2027届高考化学一轮复习讲义：3.7　晶胞结构及参数计算

该高中化学高考复习讲义围绕晶胞结构及参数计算核心考点，涵盖晶胞概念、均摊法应用、配位数分析及密度计算等内容，按“基础认知-方法突破-真题演练”逻辑架构知识，通过考点梳理（如晶胞特征与无隙并置原则）、方法指导（如长方体与六棱柱均摊法对比）、真题训练（2024-2025年八省联考及各省市高考题）等环节，帮助学生系统构建晶体结构知识体系。 资料以科学思维与模型建构为导向，设计“小题对点过”即时反馈、分层练习（基础落实与能力提升）等教学活动，如在晶胞参数计算中，通过推导密度公式ρ=m/V，结合立方晶胞体对角线与原子半径关系，培养学生空间想象与逻辑推理能力。融入最新高考真题解析，确保复习针对性，助力学生高效突破计算难点，为教师精准把控复习进度提供有力支撑。

第7讲　晶胞结构及参数计算 考点一　晶胞结构及均摊法计算 1.认识晶胞 (1)概念 晶胞是描述晶体结构的基本单元,是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。 (2)晶胞形状 常规的晶胞都是平行六面体。 (3)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。 (4)晶胞的特征 晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同的最小平行六面体。 小题对点过　 下列图示结构中,属于晶胞的是　　　　,简述判断的理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　③　①中三条竖棱上有原子,另一条竖棱上没有原子,且前后两个面也不相同,无法无隙并置,不属于晶胞;②图中左右两个面不同,四条竖棱中只有其中一条有原子,无法无隙并置,不属于晶胞;③图中8个顶点都有一个原子,体心也有一个原子,能无隙并置,属于晶胞;④图中上下两个面、左右两个面、前后两个面均不相同,无法无隙并置,不属于晶胞。 2.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算:如某个粒子为N个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞,立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。 (2)非长方体结构 在六棱柱结构(如图2)中,顶角上的原子有属于此结构,面上的原子有属于此结构,因此六棱柱中镁原子个数为12×=3,硼原子个数为6。 小题对点过　 (1)如图甲、乙、丙是三种晶体的晶胞,则甲中x与y的个数比是　　　　,乙中a与b的个数比是　　　　,丙中有　　　　个c和　　　　个d。  (2)某物质的晶胞中含A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面面心上的B原子没有画出),该晶体的化学式为　　　　。  答案　(1)2∶1　1∶1　4　4　(2)AB3C 3.晶胞中粒子配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数,它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数:若晶体中的微粒为同种原子或同种分子,则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下: 简单立方: 配位数为6 面心立方: 配位数为12 体心立方: 配位数为8 (2)离子晶体的配位数:指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子,如图中心的灰球(Cl-)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数,如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6,同样方法可确定Na+的配位数也为6。 小题对点过　 (1)已知Cu2S晶胞中S2-的位置如图所示,Cu+位于S2-所构成的正四面体中心。S2-的配位数为　　　　。  (2)某种钙钛矿晶胞如图所示,则钙原子的配位数是　　　　。  答案　(1)8　(2)12 解析　(1)在Cu2S晶胞中,正四面体中心共有8个,每个正四面体中心均分布着一个Cu+,每个S2-周围有8个Cu+,故S2-的配位数为8。 1.下列有关晶胞的叙述,不正确的是(　　) A.晶体中的晶胞不一定都是平行六面体 B.晶胞是晶体中基本的结构重复单元 C.已知晶胞的结构,可推知晶体的结构 D.使用“均摊法”计算晶胞的微粒数,处于顶点、棱、面、体心对晶胞的贡献分别为、1 答案　D 解析　A.晶体中的晶胞不一定都是平行六面体,也可能是六方晶胞,A正确;B.晶胞是晶体的代表,是晶体中的最小单位,晶胞无隙并置起来,则得到晶体,故晶胞是晶体中基本的结构重复单元,B正确;C.晶胞无隙并置起来,则得到晶体,已知晶胞的结构,可推知晶体的结构,C正确;D.在六方晶胞中,处于顶角的粒子对晶胞的贡献为,D错误。 2.储氢合金是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结合成金属氢化物的材料,如镧(La)镍(Ni)合金,它吸收氢气可结合成金属氢化物。某镧镍储氢合金晶胞结构如图,该材料中镧、镍、氢的原子个数比为(　　) A.8∶9∶10 B.1∶5∶6 C.1∶5∶3 D.1∶5∶5 答案　B 解析　利用均摊法,La在晶胞的顶角,N(La)=8×=1;Ni在面心和体心,N(Ni)=8×+1=5;氢气在棱上和面心,N(H2)=8×=3;则镧、镍、氢的原子个数比为1∶5∶6。 3.(2025·八省联考陕西卷)科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物,其晶胞结构如图所示,立方晶胞参数为a pm。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　) A.该化合物为共价晶体,硬度大 B.晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4 C.晶胞中C—C键与C—N键的数目比为2∶1 D.晶体的密度= g·cm-3 答案　C 解析　由图可知,按均摊法,N原子数目为8×=2,B原子数目为2,C原子数目为4×+2=4,则N、B、 C原子数目之比为1∶1∶2,化学式为BC2N;A.该晶体具有类金刚石结构,金刚石是由碳原子通过共价键形成的共价晶体,具有硬度大、熔沸点高等性质,则该化合物为共价晶体,硬度大,A正确;B.如图所示:,将晶胞平移,以b点的B为坐标原点,则B原子距离最近且相等的1个B原子a位于面心,其余两个面心为C原子,根据晶胞结构可知,若面心上全部都是B,B原子距离最近且相等的B原子数为3×8×=12,但面心上的B只占了,因此B原子距离最近且相等的B原子数为4,B正确;C.如图所示:以m点的C原子为研究对象,其形成2条C—C键,两条C—N键,则二者数目比为1∶1,C不正确;D.晶胞的密度=晶体的密度= g·cm-3,D正确。 4.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题: (1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO　　　　FeO(填“<”或“>”)。  (2)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、  　　　　。  答案　(1)>　(2)6　6 解析　(1)NiO、FeO都属于离子晶体,熔点高低受离子键强弱影响,离子半径越小,离子键越强,熔点越高。(2)因为NiO晶体结构与NaCl相同,而NaCl晶体中Na+、Cl-的配位数都是6,所以,NiO晶体中Ni2+、O2-的配位数也是6。 考点二　晶胞参数计算 1.晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示,包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ,即晶格特征参数,简称晶胞参数。 2.晶体结构的相关计算 (1)空间利用率=×100%。 (2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式(设棱长为a) ①面对角线长=a。 ②体对角线长=a。 ③体心立方堆积4r=a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r=a(r为原子半径)。 3.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 1.(2025·八省联考四川卷)一种具有钙钛矿结构的光催化剂,其四方晶胞结构如图所示(α=β=γ=90°),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PbTiO3 B.1位和2位O2-的核间距为a pm C.晶体的密度为×1030 g·cm-3 D.2位O2-的分数坐标为(,0,) 答案　C 解析　A.根据各原子在晶胞中位置,Pb2+在晶胞顶点,个数为8×=1,6个氧离子位于面心,个数为6×=3,Ti4+位于体心,仅有一个,故化学式为PbTiO3,A正确;B.如图,构造一个直角三角形,m=0.5a,n=0.55a,则1位和2位O2-的核间距为a pm,B正确;C.根据密度公式,ρ=,C错误;D.2位O2-的分数坐标为(,0,),D正确。 2.某种金属卤化物无机钙钛矿的晶胞结构如图所示,晶胞的边长为a pm,则该物质的化学式为　　　　;晶体中Pb2+与Cs+最短距离为　　　　 pm;晶体的密度ρ=　　　　 g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA,用含a、NA的代数式表示;可能用到的相对原子质量:Cs—133　Pb—207　I—127)。  答案　CsPbI3　 解析　Cs+位于顶角,个数为8×=1;I-位于面心,个数为6×=3,Pb2+有1个位于体心,则该晶胞的化学式为CsPbI3;晶体中Pb2+与Cs+最短距离为体对角线长的一半,即为 pm;晶胞质量为 g,晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,则晶体密度为 g·cm-3。 3.氮化硼是一种性能优异的新型材料,主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结构类似。 (1)50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为　　　　。  (2)立方氮化硼中N的配位数为　　　　。已知立方氮化硼密度为d g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八面体,该正八面体的边长为　　　　 pm(列式即可)。  答案　(1)2NA　(2)4　×1010 解析　(1)根据均摊法,一个六方氮化硼晶体的六元环含有一个N、一个B,50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为×NA=2NA。(2)由图2可知,立方氮化硼中N的配位数为4;面心上6个N原子构成正八面体,该正八面体的边长等于面对角线的一半,设BN晶胞边长为a cm,1个晶胞中含有4个B原子,含有N原子数为8×=4,则1个晶胞中含有4个BN,所以d=,解得a=,故正八面体的边长为×1010 pm。 4.Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2+的配位数是　　　　,S2-填充在Zn2+形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞参数a=　　　　 nm。  答案　4　×107 解析　根据晶胞结构可知晶胞中含有Zn2+个数为8×=4,S2-全部在晶胞内,共4个,其化学式是ZnS。根据晶胞结构可知S2-位于4个Zn2+形成的正四面体空隙中,S2-的配位数是4,根据化学式可判断Zn2+的配位数也是4。若该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则d=,因此该晶胞参数a=×107 nm。 1.(2024·湖南卷)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物,其合成反应为2LiH+C+N2Li2CN2+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C周围与它最近且距离相等的Li+有8个 D.C为V形结构 答案　D 解析　A.LiH中H元素为-1价,由图中C化学式可知,N元素为-3价,C元素为+4价,根据反应2LiH+C+N2Li2CN2+H2可知,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,故A正确;B.根据均摊法可知,Li+位于晶胞中的面上,则含有的Li+个数为8×=4,故B正确;C.观察位于体心的C可知,与它最近且距离相等的Li+有8个,故C正确;D.C×(4+2-3×2)=2,且C与CO2互为等电子体,可知C为直线形分子,故D错误。 2.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为24 K。Au—Cu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 答案　C 解析　纯金为24K,则18K金中金的质量分数为×100%=75%,Ⅰ中Au位于体心,个数为1,Cu位于顶点,个数为8×=1,则Au的质量分数为×100%≈75%,为18K金,A正确;Ⅱ中Au位于顶点,个数为8×=1,Cu位于面心,个数为6×=3,晶体化学式为Cu3Au,1个Cu周围有4个Au,则1个Au周围有12个Cu,Au的配位数是12,B正确;Ⅲ中Au—Cu和Au—Au的最小核间距均为面对角线长度的,故最小核间距Au—Cu=Au—Au,C错误;结合上述分析可知,Ⅰ中Au、Cu原子个数比为1∶1,Ⅱ中Au、Cu原子个数比为1∶3,Ⅲ中Au位于面心,个数为6×=3,Cu位于顶点,个数为8×=1,Au、Cu原子个数比为3∶1,D正确。 3.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　) A.结构1钴硫化物的化学式为Co9S8 B.晶胞2中S与S的最短距离为a C.晶胞2中距Li最近的S有4个 D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体 答案　B 解析　由均摊法知,结构1中含Co数目为×4+4=4.5,含S数目为×12+1=4,Co、S个数比为9∶8,则结构1钴硫化物的化学式为Co9S8,A正确;由晶胞2可知,S与S的最短距离为面对角线长度的,即a,B错误;晶胞2中Li与周围4个S形成正四面体结构,故晶胞2中距Li最近的S有4个,C正确;晶胞2中Li数目为8,S数目为×12+1=4,晶胞2含4个Li2S,晶胞3中Li数目为8,S数目为×6=4,晶胞3也含4个Li2S,故晶胞2和晶胞3表示同一晶体,D正确。 4.(2024·河北卷)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a pm C.该晶体的密度为 g·cm-3 D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 答案　D 解析　根据均摊法可知,该晶胞中Bi的个数为12×+1=4,F的个数为8×+8=12,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A正确;如图所示,根据勾股定理可知,BG2=BP2+PG2=a2 pm2=BO2+OG2,则∠BOG为直角,OA=a pm,OG=a pm,AG2=OA2+OG2=a2 pm2,ST与AG平行且相等,则粒子S、T之间的距离为a pm,B正确;该晶体密度为 g·cm-3,C正确;以题给晶胞体心处铋离子为研究对象,距离其最近的氟离子为位于该晶胞体内的8个氟离子,D错误。 5.(2023·北京卷)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b nm、c nm,结构如图所示。 晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为　　　　。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为　　　　 g·cm-3。(1 nm=10-7 cm)  答案　4　×1021 解析　由晶胞结构可知,1个晶胞中含有8×+1=4个[Mg(H2O)6]2+,含有4个S2;该晶体的密度ρ= g·cm-3。 基础落实 选择题只有1个选项符合题意 1.(2024·天津五校联考)萤石是制作光学玻璃的原料之一,其主要成分氟化钙的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.F位于元素周期表p区 B.该晶体属于离子晶体 C.F-位于Ca2+构成的四面体空隙中 D.每个Ca2+周围距离最近且相等的F-有4个 答案　D 解析　F元素是9号元素,位于元素周期表p区,A项正确。氟化钙中只存在Ca2+、F-之间的离子键,该晶体属于离子晶体,B项正确。由题图可知,Ca2+位于晶胞顶点和面心,构成面心立方堆积,F-位于晶胞体内,填充在以顶点和3个面心的Ca2+构成的四面体空隙中心,C项正确。以面心处Ca2+为研究对象,每个Ca2+周围距离最近且相等的F-有8个,D项错误。 2.钋(Po)是目前已知最稀有的元素之一。金属钋的晶胞沿x、y或z轴的投影如图所示。下列说法错误的是(　　) A.构成晶体的微粒间的作用力是金属键 B.构成该晶体的微粒是金属原子(金属离子)和自由电子 C.若Po原子的半径为r,则晶胞边长为r D.晶胞中Po原子的配位数为6 答案　C 解析　根据投影可知Po晶体采用简单立方堆积,棱上的两个原子相切,所以若原子半径为r,则晶胞边长为2r,C错误。 3.(2024·江西赣州期中)某金属M储氢材料,最大储氢后晶体结构如下(大黑球是金属原子,小灰球是氢原子)。有关说法错误的是(　　) A.M邻位有6个M B.H邻位有4个M C.M邻位有4个H D.晶胞中含有4个MH结构单元 答案　A 解析　A.M位于顶点和面心,所以M邻位有12个M,A错误;B.H与顶角、3个邻位面心形成正四面体,H邻位有4个M,B正确;C.顶角M周围由8个小立方体,只有4个体心有氢,邻位有4个H,C正确;D.晶胞中含有4个H,M有8×=4个,晶胞中含有4个MH结构单元,D正确。 4.(2024·江苏盐城期中)下列说法正确的是(　　) A.H3PO2和H3PO4是同素异形体 B.P的空间构型相同 C.H2SO4中存在H-H极性共价键 D.如图所示晶胞的化学式是Na14Cl13 答案　B 解析　A.H3PO2和H3PO4是化合物,不是同素异形体,A错误;B.S=4,为sp3杂化,空间构型为正四面体形;P=4,为sp3杂化,空间构型为正四面体形,B正确;C.H2SO4中存在O-H极性共价键,不存在氢氢键,C错误;D.根据“均摊法”,晶胞中含8×+1=4个Cl-,化学式是NaCl,D错误。 5.(2024·河北秦皇岛三模)碳化钛在航空航天、机械加工等领域应用广泛。其晶胞结构如图所示。当TiC中的C原子被N原子取代时,则产生TiC1-xNx,其性能与x的值有关。下列说法正确的是(　　) A.x值会影响碳氮化钛的晶胞边长,x越大,则晶胞边长越长 B.C原子位于Ti形成的四面体空隙中 C.离Ti原子最近的且距离相等的C原子的数目为8 D.碳化钛具有高熔点、高硬度的特点 答案　D 解析　A.由于N原子半径小于C原子,故x值会影响碳氮化钛的晶胞边长,x越大,则晶胞边长越小,A错误;B.由晶胞知,C原子位于Ti形成的八面体空隙中,B错误;C.由晶胞知,Ti原子位于C形成的八面体空隙中,离Ti原子最近的且距离相等的C原子的数目为6,C错误;D.碳化钛是共价晶体,具有高熔点、高硬度的特点,D正确。 6.(2021·湖北卷)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料,图a为该合金的晶胞结构图,图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是(　　) A.该晶胞的体积为a3×10-36 cm3 B.K和Sb原子数之比为3∶1 C.与Sb最邻近的K原子数为4 D.K和Sb之间的最短距离为a pm 答案　B 解析　该晶胞的边长为a×10-10 cm,故晶胞的体积为(a×10-10 cm)3=a3×10-30 cm3,A项错误;该晶胞中K的个数为12×+9=12,Sb的个数为8×=4,故K和Sb原子数之比为3∶1,B项正确;以面心处Sb为研究对象,与Sb最邻近的K原子数为8,C项错误;K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的,即a pm,D项错误。 7.(2024·湖南炎德英才联考)实验室制取HF的原理为CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑,氢氟酸可用来刻蚀玻璃,发生反应:SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。CaF2的立方晶胞如图所示,其晶胞参数为a pm。下列说法错误的是(　　) A.氢化物的稳定性:HF>H2O B.SiF4、H2O、S三者的中心原子价层电子对数相等 C.CaF2的晶体密度为 g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值) D.CaF2晶体中F-与Ca2+之间的最近距离为a pm 答案　D 解析　A.非金属性:F>O,则氢化物的稳定性:HF>H2O,故A正确;B.SiF4、H2O和S的中心原子的价层电子对数均为4,故B正确;C.由氟化钙晶胞可知每个晶胞中含有4个Ca2+、8个F-,由晶胞结构可知其密度为 g·cm-3故C正确;D.CaF2晶体中Ca2+为面心立方最密堆积,F-位于Ca2+围成的正四面体的空隙中,F-与Ca2+之间的最近距离为立方晶胞体对角线长的,即为a pm,故D错误。 8.(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(　　) A.晶体最简化学式为KCaB6C6 B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个 C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面 D.晶体的密度为 g·cm-3 答案　C 解析　A.根据晶胞结构可知,K个数:8×=1,Ca个数:1,B个数:12×=6,C个数:12×=6,故其最简化学式为KCaB6C6,A正确;B.根据晶胞结构可知,K+位于晶胞体心,Ca2+位于顶点,则晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个,B正确;C.根据晶胞结构可知,晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面,C错误;D.根据选项A分析可知,该晶胞最简化学式为KCaB6C6,则1个晶胞质量为: g,晶胞体积为a3×10-30 cm3,则其密度为 g·cm-3,D正确。 9.(1)(2021·福建卷)类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料,在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明,非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4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。 每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈的N原子)被O原子代替,形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)。OPCN的化学式为　　　　。  (2)砷化硼的晶胞结构如图1,图2中矩形AA'C'C是沿晶胞对角面取得的截图。回答下列问题: ①晶胞中各原子在矩形AA'C'C中的位置为　　　　(填标号)。  ②若晶胞的边长为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为　　　　 g·cm-3(列出计算表达式)。  答案　(1)C3N3O　(2)①B　② 解析　(1)每个基本结构单元中含C的个数为6,N的个数为5+3×=6,O的个数为2,则C、N、O的个数比为6∶6∶2=3∶3∶1,故OPCN的化学式为C3N3O。(2)①根据题图1、题图2可知,晶胞中各原子在矩形AA'C'C中的位置为B。②1个晶胞中含有B原子个数为8×=4,As原子个数为4,故晶体的密度为 g·cm-3。 能力提升 10.(2024·四川成都模拟预测)常用于检验Fe2+的试剂为K3[Fe(CN)6],反应生成的蓝色沉淀其晶体中基本单元的部分结构如图。下列说法正确的是(　　) A.如图可表示蓝色晶体的一个晶胞 B.由如图结构可推测K3[Fe(CN)6]中N为配位原子 C.1个上述结构有1个单位负电荷 D.1 mol K3[Fe(CN)6]有15NA个σ键 答案　B 解析　A.蓝色晶体化学式为KFe[Fe(CN)6],阴离子[Fe(CN)6]3-,阳离子是K+、Fe2+,图中几何体是Fe2+—CN—Fe3+的重复单位,不能表示一个晶胞,故A错误;B.K3[Fe(CN)6]中的铁为Fe3+,图中与Fe3+配位的原子为N原子,故B正确;C.上述单位中含有Fe3+的个数为4×,含有Fe2+的个数为4×,则正电荷为3×=2.5,含有CN-个数为12×=3,则负电荷数量为3,则1个上述结构有0.5个单位负电荷,故C错误;D.K3[Fe(CN)6],中含有6个配位键,CN-内部含有1个σ键,2个π键,则1 mol K3[Fe(CN)6]有σ键(6+1×6)NA=12NA个σ键,故D错误。 11.(2024·湖北黄冈模拟预测)科研工作者合成了低温超导化合物M,再利用低温去插层法,获得了一个新化合物N。二者的晶体结构如图所示,下列说法不正确的是(　　) A.去插层过程实质是将M中Cs元素转化为CsI去除 B.N的化学式为V2Se2O C.N中V原子填充了Se原子构成的正八面体空隙 D.M中与Cs原子最临近的Se原子有8个 答案　C 解析　A.去插层过程中Cs元素均转化为CsI,故A正确;B.根据均摊原则,晶胞中含有V原子数8×+1=2,N的化学式为V2Se2O,故B正确;C.N中V原子位于Se原子围成的正方形中心,故C错误;D.根据图示,观察M的结构,与Cs原子最临近的Se原子有8个,故D正确。 12.(2023·湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn,在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构,即得到晶体LaHx。下列说法错误的是(　　) A.LaH2晶体中La的配位数为8 B.晶体中H和H的最短距离:LaH2>LaHx C.在LaHx晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼 D.LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm-3 答案　C 解析　A.由LaH2的晶胞结构可知,La位于顶点和面心,晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子,若以顶点La研究,与之最近的H原子有8个,则La的配位数为8,故A正确;B.由LaHx晶胞结构可知,每个H结合4个H形成类似CH4的结构,H和H之间的最短距离变小,则晶体中H和H的最短距离:LaH2>LaHx,故B正确;C.由题干信息可知,在LaHx晶胞中,每个H结合4个H形成类似CH4的结构,这样的结构有8个,顶点数为4×8=32,且不是闭合的结构,故C错误;D.1个LaHx晶胞中含有5×8=40个H原子,含H质量为 g,晶胞的体积为(4.84×10-8)3 cm3,则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm-3,故D正确。 13.(2024·浙江名校联考)钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物,而是一类具有相似结构的晶体材料的总称,如图所示晶胞可表示立方钙钛矿,其中A是较大的阳离子,B是较小的阳离子,X是阴离子,该立方钙钛矿通式可表示为　　　　(用A、B、X表示)。一种金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子CH3N(结构与立方钙钛矿相同)。若晶胞参数为a nm,则晶体密度为　　　　 g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)。  答案　ABX3　×1021 解析　由晶胞图示可知,A位于体心,个数为1,B位于顶点,个数为8×=1,X位于棱上,个数为12×=3,则其通式可表示为ABX3。该金属卤化物光电材料的结构与立方钙钛矿相同,则晶胞中含有1个Pb2+、1个CH3N、3个I-,晶体密度为 g÷(a×10-7 cm)3=×1021 g·cm-3。 14.(2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质,其化合物有着广泛的应用。回答下列问题: (1)该族元素基态原子核外未成对电子数为　　　　,在与其他元素形成化合物时,呈现的最高化合价为　　　　。  (2)CaC2俗称电石,该化合物中不存在的化学键类型为　　　　(填标号)。  a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.配位键 (3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷,其中电负性最大的元素是　　　　,硅原子的杂化轨道类型为　　　　。  (4)早在青铜器时代,人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如表,结合变化规律说明原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 (5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料,其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为　　　　。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体密度为　　　　 g·cm-3(列出计算式)。  答案　(1)2　+4　(2)bd　(3)C　sp3 (4)SnF4为离子晶体,其熔点高于其他三种物质,SnCl4、SnBr4、SnI4均为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高 (5)6　 解析　(1)基态ⅣA族元素的价电子排布式为ns2np2,核外未成对电子数为2;在形成化合物时,呈现的最高化合价为+4。(2)CaC2中Ca2+与之间为离子键,中C与C之间为非极性共价键,故不存在极性共价键和配位键。(3)该物质中含有H、C、Si元素,其中C的电负性最大;Si形成4个σ键,杂化轨道类型为sp3。(5)晶胞中距离黑球(白球)最近的白球(黑球)数目为6,故Pb的配位数为6;晶胞中黑球数目为12×+1=4,白球数目为8×=4,即晶胞中含有4个PbS,故该晶体密度为 g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $