第六章 第29讲 晶胞结构分析与计算（课时跟踪检测）-【优学精研】2026年高考化学一轮总复习学用word

第29讲　晶胞结构分析与计算 一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意） 1.F2和Xe在一定条件下生成的一种氟化物是强氧化剂。其晶体的晶胞结构如图所示，则下列说法错误的是（　　） A.F元素位于元素周期表p区 B.该氟化物的化学式为XeF2 C.晶胞中F位于Xe构成的八面体中心 D.晶胞中每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个 2.（2024·忻州模拟）研究发现，铜钯催化剂可高效实现电催化CO还原制备乙酸，铜钯晶胞的结构如图所示。已知：NA为阿伏加德罗常数的值，Cu、Pd的原子半径分别为a pm、b pm。下列叙述正确的是（　　） A.该晶胞中Cu、Pd的原子个数之比为8∶1 B.该晶胞的边长为4a pm C.该晶胞中Pd的配位数为8 D.标准状况下，1.12 L CH3COOH中含有的原子数目为0.4NA 3.Fe、Co、Ni均位于第四周期第Ⅷ族，属于副族元素。某Co-Ni合金的立方晶胞结构如图所示，已知其晶胞参数为a nm。下列说法错误的是（　　） A.单质Fe中含有金属键 B.基态Fe原子核外电子排布式为3d64s2 C.晶体中，Co原子与Ni原子个数比为3∶1 D.Co原子与Ni原子之间的最短距离为a nm 4.（2024·滨州模拟）某Sn和Nb形成的金属化合物的立方晶胞结构如图。 下列说法正确的是（　　） A.该晶体属于金属晶体 B.Sn周围距离最近的Sn原子个数为6 C.该晶胞沿x轴、z轴的投影图完全相同 D.该晶体在高温时导电能力更强 5.（2024·昆明模拟）ZnS荧光材料的研究从1868年法国化学家Sidot发现至今已有150多年的历史。其中立方ZnS的晶胞如图所示，其晶胞参数为a nm。下列说法正确的是（　　） A.电负性：Zn＞S B.S元素在元素周期表中位于s区 C.基态Zn原子的价层电子排布式为4s2 D.立方ZnS晶体密度为 g·cm－3 6.（2024·南昌三校联考）一种氧化锌（摩尔质量为81 g·mol－1）的立方晶胞结构如图所示（用NA表示阿伏加德罗常数的值），下列说法错误的是（　　） A.晶胞的质量为 g B.锌离子间的最短距离为a pm C.基态氧原子的核外电子有5种运动状态 D.Zn是ds区元素，O是p区元素 7.（2024·湖南师大附中月考）Mg2Si晶体的晶胞示意图如图。每个Mg原子位于Si原子构成的四面体的中心，已知，Mg2Si的晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是（　　） A.每个晶胞中含有4个Si原子 B.每个Si原子周围距离最近的镁原子有8个 C.Mg2Si另一种晶胞的表示中，Si原子均位于晶胞内，则Mg原子处于顶角和体心 D.Mg2Si晶体的密度为 g·cm－3 8.（2024·汕头潮阳实验学校期中）镓的某种化合物的晶胞结构如图所示（晶胞参数为a pm，1 pm＝10－10 cm，NA表示阿伏加德罗常数的值）。下列说法正确的是（　　） A.Ga元素位于元素周期表的ds区 B.晶体结构中N的配位数为6 C.该物质的化学式为Ga4N4 D.该晶体的密度为 g·cm－3 9.石墨烯可转化为富勒烯（C60），科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法不正确的是（　　） A.C60和石墨烯互为同素异形体 B.该富勒烯化合物的化学式为K3C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为6 D.该晶体的密度为 g·cm－3 二、非选择题（本题包括2小题） 10.（1）（2024·江苏高考14题）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）＝　　　　。 （2）（2023·全国甲卷35题）AlF3结构属立方晶系，晶胞如图所示，F－的配位数为　　　。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝　　　　　g·cm－3。（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA） （3）（2024·贵州高考16题）NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。 ①每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有　　　　个。 ②若“焙烧”温度为700 ℃，n（Na2CO3）∶n（Fe3O4）＝9∶8时，生成纯相Na1－xFeO2，则x＝　　　　，其可能的结构示意图为　　　　（填“乙”或“丙”）。 11.（1）铁氮化合物晶体中铁原子为面心立方最密堆积，氮原子位于体心，其晶胞沿z轴的投影如图所示，Fe1、N间最近距离为a pm，则该晶体的晶胞参数为　　　　pm。 （2）（2025·贵阳摸底）FeS2晶体的晶胞如图所示。与Fe2＋距离最近且相等的的数目为　　　　，若晶胞边长为a nm，该晶体的密度为　　　　　　　 　　　g·cm－3（用NA代表阿伏加德罗常数的值）。 （3）（2025·福州质检）某反应使用的催化剂组成为ZnO/ZrO2固溶体。已知ZrO2的熔点高达2 700 ℃，立方ZrO2的晶胞如图所示。 ①Zr是第五周期第ⅣB族元素，将基态Zr原子的价层电子轨道表示式补充完整： ②ZrO2属于　　　　晶体（填“分子”或“离子”），晶胞中Zr的配位数是　　　　，若立方ZrO2的晶胞参数为a pm，该晶体的密度为　 　　　　g·cm－3（列计算式，用NA表示阿伏加德罗常数的值，ZrO2的摩尔质量为M g·mol－1）。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 第29讲　晶胞结构分析与计算 1.C　F位于元素周期表第二周期第ⅦA族，位于元素周期表p区，A正确；该晶胞中含有Xe原子个数为8×＋1＝2，F原子个数为8×＋2＝4，则该氟化物的化学式为XeF2，B正确；根据晶胞结构图可知，晶胞中F不是位于Xe构成的八面体中心，C错误；该晶胞中，每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个（上、下各1个），D正确。 2.C　根据“均摊法”，晶胞中含8×＝1个Cu、1个Pd，该晶胞中Cu、Pd的原子个数之比为1∶1，A错误；Cu与Pd相切，体对角线长度为（2a＋2b）pm，则该晶胞边长为 pm，B错误；由图可知，距离Pd最近且相邻的Cu为8个，故该晶胞中Pd的配位数为8，C正确；CH3COOH在标准状况下不是气体，不能利用气体摩尔体积计算其物质的量，D错误。 3.B　单质Fe中含有金属键，A正确；Fe是26号元素，基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，B错误；根据均摊法可知，该晶体中Co原子的个数为6×＝3，Ni原子的个数为8×＝1，Co原子与Ni原子个数比为3∶1，C正确；由题图知，Co原子与Ni原子之间的最短距离为面对角线长度的一半，即a nm，D正确。 4.A　Sn和Nb为金属元素，形成的金属化合物为金属晶体，A正确；Sn原子位于晶胞的8个顶角，1个体心，体心Sn原子周围距离最近且相等的Sn原子个数是8，故Sn周围距离最近的Sn原子个数为8，B错误；晶胞沿y轴、z轴的投影图完全相同，投影图为，与晶胞沿x轴投影图不同，C错误；高温时，金属的电阻增加，导电能力减弱，D错误。 5.D　电负性：Zn＜S，A错误；S元素位于p区，B错误；基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，C错误；该晶胞中含4个Zn2＋和4个S2－，故晶体密度为 g·cm－3＝ g·cm－3 ，D正确。 6.C　1个晶胞中含有4个Zn2＋和4个O2－，则晶胞的质量为 g，A正确；锌离子间的最短距离为晶胞面对角线长度的一半，则锌离子间的最短距离为a pm，B正确；氧元素原子序数为8，基态氧原子核外8个电子，共有8种运动状态，C错误；Zn为过渡元素，在元素周期表中位于第四周期第ⅡB族，属于ds区，O位于p区，D正确。 7.C　依据均摊法计算，晶胞中Si原子的个数为×8＋×6＝4，A正确；Mg原子位于Si原子构成的四面体的中心，1个Si原子周围有8个紧邻的Mg原子，B正确；根据题中所给晶胞结构可知，不可能存在一种晶胞中Si原子均位于晶胞内，Mg原子处于顶角和体心，C错误；一个晶胞中含有4个Si原子和8个Mg原子，即1 mol晶胞中含有4 mol Mg2Si，故Mg2Si晶体的密度为 g·cm－3＝ g·cm－3，D正确。 8.D　Ga为第31号元素，其基态原子的价层电子排布式为4s24p1，位于元素周期表的p区，A错误；配位数是指晶体中与某原子距离最近的异种原子的个数，由晶胞结构可知，每个N原子与4个Ga原子相连，则晶体结构中N的配位数为4，B错误；由晶胞结构可知，Ga原子位于晶胞的顶角和面心上，则一个晶胞中含8×＋6×＝4个Ga原子，N原子位于晶胞内部，则一个晶胞中含4个N原子，Ga原子和N原子个数比为1∶1，故该物质的化学式为GaN，C错误；一个晶胞的质量m＝ g，晶胞参数为a pm，则一个晶胞的体积V＝（a×10－10）3cm3，晶体的密度为ρ＝＝＝ g·cm－3，D正确。 9.C　C60和石墨烯都是由C元素形成的结构不同的单质，互为同素异形体，A正确；由晶胞结构图可知，C60位于顶角和体心，个数为8×＋1＝2，K位于面上，个数为12×＝6，C60与K个数比为2∶6＝1∶3，化学式为K3C60，B正确；距离顶角C60最近的C60位于体心，顶角的C60为8个晶胞所有，故C60周围等距且距离最近的C60的数目为8，C错误；晶胞质量为 g＝ g，晶胞体积为（a×10－10）3cm3，晶体密度ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，D正确。 10.（1）2∶1　（2）2　 　（3）①3　②0.25　乙 解析：（1）由均摊法知，晶胞中，位于面上的Fe有8个，位于晶胞内的Fe有4个，则N（Fe）＝8×＋4＝8，位于晶胞面上的Bi有8个，则N（Bi）＝8×＝4，故N（Fe）∶N（Bi）＝2∶1。（2）由AlF3中的原子个数比，可知该晶胞中顶点为Al3＋，棱心为F－，则与F－距离最近的Al3＋有2个，即F－的配位数为2。该晶胞中Al3＋数目为8×＝1，F－数目为12×＝3，即1个晶胞中含1个AlF3，根据晶胞的参数可知，晶体密度ρ＝ g·cm－3。（3）①由图甲可知，NaFeO2晶胞中Na位于顶点和体内，个数为8×＋2＝3，Fe位于棱上和体内，个数为4×＋2＝3，O位于棱上和体内，个数为8×＋4＝6，故每个晶胞中含有NaFeO2的单元数为3。②由题目信息可知，9Na2CO3＋8Fe3O4Na1－xFeO2，结合Fe原子守恒可得，Na1－xFeO2的化学计量数为24，再结合Na原子守恒可得24×（1－x）＝18，解得x＝0.25；Na0.75FeO2中Na与Fe的个数比为3∶4，图乙结构中Na原子数目为2×＋2＝2.25，Fe原子数目为4×＋2＝3，图丙结构中Na原子数目为6×＋1＝1.75，Fe原子数目为4×＋2＝3，故Na0.75FeO2可能的结构示意图为乙。 11.（1）　（2）6　　 （3）① 　②离子　8　 解析：（1）设该晶胞的边长为x pm，由晶胞投影图知，Fe1位于晶胞顶角，由于氮原子位于体心，Fe1、N间最近距离为a pm，则＋＝a2，解得x＝a，故该晶体的晶胞参数为 pm。（2）Fe2＋位于晶胞的棱心和体心，以体心处Fe2＋为研究对象，与其距离最近且相等的的数目为6，位于上下、左右、前后6个面的面心。该晶胞中Fe2＋位于棱心和体心，个数为12×＋1＝4，位于顶角和面心，个数为8×＋6×＝4，1个晶胞的质量为 g，1个晶胞的体积为（a×10－7 cm）3，则该晶体的密度为 g·cm－3。（3）①Zr是第五周期第ⅣB族元素，其基态原子的价层电子排布式为4d25s2，则价层电子轨道表示式为。②ZrO2的熔点高，为离子晶体。以下底面面心处Zr为研究对象，距其最近且相等的O有8个（上、下两个晶胞中各4个），故晶胞中Zr的配位数为8。该晶胞中Zr的个数为8×＋6×＝4，O的个数为8，该晶胞的质量为 g，晶胞的体积为（a×10－10 cm）3，则该晶体的密度为 g·cm－3。 学科网（北京）股份有限公司 $