上分专题3 确定晶胞中的微粒数目和晶体的化学式-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学选择性必修2（苏教版）

上分专题3 确定晶胞中的微粒 专题课堂 数目和晶体的化学式 命题密钥 晶胞是高考考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。 分析晶体的结构，一是要掌握晶体组成的计算方法，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟 悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。 考点觉醒 ·均摊法确定晶胞组成 确定晶胞组成 晶胞中任意位置上的一个原子如果是被个晶胞所共有，那么，每个 均摊法 原子对这个品泡的页献就足号 位于面上 同为2个晶胞所共有，该 粒子的}属于该品胞 (1)长方体（正方体）晶胞中 廷于顶，点 同为8个晶胞所共有，该 不同位置的粒子对晶胞的 粒子的】属于该晶胞 位于内部整个粒子都属于该晶胞 贡献 位于棱 同为4个晶胞所共有，该 粒子的}属于该晶胞 为12个晶胞所共有，立属于该品胞 为4个晶胞所共有，属于该晶胞 ①正三棱柱 为6个品胞所共有，属于该晶胞 处于晶胞内部，全部属于该晶胞 类型 (2)非长方 0顶点：为6个晶胞共有， 属于该晶胞 体（非正方 6 体)晶胞中 1 ·侧棱：为3个晶胞共有，了属于该晶胞 粒子对晶胞 ②六棱柱晶胞 的贡献视具 △底面上的棱：为4个晶范共有，号属 体情况而定 于该晶胞 ⊙面心：为2个晶胞共有，号局于该晶胞 ③石墨晶胞 (六边形) ·顶点：为3个六边形共有，写属于该六边形 黑白题·上分秘籍「 实战演练 1.(2024·福建泉州高二期中)某晶体具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构 如图所示，该晶体所表示的化学式是 () ●---●-- A.AB, B.A3Ba C.AB3 D.A2B3 2.**（2025·四川绵阳高二期中)两种晶体的晶胞如图所示。已知图甲晶胞中a点坐标为(0， 0,0)。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃。下列叙述正确的是 () ●B A.图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体 R图甲品胞中日点原子分数坐标为仔子) C.图乙晶体的化学式为MgB2 D.图甲晶胞中，B原子的配位数为8 3.*(2025·浙江宁波高二期末)关于氟及其化合物，下列说法不正确的是（设N、为阿伏加德 罗常数的值) ( A.已知电负性：F>0,则OF2中0为正价 Ca2 B.1L0.1mol·L1NaF溶液中含F数日为0.1N C.右图为CaF2晶胞，每个Ca2+周围紧临且距离相等的Ca+有12个 D.4HF+Si02=SiF4↑+2H20,每生成1 mol SiF4,断裂4 mol Si-一0 4.**(2024·湖北武汉高三开学考试)在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞如图 所示，则下列说法错误的是 () A.钙钛矿的化学式为CaTi0, ·氧离子 B.晶胞中Ca2+的配位数为12 。钛离子 0钙离子 C.其组成元素的电负性大小：O>Ca>Ti D.若晶胞参数为am,则晶体密度为136 1021g·cm3 aN 5.*|科技前沿(2025·湖南长沙高三模拟)Li,(0H)C1在固体离子电导方面具有潜在的应用 前景。其两种晶型中，一种为长方体形晶胞（图1，长方体棱长分别为anm、bnm、cnm),另一 种为立方体形晶胞（图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为dnm)。 已知：图2晶胞中，部分锂离子位置上存在缺位现象。 化学|选择性必修2·SJ 下列说法错误的是 A图2晶胞中，醒离子的总缺位率为号 ●Li计 O cr OOH B.图2晶胞中，氯离子周围紧邻的锂离子的平均数目为12 C.两种晶型的密度近似相等，则c=2 D.Li,(OH)C1为离子晶体，晶体中含有离子键和共价键 图1 图2 6.*一种铁基超导材料CamFe,As,在低温高压下能显示出独特的电子性质，其晶胞结构及铁 原子沿z轴方向的投影如图所示。体心与顶点的C原子有着相 oO As Ca Fe 同的化学环境，底边边长为apm,高为bpm,1号As原子的分数坐 标为(0,0,0.628)。下列说法正确的是 A.m=1,n=1 0372 B.Ca2+的配位数为12 C.该晶体的密度为3.02×102 a2bW8·cm3 D.2号As原子的分数坐标为(0.5,0.5,0.128) 7.*金刚石和石墨的结构如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）： 金刚石晶胞 石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是 。金刚石晶胞含有 个碳原子；若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为α，根据硬球接触模型，则r= a(不 要求计算结果)。 8.*铬、钙、氧可形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，其晶胞结构如图甲所示。 O氧离子 O氧离子 ●钙离子 ●钙离子 0铬离子 O铬离子 (1)该化合物的化学式为 (2)请在图乙中画出该晶胞沿z轴方向的投影图。 (3)氧离子与钙离子的最近距离为apm,设阿伏加德罗常数为N,则该复合氧化物晶体的密度 为 g·cm3(列出计算式)。 黑白题·上分秘籍9子最外层有5个能量不完全相同的电子，D错误 2.C解析：基态K原子的电子排布式为[A]4s',最高能层为第四层 (符号为N),而非M层，A错误：基态Mn2+由Mn原子失去4s轨道的 两个电子形成，电子排布式为[A]3d5,B错误：基态0原子（电子排 布式为1s22s22p4)的2p轨道有2个未成对电子，成对电子数为6，成 对电子数和未成对电子数之比为6：2=3：1，C正确：KM0,晶体中 K+与MnO:通过离子键结合，属于离子晶体，D错误。 3.C解析：F的原子序数为26，依据基态原子核外电子排布规律和能 量最低原理，基态F原子的核外电子排布式为 1s22s22p3s23p3d64s2,违背了能量最低原理，A错误；泡利原理是指 一个原子轨道最多填入2个电子，且自旋相反，故若将基态Si原子核 Is 2s 20 3s 30 外电子排布图写为团田的☐，违背 了洪特规则，B错误；若将基态Mg原子的核外电子排布式写为 1s22s22p63s13p',则违背了能量最低原理，应先排3s轨道，再排3p轨 道，C正确：0是8号元素，基态0原子价层电子的轨道表示式为 T十1，没有违背洪特规则，D错误。 2s 2p 4.(1)K+和P3 2+2(或) 解析：(1)KH2P04的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为 H(或H)、02、K+和P3,其中核外电子排布相同的是K+和P3 (2)对于基态的磷原子，其价层电子排布式为3s23p3,其中3s轨道 的2个电子自旋相反，自旋磁量子数的代数和为0：根据洪特规则可 知，其3p轨道的3个电子自旋平行，因此，基态磷原子的价电子自旋 磁量子数的代数和为+2或-2 3 5.(1)硫(2)1s22s22p63s23p6 28 2p 3p 包仞t↑闪D↑幻 (3)s2 (4)NaF.i:→Nai: 解析：B原子得一个电子填人3p轨道后，3p轨道已充满，B是氯元 素。A比B少一个电子层，A是钠元素。C原子的p轨道中有3个 未成对电子，C属于第VA族元素，其气态氢化物的水溶液的pH在 同族氢化物中最大，C是氮元素。D的最高化合价和最低化合价的 代数和为4，D属于第IA族元素，其最高价氧化物中含D的质量分 数为40%，D是硫元素。 上分专题3确定晶胞中的微粒 数目和晶体的化学式 1.B解析：从基本结构单元分析得知，B原子的成键有连两个A原子 和连三个A原子两种情况，连两个A原子的B原子完全属于该基本 结构单元，处在中心的连三个A原子的B原子完全属于该基本结构 单元，处在“顶点”上的属于三个基本结构单元，故一个基本结构单 元合有6个A原子和7+3x写=8个B原子，故化学式为A,B4:故 选B。 2.C解析：图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃，前者熔 点很高是共价晶体，后者熔点较高是离子晶体，A错误；根据图甲晶 盖的结构以及：的坐标参数可知á的坐标是(？，子，子)，B错 误；图乙晶体中硼原子在内部，每个晶胞中有6个B原子，镁原子位 于晶胞的顶点和面心，均摊法计算为12×】 +2×子=3，化学式为 MgB2,C正确；由图可知，图甲晶胞中，硼原子与氮原子的配位数都是 4,D错误。 3.B解析：电负性越小，在化合物中吸引电子能力越弱，元素化合价 为正值，电负性：F>0,则OF,中O为正价，A正确：NaF为强碱弱酸 盐，在溶液中F-会发生水解生成HF,则1L0.1mol·L-1NaF溶液中 含F数目小于0.1Wa,B错误；CaF2晶胞中，Ca2+周围紧临且距离相 等的Ca2+位于此晶胞的4个顶点与4个面心，还有下一个晶胞的4 个面心，共12个，C正确；1 mol Si(02中含有4 mol Si-一0,1 mol SiF4中 含有4 mol SiF4,根据方程式，每生成1 mol SiF4,消耗1 mol Si02,即 断裂4 mol Si-一0，D正确。 上分秘籍参考答案 4.C解折：据均裤法，品胞中含8x令=1个T、1个C,12×子=3 个0，则钙钛矿的化学式为CaTi03,A正确；由图可知，晶胞中Ca2*最 近的氧离子为12，配位数为12，B正确；同周期从左到右，元素的电 负性逐渐增大：同主族由上而下，元素电负性逐渐减小；电负性大小： M O>Ti>Ca,C错误；若晶胞参数为anm,则晶体密度为 ×10 g·cm3= 136×1021g·cm3,D正确。 a3 NA 5.B解析：根据化学式i2(OH)Cl知，该晶胞中应该含有2个i, 图2中Cr个数为1,0Hr个数为8xg=1,个数为12x=3,而 由化学式Li,(OH)C1知，该晶胞中含有2个Li,锂离子的缺位率为 33,A正确：图2晶胞中，晶胞中位于体心的氯离子与位于 3-21 12条棱上的锂离子距离最近，但锂离子的缺位率为了，则氢离子周 围紧邻的锂离子的平均数目为12x(1-3) 1 =8,B错误：图1中Cl 个数为2,0H个数为8x1 1 8+4×1=2,长方体中i*个数为8×4 2M 4,则晶体密度为 1 2M 1+2x x102'g·cm3= c abcN -×1021g·cm3;结 M 合A分析图2中晶胞密度冷×10名：从10g'em商 dN 2M 种晶型的密度近似相等，则 M abeN -×10g·cm3= _2d3 10g·cm3,c=b,C正确：，(oH)中存在锂离子、氯离子、氢 氧根离子，为离子晶体，氢氧根离子中存在氢氧共价键，故晶体中含 有离子键和共价键，D正确。 6D解析：结合均摊法可知，品胞中e原子数为8x子=4，A原子数 为8× 4 +2=4,Ca原子数为8×g+1=2,晶胞的化学式为CaFe2As2 故m=1,n=2,A错误；Ca2+的配位数应该是离它最近且距离相等 的As3-个数，由晶胞示意图可知为8，即体心上的C2+周围最近的8 个As3,B错误；由A项分析知，晶胞的化学式为CaFe2As2,则该晶胞 的质量为2x40+4X56+4x75g,该晶胞的体积为26x100cm3,故该晶 NA 2×40+4×56+4×75 体的密度为p=?= NA -g6.04×102 abx10-3 cm3 、a2bNAg·cm3,C错 误：晶胞中1号As原子的分数坐标为(0,0,0.628)，体心的Ca原子 与顶点的Ca原子有着相同的化学环境，则体心的Ca原子与2号As 原子的距离为0.372b,2号As原子的分数坐标为(0.5,0.5,0.128)， D正确。 3 1.288 解析：石墨层状结构中，每个正六边形含有6个碳原子，每个碳原子 形成3个共价键，被3个正六边形共用，则平均每个正六边形占有的 1 碳原子数是6×3=2。金刚石晶胞中，含有碳原子的个数为8× 8 +4=8;若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接 6￥2 触模型，正方体体对角线长度的子就是C一C的健长，即 a=2r,则 √3 r= 8o 140 8.(1)CaCr0 3) (2a×1010)3NA 黑白题35 析：(1)由均摊法可知，该晶胞中02-的个数为6×)=3，Ca2+ 数为8x=1,铬离子的个数为1，该化合物的化学式为CaC0,。 (2)由晶胞结构可知，该品胞沿z轴方向的投影图为( (3)钙离子和氧离子的最近距离为晶胞面对角线长度的一半，则晶 胞面对角线长度为2apm,晶胞参数为√2apm,晶体的密度为 140 (2ax10-10)w8·cm3。 上分专题4晶胞投影及晶胞计算问题 1.A解析：由投影图可知晶胞中锌离子为面心立方堆积，硫离子位于 锌离子围成的四面体空隙中，故$2周围等距且最近的$2有12 个，A错误：锌元素的原子序数为30，基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2,原子轨道的数目与核外电子的空间运动状 态数目相等，s轨道、p轨道、d轨道的数日分别为1、3、5，所以锌原子 核外电子共有15种空间运动状态，B正确，S处于体对角线的4处，体 对角线长为5am,故2m2与S2的最短距离为pm,C正确：同周 期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，第VA族元素原子核外电 子为半满状态，第一电离能大于相邻元素，且C1、A元素第一电离能 也大于S,故第3周期第一电离能比S大的元素有P、Cl、Ar,共3种， D正确。 2.A解析：Cu元素的价层电子排布式为3d04s',Ni的价层电子排布 式为3d84s2,失去一个电子后Cu+的价层电子排布式为3d10,Ni+的价 电子排布式为3d84s,3d是全充满的稳定状态，故Cu元素的第二 电离能大于N元素的第二电离能，A正确；该晶胞中含有1个Cu原 子，含有3个Ni原子，则1个晶胞含有1个CuNi3,Cu元素的质量分 64 数约为4+59X3×100%≈26.6%，B错误：根据晶胞结构可以得出离 Cu原子最近且等距的Ni原子有12个，C错误：白铜晶体的密度为 aN8·pm3,D错误。 241 3.D解析：根据图中信息可知，铁硒层中Se的配位数为4，Se与Fe原 子的个数比为1：1，所以F原子的配位数也为4，A正确：由平面投 影图可知，4个硒原子位于侧面上，其个数为4× 2=2,B正确；由平 面投影图可推知，1号Fe原子位于侧竖棱上，2号Fe原子位于体心， 坐标为(111 2,2,2),C正确：铁硒层中铁、函原子个数均为2，再结 合化学式可知一个晶胞的质量为(7×0.8+56×0.2+17+56+79)×2 NA 一个晶胞的体积为V=a2b×10-21cm3,则该晶体密度为p= (7×0.8+56×0.2+17+56+79)×2 NA 3.376×102 a26x10-21cm3 g·cm3,D错误。 a2bN 4.D解析：晶体中与Si原子距离最近的Mg原子有8个，A错误；根据 原子在晶胞中的位置，晶胞在对角面e上的投影图为 ,B错误；晶胞中相距最近的Si原子与Mg原子 间的距离为体对角线的四分之一，即为3anm,C错误；Si原子位于 顶点和面心，共有4个，Mg原子位于体内，共有8个，该晶体的密度 gx10-7)Vg·cm3=4x76x102 D=_ 4×28+8×24 ·cm3,D正确。 a N 5.D解析：该晶体的晶胞不是六棱柱，而是实线部分表示的平行六面 体，各原子在晶胞中的位置可参考图(a)、(b),如果将平行六面体抽 取出来，品胞如(b)所示，La在顶点，Ni在面心有4个，其中顶层和底 层各2个，均摊后各1个，前后左右4个面各1个，均摊后共2个；体 选择性必修2·SJ 心1个，故LaNi,合金中x的值为5，A错误；以顶点La原子为例， LaNi,品胞中与1个La距离最近的La原子位于相邻顶点，个数为6 (上下、前后、左右)，不是8个，B错误：结合图(c)、(d)分析，晶胞中 和“■”同类的八面体空隙有3个，和“▲”同类的四面体空隙有6 个，C错误；六方晶胞体积V=a2csin0=(500×1010)2×400× 9x1 10-10×sin60°=8.5×10-23cm3,p= m 6×1023 8.5x10-西8·m3=0.18 g·cm3,D正确。 6:C解折：在图乙中，若1的坐标为（冬，分，1，戏察品胞结的可 知，N位于右侧面上。N在x轴方向处于晶胞的边界，坐标为1：在y 轴方向处于？的位置；在：轴方向处于号的位置，所以N的坐标为 (山，子，行）A正确。在图乙中，由M坐标计第-A如间最近距 离。观察可知，五-A如间最近距离为，√（台）+（公汀。 b2b2 /+8。,冠-5(m）,B正确。在图甲中，根 √4+16=√16=W16=4 据均摊法计算原子个数。Au原子位于顶点，个数为8×】 =1;Ti原 子位于面心，个数为6x了=3，晶胞边长为am。根据晶体密度公式 M xN,该晶胞的摩尔质量M=197+48×3,晶 V晶胞=(ax10)3cm3,所以&-Ti3Au的密度P甲= Nx(ax108·m3。在图乙中，Au原子有8个位于顶点，1个 197+48×3 位于体心，个数为8x8+1=2:i原子位于面上，个数为12×7=6， 品胞边长为bnm。该品胞的摩尔质量M=2×(48×3+197),品胞体 积V品胞=(b×107)3cm3,所以B-Ti3Au的密度pZ= NAX(bx10)g·cm3。则a-T,Au与B-T,Au晶体的密度之比 2×(48×3+197) 197+48×3 甲 Na×(a×10-7) 197+48×3 (6x107)3163 为 PL 2×(48×3+197) =2×(48×3+197)） (ax10-7)3=2× Na×(bx10-7)3 b3:2a3,C错误。在a-Ti3Au中，以顶点的Au为例，观察其周围最 近且等距的T的个数。可以将晶胞扩展，会发现每个顶点的Au周 围有3个面心的Ti,而每个面心的Ti被2个晶胞共用，所以Au周围 最近且等距的T的个数为2×3×8=12，D正确。 上分专题5化学键的判断 1.D解析：由有机物的结构简式可知，该分子中σ键为19个，π键为 3个，个数比为19：3，故选D。 2.B解析：CH4不含π键，且有机物燃烧时会断裂所有的化学键； C2H4和C2发生加成反应时，C2H4中的碳碳双键断裂形成碳碳单键 和碳氯单键，有机物化学键的断裂只涉及T键的断裂；C2H4与C2的 取代反应，C2H4中C一Hσ键发生断裂；C2H4被酸性KM04溶液氧 化时，C2H4中所有的化学键断裂，即断裂的化学键既有σ键，又有T 键；故选B。 3.A解析：氰气性质与卤素相似，卤素单质（如CL2)能与NaOH溶液 反应，因此氰气也能与NaOH溶液发生反应，A错误：N原子半径小 于C,C=N键长比C=C键长短，B正确；C一C单键为非极性键， C=N为极性键，分子中同时存在两种键，C正确；每个三键含1个σ 和2个T键，两个C=N键贡献2个σ键和4个π键，中间C一C为1 个σ键，总计3个σ键和4个T键，D正确。 4.D解析：卤代烃分子中卤原子电负性大于碳原子，碳卤键极性强，易 断裂，易发生取代反应，则溴乙烷含有C一Br,在NaOH的水溶液中发 生取代反应生成乙醇，A正确：乙醇分子中乙基是推电子基，由于电 负性：0>C,C一0的电子对偏向氧原子，造成C一0易断裂，在氢溴酸 溶液中发生取代反应，B正确；苯环中存在大π键，羟基中0原子与 苯环形成p-π共轭，使0一H电子对偏向氧原子，则0一H易断裂， 苯酚部分电离出氢离子，显弱酸性，C正确；单键全部为σ键，双键含 黑白题36