课时跟踪检测（十八） 晶体结构的比较及晶胞相关计算（练习）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅱ

课时跟踪检测（十八） 晶体结构的比较及晶胞相关计算 1．(2025·四川乐山模拟)下列有关晶体结构的叙述错误的是 (　 ) A．金刚石的网状结构中，最小的环上有6个碳原子 B．分子晶体熔化时，不破坏共价键；共价晶体熔化时，破坏共价键 C．在金属铜的晶体中，由于存在自由电子，因此铜能导电 D．在氯化铯晶体中，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有8个 解析：选D　金刚石结构中，最小的环上有6个碳原子，A正确；分子晶体熔化时只是状态发生变化，只破坏分子间作用力，没有化学键的断裂，共价晶体的构成微粒是原子，熔化时共价键被破坏，B正确；金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，在通电条件下，自由电子的定向移动使得金属晶体能导电，C正确；在氯化铯晶体结构中，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有6个，D错误。 2．镍酸镧电催化剂立方晶胞如图所示，晶胞参数为a，具有催化活性的是Ni，图①和图②是晶胞的不同切面。下列说法错误的是 (　 ) A．催化活性：①>② B．镍酸镧晶体的化学式为LaNiO3 C．La周围紧邻的O有4个 D．La和Ni的最短距离为a 解析：选C　具有催化活性的是Ni，图②中没有Ni原子，则催化活性：①>②，故A正确；镍酸镧电催化剂立方晶胞中含有1个La，12×=3个O，8×=1个Ni，镍酸镧晶体的化学式为LaNiO3，故B正确；由晶胞结构可知，La在晶胞体心，O在晶胞的棱心，则La周围紧邻的O有12个，故C错误；由晶胞结构可知，La和Ni的最短距离为体对角线的一半，为a，故D正确。 3．高温下，超氧化钾晶体结构与NaCl的相似，其晶体结构的一个基本重复单元如图所示，已知晶体中氧的化合价可看作部分为0，部分为-2。下列说法正确的是 (　 ) A．晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+ B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+和4个 C．晶体中与每个K+距离最近的K+有8个 D．晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比为2∶1 解析：选B　由晶胞结构图可知，晶体中每个K+周围有6个，同样每个周围有6个K+，A错误；根据均摊法，每个晶胞中含有8×+6×=4个K+、1+12×=4个，超氧化钾晶体中两种离子的个数比为1∶1，所以其化学式为KO2，B正确；根据晶胞结构可知，晶体中与每个K+距离最近的K+有12个，C错误；中O的平均化合价为-0．5，所以若有1个-2价氧原子，则应有3个0价的氧原子，故0价氧原子与-2价氧原子个数比为3∶1，D错误。 4．某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。已知该晶体的密度为d g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则下列说法错误的是 (　 ) A．方块A含有1个Fe2+、4个O2- B．方块B含有0.5个Fe2+、4个O2-、4个Fe3+ C．该氧化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为1∶2∶4 D．晶胞的棱长为×107 nm 解析：选A　根据均摊法计算，方块A含有1+4×=1．5个Fe2+、4个O2-，故A错误。根据均摊法计算，方块B含有4×=0．5个Fe2+、4个O2-、4个Fe3+，故B正确。Fe2+位于晶胞的顶点、面心以及方块A的体心，O2-位于方块A、B的内部，Fe3+位于方块B的内部；晶胞中Fe2+数目=4+8×+6×=8、Fe3+数目=4×4=16，O2-数目=4×8=32，故该氧化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为8∶16∶32=1∶2∶4，故C正确。设该晶胞的棱长为a cm，晶胞中含有Fe2+、Fe3+、O2-的个数分别为8、16、32，它们的相对原子质量之和是8×232，有8×232=d×a3×NA，解得a=，即晶胞的棱长为×107 nm，故D正确。 5．(2025·湖北黄冈一模)科研工作者合成了低温超导化合物M，再利用低温去插层法，获得了一个新化合物N。二者的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是 (　 ) A．去插层过程实质是将M中Cs元素转化为CsI去除 B．N的化学式为V2Se2O C．N中V原子填充了Se原子构成的正八面体空隙 D．M中与Cs原子最临近的Se原子有8个 解析：选C　去插层过程中Cs元素均转化为CsI，故A正确；根据均摊原则，晶胞中含有8×+4×=4个V、8×+2=4个Se、8×+1=2个O，所以N的化学式为V2Se2O，故B正确；N中V原子位于Se原子围成的正方形中心，故C错误；根据图示，观察M的结构，与Cs原子最临近的Se原子有2×4=8个，故D正确。 6．(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为+4价，La为+3价。下列说法错误的是 (　 ) A．导电时，Ti和La的价态不变 B．若x=，Li+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 解析：选B　由题意可知导电时Li+发生迁移，没有发生化学变化，Ti和La的化合价不变，A项正确；由晶胞图可知，LixLayTiO3中Li+、La3+和空位均位于晶胞体心，则x+y=1-空位数目，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得x+3y=2，若x=，则y=，空位数目为1--=，Li+与空位的数目不相等，B项错误；与体心最邻近的O原子位于12条棱的棱心，共12个，C项正确；内电路中电流从负极流向正极，阳离子(Li+)也移向正极，空位移动方向与Li+移动方向相反，故空位移动方向与电流方向相反，D项正确。 7．(2025·河南许昌联考)实验室制取HF的原理为CaF2+H2SO4CaSO4+2HF↑，氢氟酸可用来刻蚀玻璃，发生反应：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。CaF2的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 (　 ) A．氢化物的稳定性：HF>H2O B．SiF4、H2O、S三者的中心原子价层电子对数相等 C．CaF2的晶体密度为g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值) D．CaF2晶体中F-与Ca2+之间的最近距离为a pm 解析：选D　非金属性：F>O，则氢化物的稳定性：HF>H2O，故A正确；SiF4、H2O和S的中心原子的价层电子对数均为4，故B正确；由CaF4晶胞可知每个晶胞中含有8×+6×=4个Ca2+，8个F-，由晶胞结构可知其密度为g·cm-3故C正确；CaF2晶体中Ca2+为面心立方最密堆积，F-位于Ca2+围成的正四面体的空隙中，F-与Ca2+之间的最近距离为立方晶胞体对角线长的，即为a pm，故D错误。 8．[双选]某水性钠离子电池电极材料由Na+、Fe2+、Fe3+、CN-组成，其立方晶胞嵌入和嵌出Na+过程中，Fe2+与Fe3+含量发生变化，依次变为格林绿、普鲁士蓝、普鲁士白三种物质，其过程如图所示。下列说法错误的是 (　 ) A．普鲁士蓝中Fe2+与Fe3+个数比为1∶2 B．格林绿晶体中Fe3+周围等距且最近的Fe3+数为6 C．每个Fe晶胞完全转化为NaFe晶胞，转移6个e- D．若普鲁士白的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为×1030 g·cm-3 解析：选AC　根据均摊原则，普鲁士蓝晶胞中含Fe： 8×+6×+12×+1=8个、CN-：24×+24×+6=24个，Na+：4个，根据化合价代数和等于0，可知Fe2+ 与Fe3+个数比为1∶1，A错误；根据晶胞图，格林绿晶体中Fe3+周围等距且最近的Fe3+数为6，B正确；每个Fe晶胞有8个Fe3+完全转化为NaFe晶胞，转移8个e-，C错误；根据均摊原则，普鲁士白晶胞中含Fe：8×+6×+12×+1=8个、CN-：24×+24×+6=24个、Na+：8个，若普鲁士白的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为 = ×1030 g·cm-3，D正确。 9．(2024·黑、吉、辽卷)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Co9S8 B．晶胞2中S与S的最短距离为a C．晶胞2中距Li最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 解析：选B　由均摊法知，结构1中含Co数目为×4+4=4．5，含S数目为×12+1=4，Co、S个数比为9∶8，则结构1钴硫化物的化学式为Co9S8，A正确；由晶胞2可知，S与S的最短距离为面对角线长度的，即a，B错误；晶胞2中Li与周围4个S形成正四面体结构，故晶胞2中距Li最近的S有4个，C正确；晶胞2中Li数目为8，S数目为×12+1=4，晶胞2中含4个Li2S，晶胞3中Li数目为8，S数目为×8+×6=4，晶胞3中也含4个Li2S，故晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D正确。 10．CsPbBr3纳米晶体作为新一代光电半导体材料，已被广泛应用于光电子器件领域。CsPbBr3的晶胞为ABC3立方型，其结构如下图所示。容忍因子τ=(rA、rB和rC分别代表着A、B、C位的离子半径)，其数值越接近1，晶体结构越稳定。已知τ=0.828。下列说法错误的是 (　 ) A．CsPbBr3晶体中Cs+和Pb2+的配位数均为6 B．CsPbBr3晶体中Pb2+填充在Br-构成的正八面体空隙中 C．若要提高CsPbBr3晶体的稳定性，可用离子半径略小于Pb2+的离子取代Pb2+ D．若某ABC3型晶体的容忍因子τ=1，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切 解析：选A　根据晶胞结构可知CsPbBr3晶体中Cs+的配位数为12，Pb2+的配位数为6，A错误；根据晶胞结构可知CsPbBr3晶体中Pb2+填充在Br-构成的正八面体空隙中，B正确；根据题干可知容忍因子的数值越接近1，晶体结构越稳定，Pb2+处于B位，τ=0.828，若用离子半径略小于Pb2+的离子取代Pb2+，容忍因子的分母减小、容忍因子增大，越来越接近1，会提高晶体的稳定性，C正确；τ=1说明=rA+rC，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切，D正确。 11．(14分)(1)钴晶体的一种晶胞(如图1所示)边长为a nm，密度为ρ g·cm-3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴原子半径为　　　　nm，钴的相对原子质量可表示为　　　　。(4分)  (2)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。Zn2+的配位数是　　　　，S2-填充在Zn2+形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a= 　　　nm。(4分)  (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图3所示。 ①立方氮化硼属于　　　　　晶体，其中硼原子的配位数为　　　　。(4分)  ②已知：立方氮化硼的密度为d g·cm-3，B原子半径为x pm，N原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中原子的空间利用率为　　　　　 　　(列出化简后的计算式)。(2分) 解析：(1)由钴晶体的晶胞可知，晶胞中含有钴原子的数目为8×+1=2，晶胞体积V=(a×10-7cm)3，由于体对角线的长度是钴原子半径的4倍，所以钴原子半径为a nm，设钴的相对原子质量为M，ρ=，则M=5a3ρNA×10-22。(2)根据晶胞结构可知晶胞中含有Zn2+的个数为8×+6×=4，S2-的个数为4，其化学式是ZnS。根据晶胞结构可知S2-位于4个Zn2+形成的正四面体空隙中，S2-的配位数是4，根据化学式可判断Zn2+的配位数也是4。若该晶体的密度为d g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则d g·cm-3=，因此该晶胞参数a= cm=×107 nm。(3)①立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，氮化硼的化学式为BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4。②晶胞中N原子数为4，B原子数为8×+6×=4，晶胞的质量m= g，晶胞的体积V= cm3，B、N原子总体积V'=4×[+]=×(x3+y3)×10-30 cm3，晶胞中原子的空间利用率为×100%=×100%。  答案：(1)a　5a3ρNA×10-22　 (2)4　×107　 (3)①共价　4　②×100% 学科网（北京）股份有限公司 $$