大单元三 主观题突破(四) 晶体结构-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习配套课件（双选版）

主观题突破(四)　晶体结构 优化探究 大单元三　物质结构与性质 提炼　核心知识 精研　高考真题 强化 关键能力 2 提炼　核心知识 3 提炼　核心知识 一、常见晶体结构分析 1.晶胞中微粒个数:均摊法 晶胞 正或长方体 正六棱柱 正三棱柱 示意图       每个晶胞分摊的微粒数 顶点上 侧棱上 上下棱 面上 内部 ___ __ __ 1 1 1 4 2.典型离子晶体的空间结构 类型 NaCl型 CsCl型 立方ZnS型 CaF2型 图示         结构 特点 1/8晶胞为简单立方结构 体心立方结构 间隔排列的4个小立方体的体心各有1个Zn2+ 8个小立方体的体心各有1个F- 配位数 __ __ __ Ca2+:__ F-:__ 6 8 4 8 4 5 3.常见分子晶体和共价晶体的晶胞 晶胞 二氧化碳 金刚石 碳化硅 二氧化硅 图示         结构 特点 面心立方 同ZnS 将金刚石中内部的4个碳原子换成硅原子 将晶体硅中每个硅硅键中间插入1个氧原子 6 晶胞 二氧化碳 金刚石 碳化硅 二氧化硅 配位数 ___ __ __ Si: ;O:__ 投影图         12 4 4 4 2 7 4.金刚石、晶体硅和二氧化硅的结构 8 (1)最小的环 晶体 最小环 被共用的最小环数 原子 共价键 金刚石   元环 C:___ C—C:__ 二氧 化硅   元环 Si:___ O:__ Si—O:__ 六 12 6 十二 12 6 6 9 (2)化学键数 ①金刚石:1 mol金刚石中含 NA个C—C。 ②晶体硅:1 mol晶体硅中含 NA个Si—Si。 ③二氧化硅:1 mol二氧化硅中含 NA个Si—O。 2 2 4 10 5.石墨的结构 (1)化学键 ①1 mol石墨中含有 mol C—C(σ键)。 ②层和层的自由电子构成1个 键,沿层的平行方向可导电。 (2)物理性质 ①熔点:比金刚石的 ,C—C的键长比金刚石中的 。 ②质地:比较柔软,层与层间的距离比C—C的键长 ,作用力 。 (3)晶体类型: 型晶体 1.5 大π 高 短 长 小 混合 11 二、晶体的有关计算 1.晶体中某些几何体中的数量关系(晶胞参数为a) (1)立方体体对角线=,面对角线=。 (2)面心立方晶胞相邻的两个面心间的距离=。 a a 12 2.金属晶体晶胞的结构特点 (1)面心立方:面对角线上的三个原子相切: r=a。 (2)体心立方:体对角线上的三个原子相切: r=a。 (3)简单立方:侧面上的原子两两相切: r= a。 4 4 2 1 13 3.晶胞密度的计算 (1)计算公式:ρ==。 (2)晶胞的体积:V=Sh(S为底面积,h为高)。 ①立方体晶胞:V=a3。 ②长方体晶胞:V=abc。 ③正三棱柱晶胞:V=a2hsin 60°=。 14 (3)单位换算 ①1 pm= m= cm。 ②1 nm= m= cm。 ③1 μm= m= cm。 10-12 10-10 10-9 10-7 10-6 10-4 15 4.空间利用率 (1)空间利用率=×100%。 (2)原子的体积:V=πr3(r为原子半径)。 16 精研　高考真题 17 精研　高考真题 1.(2025·山东卷)Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题: α-Fe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a pm)。 (1)α-Fe晶胞中Fe原子的半径为　　　　pm。  18 解析:α-Fe为体心立方晶胞,晶胞边长为a pm,体对角线长度为a pm,体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=a pm,因此Fe原子的半径为 pm。 (2)研究发现,α-Fe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,催化活性较低 的是　　　　,该截面单位面积含有的Fe原子为　　　个·pm-2。  n 解析: m截面面积为a2 pm2,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Fe原子数为4×=1,单位面积含有的Fe原子数为个·pm-2;n截面面积为a pm×a pm=a2 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Fe原子数为(4×)+1=2,单位面积含有的Fe原子数为个∙pm-2,即个·pm-2,因此催化活性较低的是n截面,该截面单位面积含有的Fe原子为个∙pm-2。 2.(2025·河南卷)NixP的晶胞如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=90°,γ=120°),该物质的化学式为　　　　。  Ni2P 解析:该晶胞中,8个P原子位于顶点、2个位于体内,1个晶胞中所含P原子数为2+4×+4×=3,8个Ni原子位于棱上(均被4个晶胞共用)、6个位于面上(均被2个晶胞共用)、1个位于体内,1个晶胞中所含Ni原子数为1+8×+6×=6,因此该物质的化学式为Ni2P。 23 3.(2025·广东卷)NixCuyNz晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知:同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比dNi—Cu∶dNi—N=∶1,则x∶y∶z=　　 　　;晶体中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为　　　　。  3∶1∶1 12 解析:根据同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比dNi—Cu∶dNi—N =∶1,设晶胞边长为a,由几何关系可知,面心的原子与顶点的原子距离为a,面心的原子与体心的原子距离为a,则可以确定,晶胞中面心原子为Ni,有6×=3个,顶点原子为Cu,有8×=1个,体心的原子为N,有1个,则x∶y∶z=3∶1∶1;根据分析,Cu原子处于顶点,与其最近且等距离的原子为面心上的Ni原子,数目为3×8×=12。 4.(2025·云南卷)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。 (1)该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有　　　　个。  12 解析:由晶胞结构可知,Sb位于晶胞的顶点,其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且距离相等,每个顶点参与形成8个晶胞,而每个面心参与形成2个晶胞,因此,该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有=12个。 26 (2)NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为a nm,则晶体的密度为 　　　 　g·cm-3(列出计算式即可)。  解析:由晶胞结构和均摊法可知,该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn,因此,该晶胞的质量为 g,该晶胞的体积为(a nm)3=a3×10-21 cm3,晶体的密度为= g·cm-3。 27 5.(2025·甘肃卷)某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料,室温下该化合物晶胞如图所示,晶胞参数a≠b≠c,α=β=γ=90°。Cs 与Pb之间的距离为　 　pm(用带有晶胞参数的代数式表示); 该化合物的化学式为　　 　　,晶体密度计算式为　 　　　g/cm3 (用带有阿伏加德罗常数NA的代数式表示MCs、MPb和MBr分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。  CsPbBr3 28 解析:某含Pb化合物室温下晶胞如图所示,Cs位于体心,个数为1,Pb位于顶点,个数为8×=1,Br位于棱心,个数为12×=3,该化合物的化学式为CsPbBr3,Cs位于体心,Pb位于顶点,Cs与Pb之间的距离为体对角线的一半,由于晶胞参数a≠b≠c,α=β=γ=90°,Cs与Pb之间的距离为 pm,该晶体密度计算式为 g/cm3。 29 强化 关键能力 强化 关键能力 1.(2025·山东青岛一模)某电子型含铜化合物可用于超导材料,结构如图。 31 (1)该化合物的化学式为　 　　　。  Re2CuO4 解析:根据晶胞图可知1个晶胞中Re棱上8个、体内2个;Cu顶点8个、体内1个;O棱上16个、体内2个、面上4个,含有Re:8×+2=4,Cu:8×+1=2, O:16×+4×+2=8,Re、Cu、O的原子个数比为4∶2∶8=2∶1∶4,该化合物的化学式为Re2CuO4。 (2)Cu的配位数为　　　　。  6 解析:根据晶胞结构可知顶点处的铜与相邻的6个棱心氧直接配位,故铜的配位数为6。 2.(2025·山东潍坊一模)Li2(OH)Cl在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中,一种取长方体形晶胞(图1,长方体棱长为a、b、c),另一种取立方体形晶胞(图2,Cl居于立方体中心,立方体棱长为d)。图中氢原子皆已隐去。 (1)立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子( Li)位置上存在缺位现象, 锂离子的总缺位率为　　　;该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为　　　。  8 解析:由晶胞结构可知,晶胞中位于体心的氯离子个数为1,位于顶点的氧离子个数为8×=1,位于棱上的锂离子个数为12×=3,由化合物中正、负化合价代数和为0可知,晶胞中锂离子的个数为2,则锂离子的总缺位率为=;晶胞中位于体心的氯离子与位于12条棱上的锂离子距离最近,但锂离子的缺位率为,则该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12×=8。 (2)两种晶型的密度近似相等,则c=　　　　(以含a、b和d的代数式表达)。  解析:设Li2(OH)Cl的相对分子质量为M,由晶胞结构可知,长方体形晶胞的密度为,立方体形晶胞的密度为,由两种晶型的密度近似相等可知,c=。 3.(2025·山东聊城二模)2025年国产DeepSeek开源AI模型大放异彩。采用AI技术结合计算化学方法,可以模拟出许多物质的结构。 模拟预测熔融CaO和MgO冷却结晶的产物结构,得到一种类似NaCl晶胞的结构,如图所示。 (1)该结构中Ca2+周围最近的Mg2+有　　　　个。已知该晶胞边长为a nm, 阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度ρ=　　 　　g·cm-3。  8 解析:由晶胞结构可知,以位于面心的Ca2+为研究对象,Ca2+周围最近的有8个Mg2+。根据均摊法,晶胞中Ca2+个数为4×=2,Mg2+个数为8×+2× =2,O2-个数为1+12×=4。晶胞质量m= g,晶胞体积V=(a×10-7)3 cm3,根据ρ=,可得该晶体的密度ρ= g/cm3 = g/cm3。 (2)用AI输出的另一种晶胞结构是上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+,这种新晶胞的结构是否合理?　　　 　,判断依据是_____________________ ______________________________________________________________ 　  　 。  不合理 正负化合价代数和不为零或Mg2+周围都是Ca2+,同种电荷相互排斥,不稳定或正负电荷数不相等 解析:从化合价角度,若结构合理则正负化合价代数和应为零,该新晶胞不符合;从电荷角度,同种电荷相互排斥,该结构不稳定;从正负电荷数角度,该结构正负电荷数不相等,所以不合理。 4.(2025·山东烟台、德州、东营一模)某含氮催化剂的六方晶胞如图,晶胞参数为a=b≠c,α=β=90°,γ=120°。其化学式为　　　　　　;若A点原子 的分数坐标为(1,0,0),则B点原子的分数坐标为　　　　　　;1个N原子周 围距离相等且最近的Li原子数目为　　　　。  Li2CoN (,,) 12 解析:根据均摊法可知,晶胞中含有2个Li,2×+2×=1个Co,4×+4×=1个N,故化学式为Li2CoN;若A点原子的分数坐标为(1,0,0),结合题图知B点原子的分数坐标为(,,);以钝角顶点的N原子为研究对象,其周围最近的2个Li原子位于晶胞内部,钝角顶点的N原子被6个晶胞共用,故1个N原子周围距离相等且最近的Li原子数目为12。 5.(2025·山东青岛二模)一种锂电池的正极材料磷酸亚铁锂(LiFePO4)的晶胞结构如图1所示。其中Li+分别位于晶胞的顶角、棱心、面心,O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。 (1)图1的晶体的晶胞参数分别为a nm、b nm,则该晶体的摩尔体积Vm= 　 　　　　　cm3·mol-1(已知阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的摩尔体积是指单位物质的量晶体所占的体积)。  解析:根据均摊法,Li+的个数为×8+×4+×4=4,由化学式LiFePO4可知一个晶胞中含LiFePO4个数为4,该晶胞体积为a2b×10-21 cm3,则磷酸亚铁锂晶体的摩尔体积Vm=×a2b×10-21 cm3= cm3·mol-1。 (2)电池充电时磷酸亚铁锂会脱出部分Li+,形成Li1-xFePO4,结构如图2所示,则x=　　 　　,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=　　　　。  0.187 5 13∶3 解析:一个晶胞中含有4个LiFePO4单元,对比图1和图2两个晶胞结构示意图可知,Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一个面心的Li+以及一个棱心为Li+,即缺少1×+1×=0.75个Li+,所以Li1-xFePO4晶胞的化学式为Li3.25Fe4P4O16,有1-x=,得x=0.187 5,即Li1-xFePO4晶胞化学式为Li0.812 5 FePO4;假设Fe2+和Fe3+数目分别为m和n,则m+n=1,由化合价关系可得0.812 5+2m+3n+5=4×2,解得m=0.812 5、n=0.187 5,则Li1-xFePO4中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.812 5∶0.187 5=13∶3。 $