ca与N的距离为　　　　　　 pm；化合物的化学式是　　　　　　，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3(列出计算表达式)。  答案　a　Ca3N3B　×1030 解析　由均摊法可知，晶胞中Ca的个数为8×+2=3，N的个数为8×+2×=3，B的个数为4×=1，则化合物的化学式是Ca3N3B；其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，晶胞体积为a2c×10-30 cm3，则晶体的密度为×1030g·cm-3。 2.[2024·新课标卷，29节选]Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题： (1)镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为a3，镍原子半径为　　　　　　　　。  (2)Ni(CO)4结构如图甲所示，其中含有σ键的数目为　　　　，Ni(CO)4晶体的类型为　　　　　　　　。  答案　(1)a　(2)8　分子晶体 解析　(1)铜的晶胞结构示意图为，镍的晶胞结构类型与铜的相同，则镍原子半径为晶胞面对角线长度的，因为晶胞体积为a3，所以晶胞棱长为a，面对角线长度为a，则镍原子半径为a。(2)单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键，由Ni(CO)4的结构可知，4个配体CO与中心原子Ni形成的4个配位键均为σ键，而每个配体CO中含有1个σ键和2个π键，因此1个Ni(CO)4分子中含有8个σ键。Ni(CO)4的沸点为43 ℃，因此其晶体类型为分子晶体。 3.[2024·黑吉辽，18(6)]负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性强，TiO2和RuO2的晶体结构均可用如图表示，二者晶胞体积近似相等，RuO2与TiO2的密度比为1.66，则Ru的相对原子质量为　　　　　(精确至1)。 答案　101 解析　由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比，故=1.66，则Ru的相对原子质量约为101。 4.[2023·新课标卷，29(3)]合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原，生成α⁃Fe包裹的Fe3O4。已知α⁃Fe属于立方晶系，晶胞参数a=287 pm，密度为7.8 g·cm-3，则α⁃Fe晶胞中含有Fe的原子数为　　　 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 答案　 解析　已知α⁃Fe属于立方晶系，晶胞参数a=287 pm，密度为7.8 g·cm-3，设其晶胞中含有Fe的原子数为x，则α⁃Fe晶体密度ρ= g·cm-3=7.8 g·cm-3，解得x=。 5.[2022·湖南，18(4)]钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： ①该超导材料的最简化学式为　　　　。  ②Fe原子的配位数为　　　　　。  ③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为　　　　　g·cm-3(列出计算式)。  答案　①KFe2Se2　②4 ③ 解析　①由平面投影图可知，晶胞中位于顶角和体心的钾原子个数为8×+1=2，位于棱上和体内的硒原子的个数为8×+2=4，位于面上的铁原子个数为8×=4，该物质的晶胞结构如图所示：，则超导材料的最简化学式为KFe2Se2。②由平面投影图可知，铁原子的配位数为4。③晶体的密度为 g·cm-3。 题型突破练　[分值：50分] 1.(4分)Ni(OH)2在一定条件下分解可得到NiO，其晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个Ni2+的间距为a pm，NiO的摩尔质量为M g·mol-1，则晶体的密度为　　　　 g·cm-3(列出计算式)。  答案　 解析　由图可知该晶体中存在4个Ni2+和4个O2-，则晶胞质量为 g，距离最近的两个Ni2+的间距为面对角线长的一半，则棱长为a pm，则体积为(a×10-10 cm)3，则晶胞密度ρ== g·cm-3= g·cm-3。 2.(7分)K2O的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=x nm，晶胞中氧原子的配位数为　　　　　　，列式计算晶体K2O的密度为　　　　　　 g·cm-3。  答案　8　 解析　据化学式K2O可推断氧离子位于顶角和面心，有8×+6×=4个，钾离子位于晶胞内，有8个，因此晶体K2O的密度：ρ=== g·cm-3= g·cm-3。 3.(7分)一种MnO2晶体的晶胞示意图如图，该长方体晶胞的长和宽均为a nm，高为b nm。 (1)图中“”代表的是　　　　　　(填“Mn”或“O”)。  (2)NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。  答案　(1)Mn　(2) 解析　(1)由图可知，根据均摊法，白球的数目为2+4×=4，黑球的数目为1+8×=2，MnO2中Mn与O原子个数比为1∶2，即黑球为Mn。(2)晶胞体积为a2b×10-21 cm3，晶胞的密度为 g·cm-3。 4.(8分)金属Zn的晶胞如图，密度为ρ g·cm-3，则阿伏加德罗常数NA=　　　 mol-1(列代数式即可，下同)，晶胞空间占有率为　　　　。  答案　　 解析　据“均摊法”，晶胞中含×4+×4+1=2个Zn，则晶体密度为×1021 g·cm-3=ρ g·cm-3，则NA= mol-1；由图可知，锌原子半径为 nm，晶胞空间占有率为=。 5.(4分)ZnO的一种晶体的晶胞是立方晶胞(如图所示)，晶胞参数为a pm，该晶体的密度为　　　 g·cm-3，请在图中画出该晶胞沿z轴方向的平面投影图体。 答案　　 解析　该晶胞中Zn位于顶角和面心的位置、O位于体内，所以晶胞中Zn的个数为8×+6×=4，O的个数为4，晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3。 6.(7分)K2S的立方晶胞结构如图所示。若K2S晶体密度为d g·cm-3，则晶胞中，K+与S2-之间的最近距离为　　　　 nm。图中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为，C为，则D点坐标参数为　　　　。  答案　××107　 解析　由晶胞结构图可知，晶胞参数为×107 nm，K+与S2-之间的最近距离为体对角线长的即××107 nm。图中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为，C为，故D点坐标参数为。 7.(7分)一种锰的氧化物晶胞结构如图所示。 (1)该锰的氧化物的化学式为　　　　　。  (2)已知该晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该锰的氧化物的摩尔体积Vm为　　m3·mol-1(列出计算式)。 答案　(1)MnO2　(2) 解析　(1)根据均摊法，Mn的个数为8×+1=2，O的个数为4×+2=4，该锰的氧化物的化学式 为MnO2。(2)每个晶胞中含有2个MnO2，则该锰的氧化物的摩尔体积Vm== m3·mol-1。 8.(6分)已知NH4F晶胞结构如图所示，M处的(其位于四个F-所构成的正四面体中心)有一定的朝向，不能随意转动，请解释其原因　　　　　　　，该晶胞的晶胞参数如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度ρ=　　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。  答案　　与F-形成N—H…F氢键，氢键具有方向性　 解析　M处的(其位于四个F-所构成的正四面体中心)有一定的朝向，不能随意转动，其原因是与F-形成N—H…F氢键，氢键具有方向性；由图可知晶胞中含F-、的个数都为2，晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(a×10-7 cm)×(a×10-7 cm)×(c×10-7 cm)=a2c×10-21 cm3，该晶体的密度ρ= g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 晶体类型与性质　晶体结构 专题三 主观题突破4 盘点核心知识 01 (一)常见的几种典型晶体的主要性质 化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点 CO2 分子晶体 分子间作用力 较低 H2O(冰) 分子晶体 分子间作 用力和氢键 较低 NaCl 离子晶体 离子键 较高 CsCl 离子晶体 离子键 较高 C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高 SiO2 共价晶体 共价键 高 3 (二)晶体结构与晶胞计算 1.如图表示NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨的结构： 请回答下列问题： (1)代表金刚石的是　　(填字母，下同)，其中每个碳原子与　　个碳原子最近且距离相等，碳原子的杂化方式为　　，金刚石属于　　　晶体。 D 4 sp3 共价 (2)代表石墨的是　　，每个正六边形占有的碳原子数平均为　　。  (3)代表NaCl的是　　，每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有　　个。 (4)代表CsCl的是　　，它属于　　　晶体，每个Cs+与　　个Cl-紧邻。 (5)代表干冰的是　　，它属于　　　晶体，每个CO2分子与　　个CO2分子紧邻。 E 2 A 12 C 离子 8 B 分子 12 2.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞中含有的粒子数目 A.NaCl(含4个Na+，4个Cl-) B.干冰(含4个CO2) C.CaF2(含4个Ca2+，8个F-) D.金刚石(含8个C) E.体心立方(含2个粒子) F.面心立方(含4个粒子) 3.晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 4.原子分数坐标 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系来表示晶胞内部各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 5.晶体密度计算公式 1 pm=10-10 cm；1 nm=10-7 cm。 6.常考晶胞举例分析 (3)金刚石晶胞的原子分数坐标与俯视图   原子分 数坐标 原子1、2、3、4的分数坐标分别为、、、 俯视图 体对角 线方向 投影图 7.金刚石晶胞的有关计算 如图是金刚石的晶胞，晶胞参数为a nm，回答下列问题： (1)一个晶胞中含有　　　个C原子。 (2)1 mol金刚石含有　　　 mol C—C。 (3)最近的C原子之间距离为　　 nm(用a表示)。 (4)每个C原子的半径为 nm(用a表示)。 (5)晶胞密度为 g·cm-3。 (6)空间利用率为 。 8 2 a a ×100% 精练高考真题 02 1.[2024·甘肃，15(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a≠c，α=β=γ=90°。图丙中Ca与N的距离 为　　 pm；化合物的化学式是　 　　， 其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常 1 2 3 4 5 a Ca3N3B 数的值是NA，则晶体的密度为　　　　　　 g·cm-3(列出计算表达式)。  ×1030 由均摊法可知，晶胞中Ca的个数为 8×+2=3，N的个数为8×+2×=3， B的个数为4×=1，则化合物的化学 式是Ca3N3B； 其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，晶胞体积为a2c× 10-30 cm3，则晶体的密度为×1030g·cm-3。 1 2 3 4 5 2.[2024·新课标卷，29节选]Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题： (1)镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为a3，镍原子半径为　　　。 1 2 3 4 5 a 铜的晶胞结构示意图为 ，镍的晶胞结构类型与铜的相同， 则镍原子半径为晶胞面对角线长度的，因为晶胞体积为a3，所以晶胞 棱长为a，面对角线长度为a，则镍原子半径为a。 (2)Ni(CO)4结构如图甲所示，其中含有σ键的数目为　　　　，Ni(CO)4晶体的类型为　　　　　　。  1 2 3 4 5 8 分子晶体 1 2 3 4 5 单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键，由Ni(CO)4的结构可知，4个配体CO与中心原子Ni形成的4个配位键均为σ键，而每个配体CO中含有1个σ键和2个π键，因此1个Ni(CO)4分子中含有8个σ键。Ni(CO)4的沸点为43 ℃，因此其晶体类型为分子晶体。 3.[2024·黑吉辽，18(6)]负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性强，TiO2和RuO2的晶体结构均可用如图表示，二者晶胞体积近似相等，RuO2与TiO2的密度比为1.66，则Ru的相对原子质量为　　　(精确至1)。 1 2 3 4 5 101 由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质 量之比，故=1.66，则Ru的相对原子质量约为101。 4.[2023·新课标卷，29(3)]合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原，生成α⁃Fe包裹的Fe3O4。已知α⁃Fe属于立方晶系，晶胞参数a=287 pm，密度为7.8 g·cm-3，则α⁃Fe晶胞中含有Fe的原子数为 　　　  (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 1 2 3 4 5 已知α⁃Fe属于立方晶系，晶胞参数a=287 pm，密度为7.8 g·cm-3，设其 晶胞中含有Fe的原子数为x，则α⁃Fe晶体密度ρ= g·cm-3= 7.8 g·cm-3，解得x=。 1 2 3 4 5 5.[2022·湖南，18(4)]钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： ①该超导材料的最简化学式为　　　　 。 KFe2Se2 1 2 3 4 5 由平面投影图可知，晶胞中位于顶角和体心的钾原子个数为8×+1=2， 位于棱上和体内的硒原子的个数为8×+2=4，位于面上的铁原子个数 为8×=4，该物质的晶胞结构如图所示： ，则超导材料的最 简化学式为KFe2Se2。 1 2 3 4 5 ②Fe原子的配位数为　　　。  4 由平面投影图可知，铁原子的配位数为4。 1 2 3 4 5 ③该晶胞参数a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 　 g·cm-3(列出计算式)。  晶体的密度为 g·cm-3。 题型突破练 03 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 1. 8　 2. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 3. 　 4. (1)Mn　(2) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 5. ××107　 6. 　 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 7. 与F-形成N—H…F氢键，氢键具有方向性　 8. (1)MnO2　(2) 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1.Ni(OH)2在一定条件下分解可得到NiO，其晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个Ni2+的间距为a pm，NiO的摩尔质量 为M g·mol-1，则晶体的密度为　 　　　 g·cm-3(列出计算式)。  1 2 3 4 5 6 7 8 答案 由图可知该晶体中存在4个Ni2+和4个O2-，则晶胞质量为 g，距离最近的两个Ni2+的间距为面对角线长的一半，则棱长为a pm，则体积为(a× 10-10 cm)3，则晶胞密度ρ== g·cm-3= g·cm-3。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 2.K2O的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=x nm，晶胞中氧原子的配位数为　　，列式计算晶体K2O的密度 为　　　　 g·cm-3。  据化学式K2O可推断氧离子位于顶角和面心，有8×+6×=4个，钾离子位于晶胞内，有8个，因此晶体K2O的密度：ρ=== g· cm-3= g·cm-3。 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 3.一种MnO2晶体的晶胞示意图如图，该长方体晶胞的长和宽均为a nm，高为b nm。 (1)图中“ ”代表的是　　　(填“Mn”或“O”)。  由图可知，根据均摊法，白球的数目为2+4×=4，黑球的数目为1+8 ×=2，MnO2中Mn与O原子个数比为1∶2，即黑球为Mn。 Mn 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 (2)NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为 　　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。  晶胞体积为a2b×10-21 cm3，晶胞的密度为 g·cm-3。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 4.金属Zn的晶胞如图，密度为ρ g·cm-3，则阿伏加德罗常 数NA=　　 　 mol-1(列代数式即可，下同)，晶胞空 间占有率为　　 　。  1 2 3 4 5 6 7 8 答案 据“均摊法”，晶胞中含×4+×4+1=2个Zn， 则晶体密度为×1021 g·cm-3=ρ g·cm-3， 则NA= mol-1； 由图可知，锌原子半径为 nm，晶胞空间占有率为=。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 5.ZnO的一种晶体的晶胞是立方晶胞(如图所示)，晶胞参数为a pm，该晶 体的密度为　　 　 g·cm-3，请在图中画出该晶胞沿z轴方向的平面投影图体。 　 答案　 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 该晶胞中Zn位于顶角和面心的位置、O位于体内，所以晶胞中Zn的 个数为8×+6×=4，O的个数为4，晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 6.K2S的立方晶胞结构如图所示。若K2S晶体密度为d g·cm-3，则晶胞中， K+与S2-之间的最近距离为　　 　　 nm。图中原子坐标参数A为(0， 0，0)，B为，C为，则D点坐标参数为　　 　 　。  ××107 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 由晶胞结构图可知，晶胞参数为× 107 nm，K+与S2-之间的最近距离为体对角 线长的××107 nm。图中原子 坐标参数A为(0，0，0)，B为，C为，故D点坐标参数为。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 7.一种锰的氧化物晶胞结构如图所示。 (1)该锰的氧化物的化学式为　　　 。  MnO2 根据均摊法，Mn的个数为8×+1=2，O的个数为4×+2=4，该锰的氧化物的化学式为MnO2。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 (2)已知该晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则该锰的氧化物的摩尔体积Vm为　 　 m3· mol-1(列出计算式)。 每个晶胞中含有2个MnO2，则该锰的氧化物的摩尔体积 Vm== m3·mol-1。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 8.已知NH4F晶胞结构如图所示，M处的(其位于四个F-所构成的正四面体中心)有一定的朝向，不能随意转动，请解释其原因______________ 　　　　　 　　，该晶胞的晶胞参数如图所示，设NA 为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度ρ=　　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。  与F-形成 N—H…F氢键，氢键具有方向性 　 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 M处的(其位于四个F-所构成的正四面体中心)有一定的朝向，不能随意转动，其原因是与F-形成N—H…F氢键，氢键具有方向性；由图可知晶胞中含F-、的个数都为2，晶胞的质量为 g， 晶胞的体积为(a×10-7 cm)×(a×10-7 cm)×(c×10-7 cm)=a2c× 10-21 cm3，该晶体的密度ρ= g·cm-3。 本课结束 THANKS $$