任务14 晶体类型判断与晶胞结构的分析与计算（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版 单选）

任务14　晶体类型判断与晶胞结构的分析与计算 ___________________________________________________________________________(选择题每小题5分，非选择题每小题10分) 1．(2024·江西宜春模拟)氮化铁晶体可用于磁记录材料领域，其立方晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(　　) A.该氮化铁的化学式为Fe4N B．该晶胞中距离铁原子最近且距离相等的铁原子数目为12 C．若以N原子为晶胞的八个顶角，则铁原子的位置为棱心和体心 D．晶胞中两个铁原子的最短间距为×107 nm 2．(2024·辽宁模拟预测)铈的氧化物(X)中存在O空位，能填充Li＋，因此可用作锂离子电池的正极材料，放电时可转化为Y，X、Y的晶胞结构如图所示，Y中无O空位。 下列说法正确的是(　　) A．Li＋具有8e－稳定结构 B．Y的化学式为LiCe2O3 C．充电时，正极上的锂的化合价降低 D．X中O填入Ce堆积产生的四面体空隙中，填隙率为100% 3．四方晶系的某晶体的晶胞结构如图1所示，晶胞中Cu和Fe的投影位置如图2所示，以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，图1中原子1的分数坐标为 。下列说法错误的是(　　) A.组成该铜矿物的各元素电负性从小到大的顺序为Fe<Cu<S B．该晶体的化学式为CuFeS2 C．该晶体中距离Fe最近的S有8个 D．图1晶胞中原子2的分数坐标为 4．(2024·重庆模拟预测)制造硼合金的原料硼化钙晶胞结构如图所示，硼原子全部组成B正八面体，各个顶点通过B—B键互相连接成三维骨架。已知该晶体晶胞参数为a nm，B八面体中B—B键的键长为d nm，Ca原子的坐标参数为，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是(　　) A．硼化钙的化学式为CaB36 B．Ca的配位数为16 C．该晶体的密度为 g/cm3 D．N点的坐标参数为 5．(2024·山东日照二模)过渡金属不但能够与非金属元素形成化合物，还能与其他金属元素形成金属互化物。锰和镓形成的金属互化物立方晶胞如图所示。 (1)若将晶胞中体心的Ga原子作为晶胞的一个顶点，则距该Ga原子最近的Ga原子在新晶胞中位置为______(填字母)。 A．面心 B．体心 C．顶点 D．棱心 (2)晶胞中，相邻Mn原子构成的正四面体空隙完全由镍原子填充，可用于制备碳基金属催化剂。1号Mn原子坐标参数为(1，1，1)，则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为___________；晶胞参数为a nm，则填充镍后的晶胞的密度ρ＝___________g·cm-3(用含NA、a的代数式表示)。 6．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，结构如图所示。 (1)Si原子的配位数为________。 (2)晶胞在对角面方向的投影图为________(填字母)。 (3)阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度ρ＝________________g·cm-3(列出计算式)。 7．(2023·北京高考节选)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，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为______________________g·cm-3。(1 nm＝10-7 cm) 8．(2024·海南三模)过渡元素在材料、化工生产和生活中均占有重要地位。研究相关元素及它们所衍生出的化合物对科学和社会发展有重要意义。回答下列问题： (1)铁硫簇是普遍存在于生物体内的最古老的生命物质之一。一种铁硫原子簇的结构如图所示： 该化合物的化学式为______，中心原子Fe的配位数为______。 (2)氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构，这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性质和应用。假设CeO2晶胞边长为a pm。晶胞结构如下图： CeO2晶胞中，与Ce4+相邻且最近的Ce4+有______个。若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)＝0.8∶0.1的晶体，则此晶体中O2-的空缺率为______。 学科网（北京）股份有限公司 $ 任务14　晶体类型判断与晶胞结构的分析与计算 1．解析：选D。根据晶胞中各原子位置可知晶胞中N含有1个，Fe有4个，故该氮化铁的化学式为Fe4N，A正确；由图知，该晶胞中距离铁原子最近且距离相等的铁原子数目为12，B正确；若以N原子为晶胞的八个顶角，则铁原子的位置为棱心和体心，C正确；晶胞中两个铁原子的最短间距为晶胞棱长的倍，则其距离为×107 nm，D错误。 2．解析：选B。Li＋的结构示意图为，具有2e－稳定结构，A项错误；根据均摊法计算得Ce的个数为8×＝4，Li＋的个数为2，O原子的个数为6，Y的化学式为LiCe2O3，B项正确；充电时，Li＋从O空位脱嵌，化合价不变，Y转化为X，Ce的化合价升高，C项错误； X中若O的填隙率为100%，则X中不存在O空位，D项错误。 3．解析：选C。同周期元素从左到右电负性依次增强，非金属元素的电负性通常大于金属元素的电负性，Cu、Fe、S元素电负性从小到大的顺序为Fe<Cu<S，A项正确；由题给的晶胞结构图可知，每个晶胞中铜原子的数目为4××6＝4个，铁原子的数目为8××4＋1＝4个，硫原子的数目为8个，故该晶体的化学式为CuFeS2，B项正确；由晶胞结构可知，晶体中距离Fe最近的S有4个，C项错误；由题给晶胞结构图及投影信息可知，原子2的分数坐标为 ，D项正确。 4．解析：选D。由题意可知，硼原子组成的正八面体的化学式为B6，由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的钙原子个数为1，位于顶点的正八面体的个数为8×＝1，则硼化钙的化学式为CaB6，A错误；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的正八面体中都有3个硼原子与钙原子的距离最近，共有24个，则钙原子的配位数为24，B错误；设晶体的密度为ρ g/cm3，由晶胞的质量公式可得：＝(10-7a)3ρ，解得ρ＝，C错误；由晶胞结构可知，晶胞中N点所在的正八面体的体心为原点坐标，硼硼键的键长为d nm，N点到原点的距离为 nm；晶胞参数为a nm，钙原子的坐标参数为，则N点在x轴的坐标为，所以N点的坐标参数为，D正确。 5．解析：(2)1号Mn原子坐标参数为(1，1，1)，则原点为左下靠后的Mn原子，则填充在1、2、3、4号Mn构成的四面体空隙中心的镍原子的坐标参数为；填充镍后的晶胞中Ni的个数为8个，Mn的个数为8×＝4个，Ga的个数为12×＋1＝4个，晶胞的密度ρ＝ g·cm-3＝ g·cm-3。 答案：(1)A　(2) 6．解析：(1)以面心Si原子为基准，同一晶胞内等距离且最近的Mg原子有4个，紧邻晶胞还有4个Mg原子，故Si原子的配位数为8。(2)对角面如图所示：，故晶胞在对角面方向的投影图应为，故选D项。(3)晶胞内Si原子数目＝8×＝4，Mg原子数目＝8，化学式为Mg2Si，晶体的密度ρ＝ g·cm-3＝ g·cm-3。 答案：(1)8　(2)D　(3) 7．解析：由晶胞结构可知，1个晶胞中含有8×＋1＝4个[Mg(H2O)6]2+，含有4个；该晶体的密度ρ＝ g·cm-3。 答案：4　×1021 8．解析：(1)由图可知，结构中每两个四元环构成一个重复单元，重复单元中含有两个钾离子，两个铁离子，4个硫离子，则其化学式为KFeS2，在该结构中，中心原子Fe附近有4个硫离子，故其配位数为4。 (2)与Ce4+相邻且最近的Ce4+位于相邻的面心，共＝12个；由CeO2晶胞可知，1 mol晶胞中含有4 mol Ce4+和8 mol O2-，掺杂Y2O3后，设有x mol Ce4+被Y3+取代，根据n(CeO2)∶n(Y2O3)＝0.8∶0.1可得，，x＝0.8 mol，即含有3.2 mol Ce4+和0.8 mol Y3+，根据电荷规则可知，3.2 mol×4＋0.8 mol×3＝n(O2-)×2，n(O2-)＝7.6 mol，晶体中O2-的空缺率为×100%＝5%。 答案：(1)KFeS2　4　(2)12　5% 学科网（北京）股份有限公司 $