第02讲 晶胞参数计算与原子坐标分析（重难点训练）化学苏教版选择性必修2

第02讲 晶胞参数计算与原子坐标分析 建议时间：20分钟 突破一 晶胞参数与半径的关系 1．近日，我国科学家成功制备了高质量氮掺杂钛酸钡铁电薄膜，并实现了钛酸钡铁电性能的显著增强。钛酸钡的立方晶胞结构如图所示(所有阳离子均与最近的阴离子相切)，已知晶胞参数为，的半径为。下列叙述错误的是 A．薄膜中掺杂的钛酸钡中钛元素的化合价为+4 B．一个钛酸钡晶胞中含有3个原子 C．和“●”距离最近且相等的“○”数目为12 D． 【答案】C 【详解】A．钛酸钡中，Ba为+2价，O为-2价，根据化合物中元素的化合价代数和 0，可得Ti的化合价为+4，故A正确； B．钛酸钡晶胞中，位于棱心，棱心原子的晶胞占有率为，因此1个晶胞中O原子数为，故B正确； C．以顶点的“●”为研究对象，其周围距离最近且相等的“○”数目是6个（上下、左右、前后各1个棱心），并非12个，故C错误； D．根据题目“所有阳离子均与最近的阴离子相切”，Ba2+位于体心、O2-位于棱心，晶胞参数为apm，则r(Ba2+)+r(O2-)=pm，r(O2-)=bpm，pm，故D正确；故答案选C。 2．Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)在元素周期表中，Fe位于第 周期 族。基态Fe原子与基态离子未成对电子数之比为 。 (2)尿素分子()可以形成配合物，俗称尿素铁，既可作铁肥，又可作缓释氮肥。中铁元素的化合价为 ，配位数为 。 (3)可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为apm)。 ①晶胞中Fe原子的半径为 pm。 ②研究发现，晶胞中阴影所示m、n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有Fe原子个数越多，催化活性越低。m、n截面中，催化活性较高的是 ，该截面单位面积含有的Fe原子为 个。 【答案】(1)四 VIII 4：5 (2)+3 6 (3) m 【详解】（1）Fe为26号元素，位于元素周期表中第四周期VIII族；基态Fe原子电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4，基态Fe3+电子排布式为[Ar]3d5，未成对电子数为5，故基态Fe原子与基态离子未成对电子数之比为4：5。 （2）中总价态为0，为-1价，则铁元素的化合价为+3价；配离子中的配位数为6。 （3）①为体心立方晶胞，晶胞边长为a pm，体对角线长度为，体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=，因此原子的半径为。 ②m截面面积Sm=a2pm2，每个顶点被8个相邻晶胞共享​​，每个晶胞的面被两个晶胞共用，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面，所含原子数为，单位面积原子数为个pm-2；n截面面积为pm2，每个顶点被8个相邻晶胞共享，每个顶点参与形成四个通过体心的截面，体心原子完全属于本截面，所含原子数为，单位面积原子数为个∙pm-2，因此催化活性较高的是m截面，该截面单位面积含有的原子为个∙pm-2。 突破二 基于密度的晶胞参数计算 3．气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图a所示，结构属立方晶系，晶胞如图所示，晶胞参数为，的熔点为，远高于的。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．二聚体中存在配位键 C．形成的晶体为离子晶体 D．晶体密度 【答案】A 【详解】A．由的晶胞结构可知，其中含灰色球的个数为，白色球的个数为，则灰色球为，距最近且等距的有2个，则的配位数为2，A项错误； B．原子最外层有3个电子，中形成四个键，该分子中有配位键，B项正确； C．由与的熔点比较可知为离子晶体，C项正确； D．若晶胞参数为a pm，则晶胞的体积为，晶胞的质量为，则其晶体密度，D项正确；故答案选A。 4．某种金属卤化物无机钙钛矿的晶胞结构如图所示，晶胞的边长为a pm，则该物质的化学式为 ；晶体中Pb2＋与Cs＋最短距离为 pm；晶体的密度ρ= g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示；可能用到的相对原子质量： Cs-133　Pb-207　I-127) 【答案】 CsPbI3 【详解】Cs＋位于顶角，个数为8×=1；I-位于面心，个数为6×=3，Pb2＋有1个位于体心，则该晶胞的化学式为CsPbI3，晶体中Pb2＋与Cs＋最短距离为体对角线长的一半，即为 pm；晶胞质量为 g，晶胞体积为(a×10-10)3 cm3，则晶体密度为 g·cm-3. 突破三 原子坐标分析与应用 5．CdSe是一种重要的半导体材料。其晶体的晶胞结构如图所示，已知m的坐标参数为（1/4，1/4，1/4），晶胞参数为a pm。下列说法正确的是 A．Se基态原子电子排布式为[Ar]4s24p4 B．晶体中Se填充在Cd原子围成的正四面体空隙中，填隙率为50% C．沿晶胞面对角线投影图为 D．Cd原子与Se原子之间的最短距离为a pm 【答案】B 【详解】A．Se是34号元素，基态原子电子排布式应为[Ar]3d104s24p4，A选项漏写3d10，A错误； B．CdSe晶胞中，Cd原子呈面心立方堆积（个），正四面体空隙共8个，Se原子位于4个正四面体空隙，填隙率==50%，B正确； C．沿晶胞面对角线投影，可以得到一个长方形，由于Cd原子位于顶点和面心，所以可以观察到4个顶点的Cd原子位于长方形的顶点，其中2个面心上的Cd原子会位于长边的中心，还有4个面心的Cd原子会两两重合，只能观察到2个，而4个Se原子的图像也会重合，只会观察到3个Se原子，如图所示：，C错误； D．Cd（0，0，0）与Se（，，）的最短距离为 pm，D错误；故选B。 6．2023年诺贝尔化学奖授予了3位研究量子点的科学家。砷化镓是一种典型的量子点材料，其立方晶胞如图所示，距离晶胞原点最近的原子坐标为，晶胞参数，关于的下列说法错误的是 A．在坐标处存在原子 B．在晶体中，每个周围距离最近且相等的原子个数为12 C．晶体的密度为 D．最小核间距： 【答案】C 【详解】A．由晶胞结构可知，距离晶胞原点最近的As原子坐标为，则其余三个As原子坐标分别为，、，A正确； B．以一个位于顶点的Ga原子观察，一个晶胞中与该Ga原子等距离且最近的Ga原子位于面心，共有3个Ga原子，因此每个As原子周围等距离且最近的As原子有个，B正确； C．晶胞中Ga的个数为：，As在 内部，个数为：4，晶胞中有4个GaAs，则晶胞密度为：，C错误； D．Ga-As最小核间距为体对角线的，即，Ga-Ga最小核间距为，故最小核间距：Ga-Ga>Ga-As，D正确；故选C。 建议时间：40分钟 7．由Ba、Mn、O三种元素组成的化合物的晶胞，由层状[BaO]结构堆积而成，位于层间且与上下两层距离相等，该晶胞结构及其在平面的投影如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．A点原子的分数坐标为 C．同层与间的最短距离为 D．该晶体的密度为 【答案】B 【详解】A．由晶胞结构及电荷守恒可知，：面心和内部原子贡献，：处于晶胞内部，其完全属于晶胞，个数为2，：，个数比为1:1:3，化学式为，A正确； B．根据晶胞坐标系（x、y轴夹角120°）及A点位置和平面投影图可知，其分数坐标为（,,），B错误； C．根据x、y轴夹角120°和底边菱形边长为anm可知，同层与的最短距离应为，即0.5anm，C正确； D．由于晶胞底面为菱形，故晶胞体积V= cm3，含2个BaMnO3单元，质量为g，则密度ρ=g·cm-3，D正确；故选B。 8．常用作干电池去极剂、合成工业的催化剂、玻璃工业和搪瓷工业的着色剂等。其四方晶胞结构如图所示。晶胞参数为apm、apm、bpm，为阿伏加德罗常数的值。已知：1号原子分数坐标为，3号原子分数坐标为。下列叙述错误的是 A．晶胞沿xy平面的投影如图2所示 B．2号原子分数坐标为 C．Mn原子的配位数为6 D．该晶体的密度为g·cm-3 【答案】D 【详解】A．Mn原子位于顶点和中心，O原子位于xy平面的对角线上，与图2一致，A正确； B．2号原子的x、y轴坐标为距顶点晶胞边长，z方向坐标位于中间，则分数坐标为，B正确； C．MnO2为金红石结构，Mn周围有6个O形成八面体配位，配位数为6，C正确； D．晶胞含个Mn和4个O，质量为，体积为，则密度为，D错误；故答案为D。 9．常用于制备磁芯、磁盘和传感器等，它的晶胞(如图)为等轴晶系。已知：晶胞参数为bnm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是 A．氧离子构成正八面体形 B．和之间的距离为 C．的分数坐标为 D．晶体密度为 【答案】B 【详解】A．根据晶胞结构示意图，氧离子构成正八面体形，故A正确； B．Fe2+和Ti4+之间的距离为体对角线的，即为，故B错误； C．根据图中已知的两个Ti原子的坐标(0,0,0)和(1,1,1)，Fe2+在体心位置，分数坐标为，故C正确； D．根据晶胞结构示意图，晶胞中Fe2+个数为1，O2-个数为，Ti4+的个数为，晶胞中含一个FeTiO3，晶胞的质量为，晶胞的体积为，晶体的密度，故D正确；故答案为B。 10．硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为下列说法错误的是 A．Zn与Se位于同周期 B．基态Se原子核外有2个未成对电子 C．若A点分数坐标为(0，0，0)，则B点分数坐标为 D．Zn与Se之间的最短距离为 【答案】C 【详解】A．Zn与Se均位于第四周期，A正确； B．Se与O同主族，则基态Se原子核外有2个未成对电子，B正确； C．B位于立方晶胞体对角线的位置，A点坐标为，则B点分数坐标为，C错误； D．Zn与Se之间的最短距离为体对角线的，即，D正确；故答案为C。 11．氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题： (1)基态氮原子的核外电子的空间运动状态有 种；第二周期的元素中，第一电离能介于和之间的元素有 种。 (2)雌黄的分子式为，其分子结构为，As原子的杂化轨道类型为 。 (3)乙二胺主要用于医药、农药、环氧树脂固化剂等。乙二胺的结构简式为，可简写为en。 ①乙二胺可与铜离子形成配合离子，其中提供孤电子对的原子是 。 ②乙二胺易溶于水的主要原因是 。 (4)某磷青铜晶胞结构如图所示，晶胞参数为。其中原子坐标参数为，B为。 ①P原子的坐标参数为 。 ②该晶体中距离原子最近且相等的原子有 个。 ③该晶体的密度为 （用代数式表示）。 【答案】(1) 5 3 (2) (3) 乙二胺与水形成分子间氢键，且乙二胺分子与水分子均为极性分子 (4) 4 （或） 【详解】（1）氮是7号元素，基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，1s、2s各有1个原子轨道，2p有3个原子轨道，所以基态氮原子的核外电子的空间运动状态有1+1+3=5种；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA 、ⅤA族元素的第一电离能大于其右边相邻元素，则第二周期的元素中，第一电离能介于和之间的元素有Be、C、O共3种； （2）As2S3分子中As原子形成3个键和1个孤电子对，As原子价层电子对数是4，则As原子的杂化轨道类型为sp3； （3）①乙二胺可与铜离子形成配离子，其中N原子含有孤电子对，则提供孤电子对的原子是N； ②与电负性很大的N、O、F形成共价键的氢原子与电负性很大的N、O、F之间能形成氢键，再结合“相似相溶”规律，乙二胺易溶于水的主要原因是：乙二胺与水形成分子间氢键，且乙二胺分子与水分子均为极性分子； （4）①由图可知，P原子位于晶胞体心，其坐标参数为； ②由图可知，Cu原子位于晶胞面心，则该晶体中距离原子最近且相等的原子有4个； ③根据均摊法可知，晶胞中含有个Sn原子、个Cu原子和1个P原子，则密度为。 12．我国科学家在2021年《Natural·Chemical》发表了研究成果：在室温下具有超离子行为。 (1)基态铬原子的外围电子排布式为 ，基态硫原子核外电子空间运动状态有 种。 (2)铬的化合物氯化铬酰（），熔点95.6℃、沸点117℃，易溶于，可作为化工生产中的氧化剂。能通过反应来制备。 ①方程式中的元素电负性由大到小的顺序为 （用元素符号表示）。 ②固态属于 晶体；的结构式为 。 (3)有剧毒，实验室常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为： 。 (4)复合材料氧铬酸钙的立方晶胞如图所示。 ①C处O的分数坐标为 。 ②与Ca等距离且最近的O个数为 。 ③已知：晶胞参数为acm，表示阿伏加德罗常数的值，则氧铬酸钙晶体的摩尔体积 。 ④氧铬酸钙晶胞的另一种表示中，Cr处于各顶角位置。该晶胞结构中，沿立方格子对角面取得的截图如上图所示。O在晶胞中的位置为 （填数字）。 【答案】(1) 3d54s1 16 (2) O＞Cl＞C 分子晶体 (3)COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O (4) 12 4、6 【详解】（1）铬的原子序数为24，基态铬原子外围电子排布式为3d54s1，核外电子有多少个即有多少种运动状态电子，所以基态硫原子核外电子运动状态有16种；故答案为：3d54s1；16。 （2）①反应方程式中涉及的非金属元素为C、O、Cl，其电负性由大到小的关系为O＞Cl＞C； ②氯化铬酰(CrO2Cl2)，熔、沸点较低，且易溶于CCl4，属于分子晶体，化合物COCl2中存在碳氧双键和C-Cl键，结构式为；故答案为：O＞Cl＞C；分子晶体；。 （3）COCl2水解产生CO2和HCl，CO2与NaOH反应生成Na2CO3和水，HCl和NaOH反应生成NaCl和水，因此用NaOH溶液吸收COCl2反应的化学方程式为：COCl2+4NaOH=Na2CO3+2NaCl+2H2O。 （4）①根据氧铬酸钙的立方晶胞图可知，C处O的原子位于晶胞右侧面的面心，其坐标为； ②氧原子位于晶胞的面心，钙原子位于晶胞的顶点，每个钙原子与12个氧原子等距离且最近； ③根据均摊法计算1个晶胞中有个氧原子、1个铬原子和个钙原子，占据体积为a3cm3，则摩尔体积； ④根据晶体的平移对称性，当Cr位于顶角位置时，O原子位于棱的中心，即Cr位于1、3、7、9位置，O位于4、6位置。 13．合金晶体有(甲)、(乙)两种结构，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．与晶体的密度之比为 B．中，Au周围最近且等距的Ti的个数为12 C．图乙中，若M的坐标为，则N的坐标为 D．图甲中，间最近距离为 【答案】AD 【分析】图甲中，由均摊法，Au原子个数为，Ti原子个数为，晶胞边长为anm，根据晶体密度的计算公式；图乙中，由均摊法，Au原子个数为，Ti原子个数为，晶胞边长为bnm，根据晶体密度的计算公式，据此分析； 【详解】A．与晶体的密度之比为，A错误； B．中，以顶点的Au为例，周围最近且等距的Ti的个数为，B正确； C．图乙中，若M的坐标为，N位于右侧面上，则N的坐标为，C正确； D．图甲中，间最近距离为面对角线的一半，即为，D错误；故选AD。 14．元素X的某价态离子中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与形成晶体的晶胞结构如图所示（已知该晶胞参数a nm）。下列说法错误的是 A．X元素的原子序数是29 B．两个最近距离为 C．该晶体中与配位数之比为3:1 D．若A所表示原子的坐标为，则B的坐标为 【答案】C 【分析】从“元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn+共有28个电子，图中Xn+位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn+个数为12×=3，N3-位于顶点，一个晶胞拥有N3-的个数为×8=1，所以该物质的化学式为X3N。 【详解】A．由分析可知，该物质的化学式为X3N，X显+1价，故X为29号元素Cu，A正确； B．由图可知，两个Xn+最近距离为面对角线的一半，为，B正确； C．Xn+周围的N3-有2个，N3-周围的Xn+有6个，因而该晶体中Xn+与N3-配位数之比为1：3，C错误； D．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，称做原子数坐标，若A所表示原子的坐标为，则B的坐标为，D正确；故答案选C。 15．中国近代化学启蒙者徐寿首次把“Nitrogen”译成中文时曾写成“淡气”，意指它“冲淡”了空气中的氧气。含氮化合物种类繁多，用途广泛，根据信息回答下列问题。 (1)GaN是新型半导体材料，其晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。其晶体类型为 。已知BN与GaN属于同种晶体类型，则两种晶体熔点较高的是 （填化学式），其理由是 。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，称作原子分数坐标。如图为沿y轴投影的氮化镓晶胞中所有原子的分布图。若原子1的原子分数坐标为，则原子3的原子分数坐标为 。 (2)咪唑、吡啶是含N和S的有机杂环类化合物，结构如图所示： ①吡啶中碳原子的杂化类型为 。 ②已知咪唑中存在的大π键，则咪唑分子的两个氮原子中，更容易与Cu2+形成配位键的是 （填“①”或“②”）号氮原子。 (3)某铁氮化合物晶体的晶胞结构如图所示。 ①若以氮原子为晶胞顶点，则铁原子在晶胞中的位置为棱心和 。 ②若晶胞中距离最近的两个铁原子距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为 （列出计算式即可）。 【答案】(1) 共价晶体 BN B原子半径小于Ga，B—N键键长更短，键能更大 (2) sp2杂化 ① (3)体心 【详解】（1）金刚石为共价晶体，GaN晶体类型与金刚石类似，为共价晶体；氮化镓(GaN)和氮化硼(BN)均为共价晶体，B原子半径小于Ga，B—N键键长更短，键能更大，因此BN熔点更高；根据题中要求，得出氮化镓的晶胞图为则原子3的坐标为(，，)。 （2）①吡啶的结构与苯相似，环上的C原子和N原子均以sp2杂化轨道相互重叠形成σ键； ②咪唑中存在的大π键，②号N原子形成3个σ键，提供一对孤对电子形成大π键，故②号N原子不含其它孤电子对，而①号氮原子形成两个σ键，提供一个电子形成π键，所以有一对孤电子对，可以形成配位键，所以更容易与Cu2+形成配位键的是①号氮原子。 （3）①根据图示可知：若以氮原子为晶胞顶点，则原来在面的铁原子为晶胞的棱心，原来在顶点的铁原子在体心。 ②根据图示可知：该晶胞中铁原子的个数为8×+6×=4，氮原子个数为1，则该化合物的化学式为Fe4N，若晶胞中距离最近的两个铁原子距离为apm，则根据相对位置可知：晶胞边长为pm，则晶胞密度ρ=。 16．硫、铜等元素分别是人体必须的常量元素和微量元素，在生产中有着广泛应用。回答下列问题： (1)硫在元素周期表中的位置为 ，基态硫原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)可以形成一种离子化合物，若要确定该物质是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行 实验。 (3)分子的空间结构(以为中心)为 。 (4)的沸点由高到低顺序为 。 (5)①与形成的化合物的立方晶胞如图，离子的分数坐标为，则e点的分数坐标为 。 ②已知立方晶胞的边长为，则晶胞的密度 (表示阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1)第三周期ⅥA族 哑铃 (2)X射线衍射 (3)正四面体形 (4) (5) 【详解】（1）硫为16号元素，硫在元素周期表中的位置为第三周期ⅥA族，基态硫原子核外电子占据的最高能级为3p轨道，电子云轮廓图为哑铃形； （2）晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X射线衍射法； （3）分子中硅形成4个共价键，为sp3杂化，分子的空间结构为正四面体形； （4）水分子能形成氢键，其沸点最高，相对分子质量大于，分子间作用力大于，故沸点由高到低顺序为； （5）①由图，则e点在xyz轴上投影坐标分别为、、，故分数坐标为。 ②根据“均摊法”，晶胞中含个Cu+、4个Cl-，则晶体密度为。 建议时间：20分钟 1．（2025·天津·高考真题）硫是一种重要的非金属元素。 (1)基态S原子的价层电子的轨道表示式为 。H2S的VSEPR模型名称为 ，其空间结构为 。 (2)H2O、H2S、H2Se的沸点由高到低的顺序为 。 (3)NH4HS的电子式为 。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 。 (4)25℃时，H2S的Ka1和Ka2分别为1.1×10-7、1.3×10-13，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，则NH4HS水溶液显 (填“酸性”“中性”“碱性”)。 (5)硫化锂晶体的晶胞如图，晶胞中含有硫离子的数目为 ；与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为 。 (6)将1.0 g硫粉和2.0 g铁粉均匀混合，放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端引发反应，反应剧烈。实验中可能发生的反应为 (用化学方程式表示)。 【答案】(1) 四面体形 V形 (2) (3) (4)碱性 (5)4 8 (6)、、 【详解】（1）S是16号元素，基态S原子的价层电子排布式为3s23p4，轨道表示式为。H2S中S原子价电子对数为4，VSEPR模型名称为四面体形，S原子有2个孤电子对，其空间结构为V形。 （2）H2O、H2S、H2Se都是分子晶体，结构相似，H2O能形成分子间氢键，沸点最高；H2S的相对分子质量小于H2Se，范德华力H2S<H2Se，所以沸点由高到低的顺序为； （3）NH4HS是离子化合物，电子式为。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，放热反应焓变为负值，该反应的热化学方程式为； （4）25℃时，H2S的Ka1为1.1×10-7，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，根据“谁强显谁性”，NH4HS水溶液显碱性。 （5）根据均摊原则，晶胞中含有硫离子的数目为；根据图示，与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为8。 （6）实验中可能发生的反应有铁和S加热生成硫化亚铁、铁和氧气点燃生成四氧化三铁、硫燃烧生成二氧化硫，、、。 2．（2025·广西·高考真题）型晶态半导体材料由与碳族元素形成，其立方晶胞结构如图。已知：晶胞参数。下列说法正确的是 A．与Z紧邻的有4个 B．晶胞内之间最近的距离为 C．晶胞密度： D．若晶胞顶点替换为，则 【答案】C 【详解】A．假设Z形成面心立方结构，每个Z原子周围有8个四面体空隙（填充Mg），故与Z紧邻的Mg有8个，A错误； B．Mg位于四面体空隙，最近Mg-Mg距离为晶胞边长的，晶胞内之间最近的距离为，B错误； C．密度公式，Mg-Ge中M(Z)=73、a=639 pm，计算出ρ(Mg-Ge)=，Mg-Si中M(Z)=28、a=634 pm，计算出ρ(Mg−Si)=，故ρ(Mg−Ge)>ρ(Mg−Si)，C正确； D．Z（Sn）在晶胞中顶点（8个）和面心（6个），仅替换顶点时，Sn在晶胞中的个数为，Ge在晶胞中的个数为，则，D错误；故选C。 3．（2025·四川·高考真题）的四方晶胞(晶胞参数，省略中的氧，只标出)和的立方晶胞如图所示，为阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．晶胞中1位的分数坐标为 B．晶胞中2位和3位的核间距为 C．晶胞和晶胞中原子数之比是 D．晶体密度小于晶体密度 【答案】D 【详解】A．根据图示，晶胞中1位位于晶胞的棱角，其分数坐标为，故A正确； B．2位坐标为(a，a，1.7a)，3位坐标为(0，0，3.4a)，核间距：apm，B正确； C．晶胞中原子个数为：，晶胞中原子个数为：（省略中的氧，只标出，所以一起计算的原子），晶胞和晶胞中原子数之比是，C正确； D．晶体密度计算公式为：，晶体密度为： ，晶体密度为：，晶体密度大于晶体密度，D错误；故答案选D。 4．（2025·全国卷·高考真题）我国的蛇纹石资源十分丰富，它的主要成分是，伴生有少量、、等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。 已知： 回答下列问题： (1)绿矾()在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物，反应的化学方程式为 。 (2)经“焙烧①”“水浸”，过滤分离后，滤液中金属离子的浓度()分别为：、、、。滤渣①的主要成分是 、 。 (3)加入 “调”，过滤后，滤渣②是 、 ，滤液中的浓度为 。 (4)“焙烧②”后得到。晶胞如图所示，晶胞中含有的个数为 。 (5)调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应的离子方程式为 。 (6)蛇纹石“矿化”固定，得到，相当于固定 L(标准状况)。 【答案】(1) (2) (3) (4)4 (5) (6)89.6 【详解】（1）绿矾()在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物三氧化硫、二氧化硫，反应的化学方程式为，故答案为：； （2）经“焙烧①”，生成氧化镁、二氧化硅、水；分解生成、二氧化硫、三氧化硫， “水浸”，过滤分离后，滤渣①的主要成分是为、，故答案为：；； （3）加入 “调”，，，，，溶液中没有铁离子、氯离子，两者均以氢氧化物沉淀下来，过滤后，滤渣②是为、；滤液中的浓度为，故答案为：；；； （4）因为离子半径，晶胞图中位于8个顶点，6个面心，1个晶胞中的个数为，故答案为：4； （5）调节“沉镍”后的溶液为碱性，通入二氧化碳“矿化”发生反应 ，故答案为：； （6）物质的量为，根据C原子守恒，固定为，标准状况下的体积为，故答案为：89.6。 5．（2025·湖南·高考真题）掺杂的铋酸钡具有超导性。替代部分形成(摩尔质量为)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有6个 B．晶胞中含有的铋离子个数为8 C．第一电离能： D．晶体的密度为 【答案】A 【详解】A．铋离子位于顶点，与其最近且距离相等的位于棱心，有6个，分别位于上下、前后、左右，A正确； B．晶胞中含有的铋离子个数为个，B错误； C．Ba是碱土金属，金属性强于Ca，其易失电子，第一电离能小于O，C错误； D．晶胞中Ba或K位于体心，个数为总和1，位于棱心，有，所以晶胞的质量是，晶胞体积是，则晶体的密度是：，D错误；故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 晶胞参数计算与原子坐标分析 建议时间：20分钟 突破一 晶胞参数与半径的关系 1．近日，我国科学家成功制备了高质量氮掺杂钛酸钡铁电薄膜，并实现了钛酸钡铁电性能的显著增强。钛酸钡的立方晶胞结构如图所示(所有阳离子均与最近的阴离子相切)，已知晶胞参数为，的半径为。下列叙述错误的是 A．薄膜中掺杂的钛酸钡中钛元素的化合价为+4 B．一个钛酸钡晶胞中含有3个原子 C．和“●”距离最近且相等的“○”数目为12 D． 2．Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)在元素周期表中，Fe位于第 周期 族。基态Fe原子与基态离子未成对电子数之比为 。 (2)尿素分子()可以形成配合物，俗称尿素铁，既可作铁肥，又可作缓释氮肥。中铁元素的化合价为 ，配位数为 。 (3)可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为apm)。 ①晶胞中Fe原子的半径为 pm。 ②研究发现，晶胞中阴影所示m、n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有Fe原子个数越多，催化活性越低。m、n截面中，催化活性较高的是 ，该截面单位面积含有的Fe原子为 个。 突破二 基于密度的晶胞参数计算 3．气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图a所示，结构属立方晶系，晶胞如图所示，晶胞参数为，的熔点为，远高于的。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．二聚体中存在配位键 C．形成的晶体为离子晶体 D．晶体密度 4．某种金属卤化物无机钙钛矿的晶胞结构如图所示，晶胞的边长为a pm，则该物质的化学式为 ；晶体中Pb2＋与Cs＋最短距离为 pm；晶体的密度ρ= g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示；可能用到的相对原子质量： Cs-133　Pb-207　I-127) 突破三 原子坐标分析与应用 5．CdSe是一种重要的半导体材料。其晶体的晶胞结构如图所示，已知m的坐标参数为（1/4，1/4，1/4），晶胞参数为a pm。下列说法正确的是 A．Se基态原子电子排布式为[Ar]4s24p4 B．晶体中Se填充在Cd原子围成的正四面体空隙中，填隙率为50% C．沿晶胞面对角线投影图为 D．Cd原子与Se原子之间的最短距离为a pm 6．2023年诺贝尔化学奖授予了3位研究量子点的科学家。砷化镓是一种典型的量子点材料，其立方晶胞如图所示，距离晶胞原点最近的原子坐标为，晶胞参数，关于的下列说法错误的是 A．在坐标处存在原子 B．在晶体中，每个周围距离最近且相等的原子个数为12 C．晶体的密度为 D．最小核间距： 建议时间：40分钟 7．由Ba、Mn、O三种元素组成的化合物的晶胞，由层状[BaO]结构堆积而成，位于层间且与上下两层距离相等，该晶胞结构及其在平面的投影如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．A点原子的分数坐标为 C．同层与间的最短距离为 D．该晶体的密度为 8．常用作干电池去极剂、合成工业的催化剂、玻璃工业和搪瓷工业的着色剂等。其四方晶胞结构如图所示。晶胞参数为apm、apm、bpm，为阿伏加德罗常数的值。已知：1号原子分数坐标为，3号原子分数坐标为。下列叙述错误的是 A．晶胞沿xy平面的投影如图2所示 B．2号原子分数坐标为 C．Mn原子的配位数为6 D．该晶体的密度为g·cm-3 9．常用于制备磁芯、磁盘和传感器等，它的晶胞(如图)为等轴晶系。已知：晶胞参数为bnm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是 A．氧离子构成正八面体形 B．和之间的距离为 C．的分数坐标为 D．晶体密度为 10．硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为下列说法错误的是 A．Zn与Se位于同周期 B．基态Se原子核外有2个未成对电子 C．若A点分数坐标为(0，0，0)，则B点分数坐标为 D．Zn与Se之间的最短距离为 11．氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题： (1)基态氮原子的核外电子的空间运动状态有 种；第二周期的元素中，第一电离能介于和之间的元素有 种。 (2)雌黄的分子式为，其分子结构为，As原子的杂化轨道类型为 。 (3)乙二胺主要用于医药、农药、环氧树脂固化剂等。乙二胺的结构简式为，可简写为en。 ①乙二胺可与铜离子形成配合离子，其中提供孤电子对的原子是 。 ②乙二胺易溶于水的主要原因是 。 (4)某磷青铜晶胞结构如图所示，晶胞参数为。其中原子坐标参数为，B为。 ①P原子的坐标参数为 。 ②该晶体中距离原子最近且相等的原子有 个。 ③该晶体的密度为 （用代数式表示）。 12．我国科学家在2021年《Natural·Chemical》发表了研究成果：在室温下具有超离子行为。 (1)基态铬原子的外围电子排布式为 ，基态硫原子核外电子空间运动状态有 种。 (2)铬的化合物氯化铬酰（），熔点95.6℃、沸点117℃，易溶于，可作为化工生产中的氧化剂。能通过反应来制备。 ①方程式中的元素电负性由大到小的顺序为 （用元素符号表示）。 ②固态属于 晶体；的结构式为 。 (3)有剧毒，实验室常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为： 。 (4)复合材料氧铬酸钙的立方晶胞如图所示。 ①C处O的分数坐标为 。 ②与Ca等距离且最近的O个数为 。 ③已知：晶胞参数为acm，表示阿伏加德罗常数的值，则氧铬酸钙晶体的摩尔体积 。 ④氧铬酸钙晶胞的另一种表示中，Cr处于各顶角位置。该晶胞结构中，沿立方格子对角面取得的截图如上图所示。O在晶胞中的位置为 （填数字）。 13．合金晶体有(甲)、(乙)两种结构，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．与晶体的密度之比为 B．中，Au周围最近且等距的Ti的个数为12 C．图乙中，若M的坐标为，则N的坐标为 D．图甲中，间最近距离为 14．元素X的某价态离子中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与形成晶体的晶胞结构如图所示（已知该晶胞参数a nm）。下列说法错误的是 A．X元素的原子序数是29 B．两个最近距离为 C．该晶体中与配位数之比为3:1 D．若A所表示原子的坐标为，则B的坐标为 15．中国近代化学启蒙者徐寿首次把“Nitrogen”译成中文时曾写成“淡气”，意指它“冲淡”了空气中的氧气。含氮化合物种类繁多，用途广泛，根据信息回答下列问题。 (1)GaN是新型半导体材料，其晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。其晶体类型为 。已知BN与GaN属于同种晶体类型，则两种晶体熔点较高的是 （填化学式），其理由是 。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，称作原子分数坐标。如图为沿y轴投影的氮化镓晶胞中所有原子的分布图。若原子1的原子分数坐标为，则原子3的原子分数坐标为 。 (2)咪唑、吡啶是含N和S的有机杂环类化合物，结构如图所示： ①吡啶中碳原子的杂化类型为 。 ②已知咪唑中存在的大π键，则咪唑分子的两个氮原子中，更容易与Cu2+形成配位键的是 （填“①”或“②”）号氮原子。 (3)某铁氮化合物晶体的晶胞结构如图所示。 ①若以氮原子为晶胞顶点，则铁原子在晶胞中的位置为棱心和 。 ②若晶胞中距离最近的两个铁原子距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为 （列出计算式即可）。 16．硫、铜等元素分别是人体必须的常量元素和微量元素，在生产中有着广泛应用。回答下列问题： (1)硫在元素周期表中的位置为 ，基态硫原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)可以形成一种离子化合物，若要确定该物质是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行 实验。 (3)分子的空间结构(以为中心)为 。 (4)的沸点由高到低顺序为 。 (5)①与形成的化合物的立方晶胞如图，离子的分数坐标为，则e点的分数坐标为 。 ②已知立方晶胞的边长为，则晶胞的密度 (表示阿伏加德罗常数的值)。 建议时间：20分钟 1．（2025·天津·高考真题）硫是一种重要的非金属元素。 (1)基态S原子的价层电子的轨道表示式为 。H2S的VSEPR模型名称为 ，其空间结构为 。 (2)H2O、H2S、H2Se的沸点由高到低的顺序为 。 (3)NH4HS的电子式为 。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 。 (4)25℃时，H2S的Ka1和Ka2分别为1.1×10-7、1.3×10-13，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，则NH4HS水溶液显 (填“酸性”“中性”“碱性”)。 (5)硫化锂晶体的晶胞如图，晶胞中含有硫离子的数目为 ；与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为 。 (6)将1.0 g硫粉和2.0 g铁粉均匀混合，放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端引发反应，反应剧烈。实验中可能发生的反应为 (用化学方程式表示)。 2．（2025·广西·高考真题）型晶态半导体材料由与碳族元素形成，其立方晶胞结构如图。已知：晶胞参数。下列说法正确的是 A．与Z紧邻的有4个 B．晶胞内之间最近的距离为 C．晶胞密度： D．若晶胞顶点替换为，则 3．（2025·四川·高考真题）的四方晶胞(晶胞参数，省略中的氧，只标出)和的立方晶胞如图所示，为阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．晶胞中1位的分数坐标为 B．晶胞中2位和3位的核间距为 C．晶胞和晶胞中原子数之比是 D．晶体密度小于晶体密度 4．（2025·全国卷·高考真题）我国的蛇纹石资源十分丰富，它的主要成分是，伴生有少量、、等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。 已知： 回答下列问题： (1)绿矾()在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物，反应的化学方程式为 。 (2)经“焙烧①”“水浸”，过滤分离后，滤液中金属离子的浓度()分别为：、、、。滤渣①的主要成分是 、 。 (3)加入 “调”，过滤后，滤渣②是 、 ，滤液中的浓度为 。 (4)“焙烧②”后得到。晶胞如图所示，晶胞中含有的个数为 。 (5)调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应的离子方程式为 。 (6)蛇纹石“矿化”固定，得到，相当于固定 L(标准状况)。 5．（2025·湖南·高考真题）掺杂的铋酸钡具有超导性。替代部分形成(摩尔质量为)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有6个 B．晶胞中含有的铋离子个数为8 C．第一电离能： D．晶体的密度为 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $