题型14 晶胞结构分析与计算（题型专练）（山东专用）2026年高考化学二轮复习讲练测

题型14 晶胞结构分析与计算 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 根据晶胞确定化学式 考向02 晶胞中粒子配位数的判断【重】 考向03 晶胞密度的计算【重】 考向04 晶胞中原子空间占有率的计算 考向05 原子坐标参数的确定【重】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 山东卷选择题晶胞结构分析考察我们主要从以下几个方面入手： 对于复杂晶胞，学会用“切割法”将大晶胞划分为几个熟悉的小立方体进行分析。判断配位数或距离时，必须将晶胞向三维空间延伸，考虑相邻晶胞中的原子。很多陌生晶胞是教材经典模型（NaCl、CsCl、金刚石、CaF₂等）的变形。尝试将陌生晶胞中的原子连接关系与经典模型比对。注意计算过程中单位的换算。 山东卷有时会给出晶胞的投影图（如俯视图），或列出原子分数坐标。要能通过投影图想象三维结构，能通过坐标计算距离。 考向01 根据晶胞确定化学式 【例1-1】（2025·重庆·高考真题）化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是 A．X中存在键 B．X属于混合型晶体 C．X的化学式可表示为 D．X中C原子上有1对孤电子对 【答案】C 【分析】由图可知，晶胞中C原子的个数是，N位于晶胞内部，个数为4，则晶胞化学式为； 【解析】A．C、N均以单键连接，晶胞中不含π键，A错误； B．晶胞内只存在共价键，不是混合型晶体，B错误； C．由分析可知，晶胞化学式为，C正确； D．位于面心的C原子，与周围4个氮原子(位于两个晶胞内)相连，其配位数为4，不存在孤对电子，D错误； 故选C。 【例1-2】（2025·河北·高考真题）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是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．体心原子的分数坐标为 C．晶体的密度为 D．原子Q到体心的距离为 【答案】D 【解析】A．由晶胞图知，白球位于体心，晶胞中数目为1，黑球位于顶角、棱心、体内，六方晶胞上下表面中一个角60°， 一个角为120°，晶胞中数目为，结合题意知，白球为Sm、黑球为Co，该物质化学式为，A正确； B．体心原子位于晶胞的中心，其分数坐标为，B正确； C．每个晶胞中含有1个“”，晶胞底面为菱形，晶胞体积为，则晶体密度为，C正确； D．原子Q的分数坐标为，由体心原子向上底面作垂线，垂足为上底面面心，连接该面心与原子Q、体心与原子Q可得直角三角形，则原子Q到体心的距离，D错误； 故选D。 明确晶胞的类型（立方晶胞、六方晶胞等），常见的是立方晶胞（简单立方、体心立方、面心立方）。 记住常见立方晶胞的均摊数： 顶点：1/8 棱上：1/4 面上：1/2 体心：1 对于六方晶胞等，也要记住相应的均摊数（如六方晶胞：顶点1/6，棱上1/3，面上1/2，体心1）。 注意：当晶胞不是平行六面体时，要具体分析。 晶体化学式的确定 解题策略： 先利用均摊法计算出晶胞中各种原子的个数。 然后将原子个数按最简整数比写出化学式。 注意：有时题目中给出的晶胞可能不完整（如六方晶胞常画出一个平行六面体单元，但实际六方晶胞是六棱柱），要特别注意。 【变式1-1】（2025·山东潍坊·模拟预测）某种晶体的完整结构单元如图所示，该晶体的实际结构中存在约5%的氧空位(可提高氧离子电导性能)。下列说法错误的是 A．晶体中与原子距离最近的原子构成正八面体 B．该晶体的一个完整晶胞中含有8个La原子 C．该晶体实际结构的化学式为 D．该晶体的实际结构中与原子个数比为 【答案】C 【解析】A．由题给结构单元图可知，与Ni原子距离最近的Mn原子位于Ni原子的上、下、左、右、前、后六个方向，Ni原子位于Mn原子构成的正八面体的体心，A正确； B．由图可知，题图结构单元为一个晶胞的，题图结构单元中体心处有1个La原子，故一个完整晶胞中含有8个La原子，B正确； C．根据题意，一个完整晶胞由8个题图结构单元构成，则完整晶胞中含有8个La原子，4个Ni原子，4个Mn原子，理想状态下含有24个O原子，其理想化学式为。实际结构存在5%的氧空位，故实际O原子个数为24×(1-5%)=22.8个，因此实际化学式为，C错误； D．设La(Ⅲ)和La(IV)分别为x个、y个，可得方程式x+ y=2(La原子守恒)， (化合价代数和为0)，解得x=1.6，y=0.4，即La(Ⅲ)与La(IV)原子个数比为4：1，D正确。 故答案选C。 【变式1-2】（2025·山东青岛·一模）合金中广泛存在的一种耐磨相晶胞如图甲所示，研究发现添加适量可以提高其耐磨性能，加后(替换部分)的晶胞结构如图乙所示，其中A原子坐标为。下列说法错误的是 A．元素在元素周期表中属于d区 B．加后晶体的化学式为 C．若B原子坐标为，则M原子坐标为 D．图甲晶胞的晶体密度为 【答案】D 【解析】A．基态铁原子的原子序数为，其价层电子排布式为，在元素周期表中属于d区，A正确； B．题图乙晶胞结构中原子位于晶胞面上和体内，共有个，原子位于体内，共个，原子位于棱上和体内，共有个，晶体的化学式为，B正确； C．题图甲晶胞沿轴方向的投影为，则原子的坐标为，C正确； D．题图甲晶胞中含有原子个数为，原子个数为，则晶体密度为：，化简为：，D错误； 故选D。 考向02 晶胞中粒子配位数的判断【重】 【例2-1】（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P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 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 【答案】D 【解析】A．由图可知，NbO的立方晶胞中距离Nb原子最近且距离相等的O原子有4个，Nb的配位数是4，故A错误； B．由图可知，Nb和O最短距离为边长的，晶胞参数为anm，Nb和O最短距离为anm，故B错误； C．根据均摊法计算可知，Nb的个数为6×=3，O的个数为12×=3，即晶胞中含有3个NbO，晶胞密度为ρ=g/cm3，故C错误； D．P的分数坐标为（0，0，0），M位于正方体的面心，M的分数坐标为（，，），故D正确； 故选：D。 【例2-2】（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 【答案】B 【解析】A．由图可知，与距离最近且等距离的的个数是3，则的配位数为3，A项错误； B．位于晶胞的顶点和体心上，该晶胞中的个数为，B项正确； C．该晶胞体积为，该晶胞中的个数为，的个数为，相当于晶胞中含有2个，晶体密度为，C项错误； D．(i)和(ii)之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半，为，D项错误； 答案选B。 定义法：以目标粒子为中心，延长晶胞（或想象相邻晶胞），找到与其距离最近且相等的所有相邻粒子，数出其个数。 记住常见模型的配位数（可快速验证）： 简单立方堆积：6 体心立方堆积：8 面心立方堆积（或六方最密堆积）：12 NaCl型：Na⁺和Cl⁻的配位数均为6 CsCl型：Cs⁺和Cl⁻的配位数均为8 【变式2-1】（24-25高三下·山东青岛·期中）硼氢化钠(NaBH4)是一种重要还原剂。研究发现它与乙醇反应的产物M(如图)是由互相平行的一维链组成的晶体，链间为分子间作用力。下列说错误的是 A．产物M的化学式可表示为NaB(OC2H5)4 B．该晶体属于分子晶体 C．M中Na的配位数为4 D．硼氢化钠与乙醇反应生成M的过程中有H2生成 【答案】B 【解析】 A．由图，每个重复结构单元 中平均含有1个钠、1个硼、4个- OC2H5，则M的化学式可表示为NaB(OC2H5)4，A正确； B．由题干，互相平行的一维链组成的晶体，链方向为强成键作用，链间为分子间作用力，则为混合晶体，B错误； C．由图，M中Na周围有4个氧，则其配位数为4，C正确； D．硼氢化钠中氢为负价，硼氢化钠中氢与乙醇中羟基上活泼氢反应生成氢气，故生成M的过程中有H2生成，D正确； 故选B。 【变式2-2】（2025·山东·一模）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，Ⅰ是六方晶胞(底面锐角为60°)，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法正确的是 A．Ⅰ中Au的配位数是8 B．Ⅱ中最小核间距Au-Cu<Cu-Cu C．Ⅲ为18K金 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1：1、1：3、3：1 【答案】D 【解析】A．Au的配位数指距离相等且最近的Cu的个数，Ⅰ是六方晶胞(底面锐角为60°)，Au处于体心，与Au等距离最近的Cu有4个，Ⅰ中Au的配位数是4， A错误； B．设Ⅱ的晶胞参数为a，Au-Cu的核间距为，Cu-Cu的最小核间距为，最小核间距，B错误； C．由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为：，Ⅲ中Au和Cu原子个数比值为，则Au的质量分数为：，C错误； D．I中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶点，其原子个数比为1: =1：1；Ⅱ中，Au处于立方体的八个顶点，Cu处于面心，其原子个数比为；Ⅲ中，Au处于立方体的面心，Cu处于顶点，其原子个数比为，D正确； 故选D。 考向03 晶胞密度的计算【重】 【例3-1】（2025·安徽·高考真题）碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为。下图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．碘晶体是混合型晶体 B．液态碘单质中也存在“卤键” C．碘晶体中有个“卤键” D．碘晶体的密度为 【答案】A 【解析】A．碘晶体中，分子间是“卤键”(类似氢键)，层与层间是范德华力，与石墨不同(石墨层内只存在共价键)所以碘晶体是分子晶体，A错误； B．由图可知，题目中的“卤键”类似分子间作用力，只不过强度与氢键接近，则液态碘单质中也存在类似的分子间作用力，即“卤键”，B正确； C．由图可知，每个分子能形成4条“卤键”，每条“卤键”被2个碘分子共用，所以每个碘分子能形成2个“卤键”，碘晶体物质的量是0.5mol，“卤键”的个数是，C正确； D．碘晶体为层状结构，所给区间内4个碘原子处于面心，则每个晶胞中碘原子的个数是，晶胞的体积是，密度是，D正确； 故选A。 【例3-2】（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 【解析】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。 密度公式：ρ = (Z × M) / (NA × V) 其中，Z为晶胞中分子的个数（即化学式的倍数），M为摩尔质量，NA为阿伏伽德罗常数，V为晶胞体积. 注意单位统一：M用g/mol，V用cm^3（如果晶胞参数是pm，要转换成cm，1pm=10^{-10}cm），则密度单位为g/cm^3. 计算时，先确定Z，再根据晶胞参数计算体积，代入公式。 【变式3-1】（25-26高三上·山东日照·期中）镍基合金具有优异的性质。从无机相萃取镍形成的配合物如图1所示；NixCuyNz晶体的立方晶胞如图2所示，已知相邻原子间的最近距离之比。 下列说法正确的是 A．配合物中镍的化合价为+4价 B．配体中C原子的杂化方式为sp2和sp3 C．晶体中与Cu原子最近且等距离的Ni原子的数目为8 D．设阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 g·cm-3 【答案】B 【分析】由相邻原子间的最近距离之比可知，晶胞中镍原子位于面心，个数为：6×=3，铜原子位于顶点，个数为：8×=1，氮原子位于体心，个数为1。 【解析】 A．由结构式可知，配合物的配体为、水分子和ArSO，则中心离子为化合价为+2价的镍离子，A错误； B．由结构式可知，配体中环上的双键碳原子和酯基碳原子的杂化方式为sp2杂化，烃基中的饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，B正确； C．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的铜原子与位于面心的镍原子距离最近，则晶体中与铜原子最近且等距离的镍原子的数目为12，C错误； D．设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(10—7 a)3d，解得d=×1021，D错误； 故选B。 【变式3-2】（24-25高三上·山东青岛·阶段练习）氮化硼可形成类似石墨的平面六角形层状结构a，在一定条件下a可转化为类似金刚石的立方氮化硼b(晶胞边长为)。下列说法错误的是 A．均含的层状结构a与立方结构b中键的数目之比是 B．两种晶体物理性质不同 C．b晶体的密度为 D．中每个B原子分别被个六元环共用，则 【答案】C 【解析】A．如图，结构a中，3个N原子和3个B原子共用一个六元环，形成6个共价键，每个原子被三个六元环共用，则的层状结构a中形成3mol键，结构b中，B为于晶胞内，共有4个B原子，N位于面心和顶点，共有个N原子，共形成12个键，则的层状结构b中形成4mol键，则的层状结构a与立方结构b中键的数目之比是，A正确； B．两种晶体的结构不同，硬度和熔点均不同，故物理性质不同，B正确； C．b晶胞中B原子个数为4，N原子个数为，晶胞质量，晶胞体积，根据，可得b晶体的密度为，C错误； D．已知石墨中每个C被3个六元环共用，即a中每个B被3个六元环共用，而金刚石中每个C被12个六元环共用，即b中每个B被12个六元环共用，故a、b中每个B原子分别被m、n个六元环共有，则，D正确； 故选C。 考向04 晶胞中原子空间占有率的计算 【例4-1】（2025·四川巴中·模拟预测）一种由Cu、In、Te组成的晶体层四方晶系，晶胞参数如图所示，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，A点的分数坐标为，B点原子的分数坐标为，下列说法正确的是 A．晶体中In的配位数为8 B．D点原子的分数坐标为 C．晶胞中四面体空隙的占有率为50% D．该晶体的密度为 【答案】C 【解析】A．以底面In为对象，离In最近的Te有4个，配位数为4，A错误； B．由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、可知，晶胞边长为1，则位于体对角线处，面对角线处的D原子的分数坐标分别为，B错误； C．一个晶胞中，Cu、In原子形成的四面体空隙有16个，其中8个空隙中填有Te原子，则四面体空隙的占有率为，C正确； D．晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为，位于棱上、面心和面上的铟原子个数为，位于体内的碲原子个数为8，该晶体的密度为，D错误。 故选C。 【例4-2】（2025·云南·模拟预测）如图，由铜、铟、镓、硒组成的晶体属于四元半导体化合物，原子填充在与(或)围成的四面体空隙中，晶胞棱边夹角均为90°，设为阿伏加德罗常数的值。已知：A点、B点原子的分数坐标分别为和。下列说法正确的是 A．组成该晶体的元素均位于p区 B．该晶体的化学式为 C．晶胞中四面体空隙的占有率为50% D．C点原子的分数坐标是 【答案】C 【分析】晶胞中Cu的个数为1+8×+4×=4，Se在晶胞内部，个数为8个，Ga或In的个数为6×+4×=4个，据此分析； 【解析】A．Cu位于ds区，Ga、In、Se位于p区，A错误； B．根据分析，Cu：Ga(In)：Se=1:1:2，该晶体的化学式：，B错误； C．由晶胞结构可知，In原子形成的四面体空隙有8个，形成的八面体空隙也有8个，则四面体空隙的占有率为=50%，C正确； D．由晶胞图可知，C点原子的分数坐标是，D错误； 故选C。 空间利用率 = (晶胞中原子总体积 / 晶胞体积) × 100% 先计算一个晶胞中的原子数（均摊法），再计算这些原子的总体积（每个原子视为球体，体积为4/3πr^3）。 计算晶胞体积（根据晶胞参数）。 注意：原子半径与晶胞参数的关系要正确。 【变式4-1】（2024·辽宁大连·二模）由Sc、Sn、V组成的晶体晶胞如图1所示（晶胞底边边长为anm，高为cnm，a≠c），图2显示的是三种原子在xz面、yz面上的位置，图3显示的是Sc、Sn原子在xy面上的位置。已知：Sc原子半径为，Sn原子半径为，V原子半径为。下列说法错误的是 A．Sc、Sn、V三种元素的基态原子所含的价层电子个数：V＞Sn＞Sc B．与Sc距离最近的Sc原子数为6 C．该合金的化学式为 D．该晶体的空间占有率： 【答案】B 【解析】A．已知Sc、Sn、V的价层电子排布式分别为：3d14s2、5s25p2、3d34s2，故Sc、Sn、V三种元素的基态原子所含的价层电子个数大小顺序为：V＞Sn＞Sc，A正确； B．由题干晶胞示意图可知，Sc位于8个顶点，且高度拉伸，故与Sc距离最近的Sc原子数为4，B错误； C．由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Sc的个数为：=1，Sn的个数为：=6，V的个数为：=6，则该合金的化学式为，C正确； D．由C项分析可知，该合金的化学式为，一个晶胞含有一个“ScV6Sn6”结构单元，该晶体的空间占有率：×100%=，D正确； 故答案为：B。 【变式4-2】（2024·湖南·模拟预测）硫化锌(ZnS)是一种白色或微黄色粉末，其晶胞结构如图所示。设立方晶胞参数为apm，硫离子和锌离子的原子半径分别为和。下列关于硫化锌晶胞的说法中，错误的是 A．锌元素位于元素周期表的ds区 B．晶胞中，每个硫离子周围与其距离相等且最近的硫离子有8个 C．硫离子处在锌离子构成的四面体中心，四面体空隙的占有率为50% D．两个硫离子之间的最近距离为 【答案】B 【解析】A．Zn处于元素周期表的第IIB族，属于ds区，A正确； B．硫离子处在小正方体体心的交错位置，距离硫离子最近且距离相等的硫离子为12个，B错误； C．每个大的晶胞中有8个由锌离子构成的正四面体，其中有4个被硫离子占据，占有率为50%，C正确； D．两个硫离子之间的距离为晶胞面对角线的一半，晶胞棱长与离子半径的关系为，则两个硫离子之间的距离，D正确； 本题选B。 考向05 原子坐标参数的确定【重】 【例5-1】（2025·江西·高考真题）晶格中的O被去除，产生一个氧空位()，相对原点的分数坐标为，则图中的分数坐标分别为 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 由晶胞结构可知，相对原点的分数坐标为，则坐标原点为，位于面心，位于底面面心的分数坐标为，位于侧面面心的分数坐标为，故选D。 【例5-2】（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 【解析】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。 1.三类常见的坐标系 （1）立方晶胞 XYZ轴均为90°以1个晶胞参数为1 （2）拉长的晶胞 XYZ轴均为90°XY轴相同，Z轴不同 （3）六方晶胞 XY轴为120°，晶胞参数XY轴相同，Z轴不同。 2.从最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型入手，构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型。 简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点。以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度。由此可得如图所示的坐标系。 六方最密堆积模型的晶胞按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°。 （1）体心晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图，体心立方晶胞的每个顶点都可以看做起点，起点的左边都可以定为(0,0,0) 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)，则其它原子的顶点坐标分别为： 原子2、(0,1,0)、原子4、(1,0,0)、原子5、(0,0,1)、原子6、(0,1,1)、原子8、(1,0,1) 原子9处于三个二分位，故其坐标为：。x轴、y轴俯视图为。 （2）面心立方晶胞结构模型图的原子坐标参数和俯视图 原子10～15分别位于六个面的面心，原子1的坐标为(0,0,0)，则确定坐标参数： 10、11、12、13、14、15。 x轴、y轴俯视图为 （3）金刚石晶胞结构模型图的原子坐标参数和俯视图 若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为、、、。 x轴、y轴俯视图为。 [注意]　在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同，如z轴单位标准2a pm为1，x、y轴单位标准a pm为1 【变式5-1】（24-25高三上·山东青岛·阶段练习）某种离子晶体的四方晶胞结构如图所示，晶胞参数a=b≠c nm，α=β=γ=90°，Ta-O键键长为x nm。下列说法错误的是 A．一个晶胞中含有6个K+ B．该晶体中Ta的化合价是+5 C．O的分数坐标可能为(0，0，x/c)或[1/2，1/2，(c+2x)/2c] D．该晶体密度为(4.06×1023)/(NAa2c) g/cm3 【答案】D 【分析】由晶胞结构可知，K位于面心和棱上，数目为，Ta位于体心和顶点，数目为，O的数目4（O的个数是Ta的2倍），F的数目为8（F的个数是Ta的4倍），故晶体的化学式为K3TaO2F4。 【解析】A．由上述分析可知A正确； B．晶体的化学式为K3TaO2F4，K、O、F的化合价分别为+1、-2、-1，故Ta的化合价为+5，B正确； C．位于原点Ta原子上方的O原子，其z轴距离为x nm，故坐标为（0，0，），位于体心Ta原子上方的O原子，其z轴距离为（+x）nm，故坐标为（0，0，），C正确； D．ρ=，D错误； 故答案选D。 【变式5-2】（2025·山东·二模）四碘合汞酸银是一种热致变色材料，晶体结构如图，和随机占据由构成的四面体空隙。下列说法错误的是 A．基态I原子的价电子排布式为 B．分子中为杂化 C．的空间结构为正四面体形 D．若m处粒子的分数坐标为，则晶胞中的分数坐标为或 【答案】D 【解析】A．碘元素的原子序数为53，基态原子的价电子排布式为，故A正确； B．二氯化汞分子中汞原子的价层电子对数为2，原子的杂化方式为sp杂化，故B正确； C．四碘化汞离子中汞原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，故C正确； D．由题给信息可知，碘离子以面心立方结构密堆积，则位于顶点和面心的碘离子个数为8×+6×=4，由化学式可知，晶胞中银离子、汞离子个数分别为2、1，则汞离子位于最右后下方的晶胞的体心上，或者上面一个晶胞的左后下方的晶胞的体心上，则由m处粒子的分数坐标为可知，晶胞中汞离子的分数坐标为或，故D错误； 故选D。 1．下列对物质性质的解释不合理的是 选项 物质性质 解释 A 低密度聚乙烯软化温度更低 低密度聚乙烯含有较少支链 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 生铁的硬度比钢大 生铁的含碳量高，原子层间相对滑动更困难 D 离子液体导电性良好 离子液体中有可移动的阴、阳离子 【答案】A 【解析】A．低密度聚乙烯因支链较多导致分子排列松散，分子间作用力弱，软化温度低，选项解释“含有较少支链”与实际相反，A错误； B．苯分子中碳原子形成稳定的大π键，难以与溴发生加成反应，因此不能使溴的CCl4溶液褪色，解释合理，B正确； C．合金内存在不同大小的金属或非金属原子，使得原子层之间的相对滑动变得困难，所以合金的硬度一般比其成分金属更大，生铁含碳量高，阻碍原子层间滑动，硬度更大，解释符合实际，C正确； D．离子液体由可移动的阴、阳离子组成，导电性良好，解释合理，D正确； 故选A。 2．气态呈平面结构，其结构式为。固态的晶胞如图所示，下列说法不正确的是 A．实验室利用的吸水性与浓硝酸反应制得 B．气态中N原子的杂化方式为杂化 C．1mol气态中含个键 D．固态为离子化合物 【答案】A 【解析】A．五氧化二磷具有脱水性，可以使硝酸发生脱水反应生成五氧化二氮，反应的化学方程式为：，所以五氧化二磷制备五氧化二氮时，五氧化二磷表现脱水性，不是吸水性，A错误； B．由结构式可知，气态五氧化二氮分子中每个氮原子都形成3个σ键，不含孤对电子，所以氮原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2杂化，B正确； C．由结构式可知，气态五氧化二氮分子中含有2个配位键、2个氮氧双键和2个氮氧单键，配位键和单键属于σ键，双键中含有1个σ键，所以1 mol气态五氧化二氮分子中含有σ键的数目为：1 mol×6×NAmol-1=6NA，C正确； D．由晶胞结构可知，固态五氧化二氮是由离子和离子形成的离子晶体，D正确； 故选A。 3．晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法不正确的是 A．一个晶胞中含有8个O原子 B．晶胞中分子的取向不完全相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 【答案】C 【解析】A．由晶胞图可知，分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中SO2分子个数为=4，含有8个原子，A正确； B．由图可知晶胞中分子的取向不完全相同，如1和2，B正确； C．1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半，即，C错误； D．以体心的S原子为例，由于，每个原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的原子有4个，D正确； 故答案选C。 4．硫元素与铁、铜元素形成的某种化合物的结构如图甲所示，晶胞的俯视图如图乙。 已知，位于顶点的Fe原子的坐标参数为(0，0，0)。下列说法错误的是 A．晶体中S位于Fe和Cu组成的四面体中心 B．晶体中距离Cu最近的S有4个 C．图乙中“△”代表S原子 D．该晶体的密度为 【答案】D 【解析】A．由晶胞结构可知，Fe在8个顶点，1个内部，4个面上，S在内部，为8个，Cu在6个面上，4条棱上，晶体中S位于Fe和Cu组成的四面体中心，A正确； B．由晶胞结构可知，以位于面心的Cu为研究对象，距离Cu最近的S有4个，B正确； C．由晶胞结构可知，S在内部，为8个，则俯视图乙中“△”代表S原子，C正确； D．该晶胞中含有=4个Fe、=4个Cu和8个S，晶胞的化学式为CuFeS2.因此该晶体的密度，D错误； 故选D。 5．NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为的分数坐标为，下列说法正确的是 A．O的配位数是6 B．Nb和O的最短距离为 C．晶体密度 D．M点的分数坐标为 【答案】B 【解析】A．由图可知，NbO的立方晶胞中距离O原子最近且距离相等的Nb原子有4个，O的配位数是4，故A错误； B．由图可知，Nb和O最短距离为边长的 ，晶胞参数为  a nm ，Nb 和O 最短距离为 ，故B正确； C．根据均摊法计算可知，Nb的个数为，O的个数为 ，即晶胞中含有3个NbO，晶胞密度为 ，故C错误； D．P的分数坐标为位于正方体的面心，M的分数坐标为，故D错误； 故选B。 6．锆(Zr)是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．晶胞中与最近且距离相等的O有8个 C．该氧化物的密度为 D．若处坐标为，则处的坐标参数为 【答案】A 【解析】A．根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、个O，则立方氧化锆的化学式为，A错误； B．根据图示可知与最近且距离相等的O有8个，B正确； C．晶胞中含4个Zr、8个O，则晶体密度为，C正确； D．根据晶胞的位置可知，处坐标为，则处的坐标参数为，D正确； 故选A。 7．氯化亚铜常用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂。其晶胞结构如图所示(黑点代表)，晶胞参数为a pm，设为阿伏加德罗常数的值，1号原子的坐标为，3号原子的坐标为。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．2号原子的坐标为 C．离最近且等距离的有12个 D．晶体的密度为 【答案】D 【解析】A．由晶胞结构可知，与（黑点）距离最近且相等的有 4 个，所以的配位数为 4，A正确； B．已知1号原子的坐标为，3号原子的坐标为，则 2 号原子的坐标应为，B正确； C．以顶点的为例，与之最近且等距离的位于面心，每个顶点的被 8 个晶胞共用，每个面心的被 2 个晶胞共用，所以个数为3×8÷2=12，C正确； D．晶胞中的个数为 4，的个数为，则晶胞质量为，晶胞体积为，所以密度为，D错误； 故答案选D。 8．已知、、O三种元素可形成尖晶石型晶体，如图所示该晶体的晶胞由个型小晶格和个型小晶格构成，其中和都在小晶格内部，部分在小晶格内部，部分在小晶格顶点，下列分析错误的是 A．该晶体为离子晶体 B．该物质的化学式为 C．该晶胞中所含离子总数为 D．个之间的最短核间距是 【答案】B 【分析】运用均摊法可知：在个型小晶格内部，的数目为：；在8个小晶格内部，的数目为：， 4个在型小晶格内部，8个在晶胞的顶点，6个在晶胞的面心，的数目为：，该物质的化学式为，据此分析。 【解析】A．该晶体由、、构成，通过离子键结合，属于离子晶体，A不符合题意； B．根据分析可知该物质的化学式为，B符合题意； C．该晶胞中的数目为：16，的数目为：32，的数目为：8，所含离子总数为：56，C不符合题意； D．个之间的最短距离是2个型小晶格晶胞结构中体心和顶点的距离，小晶格边长为，体对角线为 ，个之间的最短距离是该晶胞体对角线的一半，故最短间距为，D不符合题意； 故答案选B。 9．是目前储氢密度最高的材料之一，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。Mg原子占据Fe形成的所有四面体空隙，储氢后，分子占据Fe形成的八面体空隙，化学式为，已知：填隙率，下列说法正确的是 A．在晶胞中，若只考虑四面体空隙和八面体空隙，则填充在形成的空隙的填隙率 B．储氢时， C．氢气储满后，和的最短距离为 D．单位体积中含氢的质量的计算公式为 【答案】A 【解析】A．晶胞中，若只考虑四面体空隙和八面体空隙，即有8个四面体空隙和4个八面体空隙（棱心和体心，均摊计算为4个），则填充在形成的空隙的填隙率，A正确； B．Fe原子的八面体空隙在晶胞的棱心和体心，所以每个晶胞中含有4个和8个，个，因此氢气储满后晶体的化学式为，此时；氢气未储满时，因此储氢时，，B错误； C．氢气储满后，和的最短距离为面对角线的二分之一，即为，C错误； D．每个晶胞中含4个，因此单位体积中含氢的质量的计算公式为，D错误； 故选A。 10．一种铜的氧化物在新能源领域被广泛应用，下图为该氧化物的立方晶胞，已知NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．该晶体的化学式为Cu2O B．图中N点原子的分数坐标为 C．晶体中Cu的配位数为4 D．该晶体的密度为 【答案】C 【解析】A．晶胞中氧原子数目为，铜原子在体内有16个，所以化学式为Cu2O，A正确； B．N处于左侧、上边、前面晶胞的中心位置，则N点原子的分数坐标为，B正确； C．由晶胞结构可知，Cu原子周围最近且距离相等的O原子有2个，即Cu的配位数为2，C错误； D．每个晶胞中含有8个“Cu2O”，1mol晶胞的质量为1mol×8×144g/mol=1152g，晶胞边长为a pm，1mol晶胞的体积为NA×(a×10-10cm)3，则晶体密度为，D正确； 故答案为：C。 11．下图是Xe、F化合物的四方晶系晶胞结构(晶胞参数，且)。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．N处原子的分数坐标为 C．M与N处Xe的核间距为pm D．该晶体密度为g·cm-3 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，Xe的个数为1+=2，F的个数为=4，则该物质的化学式为，A正确； B．由晶胞结构可知，N位于体心，晶胞参数，则N处原子的分数坐标为，B正确； C．由晶胞结构可知，N位于体心，M位于顶点，晶胞参数，M与N处Xe的核间距为pm=pm，C错误； D．由晶胞结构可知，Xe的个数为1+=2，F的个数为=4，晶胞参数，则该晶体密度为，D正确； 故选C。 12．如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是 A．NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体 B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比不同 C．CsCl晶体中每个周围紧邻8个 D．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的半径比不同 【答案】B 【解析】A．NaCl和CsCl都是由离子构成的晶体，离子个数之比为1:1，则都属于AB型的离子晶体，A正确； B．根据晶胞图及晶体的结构可知，NaCl和CsCl中阴阳离子个数之比均为1:1，阴、阳离子个数比相同，B错误； C．根据CsCl晶胞图及晶体的结构，可以看出每个周围有8个，每个周围有8个，阴、阳离子的配位数均为8，C正确； D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，离子的电子层越多，离子半径越大可知钠离子半径小于铯离子半径，所以阴、阳离子半径比不相等，D正确； 故答案为：B。 13．实验表明二氧化铈（）载体表现出高效的氧交换能力，可用于甲烷化学链重整，其部分原理如图所示。已知下图立方晶胞的晶胞参数为a nm，下列相关说法正确的是 A．晶胞中，位于形成的八面体空隙中 B．晶胞的俯视图为： C．晶胞中，之间的最短距离为 nm D．晶胞中 【答案】D 【解析】A．CeO2通常为萤石（CaF2）型结构，其中O2-位于Ce4+形成的正六面体空隙中（正方体中心），A错误； B．CeO2晶胞中Ce4+为面心立方排列，俯视图应为，B错误； C．面心立方堆积中Ce4+最短距离为面对角线一半，即anm，C错误； D．设CeOx晶胞中Ce4+为m，Ce3+为n，总Ce数m+n=4（与CeO2中Ce数相同），氧空位使O数减少，O原子个数为7，电荷守恒：4m+3n=2×7=14，解得m=2，n=2，n(Ce4+):n(Ce3+)=1:1，D正确； 故选D。 14．铁的氧化物在氧化和还原过程中晶体结构的转变如图所示。下列说法错误的是 已知：①常温下，表现为金属导体(但电阻率高)，为绝缘体，固态具有优良导电性。 ②面心立方有12个滑移系，塑性好，一定条件下有超顺磁性；六方最密堆积仅3个滑移系，塑性差。 A．在晶胞中，与最近且等距离的数目为12 B．的六方最密堆积呈亚稳态，纳米尺度下呈现超顺磁性 C．的面心立方——反尖晶石结构使其具有特殊的电子导电性 D．晶胞结构决定了其具有较高的稳定性和硬度 【答案】B 【解析】A．FeO是面心立方岩盐结构，在面心立方结构中，每个O2-周围最近且等距离的O2-数目为12（同层4个、上下层各4个），A正确； B． Fe2O3为六方最密堆积，根据已知信息，面心立方结构有超顺磁性，而六方最密堆积无此特性，B错误； C．Fe3O4为面心立方反尖晶石结构，已知其具有优良导电性，说明该结构使其具有特殊电子导电性，C正确； D．Fe2O3为六方最密堆积（仅3个滑移系，塑性差），刚玉结构本身稳定性高、硬度大，其晶胞结构决定了较高的稳定性和硬度，D正确； 故答案选B。 15．中国科学技术大学的肖正国团队制备出了晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜的晶体。某全无机钙钛矿铷锡氯晶胞如图所示，立方晶胞参数为，A为，B为，X为。a、b原子分数坐标如图所示。 下列叙述错误的是 A．该晶体的化学式为 B．c的原子分数坐标为 C．A、B之间最短距离为 D．与A等距离且最近的X有12个 【答案】C 【解析】A．由题图可知，Rb+位于晶胞顶点，Sn2+位于体心，Cl-位于面心，则晶胞中含有个Rb+，1个 Sn2+，个Cl-，该晶体的化学式为RbSnCl3，A项正确； B．c的原子位于体心，由a、b的原子分数坐标可知c的原子分数坐标为，B项正确； C．A、B之间最短距离等于体对角线的一半，即，C项错误； D．选取顶点上的一个A为参照点，与该参照点相连的三个面的面心上的X与A最近且等距离，故共有个X与A最近且等距离，D项正确； 故选C。 16．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 a，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有3个 B．晶胞中含有的铋离子个数为1 C．第一电离能： D．晶体的密度为 【答案】A 【解析】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错误； B．晶胞中含有的铋离子个数为个，B正确； C．Bi是第六周期VA族，6p能级半满，第一电离能较高，Ba是碱土金属，金属性较强，故第一电离能：Bi＞Ba，C正确； 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正确； 故选A。 17．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 【解析】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。 18．氧化锌的立方晶胞结构如图所示，用表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．1个该晶胞中含有4个O原子和14个原子 B．1个该晶胞的质量为 C．锌原子间的最近距离为 D．和的配位数均为4 【答案】A 【解析】A．由晶胞结构可知，1个该晶胞中含有4个O原子和14个原子=4个原子，A错误； B．由晶胞结构可知，1个该晶胞中含有4个O原子和14个原子=4个原子，1个该晶胞的质量为=，B正确； C．由晶胞结构可知，顶点与面心上的两个锌原子距离最近，为面对角线长度的一半，所以锌原子间的最短距离为，C正确； D．由晶胞结构可知，以位于体心的O为研究对象，与O距离最近且相等的Zn有4个，以位于面心的Zn为研究对象，与Zn距离最近且相等的O有4个，和的配位数均为4，D正确； 故选A。 19．某钙钛矿的晶胞结构如图所示，晶体密度为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．该钙钛矿的化学式为 B．与原子距离最近的原子数为6 C．该晶体具有各向异性 D．两氧原子间的最短距离为 【答案】D 【解析】A．通过晶胞中原子数计算，Ca位于体心(1个)，Ti位于顶点(8×=1个)，O位于棱心(12×=3个)，化学式为CaTiO3，A正确； B．Ti原子(顶点)周围最近的O原子为相邻棱心O，每个顶点Ti被6个棱心O包围(上、下、前、后、左、右各1个)，配位数为6，B正确； C．晶体具有各向异性(不同方向物理性质不同)，非晶体各向同性，C正确； D．设晶胞边长为acm，则有：a3NAd=1 mol×136 g/mol，解得晶胞边长，O原子位于棱心，最短O-O距离为面对角线一半，即，D错误； 故答案为：D。 20．、及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水。和的晶胞如图所示，下列叙述错误的是 图1  ZnO晶胞 图2  GaN晶胞 已知：①晶体的熔点为，其在熔融状态下不能导电。 ②晶胞(立方体)边长为，为阿伏加德罗常数的值。 ③晶胞为体心立方结构，晶胞边长为。 A．是共价晶体 B．图1中阴离子的配位数为8 C．图1中阴、阳离子的最近距离为 D．晶体的密度 【答案】C 【解析】A．GaN熔点为1700℃（高熔点），熔融状态不能导电，符合共价晶体（原子晶体）的特征（熔点高、熔融不导电），A正确； B．ZnO晶胞为体心立方结构，体心周围有8个等距最近的顶点（配位数8）；每个顶点被8个晶胞共用，其周围有8个相邻晶胞的体心，故阴离子的配位数为8，B正确； C．ZnO晶胞边长为b pm，阴、阳离子（与）的最近距离为体心到顶点的距离，即体对角线的一半：体对角线长度为bpm，最近距离为b pm，C错误； D．1个GaN晶胞中含Ga：8×+1=2，含N：4×+1=2，GaN的摩尔质量为84 g/mol，1个晶胞的质量为g，体积为a3×10-30cm3，因此密度，D正确； 故答案选C。 21．坦克和装甲车的装甲板中加入了硼氮纳米材料，使其在减轻重量的同时提高防护能力。立方氮化硼（BN）的结构与金刚石相似，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．N的配位数是4 B．N和B的最短距离为 pm C．B位于N构成的八面体空隙中 D．立方氮化硼晶体的硬度大于碳化硅晶体 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，晶胞中氮原子位于硼原子围成的正四面体空隙中，则氮原子的配位数为4，A正确； B．由晶胞结构可知，晶胞中氮原子与硼原子的最短距离为体对角线的，由晶胞参数为a pm 可知，最短距离为 pm，B正确； C．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的硼原子与位于体对角线上的氮原子距离最近，所以硼原子位于氮原子围成的正四面体空隙中，C错误； D．氮化硼和碳化硅都是共价晶体，共价晶体的硬度大小取决于共价键的强弱，由元素周期律可知，原子半径的大小顺序为：B<Si、N<C，则键长的大小顺序为：B-N<C-Si，共价键的键长越小，键能越大，共价键越强 ，所以立方氮化硼晶体硬度大于碳化硅晶体，D正确； 故选C。 22．下面是几种常见的晶胞结构图，下列有关说法中错误的是 A．金刚石晶体中正四面体空隙填充率为50% B．干冰晶体中分子有4种取向 C．氯化钠晶体中每个周围等距离且紧邻的有12个 D．氟化钙晶体中，位于形成的正四面体中心 【答案】D 【解析】A．金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构，金刚石晶胞中，正四面体空隙有8个，其中4个被碳原子填充，所以正四面体填充率为50%，A正确； B．干冰晶胞为面心立方，分子位于顶点和面心，分子取向有4种（对应不同体对角线方向），B正确； C．根据晶胞的结构，以体心Na+为研究对象，与其等距离且紧邻的Na+有12个（位于12个棱心），C正确； D．氟化钙晶体中，Ca2+位于顶点和面心，F-位于晶胞内，应该是位于形成的正四面体中心，D错误； 故答案选D。 23．由K、I、O组成的某化合物的立方晶胞如图所示。下列叙述错误的是 A．该化合物的化学式为KIO3 B．该晶体的密度的表达式为 C．a的坐标参数为 D．该晶胞的另一种表示中，I处于各顶角，则K处于体心位置 【答案】B 【解析】A．该晶胞中I原子位于体心，个数为1，O原子位于面心，个数为，K原子位于顶点，个数为，所以化学式为KIO3，A正确； B．该晶体的密度为，B错误； C．由图可知a原子位于侧面面心位置，所以a的坐标参数为，C正确； D．I在顶点（个）时，K需为1个，体心位置符合（1个），D正确； 故答案选：B。 24．可作为钠离子电池正极材料(晶胞如下图)，已知其晶胞是立方体，边长是，的摩尔质量是，下列说法正确的是 A．、均为区元素 B．晶胞中距离等距最近的有8个 C．的晶胞密度是 D．作正极反应物的产物是 【答案】B 【分析】由晶胞结构可知，晶胞中位于体内的铜原子个数为8，位于顶点和面心的硒原子个数为8×+6×=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=a3d，解得d=。 【解析】A．铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，处于元素周期表ds区，硒元素的原子序数为34，基态原子的价电子排布式为4s24p4，处于元素周期表p区，均不是d区元素，A错误； B．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的硒原子与处于体对角线上的铜原子距离最近，则晶胞中每个硒原子周围等距最近的铜原子有8个，B正确； C．由分析可知，硒化亚铜的晶胞密度是，C错误； D．硒化亚铜作正极时，硒化亚铜在正极得到电子发生还原反应生成铜和硒离子，D错误； 故选B。 25．晶体的四方晶胞如图甲所示。已知：若晶胞底边的边长均为、高为，阿伏加德罗常数的值为，图乙、图丙分别显示的是、在晶胞面、面上的位置，下列说法错误的是 A．晶体中存在极性共价键、离子键 B．一个晶胞中的数目为4 C．晶胞在轴方向的投影图为： D．已知离子的坐标为，则图乙中 【答案】C 【解析】A．KH2PO4晶体是离子晶体，K+与之间存在离子键；内部，H与O、P与O之间为极性共价键，所以该晶体中存在极性共价键、离子键，A正确； B．利用均摊法计算的数目：面心的，每个面心粒子属于2个晶胞，4个面上有，面心贡献个；体心有1个完全属于该晶胞的；顶点的有8个，顶点贡献个，所以一个晶胞中的数目为2+1+1=4，B正确； C．根据晶胞结构以及K+、在甲、乙、丙中的位置，晶胞在x轴上的投影图为 ，C错误； D．已知E离子的坐标为，在x-z平面内，根据距离公式，，D正确； 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型14 晶胞结构分析与计算 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 根据晶胞确定化学式 考向02 晶胞中粒子配位数的判断【重】 考向03 晶胞密度的计算【重】 考向04 晶胞中原子空间占有率的计算 考向05 原子坐标参数的确定【重】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 山东卷选择题晶胞结构分析考察我们主要从以下几个方面入手： 对于复杂晶胞，学会用“切割法”将大晶胞划分为几个熟悉的小立方体进行分析。判断配位数或距离时，必须将晶胞向三维空间延伸，考虑相邻晶胞中的原子。很多陌生晶胞是教材经典模型（NaCl、CsCl、金刚石、CaF₂等）的变形。尝试将陌生晶胞中的原子连接关系与经典模型比对。注意计算过程中单位的换算。 山东卷有时会给出晶胞的投影图（如俯视图），或列出原子分数坐标。要能通过投影图想象三维结构，能通过坐标计算距离。 考向01 根据晶胞确定化学式 【例1-1】（2025·重庆·高考真题）化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是 A．X中存在键 B．X属于混合型晶体 C．X的化学式可表示为 D．X中C原子上有1对孤电子对 【例1-2】（2025·河北·高考真题）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是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．体心原子的分数坐标为 C．晶体的密度为 D．原子Q到体心的距离为 明确晶胞的类型（立方晶胞、六方晶胞等），常见的是立方晶胞（简单立方、体心立方、面心立方）。 记住常见立方晶胞的均摊数： 顶点：1/8 棱上：1/4 面上：1/2 体心：1 对于六方晶胞等，也要记住相应的均摊数（如六方晶胞：顶点1/6，棱上1/3，面上1/2，体心1）。 注意：当晶胞不是平行六面体时，要具体分析。 晶体化学式的确定 解题策略： 先利用均摊法计算出晶胞中各种原子的个数。 然后将原子个数按最简整数比写出化学式。 注意：有时题目中给出的晶胞可能不完整（如六方晶胞常画出一个平行六面体单元，但实际六方晶胞是六棱柱），要特别注意。 【变式1-1】（2025·山东潍坊·模拟预测）某种晶体的完整结构单元如图所示，该晶体的实际结构中存在约5%的氧空位(可提高氧离子电导性能)。下列说法错误的是 A．晶体中与原子距离最近的原子构成正八面体 B．该晶体的一个完整晶胞中含有8个La原子 C．该晶体实际结构的化学式为 D．该晶体的实际结构中与原子个数比为 【变式1-2】（2025·山东青岛·一模）合金中广泛存在的一种耐磨相晶胞如图甲所示，研究发现添加适量可以提高其耐磨性能，加后(替换部分)的晶胞结构如图乙所示，其中A原子坐标为。下列说法错误的是 A．元素在元素周期表中属于d区 B．加后晶体的化学式为 C．若B原子坐标为，则M原子坐标为 D．图甲晶胞的晶体密度为 考向02 晶胞中粒子配位数的判断【重】 【例2-1】（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P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 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 【例2-2】（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 定义法：以目标粒子为中心，延长晶胞（或想象相邻晶胞），找到与其距离最近且相等的所有相邻粒子，数出其个数。 记住常见模型的配位数（可快速验证）： 简单立方堆积：6 体心立方堆积：8 面心立方堆积（或六方最密堆积）：12 NaCl型：Na⁺和Cl⁻的配位数均为6 CsCl型：Cs⁺和Cl⁻的配位数均为8 【变式2-1】（24-25高三下·山东青岛·期中）硼氢化钠(NaBH4)是一种重要还原剂。研究发现它与乙醇反应的产物M(如图)是由互相平行的一维链组成的晶体，链间为分子间作用力。下列说错误的是 A．产物M的化学式可表示为NaB(OC2H5)4 B．该晶体属于分子晶体 C．M中Na的配位数为4 D．硼氢化钠与乙醇反应生成M的过程中有H2生成 【变式2-2】（2025·山东·一模）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，Ⅰ是六方晶胞(底面锐角为60°)，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法正确的是 A．Ⅰ中Au的配位数是8 B．Ⅱ中最小核间距Au-Cu<Cu-Cu C．Ⅲ为18K金 D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1：1、1：3、3：1 考向03 晶胞密度的计算【重】 【例3-1】（2025·安徽·高考真题）碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为。下图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．碘晶体是混合型晶体 B．液态碘单质中也存在“卤键” C．碘晶体中有个“卤键” D．碘晶体的密度为 【例3-2】（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 密度公式：ρ = (Z × M) / (NA × V) 其中，Z为晶胞中分子的个数（即化学式的倍数），M为摩尔质量，NA为阿伏伽德罗常数，V为晶胞体积. 注意单位统一：M用g/mol，V用cm^3（如果晶胞参数是pm，要转换成cm，1pm=10^{-10}cm），则密度单位为g/cm^3. 计算时，先确定Z，再根据晶胞参数计算体积，代入公式。 【变式3-1】（25-26高三上·山东日照·期中）镍基合金具有优异的性质。从无机相萃取镍形成的配合物如图1所示；NixCuyNz晶体的立方晶胞如图2所示，已知相邻原子间的最近距离之比。 下列说法正确的是 A．配合物中镍的化合价为+4价 B．配体中C原子的杂化方式为sp2和sp3 C．晶体中与Cu原子最近且等距离的Ni原子的数目为8 D．设阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 g·cm-3 【变式3-2】（24-25高三上·山东青岛·阶段练习）氮化硼可形成类似石墨的平面六角形层状结构a，在一定条件下a可转化为类似金刚石的立方氮化硼b(晶胞边长为)。下列说法错误的是 A．均含的层状结构a与立方结构b中键的数目之比是 B．两种晶体物理性质不同 C．b晶体的密度为 D．中每个B原子分别被个六元环共用，则 考向04 晶胞中原子空间占有率的计算 【例4-1】（2025·四川巴中·模拟预测）一种由Cu、In、Te组成的晶体层四方晶系，晶胞参数如图所示，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，A点的分数坐标为，B点原子的分数坐标为，下列说法正确的是 A．晶体中In的配位数为8 B．D点原子的分数坐标为 C．晶胞中四面体空隙的占有率为50% D．该晶体的密度为 【例4-2】（2025·云南·模拟预测）如图，由铜、铟、镓、硒组成的晶体属于四元半导体化合物，原子填充在与(或)围成的四面体空隙中，晶胞棱边夹角均为90°，设为阿伏加德罗常数的值。已知：A点、B点原子的分数坐标分别为和。下列说法正确的是 A．组成该晶体的元素均位于p区 B．该晶体的化学式为 C．晶胞中四面体空隙的占有率为50% D．C点原子的分数坐标是 空间利用率 = (晶胞中原子总体积 / 晶胞体积) × 100% 先计算一个晶胞中的原子数（均摊法），再计算这些原子的总体积（每个原子视为球体，体积为4/3πr^3）。 计算晶胞体积（根据晶胞参数）。 注意：原子半径与晶胞参数的关系要正确。 【变式4-1】（2024·辽宁大连·二模）由Sc、Sn、V组成的晶体晶胞如图1所示（晶胞底边边长为anm，高为cnm，a≠c），图2显示的是三种原子在xz面、yz面上的位置，图3显示的是Sc、Sn原子在xy面上的位置。已知：Sc原子半径为，Sn原子半径为，V原子半径为。下列说法错误的是 A．Sc、Sn、V三种元素的基态原子所含的价层电子个数：V＞Sn＞Sc B．与Sc距离最近的Sc原子数为6 C．该合金的化学式为 D．该晶体的空间占有率： 【变式4-2】（2024·湖南·模拟预测）硫化锌(ZnS)是一种白色或微黄色粉末，其晶胞结构如图所示。设立方晶胞参数为apm，硫离子和锌离子的原子半径分别为和。下列关于硫化锌晶胞的说法中，错误的是 A．锌元素位于元素周期表的ds区 B．晶胞中，每个硫离子周围与其距离相等且最近的硫离子有8个 C．硫离子处在锌离子构成的四面体中心，四面体空隙的占有率为50% D．两个硫离子之间的最近距离为 考向05 原子坐标参数的确定【重】 【例5-1】（2025·江西·高考真题）晶格中的O被去除，产生一个氧空位()，相对原点的分数坐标为，则图中的分数坐标分别为 A． B． C． D． 【例5-2】（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 1.三类常见的坐标系 （1）立方晶胞 XYZ轴均为90°以1个晶胞参数为1 （2）拉长的晶胞 XYZ轴均为90°XY轴相同，Z轴不同 （3）六方晶胞 XY轴为120°，晶胞参数XY轴相同，Z轴不同。 2.从最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型入手，构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型。 简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点。以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度。由此可得如图所示的坐标系。 六方最密堆积模型的晶胞按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°。 （1）体心晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图，体心立方晶胞的每个顶点都可以看做起点，起点的左边都可以定为(0,0,0) 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)，则其它原子的顶点坐标分别为： 原子2、(0,1,0)、原子4、(1,0,0)、原子5、(0,0,1)、原子6、(0,1,1)、原子8、(1,0,1) 原子9处于三个二分位，故其坐标为：。x轴、y轴俯视图为。 （2）面心立方晶胞结构模型图的原子坐标参数和俯视图 原子10～15分别位于六个面的面心，原子1的坐标为(0,0,0)，则确定坐标参数： 10、11、12、13、14、15。 x轴、y轴俯视图为 （3）金刚石晶胞结构模型图的原子坐标参数和俯视图 若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为、、、。 x轴、y轴俯视图为。 [注意]　在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同，如z轴单位标准2a pm为1，x、y轴单位标准a pm为1 【变式5-1】（24-25高三上·山东青岛·阶段练习）某种离子晶体的四方晶胞结构如图所示，晶胞参数a=b≠c nm，α=β=γ=90°，Ta-O键键长为x nm。下列说法错误的是 A．一个晶胞中含有6个K+ B．该晶体中Ta的化合价是+5 C．O的分数坐标可能为(0，0，x/c)或[1/2，1/2，(c+2x)/2c] D．该晶体密度为(4.06×1023)/(NAa2c) g/cm3 【变式5-2】（2025·山东·二模）四碘合汞酸银是一种热致变色材料，晶体结构如图，和随机占据由构成的四面体空隙。下列说法错误的是 A．基态I原子的价电子排布式为 B．分子中为杂化 C．的空间结构为正四面体形 D．若m处粒子的分数坐标为，则晶胞中的分数坐标为或 1．下列对物质性质的解释不合理的是 选项 物质性质 解释 A 低密度聚乙烯软化温度更低 低密度聚乙烯含有较少支链 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 生铁的硬度比钢大 生铁的含碳量高，原子层间相对滑动更困难 D 离子液体导电性良好 离子液体中有可移动的阴、阳离子 2．气态呈平面结构，其结构式为。固态的晶胞如图所示，下列说法不正确的是 A．实验室利用的吸水性与浓硝酸反应制得 B．气态中N原子的杂化方式为杂化 C．1mol气态中含个键 D．固态为离子化合物 3．晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法不正确的是 A．一个晶胞中含有8个O原子 B．晶胞中分子的取向不完全相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 4．硫元素与铁、铜元素形成的某种化合物的结构如图甲所示，晶胞的俯视图如图乙。 已知，位于顶点的Fe原子的坐标参数为(0，0，0)。下列说法错误的是 A．晶体中S位于Fe和Cu组成的四面体中心 B．晶体中距离Cu最近的S有4个 C．图乙中“△”代表S原子 D．该晶体的密度为 5．NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为的分数坐标为，下列说法正确的是 A．O的配位数是6 B．Nb和O的最短距离为 C．晶体密度 D．M点的分数坐标为 6．锆(Zr)是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．该氧化物的化学式为 B．晶胞中与最近且距离相等的O有8个 C．该氧化物的密度为 D．若处坐标为，则处的坐标参数为 7．氯化亚铜常用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂。其晶胞结构如图所示(黑点代表)，晶胞参数为a pm，设为阿伏加德罗常数的值，1号原子的坐标为，3号原子的坐标为。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．2号原子的坐标为 C．离最近且等距离的有12个 D．晶体的密度为 8．已知、、O三种元素可形成尖晶石型晶体，如图所示该晶体的晶胞由个型小晶格和个型小晶格构成，其中和都在小晶格内部，部分在小晶格内部，部分在小晶格顶点，下列分析错误的是 A．该晶体为离子晶体 B．该物质的化学式为 C．该晶胞中所含离子总数为 D．个之间的最短核间距是 9．是目前储氢密度最高的材料之一，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。Mg原子占据Fe形成的所有四面体空隙，储氢后，分子占据Fe形成的八面体空隙，化学式为，已知：填隙率，下列说法正确的是 A．在晶胞中，若只考虑四面体空隙和八面体空隙，则填充在形成的空隙的填隙率 B．储氢时， C．氢气储满后，和的最短距离为 D．单位体积中含氢的质量的计算公式为 10．一种铜的氧化物在新能源领域被广泛应用，下图为该氧化物的立方晶胞，已知NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．该晶体的化学式为Cu2O B．图中N点原子的分数坐标为 C．晶体中Cu的配位数为4 D．该晶体的密度为 11．下图是Xe、F化合物的四方晶系晶胞结构(晶胞参数，且)。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．N处原子的分数坐标为 C．M与N处Xe的核间距为pm D．该晶体密度为g·cm-3 12．如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是 A．NaCl和CsCl都属于AB型离子晶体 B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比不同 C．CsCl晶体中每个周围紧邻8个 D．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的半径比不同 13．实验表明二氧化铈（）载体表现出高效的氧交换能力，可用于甲烷化学链重整，其部分原理如图所示。已知下图立方晶胞的晶胞参数为a nm，下列相关说法正确的是 A．晶胞中，位于形成的八面体空隙中 B．晶胞的俯视图为： C．晶胞中，之间的最短距离为 nm D．晶胞中 14．铁的氧化物在氧化和还原过程中晶体结构的转变如图所示。下列说法错误的是 已知：①常温下，表现为金属导体(但电阻率高)，为绝缘体，固态具有优良导电性。 ②面心立方有12个滑移系，塑性好，一定条件下有超顺磁性；六方最密堆积仅3个滑移系，塑性差。 A．在晶胞中，与最近且等距离的数目为12 B．的六方最密堆积呈亚稳态，纳米尺度下呈现超顺磁性 C．的面心立方——反尖晶石结构使其具有特殊的电子导电性 D．晶胞结构决定了其具有较高的稳定性和硬度 15．中国科学技术大学的肖正国团队制备出了晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜的晶体。某全无机钙钛矿铷锡氯晶胞如图所示，立方晶胞参数为，A为，B为，X为。a、b原子分数坐标如图所示。 下列叙述错误的是 A．该晶体的化学式为 B．c的原子分数坐标为 C．A、B之间最短距离为 D．与A等距离且最近的X有12个 16．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 a，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有3个 B．晶胞中含有的铋离子个数为1 C．第一电离能： D．晶体的密度为 17．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． 18．氧化锌的立方晶胞结构如图所示，用表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．1个该晶胞中含有4个O原子和14个原子 B．1个该晶胞的质量为 C．锌原子间的最近距离为 D．和的配位数均为4 19．某钙钛矿的晶胞结构如图所示，晶体密度为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．该钙钛矿的化学式为 B．与原子距离最近的原子数为6 C．该晶体具有各向异性 D．两氧原子间的最短距离为 20．、及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水。和的晶胞如图所示，下列叙述错误的是 图1  ZnO晶胞 图2  GaN晶胞 已知：①晶体的熔点为，其在熔融状态下不能导电。 ②晶胞(立方体)边长为，为阿伏加德罗常数的值。 ③晶胞为体心立方结构，晶胞边长为。 A．是共价晶体 B．图1中阴离子的配位数为8 C．图1中阴、阳离子的最近距离为 D．晶体的密度 21．坦克和装甲车的装甲板中加入了硼氮纳米材料，使其在减轻重量的同时提高防护能力。立方氮化硼（BN）的结构与金刚石相似，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．N的配位数是4 B．N和B的最短距离为 pm C．B位于N构成的八面体空隙中 D．立方氮化硼晶体的硬度大于碳化硅晶体 22．下面是几种常见的晶胞结构图，下列有关说法中错误的是 A．金刚石晶体中正四面体空隙填充率为50% B．干冰晶体中分子有4种取向 C．氯化钠晶体中每个周围等距离且紧邻的有12个 D．氟化钙晶体中，位于形成的正四面体中心 23．由K、I、O组成的某化合物的立方晶胞如图所示。下列叙述错误的是 A．该化合物的化学式为KIO3 B．该晶体的密度的表达式为 C．a的坐标参数为 D．该晶胞的另一种表示中，I处于各顶角，则K处于体心位置 24．可作为钠离子电池正极材料(晶胞如下图)，已知其晶胞是立方体，边长是，的摩尔质量是，下列说法正确的是 A．、均为区元素 B．晶胞中距离等距最近的有8个 C．的晶胞密度是 D．作正极反应物的产物是 25．晶体的四方晶胞如图甲所示。已知：若晶胞底边的边长均为、高为，阿伏加德罗常数的值为，图乙、图丙分别显示的是、在晶胞面、面上的位置，下列说法错误的是 A．晶体中存在极性共价键、离子键 B．一个晶胞中的数目为4 C．晶胞在轴方向的投影图为： D．已知离子的坐标为，则图乙中 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $