内容正文:
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小题各个击破
题型7 有关晶胞的考查
三年高考集训
01
一年模拟特训
02
目录
CONTENTS
三年高考集训
1.(2025·浙江1月选考,13)某化合物Fe(NH3)2Cl2的晶胞如图所示,下列说法不正确的是( )
A.晶体类型为混合型晶体
B.NH3与二价铁形成配位键
C.该化合物与水反应有难溶物生成
D.该化合物热稳定性比FeCl2高
解析:NH3与Fe2+形成的配位键不稳定,该物质容易分解为FeCl2和NH3,故该化合物的热稳定性比FeCl2低,D错误。
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6.(2024·湖北卷,11)黄金按质量分数分级,纯金为24K。AuCu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( )
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距Au—Cu<Au—Au
D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
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解析:图2中Mg和空位均存在,Mg的个数小于2,化学式错误,C错误。
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1.(2025·辽宁五校高三联考)氮化钛为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果而成为黄金的代替品。TiN晶体的晶胞结构如图所示(白球代表N,黑球代表Ti)。下列说法错误的是( )
A.基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2
B.Ti均位于N构成的八面体空隙中
C.该晶胞中含有6个Ti原子和4个N原子
D.Ti元素位于元素周期表d区,是过渡元素
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解析:以顶面面心氧原子为研究对象,该晶胞中距离其最近的氧原子在4个侧面面心上,上方的晶胞中也有4个,共8个,D错误。
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2.(2025·湖北卷,9)SO2晶胞是长方体,边长a≠b≠c,如图所示。下列说法正确的是( )
A.一个晶胞中含有4个O原子
B.晶胞中SO2分子的取向相同
C.1号和2号S原子间的核间距为eq \f(\r(2),2)
eq \r(a2+b2) pm
D.每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个
解析:由晶胞图可知,SO2分子位于长方体的棱心和体心,1个晶胞中含12×eq \f(1,4)+1=4个SO2分子,则含有8个O原子,A错误;由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同,B错误;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eq \f(1,2)
eq \r(a2+b2) pm,C错误;以体心的S原子为例,由于a≠b≠c,每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个,D正确。
3.(2025·陕晋宁青卷,8)一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图,晶胞密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是( )
A.沿晶胞体对角线方向的投影图为
B.Ag和B均为sp3杂化
C.晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个
D.Ag和B的最短距离为eq \f(\r(3),2)×eq \r(3,\f(223,NAd))×1010 pm
解析:由晶胞图可知,晶胞中Ag位于体心,B位于顶点,C、N位于体对角线上,沿晶胞体对角线方向投影,体对角线上的原子投影到中心(重叠),其余6个顶点原子分别投影到六元环的顶点上,其他体内的C、N原子投影到对应顶点原子投影与体心的连线上,则投影图为
为6个,C正确;B位于顶点,其个数为8×eq \f(1,8)=1,Ag、C、N均位于晶胞内,个数分别为1、4、4,由晶胞密度可知晶胞参数a=eq \r(3,\f(108+11+12×4+14×4,NAd))×1010 pm,Ag和B的最短距离为体对角线的一半,即eq \f(\r(3),2)×eq \r(3,\f(223,NAd))×1010 pm,D正确。
4.(2025·河北卷,11)SmCok(k>1)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。SmCok的六方晶胞示意图如图,晶胞参数a=500 pm、c=400 pm,M、N原子的分数坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,6),\f(1,6),\f(1,2)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,6),\f(5,6),\f(1,2)))。设NA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SmCo5
B.体心原子的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2)))
C.晶体的密度为eq \f(890\r(3),3NA×10-22) g·cm-3
D.原子Q到体心的距离为100eq \r(41) pm
解析:由晶胞图可知,白球位于体心,晶胞中数目为1,黑球位于顶角、棱心、体内,晶胞中数目为4×eq \f(1,6)+4×eq \f(1,12)+8×eq \f(1,4)+2=5,结合题意知,白球为Sm、黑球为Co,该物质化学式为SmCo5,A正确;体心原子位于晶胞的中心,其分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2))),B正确;每个晶胞中含有1个“SmCo5”,晶胞底面为菱形,晶胞体积为eq \f(\r(3),2)a2c,则晶体密度ρ=eq \f(\f(1,NA)×(150+59×5) g,\f(\r(3),2)×(5×10-8)2×4×10-8 cm3)=eq \f(890\r(3),3NA×10-22) g·cm-3,C正确;
原子Q的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2),1)),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,如图所示:2+2002)
,则原子Q到体心的距离为 pm=50eq \r(41) pm,D错误。
5.(2025·安徽卷,12)碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为d pm。右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)。NA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.127 g碘晶体中有NA个“卤键”
D.碘晶体的密度为eq \f(2×254,abd×NA×10-30) g·cm-3
解析: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;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;由图可知,每个I2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”,127 g碘晶体物质的量是0.5 mol,“卤键”的个数是0.5 mol×2×NA mol-1=NA,C正确;碘晶体为层状结构,所给区间内4个碘原子处于面上,则每个晶胞中碘原子的个数是8×eq \f(1,2)=4,晶胞的体积是abd×10-30 cm3,密度是eq \f(2×254,abd×NA×10-30) g·cm-3,D正确。
解析:24K金的质量分数为100%,则18K金的质量分数为eq \f(18,24)×100%=75%,Ⅰ中Au和Cu原子个数比为1∶1,则Au的质量分数为eq \f(197,197+64)×100%≈75%,A正确;Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点,Cu处于面心,则Au的配位数为3×8×eq \f(1,2)=12,B正确;设Ⅲ的晶胞参数为a,Au—Cu的最小核间距为eq \f(\r(2),2)a,Au—Au的最小核间距也为eq \f(\r(2),2)a,C错误;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;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8×eq \f(1,8)∶6×eq \f(1,2)=1∶3;Ⅲ中,Au处于立方体的面心,Cu处于顶点,其原子个数比为6×eq \f(1,2)∶8×eq \f(1,8)=3∶1,D正确。
7.(2024·湖南卷,12)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物,其合成反应为2LiH+C+N2eq \o(=====,\s\up17(高温))Li2CN2+H2,晶胞如图所示,下列说法错误的是( )
A.合成反应中,还原剂是LiH和C
B.晶胞中含有的Li+个数为4
C.每个CNeq \o\al(2-,2)周围与它最近且距离相等的Li+有8个
D.CNeq \o\al(2-,2)为V形结构
解析:根据分析可得反应2LiH+C+N2eq \o(=====,\s\up17(高温))Li2CN2+H2中,H元素由-1价升高到0价,C元素由0价升高到+4价,N元素由0价降低到-3价,由此可知还原剂是LiH和C,A正确;Li+位于晶胞的面上,根据均摊法可知,晶胞中含有的Li+个数为8×eq \f(1,2)=4,B正确;观察位于体心的CNeq \o\al(2-,2)可知,与它最近且距离相等的Li+有8个,C正确;CNeq \o\al(2-,2)的中心原子C原子的价层电子对数为2+eq \f(1,2)×(4+2-3×2)=2,且CNeq \o\al(2-,2)与CO2互为等电子体,则CNeq \o\al(2-,2)为直线形结构,D错误。
8.(2024·河北卷,12)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.该铋氟化物的化学式为BiF3
B.粒子S、T之间的距离为eq \f(\r(11),4)a pm
C.该晶体的密度为eq \f(1064,NA×a3×10-30) g·cm-3
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
解析:根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有1+12×eq \f(1,4)=4个Bi,含有8+8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=12个F,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A正确;将晶胞均分为8个小立方体,则晶胞体内的8个F位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,\f(1,2),\f(1,2))) INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\477化学(大考试题精选重组\\2024HX112A.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\477化学(大考试题精选重组\\2024HX112A.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\477化学(大考试题精选重组\\2024HX112A.TIF" \* MERGEFORMATINET
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,则T的原子分数坐标为,S的原子分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),\f(1,4),\f(3,4))),故粒子S、T之间的距离为eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,4)))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)-\f(1,4)))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)-\f(3,4)))\s\up12(2))×a pm=eq \f(\r(11),4)a pm,B正确;由A项分析可知,每个晶胞中有4个BiF3单元,晶胞体积为a3×10-30 cm3,则晶体密度为eq \f(4×266,NA×a3×10-30) g·cm-3=eq \f(1064,NA×a3×10-30) g·cm-3,C正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,有8个,D错误。
9.(2023·辽宁卷,14)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )
A.图1晶体密度为eq \f(72.5,NA×a3×10-30) g·cm-3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1-x
D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
10.(2023·河北卷,5)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,NA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ZrO2
B.该氧化物的密度为eq \f(123×1030,NA·a3) g·cm-3
C.Zr原子之间的最短距离为eq \f(\r(2),2)a pm
D.若坐标取向不变,将p点Zr原子平移至原点,则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心
解析:该氧化物的密度ρ=eq \f(\f(91×4+16×8,NA),(a×10-10)3) g·cm-3=eq \f(492×1030,NA·a3) g·cm-3,B错误。
解析:由晶胞结构可知,Ti位于棱上和体心,个数为12×eq \f(1,4)+1=4,N位于顶点和面心,个数为8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4,C错误。
2.(2025·四川巴中三模)锡是现代“五金”之一,广泛应用于合金、半导体工业等。白锡和灰锡晶胞结构如图,下列说法中正确的是( )
A.白锡与灰锡晶体的配位数之比为1∶2
B.两种晶体的密度大小关系为白锡大于灰锡
C.若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和V2 nm3,则白锡和灰锡晶体的密度之比是eq \f(V1,V2)
D.若灰锡晶胞参数为a nm,则其最近的两个锡原子间距离为eq \f(\r(3),4)a nm
解析:由题图可知,白锡的配位数为8,灰锡的配位数为4,因此白锡与灰锡晶体的配位数之比为2∶1,A错误;晶体的体积大小未知,无法比较两种晶体的密度大小,B错误;一个白锡晶胞中含有的锡原子数为8×eq \f(1,8)+1=2,一个灰锡晶胞中含有的锡原子数为8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)+4=8,则白锡和灰锡晶体的密度之比为eq \f(2M,NAV1)∶eq \f(8M,NAV2)=eq \f(V2,4V1),C错误;最近的两个锡原子间距离为体对角线的eq \f(1,4),即为eq \f(\r(3),4)a nm,D正确。
3.(2025·湖南益阳安化三模)将铁粉在NH3和H2的混合气氛中加热,可得含Fe和N的磁性材料,其晶体的晶胞如图所示,晶胞边长均为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是( )
A.距离N最近的Fe有6个
B.Fe之间的最近距离为eq \f(\r(2),2)a pm
C.该晶体的密度为eq \f(70×1030,a3NA) g·cm-3
D.若将N置于晶胞顶点,则Fe位于体心和棱心
解析:Fe位于晶胞中的顶点和面心,有8×eq \f(1,8)+6×eq \f(1,2)=4个,N位于体心有1个,ρ=eq \f(m,V)=eq \f(N×M,NA×V)=eq \f(4×56+1×14,NA×(a×10-10)3) g·cm-3=eq \f(238×1030,a3NA) g·cm-3,故C错误。
4.(2025·重庆市高三质量调研)萤石主要成分CaF2的晶胞结构如图所示,已知:CaF2晶体密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是( )
A.F-的配位数为4
B.晶胞中Ca2+的个数是4
C.B点的原子分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4),\f(3,4),\f(1,4)))
D.晶胞中Ca2+与最近的F-之间的距离为eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(624,ρNA))×107 nm
解析:1个晶胞中有4个Ca2+和8个F-,晶胞边长=eq \r(3,\f(4×(40+19×2),NAρ))×107 nm,晶胞中Ca2+与最近的F-之间的距离为体对角线长的eq \f(1,4),即eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(312,NAρ))×107 nm,D错误。
5.(2025·吉林省白山市高三教学质量监测)某立方晶系的锑钾(SbK)合金可作为钾离子电池的电极材料,如图表示eq \f(1,8)晶胞。下列说法中错误的是( )
A.该晶胞的体积为8a3×10-30 cm3
B.晶胞中K和Sb原子数之比为3∶1
C.与K最邻近的Sb原子数为4
D.该晶胞的俯视图为
解析:eq \f(1,8)晶胞的体积为a3×10-30 cm3,则该晶胞的体积为8a3×10-30 cm3,A正确;根据图示,eq \f(1,8)晶胞中含有K原子数为4×eq \f(1,8)+1=eq \f(3,2),Sb原子数为4×eq \f(1,8)=eq \f(1,2),K和Sb原子数之比为3∶1,B正确;由图可知,eq \f(1,8)晶胞体心处与K最邻近的Sb原子数为4,C正确;根据图示推出晶胞顶点、面心、内部存在K原子,该晶胞的俯视图为
6.(2025·武汉市武昌区高三质量检测)氢化铝钠晶胞结构如图所示,它是由两个正六面体叠加而成。设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A.AlHeq \o\al(-,4)的空间结构为正四面体形
B.晶体密度为eq \f(2×5.4×1022,a3·NA) g·cm-3
C.Na+的配位数为8
D.与水反应时既有沉淀也有气体生成
解析:AlHeq \o\al(-,4)的σ键数为4,中心原子上的孤电子对数为0,空间结构为正四面体形,A正确;根据均摊法可得,AlHeq \o\al(-,4)位于晶胞的顶点、面上、体内,数目为8×eq \f(1,8)+4×eq \f(1,2)+1=4,Na+位于晶胞的棱上、面上,数目为4×eq \f(1,4)+6×eq \f(1,2)=4,晶胞的体积为2a3×10-21 cm3,晶体的密度为eq \f((27+4)×4+23×4,2a3×10-21×NA) g·cm-3=eq \f(2×5.4×1022,a3·NA) g·cm-3,B正确;以位于体心的AlHeq \o\al(-,4)为研究对象,距离AlHeq \o\al(-,4)最近且相等的Na+有8个,如图所示-,4) INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\477化学(大考试题精选重组\\449HXA428.TIF" \* MERGEFORMATINET
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,根据化学式NaAlH4可知,与Na+距离最近且相等的AlH的数目也为8,故Na+的配位数为8,C正确;氢化铝钠与水反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,无沉淀产生,D错误。
7.(2025·辽宁省抚顺市六校协作体三模)锆酸锶(SrZrO3,相对分子质量为Mr)可用于制造高频热稳定陶瓷电容器和高温陶瓷电容器,其一种立方晶胞结构如图所示。已知该晶胞边长为d pm,a、c原子的分数坐标分别为(0,0,0)和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),\f(1,2),\f(1,2))),设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.b原子的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2),\f(1,2)))
B.锆原子填充在氧原子形成的八面体空隙中
C.该晶体的密度为eq \f(Mr,NAd3×10-30) g·cm-3
D.晶体中与O原子距离最近且等距的O原子的数目为12
8.(2025·安徽名校阶段检测)二氧化钛(TiO2)是常用的具有较高催化活性和稳定性的光催化剂。某种TiO2的四方晶胞(晶胞棱边夹角均为90°)如图所示,已知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心。下列说法错误的是( )
A.基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2
B.晶胞沿z轴方向的投影为
C.晶胞中O2-的配位数为2
D.设NA为阿伏加德罗常数的值,则TiO2晶体的密度为eq \f(1.6×1032,a2×b×NA) g·cm-3
解析:Ti为22号元素,基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2,A正确;由晶胞结构可知,晶胞沿z轴方向投影,顶点Ti原子投影到正方形顶点,体心Ti原子投影到正方形中心,上、下面上的O原子垂直重合,投影到正方形的一条对角线上,体内O原子投影到另一条对角线上,故晶胞沿z轴方向的投影图为 INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\477化学(大考试题精选重组\\449HXA489.TIF" \* MERGEFORMATINET
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,B正确;由晶体中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心,知Ti4+的配位数为6,根据配位数之比等于原子个数的反比可知,O2-的配位数为3,C错误;Ti原子位于顶点和体心,个数为8×+1=2,O原子位于面上和体内,个数为4×eq \f(1,2)+2=4,晶胞中有2个TiO2,故晶体密度为eq \f(2×80,a2b×10-30NA) g·cm-3=eq \f(1.6×1032,a2×b×NA) g·cm-3,D正确。
9.(2025·长沙市新高考适应性考试)一种钽(Ta)的化合物的四方晶胞结构如图所示(b<2a)。已知:NA为阿伏加德罗常数的值。M、N的原子分数坐标分别为(0,0,0),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,0,\f(1,2))),下列说法错误的是( )
A.P的原子分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),1,\f(1,4)))
B.该化合物的化学式为K3TaO2F4
C.该晶体的密度是eq \f(4.06×1032,a2bNA) g·cm-3
D.与Q距离相等且最近的K+有8个
解析:根据均摊法,K+位于晶胞棱上和面上,个数为4×eq \f(1,4)+10×eq \f(1,2)=6,位于晶胞的顶点和体内,个数为8×eq \f(1,8)+1=2,K+、的个数比为3∶1,则该化合物的化学式为K3TaO2F4,B正确;该晶体的密度为eq \f(39×6+(181+16×2+19×4)×2,NA×a2b×10-30) g·cm-3=eq \f(8.12×1032,a2bNA) g·cm-3,C错误;以Q为研究对象,与其距离相等且最近的K+有8个(上下两个晶胞各4个),D正确。
10.(2025·河北省衡水中学三模)NiAs的晶胞结构如图甲所示,沿线MN取得的截图如图乙所示,晶胞中含有两个As原子且其中一个的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3),\f(1,3),\f(1,4))),Ni原子位于晶胞顶点和部分棱心。下列说法错误的是( )
A.As原子的配位数为6
B.另一个As原子的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),\f(2,3),\f(3,4)))
C.Ni、As原子间的最短距离为eq \f(\r(3a2+b2),3) pm
D.已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为ρ g·cm-3,则NA可表示为eq \f(5.36×1032,\r(3)a2bρ)
解析:根据化学式NiAs及晶胞中含有两个As可知,该晶胞中含有两个Ni原子,再结合题图乙得出晶胞的结构为,\f(2,3),\f(3,4))) INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\477化学(大考试题精选重组\\449HXB616.TIF" \* MERGEFORMATINET
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,则As原子的配位数为6,故A正确;根据晶胞结构可知,另一个As原子的坐标为,故B正确;结合晶胞的结构,可得a))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b,4)))\s\up12(2))
,则Ni、As原子间的最短距离为 pm,故C错误;1个晶胞中有2个NiAs,一个晶胞的体积=eq \f((59+75)×2,NA×ρ) cm3=eq \f(\r(3),2)×a2b×10-30 cm3,得出NA=eq \f(5.36×1032,\r(3)a2bρ),故D正确。
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