考点四 晶体结构的分析与计算-【红对勾】2025年高考化学二轮复习讲与练

考点四 晶体结构的分析与计算 的相对原子质量为 (精确至1，已知 真题 研练9 Ti的相对原子质量为48)。 1.(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 4.(2024·甘肃卷节选)某含钙化合物的晶胞结 ●Au 构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶 OCu 胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c,a=3= A.I为18K金 y=90°。图丙中Ca与N的距离为 B.Ⅱ中Au的配位数是12 pm;化合物的化学式是 ,其摩尔质量 C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu<Au-Au 为Mg·mol厂，阿伏加德罗常数的值是NA, D.I、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为 则晶体的密度为 g·cm3(列出计算 1:1、1:3、3:1 表达式)。 2.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用 OCa 于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种 ⊕B 035 氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截 ●N 面图，晶胞的边长为apm,NA为阿伏加德罗 常数的值。下列说法错误的是 ( -a pm P 甲 丙 Bi 要点梳理 -a pm- M 1.掌握典型晶体的结构特点 A.该铋氟化物的化学式为BF 典型 晶体结构 结构分析 B粒子S,T之间的距离为 物质 4 a pm ①8个CO2位于立方体的顶 C.该晶体的密度 1064 VAXa3X100g·cm3 角且在6个面的面心又各有 1个C02。 D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有 ②每个CO,分子周围紧邻 6个 干冰 的CO2分子有12个。 3.(2024·辽宁卷节选)负载在TiO2上的RuO2 催化活性高，稳定性强。TiO2和RuO2的晶 ③密度p=4X44g·mol NaXa3 体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似 (a为晶胞棱长，NA为阿伏 相等，RuO2与TiO2的密度比为1.66，则Ru 加德罗常数) 第一部分专题五 物质结构 元素周期律一闭 续表 续表 典型 典型 晶体结构 结构分析 晶体结构 结构分析 物质 物质 ①键角均为109°28'。 ①Zn+、S的配位数均为4。 ②最小碳环由6个C组成且 ②密度p= 4×97g·mol 6个C不在同一平面内。 ZnS NAXa ③每个C参与4个C-C的 (a为品胞棱长，NA为阿伏 ●7n2 金刚石 形成，C的原子数与C一C 加德罗常数) 数之比为1：2。 2.晶胞分析的方法 均摊法 ④密度p 8×12g·mol 正六棱柱 NaXa3 正方体 正三棱柱 (a为晶胞棱长，NA为阿伏 晶胞 加德罗常数) ①每个Si与4个O以共价 键结合，形成正四面体结构。 ②每个正四面体占有1个Si 顶角：水平顶角2水平 顶角8：棱上 “20”,因此二氧化硅晶 4个 均摊 SiO. 1 棱，竖直棱棱，竖直校 体中Si与O的个数之比为 规则 :面心2休 面心：体 1 oSi0 内1 036 1:2。 ③最小环上有12个原子，即 内1 内1 6个0,6个Si 3. 晶体密度及粒子间距离的计算方法 (1)计算晶体密度的方法 ①Na、Cl的配位数均为6。 ② 密 度 确定晶胞中 物质的 品胞的质量 粒子个数 化学式 密度 NaC 4×58.5g·mo1 NAXa3 (a为晶 确定晶胞的体积 胞棱长，NA为阿伏加德罗 (2)计算晶体中粒子间距离 常数) ①分析思路 ①Cs、C1的配位数均为8。 确定晶胞中 物质的 晶胞的 粒子个数 化学式 质量 晶胞 粒子 ②密度p 168.5g·mol- 的体 → 间的 CsC NaXa3 晶胞的密度 积 距离 OCI oCs (a为晶胞棱长，NA为阿伏 ②常见堆积模型粒子之间的距离（α为晶胞参 加德罗常数) 数，r为粒子半径) ①Ca2+的配位数为8；F的 六方密 配位数为4。 简单立方 体心立方 面心立方 金刚石型 堆积 CaF, ②密度p= 4×78g·mol-1 NaXa3 ●F-oCa2 (a为晶胞棱长，Na为阿伏 加德罗常数) a=2r √3a=4r √2a=4r a=2 3a=8r ☑一红团勾·讲与练·高三二轮化学 4.原子坐标与投影图 ③沿体对角线的投影为 (1)体心立方晶胞结构模型图的原子坐标与 投影图 (3)金刚石晶胞结构模型的原子坐标与投影图 24 佐上佑上 ①若原子1，原子3，原子7的坐标分别为 (0,0,0),(1,1,0),(1,1,1),则原子2，原子4， 左下 原子5，原子6，原子8，原子9的坐标分别为 X (0,1,0),(1,0,0),(0,0,1),(0,1,1), ①若a原子为坐标原点，晶胞棱长的单位为 (1,0,1),（ 111 1,则原京子1,23,4的坐标分别为（仔，》， 222° ②沿x、y轴的投影图为 经引停》层》 ②沿x、y轴的投影图为 ③沿体对角线的投影为 037 ③沿体对角线的投影为 (2)面心立方晶胞结构模型图的原子坐标与 Q 投影图 ○11 2 15 考向专练 1014 1.(2024·湖北圆创联盟3月联考)一种硼镁化 13○ 合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系， ①原子10~15分别位于六个面的面心，原子1 其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示 和原子2的坐标为(0,0,0)，(1,1,1)，则确定坐标 (晶胞棱长为apm,晶胞高为cpm,NA为阿 参数：10(0》1n(号7小，12(1,2 伏加德罗常数的值)。 120° 213(23o14(20,》15(分，》 ②沿x、y轴的投影图为 OMg●B 下列说法正确的是 A.该物质的化学式为Mg2B B.硼原子间最近距离为)apm 第一部分 专题五物质结构元素周期律一佛 C.Mg的配位数为12 A.S的配位数是6 D.该物质的摩尔体积为a2cX10NAm3/mol 2.(2024·河北张家口一模)稀磁半导体 B晶胞中B原子分数坐标为（任，，》 Li,Zn,As:的立方晶胞结构如图所示，已知 C.该晶体的密度ρ= 9.32×1029 a3·NA g/m N.Q两点对应的原子坐标分别为，，) D.相邻两个Hg的最短距离为2anm 和合，日。小阿伏加整罗常数的值为N,下 4.(2024·河南五市3月联考)①钴单质晶体中 列说法错误的是 原子在某温度下的堆积模型如图，若其晶胞 anm 几何体的体积是2acm3,钴单质的密度为 pg·cm3,已知阿伏加德罗常数的值为NA, o Li 则钴的摩尔质量为 ●As ○Zn A.该晶体的化学式为LiZnAs B.该晶体中M点的原子坐标为（仁，，3） 444 C.晶体的密度为5.88×102 NAXa3g·cm3 ②经X射线衍射测定发现，晶体钴在417℃ D.若以Li为晶胞顶角，则Zn位于晶胞的棱 以上堆积方式发生改变，其剖面图如图所 038 心和面心 示，则该堆积方式属于 ,若该 3.(2024·“九省联考”江西卷)朱砂（硫化汞）在 堆积方式下钴原子的半径为”，则该晶体的 众多先秦考古遗址中均有发现，其立方晶系B 空间利用率为 (用含π的代数 型晶胞如下图所示，晶胞参数为anm,A原 式表示)。 子的分数坐标为(0,0,0)，阿伏加德罗常数的 值为NA,下列说法正确的是 ( OHg ●S ●● 沿z轴投影 高考题型突破④ 物质结构与性质综合题 〔真题示例) (2)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及 其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学 (2024·山东卷)锰氧化物具有较大应用价 式为 值，回答下列问题： (1)Mn在元素周期表中位于第 周期 ●Mn 族；同周期中，基态原子未成对电子 数比Mn多的元素是 (填元素符号)。 ☑一红网勾·讲与练·高三二轮化学对数均为4，且没有孤电子对，中心原子均采取s杂化，故 体内的8个F位于8个小立方体的体心，以M为原点建立 NH、SO的空间结构均为正四面体形，故D正确。 坐标系，令N的原子分数坐标为(0,0,1)，与Q、M均在同 2.BW的一种同位素可用于文物年代测定，则W是碳元素， 条棱上的F的原子分数坐标为(1,0,0)，则T的原子分数坐 由于X、W同一主族，X在W的下一周期，则X是硅元素。 根据元素的相对位置，Y是磷元素，Z是砷元素。G、As是 标为1,22）s的原子分数坐标为（仔，，）所以粒 同一周期元素，原子序数越大，原子半径就越小，所以原子半 子S、T之间的距离为 径为Ga>Z(As),故A错误；SiC是原子之间以共价键结合 形成的立体网状结构，该晶体属于共价晶体，故B正确：S、P √-）+(g）-(合Txam-年m, 是同一周期元素，原子序数越大，元素的非金属性就越强，其 B正确；由A项分析可知，每个晶胞中有4个B+、12个F,晶 简单氢化物的稳定性就越强，则简单氢化物的稳定性为 X(SiH,)<Y(PH),故C错误；P、As是同一主族元素，原子 胞体积为(apm)3=a2×10”cm,则品体密度为p=罗 序数越大，元素的非金属性就越弱，其最高价氧化物对应的 4×(209+19×3) 1064 水化物的酸性就越弱，由于元素的非金属性为P>As,所以 NXaX100gcm=N.Xax10g·cm,C正确； 最高价氧化物对应水化物的酸性为Y(HPO1)>Z(HAsO1), 由晶胞中MNPQ,点的截面图可知，晶胞体内的8个F位于 故D错误。 3.D基态X原子的价层电子排布式为ns”np”,可知n=2,X 8个小立方体的体心，距离铋离子最近且等距的氟离子有8 为C,W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，其中 个，D错误。 X、Y、Z位于同一周期，结合题图，即W为H,Y为N,Z为F。 3.101 该阴离子为[Cu(CF,)3CH2CN],其中铜元素的化合价 解析：由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之 为十3，A正确；同周期元素，从左往右电负性逐渐增大，即元 素电负性为X(C)<Y(N)<Z(F),B正确；同周期元素，从左 北等于摩东质重之北：故166-受品解件 往右第一电离能总体逐渐增强，即基态原子的第一电离能为 M(Ru)≈101g/mol,则Ru的相对原子质量为101。 X(C)<Y(N)Z(F),C正确：H位于元素周期表的s区，D M 错误。 a Ca N.B NAcX10 4.DX、Y、Z、W是原子序数依次增大的4种短周期元素，Q 解析：题图丙中，C位于正方形顶角，N位于正方形中心，故 是由三种元素组成的盐，Q与强酸、强碱都能反应，产物最终 为强酸，则Q可能是(NH)2S或NHHS,m是O2。a是 Ca与N的距离为？apm:由均掉法可知，品胞中Ca的个数 H,S,b是SO2、c是SOg、n是H,Og是H,SO1;d是NH、e 是NO、f是NO,、h是HNO,,则X是H、Y是N、Z是O、W 4十2X 为8×8+2=3，N的个数为8X 2=3,B的个数为 是S。元素电负性为S<N,故A正确：Q可能是(NH,)2S或 NH,HS,故B正确；a是H,S,d是NH,氨分子间能形成氢 4X=1,则化合物的化学式是CaN,B;其摩尔质量为 键，沸点为H2SNH,故C正确；SO中S的价层电子对数 Mg·mol1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶胞体积为 为3，无孤电子对，空间结构为平面三角形，结构对称，是非极 M 性分子，故D错误。 ac×10cm,则品你的密度为0。X10gcm。 考点四晶体结构的分析与计算 …考向专练 真题研练 1.C结合题给投影图可知，晶体结构中实线部分为1个晶胞， 1.C24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为 Mg的个数为4X6十4×12=1，有2个B位于晶胞体内，化 2点×100%=75%，I中Au和Cu原子个数比值为1：1则 学式为MgB,,A错误：晶胞沿C轴的投影图中硼原子位于正 197 Au的质量分数为197干6X100%≈75%.A正确。Ⅱ中Au 三角形的中心，硼原子间的最近距离应为。 apm,B错误； 处于立方体的八个顶角，Au的配位数指距离最近的Cu,Cu 由题给晶胞图可知，6个B距底面中心的Mg距离相同，底面 处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围 的Mg为2个晶胞共有，即距Mg最近的B有12个，即Mg 距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确。 的配位数为12，C正确；该物质的摩尔体积为a'csin60°X 设Ⅲ的品胞参数为a,Au-Cu的最小接间距为。 ,Au- 1036NAm3/mol,D错误。 2.D由题千晶胞示意图可知，Li位于晶胞12条棱上和体心 A1的最小核间距也为号a,最小核间距Au-Cu=Au二A 上，则一个品跑中含有1i个数为12×十1=4,2住于8 C错误。I中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶角，其原 个顶角和6个面心，则一个晶胞中含有Z如的个数为8X 子个数比为1：1；Ⅱ中，Au处于立方体的八个顶角，Cu处于 1 8+6X =4,4个As位于晶胞体内，故该晶体的化学式为 面心，共原子个数比为8X日：6X号-1：3：Ⅲ中，Au处于 LiZnAs,A正确；根据题千晶胞示意图结合N、Q两，点对应的 立方体的面心，Cu处于顶角，其原子个数比为6X2:8X 原子鱼标分别为（保，子》和（侣子0.可知孩品体中 8=3:1,D正确。 M点的原子生标为（仔》B正喷：由A项分析可如， 2.D根据题给晶胞结构，由均摊法可知，该晶胞中含有Bi的 个数为1十12×=4，含有F的个数为8十8 1mol晶胞中含有4 mol LiZnAs,晶体的密度为p=7 4 8+6X 4×(7+65+75)g_5.88×10 g·cm,C正确；由题千 号2，故孩铋氯化物的化学式为BR,A正确：将晶胞均 NA(a X10'cm)*NAXa 晶胞示意图可知，若以Li为晶胞顶角，则Z位于晶胞的棱 分为8个小立方体，由晶胞中MNPQ点的截面图可知，晶胞 心和体心，不在面心，D错误。 -257- 参考答案一具 3.C由题给晶胞图知，S的配位数是4，A错误；由A原子的 族元素从上到下第一电离能逐渐减小，所以O>S,故答案为 分数坐标为(0,0,0)，结合题干投影图知，晶胞中B原子分数 N>O>S。(2)配体H,O中的孤电子对数为1，对成键电子 坐标为（仔，子，），B错议：由题给品跑因可知，S有4× 对的斥力小，所以H一O一H的键角大于普通H2O中的键 角；H2O与Fe+的作用力是配位键，HO与SO的作用力 1=4个，Hg有6× 2+8 是氢键。(3)①咪唑分子中所有原子共平面，并存在大π键， 8 ·=4,故该晶体的密度p= 4×(201十32) g/m,C正确；相邻两个 所以味唑中氯原子的杂化方式为即；H中的a原子有 (a×10-")3NA g/m2=9.32X102 a·Va 孤电子对，可用于形成配位键，b原子没有孤电子对，无法形 Hg的景短距离为西对角线的一丰，为号。mD错误。 成配位键。②咪唑、呋喃、噻吩均为分子晶体。咪唑存在分 子间氢键，沸点最高；噻吩、呋喃结构相似，噻吩相对分子质 4.①NA·a·pg·mol1②面心立方最密堆积 6πX100% 量更大，沸点更高。(4)由题图可知，K位于晶胞内部，SBr 位于顶角和面心位置，由均摊法可知，该晶胞中K的数目为 解析：①由题图可知，题图b为1个晶胞，根据“均摊法”，晶 1 胞中含4X +4X 6 12 十1=2个C0,设钻原子的摩尔质量为 8,SeBr,的数目为8X8十6X2=4,则化学式为K,SeBr, 所以阴离子的化学式为[SBr]-;晶胞中相邻K之间的最 2M 短距离为dnm,则晶胞的边长为2dnm,则晶体密度为p= NA Mg·mo1,则晶体密度为2a g·cm3=pg·cm3,则 4M V(2dx10),Ngcm。 M=Naap g·moll;②由题图可知，在面心位置存在钻原 2.(1)LiDB>Be(2)sp3c-2e氢原子价电子所在的轨 子，堆积方式属于面心立方最密堆积，根据“均摊法”，晶胞中 道为1s轨道，是球形对称的，成键无方向性(3)KCaB.C 含8X8+6X2 =4个C0,面对角线为4r,则晶胞边长为2 36(4)HCO:之间可以通过氢键形成二聚或者多聚体 解析：(1)锂的第二电离能是失去1s2上的1个电子时吸收 的能量，是从惰性气体结构中失去一个电子，非常困难，因此 √2r,该晶体的空间利用率为 ×100%= (22r)3 6 第二电离能最大；硼的第二电离能是失去2s上的1个电子 吸收的能量，破坏了全充满的稳定结构，失电子比较困难；铍 ×100%。 的第二电离能是失去2s上的1个电子而出现全充满的稳 高考题型突破4物质结构与性质综合题 定结构吸收的能量，失电子比较容易，所以硼的第二电离能大 真题示例 于铍的第二电离能。(2)根据BH分子结构为BH一BH, 每个硼原子通过sD杂化形成4个共价键，所以硼原子杂化 (1)四第IBCr(2)MnO,降低A 方式为sD杂化；乙硼烷中硼原子是sD杂化，硼原子最外层 (3)正四面体形sD2(4)FDCA形成的分子间氢键更多 有3个电子，分别占据1个sp3杂化轨道，用掉3个，第4个 解析：(1)Mn的原子序数为25，位于元素周期表第四周期第 空的s即杂化轨道与旁边硼原子上的氢原子成键，这样乙硼 IB族；基态Mn的电子排布式为[Ar]3d4s2,未成对电子数 烷分子中有两个B一H一B,三个原子核，两个电子，则乙硼 为5个，同周期中，基态原子未成对电子数比M多的元素 烷的化学键为三中心两电子，化学键①为“二中心二电子 是Cr,基态Cr的电子排布式为[Ar]3d4s,有6个未成对电 键”，记作“2c-2é”，则乙硼烷的桥键②记作“3c-2e”;氢原子 子。(2)由均掉法得，晶胞中Mm的数目为1十8×8 =2,0 仅用1s轨道就可形成桥键的原因是氢原子价电子所在轨道 为1s轨道，是球形对称的，成键无方向性。(3)钙原子在晶 的数目为2+4X号 =4,即该氧化物的化学式为MnO2。当 胞体心，钙原子的个数为1，钾原子位于晶胞的顶角，钾原子 MnO,晶体有氧原子脱出时，出现O空位，即x减小，Mn的 的个数为8X8 =1,硼原子、碳原子位于面心，硼原子、碳原 化合价为十2x,即Mn的化合价降低；CaO中Ca的化合价 为十2，V2Os中V的化合价为十5，Fe2O3中Fe的化合价 子个数均为12X日=6，晶体最简化学式为KCaB,C,图中 为十3，CuO中Cu的化合价为十2，其中Ca)中Ca的化合价 由12个B与12个C构成的多面体含有36条棱。(4)常温 下降只能为0，其余可下降得到比0大的价态，说明C)不 下，Na,CO,溶解度大于NaHCO,是因为HCO之间可以 能通过这种方式获得半导体性质。(3)BF,中B形成4个G 通过氢键形成二聚或者多聚体。 键（其中有1个配位键），为s即杂化，空间结构为正四面体 形；咪唑环存在Ⅲ大π键，氨原子形成3个。键，杂化方式 专题六电化学基础 为sp。(4)由HMF和FDCA的结构可知，HMF和FDCA 考点一原电池原理及应用 均能形成分子间氢键，但FDCA形成的分子间氢键更多，使 得FDCA的熔，点远大于HMF。 真题研练 --. 题型专练 1.D酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，A错误： 1.(1)3d4s2N>O>S(2)>配位键氢键 原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，B错误： (3)①spa②均为分子晶体。咪唑存在分子间氢键，沸 MnO,发生得电子的还原反应，C错误：锌筒为负极，负极发 点最高：噻吩、呋喃结构相似，噻吩相对分子质量更大，沸点 生失电子的氧化反应：Zn一2e一Zn+,D正确。 更高 2.C放电时CO2转化为MgC2O1,碳元素化合价由十4降低 4M 为十3，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正 (4)[SeBr]' (2d×107)3·Na 极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg 解析：(1)镍为28号元素，基态镍原子的价层电子排布式为 电极为阴极，放电时正极反应式为Mg2++2CO2十2e一 3d4s';同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋 MgC,O1、负极反应式为Mg-2e—Mg2+,将放电时正、负 势，氨元素原子2印轨道为半充满稳定状态，能量较低，第 电极反应式相加，可得放电时电池总反应式为Mg十2CO2 电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能为N>O,同主 一MgC,。,,A正确：充电时，多孔碳纳米管电极上发生失 ☑一2团勾·讲与练·高三二轮化学 -258