专题三 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(广东专用)(课件PPT+word教案)

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 4 (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。  E 2 A 12 (4)代表CsCl的是　 ，它属于　　　晶体，每个Cs+与　　个Cl-紧邻。  C 离子 8 (5)代表干冰的是　 ，它属于　　 晶体，每个CO2分子与　　个CO2分子紧邻。  B 分子 12 5 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   原子分数坐标 原子1、2、3、4的分数坐标分别为、、、 (3)金刚石晶胞的原子分数坐标与俯视图 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·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 4 101 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。 5 2.[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 1 2 3 4 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 3.[2022·广东，20(6)]我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。 1 2 3 4 5 ①X的化学式为　　　　　。  1 2 3 4 K2SeBr6 根据晶胞结构得到一个晶胞中K有8个，　　有8×+6×=4个，则X的化学式为K2SeBr6。 5 ②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm-3，则X中相邻K之间的最 短距离为 　　nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。  1 2 3 4 ××107 5 1 2 3 4 设晶胞参数为a nm，得到ρ=，解得a=×107，X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半，即为××107 nm。 5 4.[2021·广东，20(6)]理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。 1 2 3 4 ①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_______________________________________。  不能无隙并置成晶体，不是最小重复单元 5 1 2 3 4 对比图b和图c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单元要求。 5 ②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为　　；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=　　　　　。  1 2 3 4 4 1∶1∶2 5 1 2 3 4 以晶胞立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2，右侧晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4。该晶胞中Sb原子均位于晶胞内，因此 1个晶胞中含有Sb原子数为8；Ge原子位于晶胞顶角、面上、体心，因此1个晶胞中含有Ge原子数为1+8×+4×=4；Hg原子位于棱边、面上，因此1个晶胞中含有Hg原子数为6×+4×=4；则该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=4∶4∶8=1∶1∶2。 5 ③设X的最简式的式量为Mr，则X晶 体的密度为　　　　　　　g·cm-3(列出算式)。  1 2 3 4 ×1021 X晶体的密度为×1021 g·cm-3。 5 5.[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 a 5 1 2 3 4 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。 5 (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 8 分子晶体 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。 5 题型突破练 03 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 6　×1030 1. 面上　×1030 2. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 3. (1)10 (2)V 4. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 (1)4 (2) (3)C 5. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 (1)8 (2) 6. (1)5　18 (2)9 7. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 ReO3　八面体 8. 体心　12 9. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 (1) 10. (2)Ag15Ce 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 2　6 11. (1)6 (2)Na3AlF6 12. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 (1)CaCrO3 (2)××1010 13. 面心和顶角　8 14. 4　×1021 15. (1)6 (2) (3)D 16. 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 1.(2024·南粤名校联考)Ni(NO3)2·6H2O经过灼烧可以生成一种Ni的氧化物，其晶胞结构如图。其中Ni的配位数为　　。已知该晶胞的晶胞参数均相同，晶胞内两个O原子的最短距离为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值， 则该晶体的密度为　　　 　　 g·cm-3(写出计算式即可)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 6 ×1030 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，Ni在x、y、z轴方向各有2个最近的O， 则配位数为6。晶胞内两个O原子的最短距离为 a pm，此距离为晶胞面对角线长的一半，则晶胞 边长为a pm，根据“均摊法”，晶胞中含8× +6×=4个Ni2+、12×+1=4个O2-，则晶体密度为×1030g·cm-3。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 2.(2024·佛山市南海区高三模拟)In与La、Co等金属形成某种合金In5CoLa，该合金的晶胞结构如图所示，该晶胞中In位于　　　。晶胞为长方体，底边边长均为a pm，高为c pm，该合金密度为d g·cm-3， 则阿伏加德罗常数NA=______________________mol-1 (写出计算式即可)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 面上 ×1030 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 In与La、Co等金属形成某种合金In5CoLa中In在面上的共有10个，每两个面共用一个In，故为 5个，因此In在面上。由d g·cm-3=可知，NA=×10-30 mol-1。 3.(2024·梅州市部分学校高三5月联考)硫化铟铜是一种新型的纳米材料，具有优异的光电性能和光催化性能。一种由S、In、Cu三种元素组成的化合物的晶胞如图所示。该晶胞的六个面均为矩形，上、下底面的晶胞参数为a nm，高为b nm，晶体密度为d g·cm-3，则阿伏 加德罗常数的值为　　 　(用含a、b、d的式子表示)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 由题给晶胞结构利用均摊法计算可得硫化铟铜的化学式为CuInS2。1个晶胞的体积V=a2b nm3=a2b× 10-21 cm3，1个晶胞的质量m= g，密 度d=。 4.(2024·大湾区普通高中高三模拟)(1)V2O5可以溶解在NaOH溶液中，得到V，V在不同的pH下可以得到不同聚合度的多钒酸盐，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，其中一种酸式钒酸根离子可以表示为[H2VxO28]4-，其中x=　　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 10 由无限链状结构可知，多钒酸盐中钒元素的化合价为+5价，由化合价代数和为0可得，(+1)×2+5x+(-2)×28+4=0，x=10。 (2)V的另一种氧化物VO2的立方晶胞如图所示，则在晶胞中，黑球代表的是　　原子。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和体心的黑球个数为8×+1=2，位于面上和体内的白球个数为4×+2=4，由氧化物的化学式可知，黑球为钒原子、白球为氧原子。 V 5.(2024·深圳高三二模)通过掺杂硅可将锗单质转化为不同掺杂比例的硅锗合金，锗及硅锗合金的立方晶胞如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (1)锗晶体中一个Ge周围与其最近的Ge的个数为　　。  (2)若硅锗合金i的晶胞边长为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则硅 锗合金i晶体的密度为　　　 　 g·cm-3(列计算式)。  4 1 2 3 4 5 6 7 由均摊法得，1个硅锗合金i晶胞中含有Si原子个数为2×=1，Ge原子的个数为4+8×+4×=7，晶胞边长为a pm，则硅锗合金i晶体的密度为 g·cm-3。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (3)硅锗合金ii沿晶胞对角面取得的截图为　 (填字母)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 C 由硅锗合金ii的晶胞结构图可知，沿晶胞对角面取得的截图为C。 6.(2024·广州高三二模)Na2CrO4的一种晶胞如图1，沿z轴方向的投影如图2，其中氧原子不在图中标注，Cr位于晶胞面上及晶胞内。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (1)每个晶胞中含有Na+的个数为　　。  8 1 2 3 4 5 6 7 由晶胞结构可知，晶胞中钠离子位于顶角的个数为8、位于面上的个数为6，位于棱上的个数为4，位于体内的个数为3，则钠离子个数为8×+6×+4×+3=8。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (2)晶胞中位于晶胞顶角及体心的Na+的距离为　　 　　　 nm(用含a、b、c的式子表示)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 由晶胞结构可知，晶胞的面对角线长为 nm，则体对角线长为 nm，晶胞中位于晶胞顶角及体心的钠离子的距离为体对角线的 nm。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 7.(2024·惠州高三一模)一种镧镍储氢合金LaNix晶体的结构单元如图所示，电解2产生的H2与其结合后形成LaNixH6(H2进入合金后解离成氢原子并填充在晶胞空隙中，晶胞体积不变)。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (1)该晶体结构单元LaNix中，x=　　，La的配位数为　　。  5 18 1 2 3 4 5 6 7 由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的镧原子个数为12×+2×=3个，位于面上和体内的镍原子个数为18×+6=15，则镧镍储氢合金的化学式为LaNi5，所以x=5；晶胞中镧原子与同层和上下层的镍原子距离最近，则镧原子的配位数为18。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (2)1 mol该合金可以储存　　 mol H2。  9 由(1)可知，晶胞中含有3个LaNi5，由化学式LaNi5H6可知，1 mol该合金可以储存氢气的物质的量为1 mol×3×6×=9 mol。 8.(2024·佛山高三质量检测)铼的某种氧化物的晶胞如图所示，该物质的化学式为　　　　。铼原子填充在氧原子围成的　　　 (填“四面体”“立方体”或“八面体”)空隙中。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 ReO3 八面体 如图所示，该晶胞中，氧原子的个数为×12=3，铼原子的个数为×8=1，故该物质的化学式为ReO3；铼原子填充在氧原子围成的八面体空隙中。 9.(2024·广州高三二模)CsGeBr3是一种可用于制作太阳能电池的钙钛矿型材料，其立方晶胞如图所示，Cs与Br的最短距离比Ge与Br的最短距离大，则Ge在晶胞中的位置为　　　(填“体心”“面心”或“顶角”)；晶体中一个Cs周围与其距离最近的Br的个数为　　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 体心 12 1 2 3 4 5 6 7 由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角的黑球个数为8× =1、位于体心的白球个数为1、位于面心的灰球个 数为6×=3，由化学式可知，灰球为溴原子，由铯 原子与溴原子的最短距离比锗原子与溴原子的最短距离大可知，白球为锗原子、黑球为铯原子；晶胞中位于顶角的铯原子与位于面心的溴原子距离最近，则铯原子周围与其距离最近的溴原子的个数为12。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 10.(2024·广东省名校高三4月联考)银铈合金是优良的导电材料，一种银铈晶体结构单元如图(a)所示： (1)将该结构单元示意图(b)补充完全。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 答案　 1 2 3 4 5 6 7 根据图(a)可以看出，Ce在前面的两个顶角，且位于面对角线的位置，Ag在剩下的6个顶角和6个面心。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (2)该晶体的化学式为　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 Ag15Ce Ce在顶角，均摊为2×，Ag在剩下的6个顶角和6个面心，均摊为6×+6×，所以化学式为Ag15Ce。 11.(2024·高州市高三2月大联考)MoSy被称为润滑之王，其稳定晶体的晶胞结构的透视图与正视图如图所示，晶胞参数α=β=90°，γ=60°，原子间距a=b=c，则y=　　　；晶胞中与Mo原子距离最近且相等的S原子数目为　　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 2 6 1 2 3 4 5 6 7 由图可知，一个晶胞中含有2个Mo原子，4个S原子，故1∶y=2∶4，y=2；晶胞中与S原子距离最近且相等的Mo原子数目为3，故晶胞中与Mo原子距离最近且相等的S原子数目为6。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 12.(2024·茂名市高三下学期第二次综合测试)晶体W的晶胞结构如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 (1)晶胞内八面体阴离子中心原子的配位数为　　　。 (2)W的化学式为　　　　　。   6 Na3AlF6 1 2 3 4 5 6 7 八面体阴离子中心原子的配位数为6；八面体有1+8×=2个，其中Al原子有2个，F原子有6×2=12个，Na原子有4×+10×=6个，W的化学式为Na3AlF6。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 13.(2024·湛江市高三下学期二模)复合材料氧铬酸钙的立方晶胞如图所示。 (1)该晶体的化学式为　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 CaCrO3 根据均摊法进行计算：钙原子位于顶角，钙原子数目为8×=1，氧原子位于面心，氧原子数目为6×=3，铬原子位于体心，数目为1，所以晶体的化学式为CaCrO3。 (2)已知该晶体的密度为ρ g·cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，则相邻Ca2+与Cr3+之间的最短距离为 　 　　　 pm(列出计算式即可)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 ××1010 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 已知该晶体的密度为ρ g·cm-3，NA为阿伏加德罗 常数的值，晶体密度为 g·cm-3，可 以求得晶胞参数a，则相邻Ca2+与Cr3+之间的最 短距离为晶胞体对角线长的一半，所以最短距离为× ×1010 pm。 14.(2024·韶关市高三下学期综合测试)二氧化铈立方晶胞如图所示，则铈原子在晶胞中的位置是　 　　　；晶体中一个Ce周围与其最近的O的个数为　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 面心和顶角 8 1 2 3 4 5 6 7 在二氧化铈立方晶胞结构中，浅灰球位于顶角 与面心，有8×+6×=4个，深灰球位于体内有 8个，浅灰球为Ce原子，位于顶角与面心；以晶 胞结构中上平面面心位置的Ce原子为例，与其 最近的O原子有该晶胞中的4个O原子及无隙并置的上一个晶胞中的4个O原子，共8个。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 15.(2024·广州市天河区普通高中高三测试)Sc的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为　　　。NA为阿伏加德罗常数的值， 晶胞参数为a nm，则该晶体的密度为　　 　 g·cm-3。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 4 ×1021 1 2 3 4 5 6 7 Sc的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为4，根据均摊法得到Sc个数为8×+6×=4，H的个数为8，表示的氢化物为H8Sc4，NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞质量为 m= g，晶胞参数为a nm，晶胞体积为V=(a×10-7)3 cm3，则该晶体的密度ρ=×1021 g·cm-3。 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 16.(2024·深圳市高三下学期一模)某种掺杂CaO的ZrO2晶胞如图所示，Ca位于晶胞的面心。 (1)晶体中每个O周围与其最近的O的个数为　　。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 6 由晶胞图可知晶体中每个O周围与其最近的O个数为6。 (2)已知该晶胞为立方晶胞，晶胞中O与Zr的最小间距为a nm，设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)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 已知该晶胞为立方晶胞，晶胞中钙离子在面心， 有×2=1个，氧离子在晶胞的体内，有8个，锆 离子在顶角有8个，面心有4个，总共有×8+ ×4=3个，晶胞中O与Zr的最小间距为a nm，晶胞边长的一半设为x nm，得到()2+(x)2=a2，计算得到x= nm，该晶体的密度为 g·cm-3。 (3)如图所示结构(　 　　　　　　)与上述晶胞结构不一致的是 　(填字母)。  1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 D 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 13 14 15 16 答案 晶体结构是晶胞旋转得到的，和所给晶胞结构相同，故A正确； 晶胞中钙离子有1个，锆离子有3个，氧离子有8个，微粒间的距离相同，和所给晶胞结构相同，故B正确； 晶胞中钙离子有1个，锆离子有3个，氧离子有8×+12×+6×+1=8个，微粒间的距离相同，和所给晶胞结构相同，故C正确； 晶胞中钙离子有1个，氧离子有8个，锆离子有8×+4×=3个，钙离子之间的距离和所给晶胞中钙离子的距离不同，故D错误。 本课结束 THANKS $$ 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·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。 2.[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=。 3.[2022·广东，20(6)]我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。 ①X的化学式为　　　　　。  ②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm-3，则X中相邻K之间的最短距离为　　　nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。  答案　①K2SeBr6　②××107 解析　①根据晶胞结构得到一个晶胞中K有8个，有8×+6×=4个，则X的化学式为K2SeBr6。②设晶胞参数为a nm，得到ρ=，解得a=×107，X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半，即为××107 nm。 4.[2021·广东，20(6)]理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。 ①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是________________________________________________________________。  ②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为　　　　　　；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=　　　　　。  ③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为　　　　　　　　g·cm-3(列出算式)。  答案　①不能无隙并置成晶体，不是最小重复单元　②4　1∶1∶2　③×1021 解析　①对比图b和图c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单元要求。②以晶胞立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2，右侧晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4。该晶胞中Sb原子均位于晶胞内，因此1个晶胞中含有Sb原子数为8；Ge原子位于晶胞顶角、面上、体心，因此1个晶胞中含有Ge原子数为1+8×+4×=4；Hg原子位于棱边、面上，因此1个晶胞中含有Hg原子数为6×+4×=4；则该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=4∶4∶8=1∶1∶2。③X晶体的密度为×1021 g·cm-3。 5.[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。 题型突破练　[分值：100分] 1.(6分，每空3分)(2024·南粤名校联考)Ni(NO3)2·6H2O经过灼烧可以生成一种Ni的氧化物，其晶胞结构如图。其中Ni的配位数为　　　　。已知该晶胞的晶胞参数均相同，晶胞内两个O原子的最短距离为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(写出计算式即可)。  答案　6　×1030 解析　由图可知，Ni在x、y、z轴方向各有2个最近的O，则配位数为6。晶胞内两个O原子的最短距离为a pm，此距离为晶胞面对角线长的一半，则晶胞边长为a pm，根据“均摊法”，晶胞中含8×+6×=4个Ni2+、12×+1=4个O2-，则晶体密度为×1030g·cm-3。 2.(6分，每空3分)(2024·佛山市南海区高三模拟)In与La、Co等金属形成某种合金In5CoLa，该合金的晶胞结构如图所示，该晶胞中In位于　　　　　　。晶胞为长方体，底边边长均为a pm，高为c pm，该合金密度为d g·cm-3，则阿伏加德罗常数NA=　　　　　 mol-1(写出计算式即可)。  答案　面上　×1030 解析　In与La、Co等金属形成某种合金In5CoLa中In在面上的共有10个，每两个面共用一个In，故为5个，因此In在面上。由d g·cm-3=可知，NA=×10-30 mol-1。 3.(3分)(2024·梅州市部分学校高三5月联考)硫化铟铜是一种新型的纳米材料，具有优异的光电性能和光催化性能。一种由S、In、Cu三种元素组成的化合物的晶胞如图所示。该晶胞的六个面均为矩形，上、下底面的晶胞参数为a nm，高为b nm，晶体密度为d g·cm-3，则阿伏加德罗常数的值为　　　　　(用含a、b、d的式子表示)。  答案　 解析　由题给晶胞结构利用均摊法计算可得硫化铟铜的化学式为CuInS2。1个晶胞的体积V=a2b nm3=a2b×10-21 cm3，1个晶胞的质量m= g，密度d=，故阿伏加德罗常数的值为。 4.(6分，每空3分)(2024·大湾区普通高中高三模拟)(1)V2O5可以溶解在NaOH溶液中，得到V，V在不同的pH下可以得到不同聚合度的多钒酸盐，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，其中一种酸式钒酸根离子可以表示为[H2VxO28]4-，其中x=　　　　　　　。  (2)V的另一种氧化物VO2的立方晶胞如图所示，则在晶胞中，黑球代表的是　　　　　原子。  答案　(1)10　(2)V 解析　(1)由无限链状结构可知，多钒酸盐中钒元素的化合价为+5价，由化合价代数和为0可得，(+1)×2+5x+(-2)×28+4=0，x=10。(2)由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和体心的黑球个数为8×+1=2，位于面上和体内的白球个数为4×+2=4，由氧化物的化学式可知，黑球为钒原子、白球为氧原子。 5.(9分，每空3分)(2024·深圳高三二模)通过掺杂硅可将锗单质转化为不同掺杂比例的硅锗合金，锗及硅锗合金的立方晶胞如图所示。 (1)锗晶体中一个Ge周围与其最近的Ge的个数为　　　　　　　。  (2)若硅锗合金i的晶胞边长为a pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则硅锗合金i晶体的密度为　　　　 g·cm-3(列计算式)。  (3)硅锗合金ii沿晶胞对角面取得的截图为　　　　　(填字母)。  答案　(1)4　(2)　(3)C 解析　(2)由均摊法得，1个硅锗合金i晶胞中含有Si原子个数为2×=1，Ge原子的个数为4+8×+4×=7，晶胞边长为a pm，则硅锗合金i晶体的密度为 g·cm-3。(3)由硅锗合金ii的晶胞结构图可知，沿晶胞对角面取得的截图为C。 6.(6分，每空3分)(2024·广州高三二模)Na2CrO4的一种晶胞如图1，沿z轴方向的投影如图2，其中氧原子不在图中标注，Cr位于晶胞面上及晶胞内。 (1)每个晶胞中含有Na+的个数为　　　　　　　。  (2)晶胞中位于晶胞顶角及体心的Na+的距离为　　　　　 nm(用含a、b、c的式子表示)。  答案　(1)8　(2) 解析　(1)由晶胞结构可知，晶胞中钠离子位于顶角的个数为8、位于面上的个数为6，位于棱上的个数为4，位于体内的个数为3，则钠离子个数为8×+6×+4×+3=8。(2)由晶胞结构可知，晶胞的面对角线长为 nm，则体对角线长为 nm，晶胞中位于晶胞顶角及体心的钠离子的距离为体对角线的，则距离为 nm。 7.(9分，每空3分)(2024·惠州高三一模)一种镧镍储氢合金LaNix晶体的结构单元如图所示，电解2产生的H2与其结合后形成LaNixH6(H2进入合金后解离成氢原子并填充在晶胞空隙中，晶胞体积不变)。 (1)该晶体结构单元LaNix中，x=　　　　，La的配位数为　　　　。  (2)1 mol该合金可以储存　　　　 mol H2。  答案　(1)5　18　(2)9 解析　(1)由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的镧原子个数为12×+2×=3个，位于面上和体内的镍原子个数为18×+6=15，则镧镍储氢合金的化学式为LaNi5，所以x=5；晶胞中镧原子与同层和上下层的镍原子距离最近，则镧原子的配位数为18。(2)由(1)可知，晶胞中含有3个LaNi5，由化学式LaNi5H6可知，1 mol该合金可以储存氢气的物质的量为1 mol×3×6×=9 mol。 8.(6分，每空3分)(2024·佛山高三质量检测)铼的某种氧化物的晶胞如图所示，该物质的化学式为　　　　　　　。铼原子填充在氧原子围成的　　　(填“四面体”“立方体”或“八面体”)空隙中。  答案　ReO3　八面体 解析　如图所示，该晶胞中，氧原子的个数为×12=3，铼原子的个数为×8=1，故该物质的化学式为ReO3；铼原子填充在氧原子围成的八面体空隙中。 9.(6分，每空3分)(2024·广州高三二模)CsGeBr3是一种可用于制作太阳能电池的钙钛矿型材料，其立方晶胞如图所示，Cs与Br的最短距离比Ge与Br的最短距离大，则Ge在晶胞中的位置为　　　　　(填“体心”“面心”或“顶角”)；晶体中一个Cs周围与其距离最近的Br的个数为　　　　。  答案　体心　12 解析　由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角的黑球个数为8×=1、位于体心的白球个数为1、位于面心的灰球个数为6×=3，由化学式可知，灰球为溴原子，由铯原子与溴原子的最短距离比锗原子与溴原子的最短距离大可知，白球为锗原子、黑球为铯原子；晶胞中位于顶角的铯原子与位于面心的溴原子距离最近，则铯原子周围与其距离最近的溴原子的个数为12。 10.(4分)(2024·广东省名校高三4月联考)银铈合金是优良的导电材料，一种银铈晶体结构单元如图(a)所示： (1)将该结构单元示意图(b)补充完全。 (2)该晶体的化学式为　　　　　　　　　。  答案　(1)　(2)Ag15Ce 解析　(1)根据图(a)可以看出，Ce在前面的两个顶角，且位于面对角线的位置，Ag在剩下的6个顶角和6个面心。(2)Ce在顶角，均摊为2×，Ag在剩下的6个顶角和6个面心，均摊为6×+6×，所以化学式为Ag15Ce。 11.(6分，每空3分)(2024·高州市高三2月大联考)MoSy被称为润滑之王，其稳定晶体的晶胞结构的透视图与正视图如图所示，晶胞参数α=β=90°，γ=60°，原子间距a=b=c，则y=　　　　　；晶胞中与Mo原子距离最近且相等的S原子数目为　　　　　。  答案　2　6 解析　由图可知，一个晶胞中含有2个Mo原子，4个S原子，故1∶y=2∶4，y=2；晶胞中与S原子距离最近且相等的Mo原子数目为3，故晶胞中与Mo原子距离最近且相等的S原子数目为6。 12.(6分，每空3分)(2024·茂名市高三下学期第二次综合测试)晶体W的晶胞结构如图所示： (1)晶胞内八面体阴离子中心原子的配位数为　　　　　　　。  (2)W的化学式为　　　　　　　。  答案　(1)6　(2)Na3AlF6 解析　八面体阴离子中心原子的配位数为6；八面体有1+8×=2个，其中Al原子有2个，F原子有6×2=12个，Na原子有4×+10×=6个，W的化学式为Na3AlF6。 13.(6分，每空3分)(2024·湛江市高三下学期二模)复合材料氧铬酸钙的立方晶胞如图所示。 (1)该晶体的化学式为　　　　　　。  (2)已知该晶体的密度为ρ g·cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，则相邻Ca2+与Cr3+之间的最短距离为　　　　 pm(列出计算式即可)。  答案　(1)CaCrO3　(2)××1010 解析　(1)根据均摊法进行计算：钙原子位于顶角，钙原子数目为8×=1，氧原子位于面心，氧原子数目为6×=3，铬原子位于体心，数目为1，所以晶体的化学式为CaCrO3。(2)已知该晶体的密度为ρ g·cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为 g·cm-3，可以求得晶胞参数a，则相邻Ca2+与Cr3+之间的最短距离为晶胞体对角线长的一半，所以最短距离为××1010 pm。 14.(6分，每空3分)(2024·韶关市高三下学期综合测试)二氧化铈立方晶胞如图所示，则铈原子在晶胞中的位置是　　　　；晶体中一个Ce周围与其最近的O的个数为　　　　　。  答案　面心和顶角　8 解析　在二氧化铈立方晶胞结构中，浅灰球位于顶角与面心，有8×+6×=4个，深灰球位于体内有8个，浅灰球为Ce原子，位于顶角与面心；以晶胞结构中上平面面心位置的Ce原子为例，与其最近的O原子有该晶胞中的4个O原子及无隙并置的上一个晶胞中的4个O原子，共8个。 15.(6分，每空3分)(2024·广州市天河区普通高中高三测试)Sc的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为　　　　　。NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为a nm，则该晶体的密度为　　　　　 g·cm-3。  答案　4　×1021 解析　Sc的一种氢化物晶胞结构如图，晶体中H周围与其最近的Sc的个数为4，根据均摊法得到Sc个数为8×+6×=4，H的个数为8，表示的氢化物为H8Sc4，NA为阿伏加德罗常数的值，晶胞质量为m= g，晶胞参数为a nm，晶胞体积为V=(a×10-7)3 cm3，则该晶体的密度ρ=×1021 g·cm-3。 16.(9分，每空3分)(2024·深圳市高三下学期一模)某种掺杂CaO的ZrO2晶胞如图所示，Ca位于晶胞的面心。 (1)晶体中每个O周围与其最近的O的个数为　　　　　。  (2)已知该晶胞为立方晶胞，晶胞中O与Zr的最小间距为a nm，设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)。  (3)如图所示结构()与上述晶胞结构不一致的是　　　　(填字母)。  答案　(1)6　(2)　(3)D 解析　(1)由晶胞图可知晶体中每个O周围与其最近的O个数为6。(2)已知该晶胞为立方晶胞，晶胞中钙离子在面心，有×2=1个，氧离子在晶胞的体内，有8个，锆离子在顶角有8个，面心有4个，总共有×8+×4=3个，晶胞中O与Zr的最小间距为a nm，晶胞边长的一半设为x nm，得到()2+(x)2=a2，计算得到x=，则晶胞的边长为 nm，该晶体的密度为 g·cm-3。(3)晶体结构是晶胞旋转得到的，和所给晶胞结构相同，故A正确；晶胞中钙离子有1个，锆离子有3个，氧离子有8个，微粒间的距离相同，和所给晶胞结构相同，故B正确；晶胞中钙离子有1个，锆离子有3个，氧离子有8×+12×+6×+1=8个，微粒间的距离相同，和所给晶胞结构相同，故C正确；晶胞中钙离子有1个，氧离子有8个，锆离子有8×+4×=3个，钙离子之间的距离和所给晶胞中钙离子的距离不同，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$