第3章 提升微课3：常见晶体的结构分析与晶胞计算-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

H H H--0 式如图所示： ,晶体中 H一0 H--0 0 H H (i) (i) () 存在极性共价键、配位键和氢键，故D正确。 3.C单键全是σ键，双键中有1个σ键，该物质中存在σ键， 故A错误：根据结构，该物质的分子中含有氢键、共价键、配位 键三种作用力，故B错误；N原子具有空轨道，是共用电子对 的接受者，是配合物的中心原子，故C正确：C原子最外层的4 个电子全部成键，没有孤电子对，故D错误。 4.C配合物[Cu(NH3)4]SO4中，Cu2+为中心离子，提供空轨 道，A正确；CS0,溶液中存在[Cu(H0)4]2+和硫酸根离子， 呈蓝色是因为存在[Cu(H,O)4]2+,B正确；该过程中涉及的 反应为Cu2++2NH3·H,0Cu(OH)2↓+2NH,C错误； 加人乙醇，析出深蓝色的晶体，说明溶解度减小，故配合物 [Cu(NH)4]SO,在水中的溶解度比在乙醇中大，D正确。 5.B冠醚能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关， 可以用来识别碱金属离子，故A正确；碱金属离子中，电子层 数越大，其离子半径越大，锂离子半径小于钾离子半径，所以 二苯并-18-冠-6不能适配，故B错误；冠醚中苯环上 的碳原子价层电子对数是3，C原子为sp杂化，亚甲基上碳 原子价层电子对数是4，C原子为sp3杂化，故C正确；由图可 知，螯合离子中K*与6个0原子形成配位键，1个螯合离子 中配位键的数目为6，故D正确。 实验活动简单配合物的形成 五、问题和讨论 [Fe(CN)6]3-配离子的中心离子是Fe3+、配体是CN、配位 数是6。[Fe(CN)。]3与Fe3+具有相似性，即氧化性，又有差 异性，[Fe(CN)。]3-和SCN-不发生化学反应，Fe3+和SCN 发生化学反应生成Fe(SCN)3o 提升微课3常见晶体的结构分析与晶胞计算 二、题组训练 1.C由A、B、C坐标参数，可知A为坐标原点，B处于前平面面 心，C处于下底面面心，D位于晶胞体对角线4处，根据几何 知识可知D到各坐标平面的距离均为子，故D原子的分数坐 标为（仔好号）】 2C原子1的坐标为（分，0,0），则由CsWl,的品体结构可知 原子2和3的坐标分别为(0.0，）（分，1,1），B正确，C 错误；由晶体结构可知Cs位于晶胞的体心，则1个晶胞中含 有1个Cs,根据均摊法可知，1个晶胞中位于顶角的原子的个 数为日×8=1个，应为P,则I位于该晶体晶胞的棱心，D 正确。 -17 3.D晶胞中5原子个数为8×令+6×行=4，又5构成的每个 正四面体中心均含一个Cu,所以Cu原子的数目为8，该化合 物的化学式为Cu2S,A项正确；S构成的每个正四面体中心均 含一个Cu,所以晶胞中Cu的配位数为4，化合物的化学式为 Cu,S,则晶胞中S的配位数为4×2=8，B项正确；晶胞中S位 于8个顶点和6个面心，沿晶胞体对角线投影图中S的位置 C项正确；晶胞中S位于8个顶点和6个 面心，又S构成的每个正四面体中心均含一个Cu,所以Cu、S 的最复距离为休对角线的，即为。m,D项错误。 4.C根据晶胞结构可知，S2位于晶胞的顶点和面心，则S2-个 数为8×名+6×之=4，A正确：根据晶胞结构和裁面图可 1 知，L位于立方晶胞体对角线四分之一处，每个i周围有4 个距离最近且相等的S2,分别位于L*对应最近距离的顶点 及该顶点所在三个面的面心，B正确；该晶胞中含有8个山， 两个距离最近的之间距离为晶胞边长的一半，与L距离 最近且相等的Li有6个，分别位于该L的上、下、前、后、 左、右六个方向，C错误；该晶胞中两个距离最近的Li*和S2 的核间距为品胞体对角线的子，已知品胞边长为dm,则计 算表达式为A1m,D正确。 D晶胞A中Cu的个数是4×日+1=子，0的个数是4，品 3 11 胞B中含有Gu的个数是4×8=2，含有Fe的个数是4,0 的个数是4，则整个晶胞中含有Ou:(子+了)×4=8，Fe: 4×4=16,0:(4+4)×4=32,则铁酸铜的化学式为CuFe204, A错误；基态铁原子(Fe)的电子排布为[Ar]3d4s2,其价电子 数为8。基态铜原子(Cu)的电子排布为[Ar]3d4s,其价电 子数为11。因此，基态铁原子的价电子数比基态铜原子少，B 错误；由晶胞结构可知，Cu填充在O~围成的四面体空隙 中，Fe3+被周围的6个02围成了正八面体，C错误；与Fe3+ 距离最近且相等的02-的数目为6，分别位于上下、前后、左 右，D正确。 D[Co(NH)]C2中的中心离子为Co2+,其配位原子为N, 配位数为6，故A正确；以上面面心的[Co(NH)6]2+为对象， 最近的C有4个位于晶胞内部，面心的[Co(NH)6]2+被2 个晶胞共有，则离[Co(NH)6]2+最近的C1有8个，故B正 确：C位于晶胞内部，若把晶胞分为8个相等的小立方体，则C 位于左后上的小立方体的体心，C的原子坐标参数为 (仔，子)，故C正确：根据均排法，一个品胞中含 [o(NH,)]*个数为8×g+6×方=4，含有d个数为8， 每个品胞含有4个Co(NH)6]C4,晶胞质量为”，晶距 体积为。2×10”cm,则晶胞质量为41×10”g/cm3,故D 错误。 整理与提升 高考真题体验 1.D4C断代法通过测定有机物中4C的残留量确定年代，竹 简为植物制品，适用此方法，A正确：X射线衍射法通过衍射 图谱分析物质晶体结构，玉器为晶体矿物，适用此方法，B正 确；原子光谱法通过特征谱线鉴定元素种类，可用于分析漆器 表层元素，C正确：红外光谱法用于分析分子官能团和结构， 无法直接测定相对分子质量（需质谱法），D达不到目的。 2.D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，品胞中数日为8×日+8×4+2=5，结合题 意知，白球为Sm、黑球为Co,该物质化学式为SmCo,A正确； 休心原子位于品胞的中心其分数坐标为（分分，号），B正 确；每个晶胞中含有1个“SmCo,”,晶胞底面为菱形，晶胞体 1 积为受dc,则晶体密度为p ×(150+59×5)g 9c*0*m 890√/3 3Nx10-g·m,C正确：原子Q的分数坐标为(0,2， 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 原子Q到体心的距离=√250+200pm=50√41pm,D 错误。 3.A该化合物在氦气的气氛中加热，先失去CH0H,若x=1, 32 CH,0H的质量分数为g70+32×100%≈3.5%，结合图像可 知，该化合物中：=1，故A项说法正确：同周期元素从左到 右，第一电离能呈增大趋势，但N原子2p轨道为半充满稳定 结构，第一电离能N>O>C,故B项说法错误；该化合物中， 配离子与NO,之间为离子键，故C项说法错误；该化合物中， 根据O、N原子成键数可知，O一Fe为共价键，N一Fe为配位 键，配位数为与中心原子或离子配合的原子总数，因此配位数 为6，配体为与中心原子或离子形成配位键的分子或离子个 数，因此配体个数为2，故D项说法错误。 4.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：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2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”，127g碘晶体物质的量是0.5mol, “卤键”的个数是0.5mol×2×N mol-=WA,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 17 碘原子的个数是8×号=4，品胞的体积是ahbc×I0”cm,密 度 2×254 abd×Na×10og·cm3,D正确。 5.D由晶胞图可知，S02分子位于长方体的棱心和体心，1个 晶胞中含(12×子+1)个s0,分子，含有8个0原子，A错 误；由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，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√云+Bpm,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。 5.A熔点的差异源于离子键的强度。K,PO,中PO带3个负 电荷，而KNO,中NO只带1个负电荷；离子电荷越高，静电 引力越强，离子键越强，熔点越高。因此，KPO4的离子键比 KNO3更强，A错误；氮因原子半径小，P轨道有效重叠，能形 成稳定的N三N三键；磷原子半径大，p轨道重叠差，难以形 成稳定的P三P三键，因此倾向于形成P,四面体结构，B正 确；含氧酸的酸性与O一H键极性有关。中心原子电负性越 高，O一H键极性越大，越易解离H;氮电负性高于磷，因此 HNO3中O一H键极性大，酸性强；HPO,中P电负性低， 0一H键极性小，酸性弱，C正确；氮价层仅有2s和2p轨道， NF的中心原子N形成sp杂化后有3个σ键和1个孤对电 子：磷有3d轨道可参与spd杂化，且原子半径大，能容纳5个 配体，故形成PF;,D正确。 ,C由晶胞结构可知，Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面 心，由均摊法算出其原子个数为8×子+4×子=4，由晶体的 化学式(Lin.5La.s)Sc03可知，0原子的个数是Sc的3倍，因 此，每个晶胞中0-个数为12，A正确；由晶胞结构可知，该晶 胞在yz平面的投影就是其前视图，B正确；Ce4+取代 00 ★● La+后，阳离子数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代 数和为0可知，C错误；山*与电子所带的电荷数目相同，只是 电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此， 若只有i发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的i*数目相等，D正确。 .BW位于立方体的顶角，以顶角W为例，在此晶胞内，离该 顶角最近且距离相等的0原子位于该顶角所在3条棱的棱 心，由于该顶角在8个晶胞里，而棱上的原子被4个晶胞共 有，所以与W最近且距离相等的0原子有3×8×子=6，放A 正确；0元素化合价为-2价，负化合价总数为-6，设W元素 的平均化合价为y,据正负化合价代数和为0可得-6+y+x =0,y=6-x,x的值增大y减小，即W元素的平均化合价降 低，故B错误：0.44≤x≤0.95时，立方晶胞中W个数为8× 810个数为12×三3，若x=0,5,晶胞质量为m于 184+16x3+23xg,晶胞体积为(a×10)3,则密度p= N 184+16×3+23×0.5 (a×10-0)3—g·cm-3=243.5×10 NA g·cm3,所 a3·NA 以密度为243.5×100 ,N,g·cm时，t=0.5,故C正确；NaW0,100 向盛有氯化钠溶液的 试管里滴几滴硝酸银 产生白色沉淀 Ag*+Cl1=AgCl↓ (2) 溶液 再滴入氨水 白色沉淀消失 AgCI +2NH3 =[Ag(NH3 )2 ]CI 2.简单离子与配离子的区别 实验步骤 实验现象 解释 (1)向盛有少量蒸馏水的试管里 Fe3+与SCN在溶液中可生成配位数为1~6的红色的 滴加2滴氯化铁溶液，然后再滴 溶液变为红色 配离子，生成物配位数为3时的离子方程式：F3++ 加2滴硫氰化钾溶液 3SCN-Fe(SCN)3 (2)向盛有少量蒸馏水的试管里 K,[Fe(CN)6]中Fe3+与CN形成了稳定的配离子，无 滴加2滴K[Fe(CN)6]溶液，然 溶液颜色不变 法与SCN形成配离子显色 后再滴加2滴疏氰化钾溶液 五问题和讨论 K[Fe(CN)。]在水中可以电离出配离子[Fe(CN)6]3-,该配离子的中心离子、配体是什么？配位 数是多少？[Fe(CN)6]3-与Fe3+的性质一样吗？ 提升微课3常见晶体的结构分析与晶胞计算 一专题精讲 1.晶胞中原子坐标与投影图 (1)钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图 ①粒子坐标：若1(0,0,0)，3(1,1,0)，5(0,0,1)，则6的原子坐标为(0,1,1)，7为(1,1,1)，9 为分})：2y平面上的投彬图。· 101 (2)铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①粒子坐标：若1(0,0.0)，13（分20），12(122），则15的原子坐标为(2,1,2)，1为 12平面上的投影陶·；中 (3)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图 ①若a原子为坐标原点，品胞边长的单位为1，则原子1,234的坐标分别为（子4,4）、 (生》，（居4）层4：2x平上的投影图的 ● (4)沿体对角线投影 ①钾型晶胞 ②铜型晶胞 沿体对角、 沿体对角、 线投影 线投影 2.晶胞的计算 (1)密度计算公式要牢记：p=M a'N (2)微粒间距计算：立方晶胞中的4个关系（设棱长为α） 面对角线长=√2a;体对角线长=√3a;体心立方堆积4r=√3a; 面心立方堆积4r=√2a(r为原子半径)。 (3)原子空间利用率计算方法要明确 空间利用率= 球体积×10%（球体积为金属原子的总体积）。 晶胞体积 (4)晶体中粒子间距离的计算 确定晶胞中微粒个数 物质的化学式 晶胞的质量 晶胞 微粒间 晶胞的密度 体积 距离 102 三题组训练 题组一晶胞中的原子（分数）坐标 1.(2024·四川绵阳高二期末)原子分数坐标表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为G单晶的 晶胞，其中原子分数坐标参数A为(0,0,0)：B为（号，0,2）：C为(3,2,0)：则D原子的分数 坐标为 A(分24) c(层44) D经2) 2.(2025·河北高二阶段练习)H0,G(BH4)3是钙钛矿型化合物(ABX,型)，量子化学计算结果显 示，其具有良好的光电化学性能。CsPbI3是HO,Ge(BH4)3的量子化学计算模型，CsPbI3的晶体 结构如图所示，下列说法错误的是 () 0 20 。 -0 3,0,0 A.BH4的结构式为 H一B-I B.根据图中1点的坐标参数，推知2的坐标参数为(0,0,2) C.根据图中1点的坐标参数，推知3的坐标参数为(1,1,1) D.I位于该晶体晶胞的棱心 题组二晶体结构俯视图 3.(2025·河北张家口高二下期末)某化合物由Cu、S两种元素组成，其晶胞中S的位置如图所示， 晶胞参数为apm。已知S构成的每个正四面体中心均含一个Cu。下列说法错误的是() 103 ○ O代表s A.该化合物的化学式为C山，S B.晶胞中S的配位数为8 C.沿晶胞体对角线投影图中S的位置为 D.晶胞中Cu、S的最短距离为3apm 4.(2024·广东珠海高二期末)下图为Li,S晶胞结构和截面图。假设晶胞边长为dpm,则下列关于 Li,S晶胞的描述错误的是 () os' ●i y=0 y=Id y=2 y=id A.每个晶胞中含有的S2-数目为4 B.与i*距离最近且相等的S2有4个 C.与Li+距离最近且相等的Li*有12个 D.该晶胞中两个距离最近的和$3的核间距的计算表达式为 d pm [思维建模] 原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。确定原子分数坐标方法：①依据已知原子 的坐标确定坐标系取向。②一般以坐标轴所在立方体的棱长为1个单位。③从原子所在位置分 别向x、y、之轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 题组三晶胞计算 5.(2025·河北秦皇岛一模)尖晶石铁氧体有独特的电学，光学，磁学性能，大多数铁氧体具有很稳 定的立方对称性，但铁酸铜很特别，它同时具备立方对称性和四方对称性，其晶胞结构如图所示。 下列说法正确的是 () 104 ●Cu oFe 00 A.铁酸铜的化学式为CuFeO, B.基态铁原子的价电子数比基态铜原子多 C.晶胞中e3+和Cu2+均填充在由O2-形成的四面体空隙内 D.与Fe3+距离最近且相等的02-的数目为6 6.(2024·河南驻马店高二期末)[Co(NH3)6]Cl2晶体的晶胞如图所示（已知该立方晶胞的边长为 apm,阿伏加德罗常数为VA,[Co(NH)6]Cl2的摩尔质量为Mg/mol),以下说法错误的是 o CI ICo(NHP A.[Co(NH3)6]CL2中，中心离子的配位数为6 B.离[Co(NH)6]2+最近的Cl有8个 C若规定A点原子坐标为(0.0,0)，B点原子坐标为（分号0），则C点原子坐标为（子，） D.[Co(NH,)6]C,晶体的密度为4M aN ×1021g/cm [思维建模]“向量法”确定A、B两点间距离的方法 第 步 确定晶胞中A、B两点的原子坐标，如A为(a,b,c),B为(a',b',c'),若题目已知的 是原子分数坐标，可依据晶胞参数，将其转化为原子坐标 第二步代入向量公式确定线段AB间的距离A丽1=(a-a')2+(b-b')2+(c-c')2 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[22]