第3板块 大主题整合4 微课时突破2 综合深化解重难（晶体结构的比较及晶胞相关计算）（课件）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅰ

微课时突破 2　 综合深化解重难 （晶体结构的比较及晶胞相关计算） 一、 二、 提能力(一) 常见晶体的结构 三、 目 录 提能力(二) 晶胞的计算 课时跟踪检测 提能力(一) 常见晶体的结构 1．共价晶体 晶体 晶体结构 晶体详解 金刚石 ①每个碳与相邻4个碳以共价键结合，碳原子轨道均为sp3杂化，形成正四面体结构； ②键角均为109°28'； ③最小碳环由6个C组成且6原子不在同一平面内； ④每个C参与4个C—C键的形成，C个数与C—C键数之比为1∶2 续表 SiO2 ①每个Si与4个O以共价键结合，硅原子轨道均为sp3杂化，形成正四面体结构； ②每个正四面体占有1个Si、4个“O”，n(Si)∶n(O)=1∶2； ③最小环上有12个原子，即6个O、6个Si 2．分子晶体 冰 水分子间的主要作用力是氢键，也存在范德华力，每个水分子周围紧邻的水分子有4个 干冰 ①8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子； ②每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个 3．离子晶体 NaCl型 ①每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个，每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个； ②每个晶胞中含4个Na+和4个Cl- CsCl型 ①每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有8个，每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有6个； ②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl- 续表 CaF2型 ①每个Ca2+周围距离最近且相等的F-有8个；每个F-周围距离最近且相等的Ca2+有4个； ②Ca2+、F-的配位数分别为8和4 4．金属晶体 简单立方堆积 典型代表Po，配位数为6， 空间利用率为52% 面心立方 最密堆积 又称为铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率为74% 体心立方 堆积 又称为钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率为68% 六方最密 堆积 又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率为74% 续表 5．混合晶体 石墨 ①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力； ②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C采取的杂化方式是sp2； ③每层相邻碳原子间存在σ键和π键，还有金属键； ④C—C键的键长比金刚石的C—C键的键长短，熔点比金刚石的高 1．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是(　 ) A．在NaCl晶体中，距Na+最近的Na+有12个 B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+ C．在金刚石晶体中，最小的环上有6个碳原子 D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE 全训题点考法 √ 解析：以顶点Na+为研究对象，与之最近的Cl-处于晶胞棱心且关于Na+对称，即距Na+最近的Cl-有6个，与之最近的Na+处于面心，共12个，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2+位于晶胞顶点和面心，每个晶胞平均占有Ca2+数目为8×+6×=4，故B正确；金刚石晶体中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，每个碳原子形成四个共价键，从而形成空间网状结构，故C正确；该气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，分子式应为E4F4或F4E4，故D错误。 2．(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au-Cu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18K金 B．Ⅱ中Au的配位数是12 C．Ⅲ中最小核间距Au-Cu<Au-Au D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1 √ 解析：24K金中金的质量分数为100%，则18K金中金的质量分数为×100%=75%，Ⅰ中Au位于体心，个数为1，Cu位于顶点，个数为8×=1，则Au的质量分数为×100%≈75%，A正确；Ⅱ中Au位于顶点，个数为8×=1，Cu位于面心，个数为6×=3，晶体的化学式为Cu3Au，1个Cu周围有4个Au，则1个Au周围有12个Cu，Au的配位数是12，B正确；Ⅲ中Au-Cu和Au-Au的最小核间距均为面对角线长度的，故最小核间距Au-Cu=Au-Au，C错误；结合上述分析可知，Ⅰ中Au、Cu原子个数比为1∶1，Ⅱ中Au、Cu原子个数比为1∶3，Ⅲ中Au位于面心，个数为6×=3，Cu位于顶点，个数为8×=1，Au、Cu原子个数比为3∶1，D正确。 3．(2025·江西吉安一模)具有双钙钛矿型的某氧化物通过掺杂改性可用作固体电解质材料，其晶体的一种完整结构单元如图所示，但真实的晶体中存在5%的O空位缺陷，下列说法错误的是 (　 ) A．Ni原子与Mn原子的配位数相等 B．不考虑晶体缺陷，该晶体的 化学式为La2MnNiO3 C．O空位的形成有利于O2-的传导 D．考虑晶体缺陷，该晶体的+3价与+4价La原子个数比为4∶1 √ 解析：Ni与Mn原子均位于顶点，且个数相同，因此配位数也相同，A正确；La个数是1，Ni与Mn个数均为4×=0.5，O的个数为6×=3，晶体化学式为La2NiMnO6，B错误；O空位的形成有利于O2-的传导，因为空位处动能大，离子移动快，C正确；晶体化学式为La2NiMnO6，考虑缺陷则是La2NiMnO5.7，设+3价La为x个，+4价La为y个，则x+y=2，3x+4y+5=5.7×2=11.4，解得x=1.6，y=0.4，+3价与+4价La原子个数比为4∶1，D正确。 4．(1)(2024·贵州卷节选)NaFeO2的晶胞结构示意图如图所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有　 　　　个。  解析：由NaFeO2的晶胞图可知，每个晶胞中含有Fe：4×+2=3，Na：8×+2=3，O：8×+4=6，即每个晶胞中NaFeO2的单元数有3个。 3 (2)(2024·江苏卷节选)铁酸铋晶胞如图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上，O原子未画出)，其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=　　　　　。  解析：由铁酸铋晶胞结构示意图可知，晶胞中体内有4个Fe原子，面上有8个Fe原子，Fe原子的数目为4×1+8×=8；Bi原子全部在晶胞的面上，共有8×=4，因此，其中原子数目比N∶N=2∶1。 2∶1 (3)(2024·浙江1月选考节选)某化合物的晶胞如图，其化学式是　　 　　　，晶体类型是　　　　　　。  CrCl2·4H2O 分子晶体 提能力(二) 晶胞的计算 1．晶胞中粒子数的计算 根据均摊法计算出一个晶胞中所含微粒的数目，求出晶胞所含微粒个数的最简整数比，从而写出晶体的化学式。 2．立方晶胞中的4个关系 (1)面对角线长=a(设棱长为a)。 (2)体对角线长=a(设棱长为a)。 (3)体心立方堆积4r=a(r为原子半径)。 (4)面心立方堆积4r=a(r为原子半径)。 3．晶体密度的计算 4．计算空间利用率 晶胞的空间利用率=×100%。 输入 考查角度(一) 晶体密度的计算 [典例]　(1)(2024·全国甲卷节选)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为　　　　。设 NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为______________________ g·cm-3(列出计算式)。  6 [解析]　晶胞中距离黑球(白球)最近的白球(黑球)数目为6，故Pb的配位数为6；晶胞中黑球数目为12×+1=4，白球数目为8×+6× =4，即晶胞中含有4个PbS，故该晶体密度为 g·cm-3。 (2)(2023·山东卷节选)一定条件下，CuCl2、K和F2 反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞 结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，α=β=γ=90°)，其中 Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式为 ________________________________________。  若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度为 　　 　　g·cm-3(用含NA的代数式表示)。  CuCl2+4K+2F2 2KCl+K2CuF4 [解析]　根据均摊法，X的晶胞中白色小球的个数为16×+4×+ 2=8，黑色小球的个数为8×+2=4，灰色小球的个数为8×+1=2，则X中灰球、黑球、白球的个数比为1∶2∶4，根据Cu化合价为+2，结合元素守恒、化合物中各元素化合价代数和为0可知，X为K2CuF4，则题中反应的化学方程式为CuCl2+4K+2F2 2KCl+K2CuF4。晶胞质量为g=g，晶胞体积为(a×10-10cm)×(b×10-10 cm) ×(c×10-10 cm)= abc×10-30 cm3，则化合物X的密度为 g·cm-3 =g·cm-3。 [归纳总结]　晶体密度求算的思维流程 [对点训练] 1．(2024·河北卷)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a pm，NA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BiF3 B．粒子S、T之间的距离为a pm C．该晶体的密度为 g·cm-3 D．晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 √ 解析：根据均摊法可知，该晶胞中Bi的个数为12×+1=4，F的个数为8×+6×+8=12，故该铋氟化物的化学式为BiF3，A正确；如图所示 ，通过S向T所在面上作垂线，由晶胞结构可知， 交点A位于面对角线的处，则SA=a pm，AT=a pm，根据勾股定理可得ST2=SA2+AT2=+=a2 pm2，则粒子S、T之间的距离为a pm，B正确；该晶体密度为g·cm-3= g·cm-3，C正确；以题给晶胞体心处铋离子为研究对象，距离其最近的氟离子为位于该晶胞体内的8个氟离子，D错误。 2．(2024·重庆卷)储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示，MgH2的摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是 (　 ) A．H-的配位数为2 B．晶胞中含有2个Mg2+ C．晶体密度的计算式为 g·cm-3 D．Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离为 nm √ 解析：与H-距离最近且相等的Mg2+的个数为3，则H-的配位数为3(或以体心处Mg2+为研究对象，与其距离最近且相等的H-的个数为6，则Mg2+的配位数为6，结合化学式MgH2可知，H-的配位数为3)，A项错误；Mg2+位于晶胞的顶点和体心，该晶胞中Mg2+的个数为8×+1=2，B项正确；H-位于晶胞的面上和体内，个数为4×+2=4，该晶胞的体积为a×10-7 cm×a×10-7 cm ×c×10-7 cm=a2c×10-21 cm3，该晶胞中含有2个MgH2，晶胞质量为 g，则晶体密度为 g·cm-3，C项错误；Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半，为 nm，D项错误。 3．(1)(2024·北京卷节选)白锡和灰锡是单质Sn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Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有_____个。  解析：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，这5个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若白锡和灰锡的晶胞体积分别为v1nm3和v2nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是　　 　。  解析：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∶=。 4 (2)(2023·北京卷节选)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，结构如图所示： 晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为　　　。 已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1， 阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度 为　　　　 　　g·cm-3。(1 nm=1 cm)  4 解析：由晶胞结构可知，1个晶胞中含有8×+4×+2×+1=4个[Mg(H2O)6]2+，含有4个；该晶体的密度为 g·cm-3。 输入 考查角度(二) 粒子间距离的计算、配位数的判断 [典例]　(1)(2024·浙江6月选考节选)某化合物的晶胞如图，Cl-的配位数(紧邻的阳离子数)为　　；写出该化合物的化学式：　　　　，写出该化合物与足量NH4Cl溶液反应的化学方程式： __________________________________________。  12 K3ClO+2NH4Cl+H2O === 3KCl+2NH3·H2O [解析]　由晶胞结构知，Cl位于8个顶点，O位于体心，K位于面心，1个晶胞中含Cl：8×=1个、含O：1个、含K：6×=3个，该化合物的化学式为K3ClO；由图可知，Cl-的配位数为=12；该化合物可看成KCl·K2O，故该化合物与足量NH4Cl溶液反应生成KCl和NH3·H2O，反应的化学方程式为K3ClO+2NH4Cl+H2O === 3KCl+ 2NH3·H2O。 (2)(2023·全国乙卷节选)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示，晶胞中含有　　 　个Mg，该物质化学式为　　 　　；B—B最近距离为　 　　。  [解析]　结合投影图可知，晶体结构图中实线部分为1个晶胞，Mg位于晶胞顶点，数目为4×+4×=1，B位于晶胞体内，数目为2，故该物质的化学式为MgB2；如图 ，B位于边长为a的正三角形的中心，故B—B的最近距离为a××2=a。 1 MgB2 a (3)(2023·浙江6月选考节选)某含氮化合物晶胞如图，其化学式为　　　　，每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为　　　　。  CaCN2 6 [解析]　Ca2+个数为2+4×+4×=3，C个数为2+2×+2× =3，则其化学式为CaCN2；右图中 ，以“→”标记的C进 行分析，该晶胞中2个钙离子距其最近，而该阴离子团被3个晶胞共用，其俯视图为 ，因此距离其最近的钙离子个数为6，其配位数为6。 [对点训练] 1．(2024·湖南卷)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH+C+N2 Li2CN2+H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是(　 ) A．合成反应中，还原剂是LiH和C B．晶胞中含有的Li+个数为4 C．每个C周围与它最近且距离相等的Li+有8个 D．C为V形结构 √ 解析：LiH中H元素为-1价，C中N元素为-3价，C元素为+4价，根据反应2LiH+C+N2 Li2CN2+H2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LiH和C，故A正确；根据均摊法可知，Li+位于晶胞的面上，则含有Li+的个数为8×=4，故B正确；观察位于体心的C可知，与它最近且距离相等的Li+有8个，故C正确；C的中心原子C原子的价层电子对数为2+×(4+2-3×2)=2，且C与CO2互为等电子体，可知C为直线形分子，故D错误。 2．按要求回答问题。 (1)硅化镁是一种窄带隙n型半导体材料，在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造等领域具有重要应用前景。硅化镁的晶胞参数a=0.639 1 nm，属于面心立方晶胞，结构如图1所示。Si原子的配位数为　　　　。  8 (2)图2所示为高温超导领域里的一种化合物(钙钛矿)结构中的最小重复单元。该化合物中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子有　　　　个。  (3)NaAlH4晶胞结构如图3所示，它由两个正六面体叠加而成，NaAlH4晶体中，与Al紧邻且等距的Na+有　　　个。  6 8 解析：以体心的Al研究，与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱心、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心，与Al紧邻且等距的Na+有8个。 (4)一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体如图4所示，晶胞棱上的球代表Ba，顶点的球代表Y，四方锥中心和八面体中心的球代表Fe，其余小球代表O。其中Y的配位数为　　　　。  8 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$