题9 晶体结构与性质——新高考五年真题一年模拟：命题逻辑透视与趋势研判（黑吉辽蒙专用）

题9 晶体结构与性质 1．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）金属钒（立方晶胞，Ⅰ）和硅粉高温熔炼可制取传统超导材料（立方晶胞，Ⅱ）。已知此体系中紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能。下列说法错误的是 A． B．与紧邻的有12个 C．晶胞中的价层电子总数为19 D．的超导性质优于金属钒 【答案】C 【解析】A．晶胞Ⅱ中，白球（）的个数为，灰球（）的个数为，因此，A正确；B．以晶胞内部的为例，周围等距紧邻的共12个，因此与紧邻的为12个，B正确；C．是第ⅤB族元素，每个价层电子数为5；是第ⅣA族元素，每个价层电子数为4。该晶胞含6个、2个，总价层电子总数，C错误；D．金属钒晶胞Ⅰ中紧邻间距为体对角线的一半，计算可知：，中紧邻间距为，由题干可知，紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能距离更短，因此的超导性质优于金属钒，D正确；故选C。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当时，其立方晶胞结构如图。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．与W最近且等距的O有6个 B．x增大时，W的平均价态升高 C．密度为时， D．空位数不同，吸收的可见光波长不同 【答案】B 【解析】A．W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O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O原子有，故A正确；B．O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； C．时，立方晶胞中W个数为、O个数为，若x=0.5，晶胞质量为，晶胞体积为，则密度，所以密度为时，x=0.5，故C正确；D．晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，即空位数不同，吸收的可见光波长不同，故D正确；故答案为：B。 3．（2024·辽宁·高考真题）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 B．晶胞2中S与S的最短距离为 C．晶胞2中距最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 【答案】B 【解析】A．由均摊法得，结构1中含有Co的数目为，含有S的数目为，Co与S的原子个数比为9：8，因此结构1的化学式为Co9S8，故A正确；B．由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为：，故B错误；C．如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，故C正确；D．如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，故D正确；故选B。 4．（2023·辽宁·高考真题）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 D．取代产生的空位有利于传导 【答案】C 【解析】A．根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×+1=3，O：2×=1，Cl：4×=1，1个晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，则晶体的密度为g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3，A项正确；B．图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；C．根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×=2。O：2×=1，Cl或Br：4×=1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1-x，C项错误；D．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，说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导，D项正确；答案选C。 5．（2021·辽宁·高考真题）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是 A．S位于元素周期表p区 B．该物质的化学式为 C．S位于H构成的八面体空隙中 D．该晶体属于分子晶体 【答案】D 【解析】A．S的价电子排布式为：3s23p4，故S位于元素周期表p区，A正确；B．由该物质形成晶体的晶胞可知：S个数为，H个数为：，故H、S原子个数比为3:1，故该物质的化学式为，B正确；C．S位于H构成的八面体空隙中，如图所示，C正确；D．由于该晶体是一种新型超导材料，说明其是由阴、阳离子构成的，故该晶体属于离子晶体，D错误；故答案为：D。 · 落实“宏观辨识与微观探析”素养：试题要求学生从晶胞的三维结构出发，通过均摊法确定化学式、分析配位数、计算粒子间距离、推断晶体性质。例如2026黑吉辽蒙卷第1题（V₃Si超导材料），从两种晶胞的结构对比出发，综合考查化学式确定、配位数分析、价层电子计数、超导性能比较等多个维度；2025黑吉辽蒙卷第2题（WO₃-x缺陷晶体），以氧空位导致的颜色变化为情境，考查缺陷化学与晶体结构的关系。 · 强化“证据推理与模型认知”素养：试题大量运用“晶胞模型”进行推理计算。文件中“知识总结”部分系统归纳了典型晶体结构（金刚石、SiO₂、干冰、NaCl、CsCl、石墨）、堆积模型（简单立方/体心立方/面心立方/六方密堆积/金刚石型）、离子晶体结构分析（NaCl型/CsCl型/ZnS型/CaF₂型）、晶胞投影与原子分数坐标等核心模型，体现了对学科模型体系的精准把握。 · 培养“科学探究与创新意识”：近年试题频繁引入功能材料（超导材料V₃Si、锂离子电池电极材料Co₉S₈、富锂超离子导体、金属卤化物发光材料、储氢材料Mg(NH₃)₆Cl₂·2BH₃NH₃、二维硒氧化铋等）的晶胞结构，考查学生将教材经典模型迁移到复杂功能材料结构分析中的能力。 · 体现“变化观念与平衡思想”的渗透：缺陷化学（氧空位、离子取代、离子空缺）是近年命题热点。2025黑吉辽蒙卷WO₃-x、2024辽宁卷Co₉S₈充放电结构变化、2023辽宁卷Li₃OCl₀.₅Br₀.₅中的Mg²⁺取代与空位，均体现了“组成变化→结构变化→性质变化”的动态思维。 （一）考查载体“功能化”——从经典晶胞走向功能材料晶胞 近年真题的考查载体从经典的NaCl、CsCl、干冰等简单晶胞，逐步拓展到功能材料复杂晶胞： 年份 卷别 情境/载体 核心考查点 2021 辽宁卷 H₃S超导材料 化学式确定、配位数、晶体类型判断 2023 辽宁卷 Li₃OCl₀.₅Br₀.₅富锂超离子导体 密度计算、配位数、化学式、Li⁺传导 2024 辽宁卷 Co₉S₈锂离子电池电极材料 化学式、距离计算、配位数、晶体同一性 2025 黑吉辽蒙卷 WO₃-x缺陷晶体 配位数、价态变化、密度计算、光学性质 2026 黑吉辽蒙卷 V₃Si超导材料 化学式比、配位数（12）、价层电子总数、超导性能比较 趋势研判：功能材料晶胞（尤其电池材料、超导材料、储氢材料、发光材料）已成为命题主流载体。预计2027年可能考查钙钛矿型太阳能电池材料、MOFs或COFs的局部结构。 （二）考查维度“体系化”——六大核心命题点 通过系统分析，该类试题的命题维度可归纳为六大板块： 维度 核心考查点 典型真题/模拟题 均摊法与化学式 顶点(1/8)、棱心(1/4)、面心(1/2)、体内(1) 2021辽宁第5题B；2024辽宁第3题A；2026黑吉辽蒙第1题A 配位数判断 与某粒子最近且等距的异号/同号粒子数 2023辽宁第4题B；2025黑吉辽蒙第2题A；2026黑吉辽蒙第1题B 密度计算 ρ = nM/(a³NA) + 单位换算 2023辽宁第4题A；2025黑吉辽蒙第2题C；模拟第1题D 粒子间距离 体对角线/面对角线/棱长的分数关系 2024辽宁第3题B；模拟第2题D；模拟第8题D 原子分数坐标 晶胞内原子的相对位置表示 模拟第1题B；模拟第12题A；模拟第13题B 晶胞投影 沿x/y/z轴或体对角线的投影图 模拟第3题C；模拟第4题D；模拟第19题B （三）定量计算“精准化”——密度与距离是核心难点 密度计算与粒子间距离计算是晶体题中区分度最高的考点： 密度计算公式：ρ = n·M / (a³·N_A) 1. 关键：① n的确定（均摊法）② 单位换算（1 pm = 10⁻¹⁰ cm，1 nm = 10⁻⁷ cm） 距离计算公式（立方晶胞，棱长a）： 距离类型 公式 对应题号 棱上相邻粒子 a — 面对角线 √2·a 2024辽宁第3题B 体对角线 √3·a 模拟第2题D；模拟第8题D 面对角线一半 √2·a/2 模拟第2题D 体对角线一半 √3·a/2 — 体对角线1/4 √3·a/4 模拟第12题D（CeO₂中Ce与O距离） 顶点到面心 √2·a/2 — （四）缺陷化学“热点化”——氧空位、离子取代与空缺 缺陷化学成为近年命题新热点： 缺陷类型 考查内容 对应题号 氧空位（WO₃-x） x变化导致W价态变化、颜色变化 2025黑吉辽蒙第2题 阳离子取代（Li₃OCl₀.₅Br₀.₅） Mg²⁺取代Li⁺产生空位→利于Li⁺传导 2023辽宁第4题 阳离子空缺（K⁺空缺） 空缺率计算 模拟第10题D 阴离子空缺（氧空位） 空位处分数坐标、化学式变化 模拟第13题B、C 氮掺杂 掺杂后化学式变化、比例计算 模拟第19题D （五）投影与坐标“立体化”——空间想象能力要求提升 晶胞投影图与原子分数坐标的考查从简单走向复杂： 考查形式 示例 对应题号 沿轴投影图识别 晶胞沿x轴投影图判断 模拟第4题D 沿体对角线投影 金刚石晶胞B原子投影位置 模拟第1题C 原子分数坐标推断 已知M点坐标求N点坐标 模拟第12题A；模拟第17题B 投影图与结构对应 二维硒氧化铋沿z轴投影 模拟第19题B 核心规律： 1. 原子分数坐标以晶胞边长为1，各坐标值在[0,1)区间 1. 投影图中，沿某方向观察，原子位置为该方向坐标相同的投影点 针对2026年及后续黑吉辽蒙卷备考，提出以下四点精准策略： · 构建“晶体结构-性质”双维知识网络： · 横向：以四类晶体为纲，整理各自的结构特征、作用力、典型代表物、性质规律。 · 纵向：以核心考点（配位数、密度、坐标等）为线，串联不同类型晶体的处理方法。形成纵横交织的知识矩阵，便于快速检索调用。 · 开展“晶胞可视化”专项突破： · 每周安排1–2次晶胞建模实操课，使用球棍模型或计算机软件搭建典型及新型晶胞。重点训练：① 从不同角度绘制投影图；② 标注所有原子的分数坐标；③ 找出所有对称元素。将抽象空间问题转化为具象操作经验。 · 强化“定量计算”规范化训练： · 编制晶体计算专项题组，涵盖密度、空间利用率、原子间距、阿伏伽德罗常数等所有题型。要求写出完整推导过程，标注单位换算步骤，严格控制有效数字。批改时重点关注逻辑链条完整性而非仅看最终答案。 · 回归教材“活动栏目”与“科学史话”： · 系统梳理选必2中“实践活动”“科学史话”“资料卡片”中的细节：如X射线衍射原理、准晶体发现历程、石墨烯制备与结构、离子液体应用等。这些内容常作为选项背景或直接命题素材，也是理解新型晶体的重要铺垫。 总结：“晶体结构与性质”题是新高考化学中最考验空间思维、最体现数理融合、最具选拔功能的题型之一。备考关键在于 “空间感”（见二维知三维）、“定量准”（公式熟单位清）和 “迁移活”（旧模型解新结构）。唯有将晶体知识内化为一种“结构-性质-计算”三位一体的思维范式，方能在高考中以不变应万变，稳夺高分。 命题模块 核心考点与易错点 典型试题特征（基于文件） 晶体类型与作用力 1．四类晶体（离子/原子/分子/金属）的判断依据 2．作用力类型与强度比较（共价键>离子键>氢键>范德华力） 3．混合型晶体（石墨、层状材料）的特殊性 给出熔沸点/导电性数据，反推晶体类型 晶胞结构与化学式 1．均摊法计算原子数目（顶点1/8、棱1/4、面1/2、体1） 2．配位数确定（最近邻异号离子数） 3．空隙填充率与化学计量比关系 给出晶胞图，求化学式或配位数 空间结构与坐标 1．原子分数坐标表示（x,y,z ∈ [0,1]） 2．对称操作与等效位置识别 3．投影图与三维结构的相互转换 给出部分原子坐标，补全其余原子或判断对称性 物理性质比较 1．熔点/硬度：晶格能、键能、分子间作用力大小 2．导电性：自由电子/离子迁移通道 3．溶解性：极性匹配、晶格能vs水合能 “下列物质熔点由高到低排序”“解释导电机制” 定量计算 1．密度公式 ρ = ZM/(NA·a³) 及其变形 2．空间利用率 = (原子体积×Z)/晶胞体积 3．原子间距与晶胞参数关系（面对角线、体对角线） 已知密度求边长，或已知边长求阿伏伽德罗常数 缺陷与掺杂 1．点缺陷（空位、间隙原子、置换原子）对性质的影响 2．掺杂改性原理（如半导体n/p型掺杂） 3．非化学计量化合物的电荷平衡 “氧空位使TiO₂显n型导电”“Li⁺空位促进离子传导” · “结构-性质”关联断裂，机械套用结论： · 误区：认为“离子晶体熔点一定高”，忽略晶格能与离子半径/电荷的关系；认为“分子晶体都不导电”，忽略某些分子晶体（如有机导体）的特殊性。 · 纠正：建立“结构参数→作用力强度→宏观性质”的因果链。强调晶格能U ∝ (q₁q₂)/(r₊+r₋)，分子间作用力与极性/分子量/氢键相关，避免绝对化判断。 · 晶胞空间想象“平面化”，缺乏三维建模能力： · 误区：将三维晶胞投影图误认为二维平面结构；无法从分数坐标还原原子实际位置；难以识别旋转/镜像对称操作下的等效原子。 · 纠正：强化“切片法”与“投影法”训练。通过将晶胞沿不同方向切割观察截面，或利用软件（如VESTA、Diamond）动态旋转观察，建立真实空间感。多做“由坐标画晶胞”和“由晶胞写坐标”的双向练习。 · 定量计算“公式化”，忽视单位与有效数字： · 误区：密度计算时单位未统一（pm vs cm）；空间利用率计算时原子半径与晶胞边长关系代错；结果保留位数不符合题目要求。 · 纠正：建立标准化计算流程：① 统一单位（1 pm = 10⁻¹⁰ cm）；② 明确Z值（晶胞中化学式单元数）；③ 代入公式前检查量纲；④ 结果按题目要求修约。提供计算模板并进行限时训练。 · 新型晶体“畏难情绪”，过度依赖典型模型： · 误区：遇到陌生晶胞（如钙钛矿、尖晶石）就放弃，试图强行套用NaCl/CsCl模型，导致配位数或化学式判断错误。 · 纠正：训练“陌生晶胞解码四步法”：① 找重复单元（最小周期）；② 标原子位置（顶点/棱/面/体/内部）；③ 算均摊数得化学式；④ 看最近邻得配位数。强调所有复杂晶胞都是基本堆积模式的变体，回归本质即可破解。 1．典型晶体的结构与性质 （1）模型特点 晶体 晶体结构 晶体详解 共价 晶体 金刚 石 （1）碳原子采取sp3杂化，键角均为109°28′； （2）每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2 SiO2 （1）每个Si与4个O结合，形成正四面体结构，n(Si)∶n(O)＝1∶2； （2）最小环上有12个原子，即6个O和6个Si 分子 晶体 干冰 CO2分子配位数为12 离子 晶体 NaCl 型 （1）Na＋(Cl－)的配位数为6，每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)有12个； （2）每个晶胞中含4个Na＋和 4个Cl－ CsCl 型 （1）Cs＋(Cl－)的配位数为8，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个； （2）左图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－ 混合 型晶 体 石墨 （1）层内碳原子采取sp2杂化，形成平面六元环结构，层间作用力是范德华力； （2）碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有2个碳原子 （2）主要性质 化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点 CO2 分子晶体 分子间作用力 较低 H2O(冰) 分子晶体 分子间作用 力和氢键 较低 NaCl 离子晶体 离子键 较高 CsCl 离子晶体 离子键 较高 C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高 SiO2 共价晶体 共价键 高 （3）熔沸点比较 相对分子质量相同或相近的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。如沸点：CO>N2；同分异构体之间：a.一般是支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。b.结构越对称，熔、沸点越低。如沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 二、晶胞结构的分析与计算 1．常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数，r为粒子半径) 简单立方 体心立方 面心立方 六方密堆积 金刚石型 a＝2r a＝4r a＝4r a＝2r a＝8r 2．常见离子晶体结构分析 类型 晶胞 配位数及影响因素 密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 配位数 影响因素 NaCl型 6 阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等 CsCl型 8 ZnS型 4 CaF2型 F－：4　Ca2＋：8 ①ρ＝(ρ表示晶体密度，a表示晶胞边长，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量，M表示摩尔质量)。密度单位一般是g·cm-3，注意换算：1 pm＝10-10 cm、1 nm＝10-7 cm。 ② 立方体晶胞中微粒间的距离关系： ③单位换算：1 nm＝1.0×10－7 cm＝1.0×10－9 m；1 pm＝1.0×10－10 cm。 3．熟记常见典型结构晶胞的投影 （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）投影 晶胞类型 三维图 二维图 正视图 沿体对角线剖面图 沿体对角线的投影图 简单立方 体心立方 面心立方 （3）原子分数坐标： 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系来表示晶胞内部各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 常见晶胞 原子分 数坐标 俯视图 体对角线方 向投影 ①体心立 方晶胞 A(0，0，0) B ②面心立 方晶胞 A(0，0，0) B C D ③金刚 石晶胞 A，B， C，D 1．（2026·辽宁·模拟预测）锗是一种半导体材料，在生产、生活中有广泛应用。锗晶体结构类似硅晶体，锗晶胞如图所示。已知：锗晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。锗原子A的原子坐标为。下列叙述正确的是 A．与锗原子距离最近且相等的锗原子有8个 B．锗原子C的原子坐标为 C．沿图中体对角线投影，左图中锗原子B投影的位置是图4号位 D．锗晶体的密度 【答案】C 【解析】A．观察晶胞可知，8个锗原子位于立方体顶点，6个锗原子位于立方体面心，4个锗原子位于立方体体内，，1个锗晶胞含8个锗原子，类似金刚石晶胞，与锗原子距离最近且相等的锗原子有4个，A错误；B．根据A原子坐标参数，锗为金刚石型晶胞，结合金刚石晶胞内部原子坐标规律推导C原子坐标参数为，B错误；C．编号1-6的原子如图所示，左图中锗原子B投影的位置是图4号位，C正确；D．该晶胞中含有的锗原子数为8，设锗的摩尔质量为M，晶胞参数为a，则晶胞质量g，体积nm3，故密度应为代入后并进行单位换算，D错误；故本题选C。 2．（2026·辽宁大连·二模）金属卤化物发光材料在电子显示、照明和生物荧光探针等领域得到广泛应用，其中一种的立方晶胞结构如图1所示，晶体密度为；当部分被取代后可获得高性能激光材料，其基本结构单元如图2所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．图1中该晶体的化学式为KCaCl3 B．中 C．若图1晶胞中以作为晶胞的顶点，则位于晶胞的体心 D．图1中最近的两个间的距离为 【答案】B 【解析】A．位于晶胞8个顶点，数目为，位于晶胞体心，数目为，位于6个面心，数目为，因此，晶体化学式为，A正确；B．图2基本结构单元中，个数为，个数为2，个数为=6，个数为，图2表示物质的化学式为，结合电荷守恒，m==2，B错误；C．原晶胞中在顶点、在体心，若将作为晶胞顶点，相当于晶胞平移重划分，原顶点的会落在新晶胞的体心，且数目仍为，C正确；D．1个晶胞质量为，由得晶胞的体积为，晶胞边长 。 最近的两个位于相邻面心，距离为面对角线的一半，即，D正确；故选B。 3．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）普鲁士蓝{}的晶胞结构如图1所示(的位置未标出)，晶胞中铁氰骨架构成小正方体，在小正方体的棱上(在图中省略)，两端分别与和形成配位键，该晶胞沿轴方向的投影如图2所示，下列说法错误的是 A．该晶胞中由构成的四面体空隙的填充率为 B．该晶胞中、的杂化方式相同 C．与之间的最短距离为 D．的摩尔质量为，则晶体密度为 【答案】C 【解析】先对晶胞进行均摊分析：普鲁士蓝化学式为，该晶胞中，位于顶点和面心，数目为；位于棱心和体心，数目为；根据化学式比例，可得晶胞中数目为，数目为，晶胞共含个单元。A．在晶胞中构成面心立方结构，面心立方晶胞的四面体空隙总数为个，其中共填充了个，填充率为，A正确；B．的结构为，和均为杂化，杂化方式相同，B正确；C．结合分析和图1、图2，位于小正方体的中心，与的最短距离为体对角线的，距离是，C错误；D．晶胞质量为，晶胞体积为，密度，D正确；故选C。 4．（2026·辽宁·模拟预测）材料在新能源电池领域中具有重要的应用价值，其一种立方晶胞结构如图-1所示(其中○代表)。下列说法错误的是 A．为离子化合物 B．位于由形成的正八面体空隙中 C．中碳为-2价 D．图-2为晶胞沿体对角线方向的投影图 【答案】D 【解析】A．该化合物由、、离子构成，属于离子化合物，A正确；B．根据化学式和均摊法可知，位于晶胞6个面心，数目为，位于晶胞体心数目为1个，6个可围成正八面体结构，正好位于该正八面体的空隙中，B正确；C．整体带1个单位正电荷，H为+1价，N为-3价，根据化合价代数和等于离子所带电荷数（+1）计算可得C的化合价为-2价，C正确；D．由图-1知，中与的个数比为1:3，位于体心，一个晶胞中有1个，则位于6个面心，位于8个顶点，该晶胞沿体对角线方向的投影，体对角线方向的2个顶角和体心投影到1个点，另外6个顶角在平面上投影出1个六边形，面心6个在投影出六边形内部组成1个小六边形，如图所示：，D错误；故选D。 5．（2026·辽宁朝阳·模拟预测）物质X常用于新型锂电池，其晶胞结构如下图。已知阿伏加德罗常数的值为，立方晶胞棱长为a pm。下列说法错误的是 A．距离O最近且等距的Li的数目为8 B．两个Li的最短距离为 C．四面体空隙由O形成，填充率为100% D．晶体密度为 【答案】B 【解析】A．根据晶胞结构可知，距离氧原子最近且等距的Li的个数为8，A正确；B．两个Li的最短距离为棱长的一半，为pm，B错误；C．该晶胞中O为面心立方最密堆积，面心立方最密堆积中四面体空隙总数为8，晶胞中共有8个Li全部占据四面体空隙，填充率为100%，C正确；D．根据均摊法可知，该晶胞中含有8个Li，个O，晶胞的质量为： ，因此，该晶胞的密度为，D正确；故选B。 6．（2026·内蒙古兴安·二模）氧元素是地球上存在最广泛的元素，也是与生命活动息息相关的主要元素，其单质及化合物在多方面具有重要应用。氧能与大部分元素形成氧化物如等；过氧化物如等可以作为优秀的氧化剂。下列说法正确的是 A．互为同素异形体 B．分子中σ键和π键数目比为2:1 C．分子中键角大小： D．如图所示晶胞中有4个铜原子 【答案】D 【解析】A．是质子数相等、中子数不等的原子，互为同位素，故A错误 ；B．分子的结构式为O=C=O，σ键和π键数目比为1:1，故B错误；C．SO2、SO3分子中S原子价电子对数均为3，SO2分子中S原子有1个孤电子对，SO3分子中S原子没有孤电子对，所以分子中键角大小为SO2<SO3，故C错误；D．根据均摊原则，晶胞中黑球数目为4，白球数目为，根据的化学式可知，黑球表示Cu、白球表示O，则晶胞中有4个铜原子，故D正确；选D。 7．（25-26高二下·湖南郴州·期中）的立方晶胞如图所示，晶胞的边长为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．熔点： B．与距离最近且相等的的个数为12 C．该晶体的密度为 D．1号原子与2号原子之间的距离是3号原子与4号原子之间距离的倍 【答案】D 【解析】A．离子半径越小，所带电荷越多，形成的离子晶体的晶格能越大，熔点越高，钙离子半径大于镁离子，故熔点：，A正确；B．以体心氧离子为例，同层、上下层与距离最近且相等的的个数均为4个，共为12，B正确；C．据“均摊法”，晶胞中含个钙离子、个氧离子，则晶体密度为，C正确；D．由图，1号原子与2号原子之间的距离为nm，是3号原子与4号原子之间距离为nm，1号原子与2号原子之间的距离是3号原子与4号原子之间距离的倍，D错误；故选D。 8．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）制备光学材料。如图所示，晶体中掺入少量后，会出现能量不同的“正电”区域、“负电”区域，光照下发出特定波长的光。下列说法错误的是 A．区域带正电 B．区域B“”中的离子为 C．掺入CuCl后，晶体的理论密度低于纯晶体 D．若晶胞参数为，则晶胞内与相邻的最短距离为 【答案】C 【解析】由晶胞结构可知，全部位于晶胞内部，共4个；位于晶胞的8个顶点和6个面心，通过均摊法计算为个，因此一个ZnS晶胞中含有4个和4个；A．CuCl中阴离子氯离子进入区域A中，氯离子比硫离子负电荷少，使得区域A带正电，A正确；B．区域B“”中替代的是锌离子的位置，故应该为阳离子，所以是，B正确；C．氯化铜的相对分子质量大于硫化锌，掺入CuCl后，晶体的理论密度高于纯晶体，C错误；D．和的最短间距为体对角线的，即，D正确；故选C。 9．（2026·内蒙古赤峰·一模）我国科学家提出了一种理论计算方法——利用材料的晶体结构数据预测其热电性能。化合物X是通过该法筛选出的一种潜在热电材料，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均如图2所示。 已知：X的式量为，晶体密度为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．X的化学式为 B．距离K最近的有6个 C．Se位于Br构成的八面体中心 D．相邻K之间的最短距离为 【答案】B 【解析】A．数目为，K的数目8，化学式应为K2SeBr6​，A正确；B．K位于围成的四面体中心，每个K原子周围最近的数量为4个，B错误；C．从图中的结构可以看出，Se原子被6个Br原子包围，形成正八面体结构，Se位于八面体中心，C正确；D．根据投影图，相邻K的最短距离为晶胞边长的一半，相邻K之间的最短距离为，D正确；故答案为B。 10．（2026·辽宁大连·一模）掺杂Ln3+获得的一种发光材料，其结构如图所示。下列说法错误的是 A．x：y：z=1：1：3 B．Ⅰ晶体中只含有离子键 C．Ⅰ中K+与Mg2+的配位数相同 D．Ⅱ中K+的空缺率为12.5%( K+的空缺率) 【答案】C 【解析】A．对结构I用均摊法计算各离子数目：位于晶胞顶点，共8个顶点，数目为 ；位于晶胞体心，数目为 1；位于晶胞棱上，共12条棱，数目为 ； 因此 ，A正确；B．该晶体由活泼金属阳离子、和活泼非金属阴离子构成，只存在离子键，B正确；C．配位数为周围最近的异号离子数目：在体心，晶胞的12条棱的棱心都是，到所有的距离相等且最近，因此配位数为12；在顶点，距离其最近的共6个（x、y、z三个方向各2个），配位数为6； 二者配位数不同，C错误；D．掺杂后，晶胞中1个顶点的被替换： 总正电荷：，总负电荷为，因此需要的总正电荷为，即现有数目为； 总位置数为1，因此空位数为，空缺率，D正确；故答案选C。 11．（2026·吉林长春·模拟预测）一种新型储氢材料的立方晶胞如图1所示(的位置未标出)，该晶胞沿轴方向的投影如图2所示，设为阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是 A．与的空间结构相同，键角不等 B．晶体中由围成的正四面体空隙的占用率为 C．中的键数目为 D．晶体的密度为 【答案】B 【解析】A．中心B原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形；中心N原子价层电子对数为，含1对孤电子对，空间结构为三角锥形，二者空间结构不同，A错误；B．化合物中与个数比为。该晶胞中按面心立方堆积，晶胞中数目为，则数目为；面心立方堆积中，正四面体空隙总数为，刚好被全部填满，故正四面体空隙占用率为，B正确；C．1个中，每个含3个键，与每个之间形成1个配位键，总键数为，故该离子中键数目为，C错误；D．晶胞边长为，晶胞体积；晶胞含4个，的摩尔质量为，晶胞质量，密度，D错误；故选B。 12．（2026·黑龙江吉林·模拟预测）氧化铈（）是一种重要的催化剂，其立方晶胞结构如图所示。已知：晶胞中与最近的的核间距为，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．若图中M点原子分数坐标为，则N点原子分数坐标为 B．晶胞沿X轴方向的投影图为（不区分离子） C．晶胞中的配位数为4 D．的晶体密度 【答案】C 【解析】假设位于晶胞顶点和面心，数目为，位于晶胞内部，数目为8，符合的化学式比例，晶胞中与最近的的核间距是晶胞体对角线的，因此晶胞体对角线长，晶胞边长，据此解答。A．N位于晶胞左、下、后小正方体体心(大正方体分成8个小正方体)，若M点分数坐标为，N点位置的分数坐标为，A正确；B．沿轴投影，所有离子投影后，顶点落在正方形顶点，x轴垂直的两个面心投影在正方形中心，其它面心投影在正方形棱上，内部离子落在正方形内部，得到的投影和题给一致，B正确；C．以面心的为研究对象，其周围最近的有8个，分别位于上、下两层晶胞内，其配位数为8，C错误；D．根据分析，晶胞体积为，晶胞质量，密度，D正确；故选C。 13．（2026·吉林·模拟预测）是重要的稀土抛光材料，图甲为理想立方晶胞模型，但实际晶体常存在缺陷(如图乙)。晶胞参数为，原子的分数坐标为，原子的分数坐标为。下列说法正确的是 A．甲晶胞中O的配位数为8 B．乙晶胞中氧空位处原子的分数坐标为 C．乙晶胞的化学式可表示为 D．甲晶胞中Ce与O的最近距离为 【答案】C 【解析】A．甲晶胞中O2-的配位数指氧原子周围最近邻的Ce4+原子，O2-填充在Ce4+构成的正四面体的中心，即每个O2-周围有4个Ce4+，配位数为4，故A错误；B．氧空位为O2-缺失的位置，O2-位于正四面体的空隙，结合乙晶胞结构可知，其坐标为()，故B错误；C．根据乙晶胞，Ce4+位于顶点和面心，个数为=4，O2-位于晶胞内部，有7个，则化学式为Ce4O7，故C正确；D．根据甲晶胞可知，Ce4+和O2-最近的距离是体对角线的，因此最近距离是cm＜cm，故D错误；答案为C。 14．（2026·辽宁朝阳·三模）气态 AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图a．AlF3的熔点为1090℃，其晶胞结构如图b，属于立方晶胞，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．AlCl3的熔点低于AlF3 B．Al2Cl6分子中有配位键 C．AlF3中F-的配位数为2 D．AlF3晶体的密度可表示为： 【答案】D 【解析】A．是分子晶体，靠分子间作用力结合；是离子晶体，靠离子键结合；分子晶体的熔点远低于离子晶体，A正确；B．的结构中，每个Al原子与4个Cl原子成键，该结构中2个Cl原子提供孤电子对与Al原子的空轨道形成配位键，所以分子中存在配位键，B正确；C．从的晶胞结构可以看出，位于晶胞的棱上，每个周围距离最近的有2个，因此F-的配位数为2，C正确；D．根据均摊法，1个晶胞里有一个，1 pm= cm，故密度计算式为，D错误；故答案选D。 15．（2026·吉林长春·三模）将砷化镓与砷化锗高温熔合可得到一种新型半导体，该新型半导体的立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．该晶体中Ge、Ga、As的原子个数比为1∶1∶1 B．第一电离能： C．该晶体中Ge位于As原子构成的四面体空隙中 D．该晶体中与As原子最近且等距的As原子有6个 【答案】C 【解析】A．Ge原子位于晶胞内，原子数为2个；Ga原子位于晶胞内，原子数为2个；As原子位于晶胞顶点和面心，顶点8×=1，面心6×=3，共4个，原子个数比为Ge:Ga:As=1:1:2，A错误；B．同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势，第一电离能：Ga＜Ge＜As，B错误；C．从晶胞结构可知，As原子在顶点和面心，构成面心立方堆积，晶胞内存在四面体空隙，每个Ge原子周围直接连接4个As原子，四个As原子构成正四面体结构，Ge位于该正四面体的中心空隙中，因此Ge位于As原子构成的四面体空隙中，C正确。D．该晶体中与As原子最近且等距的As原子有12个，D错误；故答案选C。 16．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）科学家发现：将薄层嵌入和之间，相比同等量的，产生的电量可提高1000倍。经射线分析鉴定，钛酸钡的晶胞结构如图所示(、均与相接触)，的立方晶胞边长为。下列叙述正确的是 A．晶胞中与最近且距离相等的有6个 B．晶胞中点的分数坐标为 C．两个的最近核间距离为 D．晶体的密度为 【答案】A 【解析】A．Ti4+位于顶点，三个坐标轴的正负方向各有1个最近的，共个，A正确；B．已知原点，分数坐标将晶胞边长看作1，图中点的分数坐标为，B错误；C．两个相邻的最近核间距离是面对角线的一半，即，C错误；D．晶胞中各离子的数目：位于晶胞顶点，数目为；位于体心，数目为；位于棱心，数目为，晶胞质量，晶胞边长，晶胞体积，密度，D错误；故选A。 17．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）氧化铈(CeO2，M=172 g/mol)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来部分Ce4+的位置，可得到更稳定的结构。CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为a pm，下列说法错误的是 ( O2-的空缺率) A．CeO2晶胞中Ce4+周围最近且等距的O2-有8个 B．已知M点原子的分数坐标为，则N点原子的分数坐标为 C．CeO2晶体的密度为 D．若掺杂后，晶体中Ce4+与Y3+的个数比为3：2，则O2-空缺率为10% 【答案】C 【解析】A．结合晶胞图可知，位于顶点和面心，位于晶胞体内，晶胞中与面心处距离最近且等距的数目为4，1个被两个晶胞共用，因此每个周围最近且等距的共8个，A正确；B．M点坐标为，N点在晶胞内沿x、y、z轴方向距离M点均为个晶胞边长，因此N点分数坐标为，B正确；C．与最近的核间距为体对角线的，设晶胞边长为l，则：，得；晶胞含4个，晶胞质量，晶胞体积；密度 ​，而选项中​，与正确结果不符，C错误；D．设为3个，为2个，总正电荷=3×4+2×3=18，化合物呈电中性，所以数目为；原5个阳离子对应O总数为5×2=10，因此空位数为10−9=1，空缺率，D正确；故答案为C。 18．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）由构成的晶体出现氧空位后，晶体具有一定的超导性，该四方晶体的晶胞结构如图所示()。下列说法错误的是 A．晶体中Y位于O构成的八面体空隙 B．晶体中Y与O最近距离为 C．晶体的化学式为 D．晶体中Cu(Ⅱ)与Cu(Ⅲ)原子个数比为 【答案】A 【解析】A．观察晶胞结构，要形成完整的八面体空隙，中心原子（Y）周围必须有6个配位原子（O），且这6个原子分别位于八面体的6个顶点，观察晶胞结构图，Y原子位于晶胞的体心位置，在Y的周围，O原子主要分布在晶胞的棱心和面心等位置，因此，Y并不位于O构成的八面体空隙中，A错误；B．Y原子位于晶胞体心，其与同一平面（ab平面）内最近的O原子的距离为面对角线的一半，即B正确；C．根据均摊法计算晶胞中各类原子的个数： Y位于体心，原子数1个，Ba位于晶胞内，原子数为2，Cu位于晶胞的顶点和棱，个数为，O位于晶胞的棱和面上，个数为 ，因此，化学式为 YBa2Cu3O7，C正确；D．晶体中有 3个 Cu原子，这3个Cu原子需要提供 +7 的总电荷，2个Cu(II)提供 2 × (+2) = +4，1个Cu(III)提供 1 × (+3) = +3，故Cu(II)和Cu(III)的个数比为 2:1，D正确；故选A。 19．（2026·黑龙江·二模）近年来，二维硒氧化铋因其稳定性好、载流子迁移率高等优点，被广泛应用于各种电子设备。研究人员发现，与石墨烯等二维材料不同，二维硒氧化铋的层与层之间是通过弱静电力而非范德华力维系。如图甲是二维硒氧化铋的结构示意图，图乙为其晶胞结构和氮掺杂后的结构。下列说法正确的是 A．中， B．二维硒氧化铋晶胞沿轴方向的投影图应该为 C．若为阿伏加德罗常数的值，则二维硒氧化铋晶体的密度为 D．二维硒氧化铋晶体经过图乙所示的氮掺杂之后，化学式变为，则 【答案】D 【解析】根据图乙，没有掺杂其他原子，利用均摊法可知晶胞中原子数分布如下：含个Bi原子，个Se原子，个O原子，其化学式为Bi2O2Se，所以图甲中根据电荷守恒知，该晶胞中若为与，则个数比为1：1。A．该晶胞中若为与，则个数比为1：1，结合化合物化学式Bi2O2Se个数比及化合价规律可知，为，z=2n，x=y=2，故A错误；B．晶胞沿z轴的投影中，Se位于正方形的顶点，O位于棱上，Bi位于面心，其投影图为，故B错误；C．晶胞化学式为Bi2O2Se，Se的个数为2，可知该晶胞中含2个Bi2O2Se，故该晶胞的质量m=g，该晶胞体积V=a×10-10×a×10-10×b×10-10cm3=a2b×10-30cm3，故该晶体密度为，故C错误；D．二维硒氧化铋晶体经过图乙所示的氮掺杂之后，有一个O原子所在位置成为空穴，还有两个O原子被N原子替换，所以O原子个数变为，N原子数为：，Bi与Se个数没变化，分别是4和2，即Bi：O：Se：N=4：2.5：2：1=2：1.25：1：0.5，根据化学式Bi2O2-aSeNb可得出2-a=1.25，a=0.75，b=0.5，因此得出a：b=3：2，故D正确；答案选D。 20．（2026·黑龙江齐齐哈尔·二模）一种硼化镁晶体属于六方晶系，其晶胞结构、晶胞沿z轴的投影图如图所示。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．晶体中与B最近且等距的Mg有6个 C．晶胞中B-B间的最短距离为 pm D．该物质的密度为 【答案】C 【解析】A．根据均摊法，晶胞中含有Mg原子的数目为，B原子的数目为6，该物质的化学式为，A正确；B．由晶胞的结构可知，晶体中B位于Mg组成的正三棱柱的体心，与B最近且等距的Mg有6个，B正确；C．由投影图可知，晶胞中B-B间的最短距离为 pm，C错误；D．一个晶胞中含有3个Mg、6个B，即一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为，因此晶体的密度为，D正确；故答案选C。 20 / 29 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 题9 晶体结构与性质 1．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）金属钒（立方晶胞，Ⅰ）和硅粉高温熔炼可制取传统超导材料（立方晶胞，Ⅱ）。已知此体系中紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能。下列说法错误的是 A． B．与紧邻的有12个 C．晶胞中的价层电子总数为19 D．的超导性质优于金属钒 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当时，其立方晶胞结构如图。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．与W最近且等距的O有6个 B．x增大时，W的平均价态升高 C．密度为时， D．空位数不同，吸收的可见光波长不同 3．（2024·辽宁·高考真题）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 B．晶胞2中S与S的最短距离为 C．晶胞2中距最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 4．（2023·辽宁·高考真题）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 D．取代产生的空位有利于传导 5．（2021·辽宁·高考真题）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是 A．S位于元素周期表p区 B．该物质的化学式为 C．S位于H构成的八面体空隙中 D．该晶体属于分子晶体 · 落实“宏观辨识与微观探析”素养：试题要求学生从晶胞的三维结构出发，通过均摊法确定化学式、分析配位数、计算粒子间距离、推断晶体性质。例如2026黑吉辽蒙卷第1题（V₃Si超导材料），从两种晶胞的结构对比出发，综合考查化学式确定、配位数分析、价层电子计数、超导性能比较等多个维度；2025黑吉辽蒙卷第2题（WO₃-x缺陷晶体），以氧空位导致的颜色变化为情境，考查缺陷化学与晶体结构的关系。 · 强化“证据推理与模型认知”素养：试题大量运用“晶胞模型”进行推理计算。文件中“知识总结”部分系统归纳了典型晶体结构（金刚石、SiO₂、干冰、NaCl、CsCl、石墨）、堆积模型（简单立方/体心立方/面心立方/六方密堆积/金刚石型）、离子晶体结构分析（NaCl型/CsCl型/ZnS型/CaF₂型）、晶胞投影与原子分数坐标等核心模型，体现了对学科模型体系的精准把握。 · 培养“科学探究与创新意识”：近年试题频繁引入功能材料（超导材料V₃Si、锂离子电池电极材料Co₉S₈、富锂超离子导体、金属卤化物发光材料、储氢材料Mg(NH₃)₆Cl₂·2BH₃NH₃、二维硒氧化铋等）的晶胞结构，考查学生将教材经典模型迁移到复杂功能材料结构分析中的能力。 · 体现“变化观念与平衡思想”的渗透：缺陷化学（氧空位、离子取代、离子空缺）是近年命题热点。2025黑吉辽蒙卷WO₃-x、2024辽宁卷Co₉S₈充放电结构变化、2023辽宁卷Li₃OCl₀.₅Br₀.₅中的Mg²⁺取代与空位，均体现了“组成变化→结构变化→性质变化”的动态思维。 （一）考查载体“功能化”——从经典晶胞走向功能材料晶胞 近年真题的考查载体从经典的NaCl、CsCl、干冰等简单晶胞，逐步拓展到功能材料复杂晶胞： 年份 卷别 情境/载体 核心考查点 2021 辽宁卷 H₃S超导材料 化学式确定、配位数、晶体类型判断 2023 辽宁卷 Li₃OCl₀.₅Br₀.₅富锂超离子导体 密度计算、配位数、化学式、Li⁺传导 2024 辽宁卷 Co₉S₈锂离子电池电极材料 化学式、距离计算、配位数、晶体同一性 2025 黑吉辽蒙卷 WO₃-x缺陷晶体 配位数、价态变化、密度计算、光学性质 2026 黑吉辽蒙卷 V₃Si超导材料 化学式比、配位数（12）、价层电子总数、超导性能比较 趋势研判：功能材料晶胞（尤其电池材料、超导材料、储氢材料、发光材料）已成为命题主流载体。预计2027年可能考查钙钛矿型太阳能电池材料、MOFs或COFs的局部结构。 （二）考查维度“体系化”——六大核心命题点 通过系统分析，该类试题的命题维度可归纳为六大板块： 维度 核心考查点 典型真题/模拟题 均摊法与化学式 顶点(1/8)、棱心(1/4)、面心(1/2)、体内(1) 2021辽宁第5题B；2024辽宁第3题A；2026黑吉辽蒙第1题A 配位数判断 与某粒子最近且等距的异号/同号粒子数 2023辽宁第4题B；2025黑吉辽蒙第2题A；2026黑吉辽蒙第1题B 密度计算 ρ = nM/(a³NA) + 单位换算 2023辽宁第4题A；2025黑吉辽蒙第2题C；模拟第1题D 粒子间距离 体对角线/面对角线/棱长的分数关系 2024辽宁第3题B；模拟第2题D；模拟第8题D 原子分数坐标 晶胞内原子的相对位置表示 模拟第1题B；模拟第12题A；模拟第13题B 晶胞投影 沿x/y/z轴或体对角线的投影图 模拟第3题C；模拟第4题D；模拟第19题B （三）定量计算“精准化”——密度与距离是核心难点 密度计算与粒子间距离计算是晶体题中区分度最高的考点： 密度计算公式：ρ = n·M / (a³·N_A) 1. 关键：① n的确定（均摊法）② 单位换算（1 pm = 10⁻¹⁰ cm，1 nm = 10⁻⁷ cm） 距离计算公式（立方晶胞，棱长a）： 距离类型 公式 对应题号 棱上相邻粒子 a — 面对角线 √2·a 2024辽宁第3题B 体对角线 √3·a 模拟第2题D；模拟第8题D 面对角线一半 √2·a/2 模拟第2题D 体对角线一半 √3·a/2 — 体对角线1/4 √3·a/4 模拟第12题D（CeO₂中Ce与O距离） 顶点到面心 √2·a/2 — （四）缺陷化学“热点化”——氧空位、离子取代与空缺 缺陷化学成为近年命题新热点： 缺陷类型 考查内容 对应题号 氧空位（WO₃-x） x变化导致W价态变化、颜色变化 2025黑吉辽蒙第2题 阳离子取代（Li₃OCl₀.₅Br₀.₅） Mg²⁺取代Li⁺产生空位→利于Li⁺传导 2023辽宁第4题 阳离子空缺（K⁺空缺） 空缺率计算 模拟第10题D 阴离子空缺（氧空位） 空位处分数坐标、化学式变化 模拟第13题B、C 氮掺杂 掺杂后化学式变化、比例计算 模拟第19题D （五）投影与坐标“立体化”——空间想象能力要求提升 晶胞投影图与原子分数坐标的考查从简单走向复杂： 考查形式 示例 对应题号 沿轴投影图识别 晶胞沿x轴投影图判断 模拟第4题D 沿体对角线投影 金刚石晶胞B原子投影位置 模拟第1题C 原子分数坐标推断 已知M点坐标求N点坐标 模拟第12题A；模拟第17题B 投影图与结构对应 二维硒氧化铋沿z轴投影 模拟第19题B 核心规律： 1. 原子分数坐标以晶胞边长为1，各坐标值在[0,1)区间 1. 投影图中，沿某方向观察，原子位置为该方向坐标相同的投影点 针对2026年及后续黑吉辽蒙卷备考，提出以下四点精准策略： · 构建“晶体结构-性质”双维知识网络： · 横向：以四类晶体为纲，整理各自的结构特征、作用力、典型代表物、性质规律。 · 纵向：以核心考点（配位数、密度、坐标等）为线，串联不同类型晶体的处理方法。形成纵横交织的知识矩阵，便于快速检索调用。 · 开展“晶胞可视化”专项突破： · 每周安排1–2次晶胞建模实操课，使用球棍模型或计算机软件搭建典型及新型晶胞。重点训练：① 从不同角度绘制投影图；② 标注所有原子的分数坐标；③ 找出所有对称元素。将抽象空间问题转化为具象操作经验。 · 强化“定量计算”规范化训练： · 编制晶体计算专项题组，涵盖密度、空间利用率、原子间距、阿伏伽德罗常数等所有题型。要求写出完整推导过程，标注单位换算步骤，严格控制有效数字。批改时重点关注逻辑链条完整性而非仅看最终答案。 · 回归教材“活动栏目”与“科学史话”： · 系统梳理选必2中“实践活动”“科学史话”“资料卡片”中的细节：如X射线衍射原理、准晶体发现历程、石墨烯制备与结构、离子液体应用等。这些内容常作为选项背景或直接命题素材，也是理解新型晶体的重要铺垫。 总结：“晶体结构与性质”题是新高考化学中最考验空间思维、最体现数理融合、最具选拔功能的题型之一。备考关键在于 “空间感”（见二维知三维）、“定量准”（公式熟单位清）和 “迁移活”（旧模型解新结构）。唯有将晶体知识内化为一种“结构-性质-计算”三位一体的思维范式，方能在高考中以不变应万变，稳夺高分。 命题模块 核心考点与易错点 典型试题特征（基于文件） 晶体类型与作用力 1．四类晶体（离子/原子/分子/金属）的判断依据 2．作用力类型与强度比较（共价键>离子键>氢键>范德华力） 3．混合型晶体（石墨、层状材料）的特殊性 给出熔沸点/导电性数据，反推晶体类型 晶胞结构与化学式 1．均摊法计算原子数目（顶点1/8、棱1/4、面1/2、体1） 2．配位数确定（最近邻异号离子数） 3．空隙填充率与化学计量比关系 给出晶胞图，求化学式或配位数 空间结构与坐标 1．原子分数坐标表示（x,y,z ∈ [0,1]） 2．对称操作与等效位置识别 3．投影图与三维结构的相互转换 给出部分原子坐标，补全其余原子或判断对称性 物理性质比较 1．熔点/硬度：晶格能、键能、分子间作用力大小 2．导电性：自由电子/离子迁移通道 3．溶解性：极性匹配、晶格能vs水合能 “下列物质熔点由高到低排序”“解释导电机制” 定量计算 1．密度公式 ρ = ZM/(NA·a³) 及其变形 2．空间利用率 = (原子体积×Z)/晶胞体积 3．原子间距与晶胞参数关系（面对角线、体对角线） 已知密度求边长，或已知边长求阿伏伽德罗常数 缺陷与掺杂 1．点缺陷（空位、间隙原子、置换原子）对性质的影响 2．掺杂改性原理（如半导体n/p型掺杂） 3．非化学计量化合物的电荷平衡 “氧空位使TiO₂显n型导电”“Li⁺空位促进离子传导” · “结构-性质”关联断裂，机械套用结论： · 误区：认为“离子晶体熔点一定高”，忽略晶格能与离子半径/电荷的关系；认为“分子晶体都不导电”，忽略某些分子晶体（如有机导体）的特殊性。 · 纠正：建立“结构参数→作用力强度→宏观性质”的因果链。强调晶格能U ∝ (q₁q₂)/(r₊+r₋)，分子间作用力与极性/分子量/氢键相关，避免绝对化判断。 · 晶胞空间想象“平面化”，缺乏三维建模能力： · 误区：将三维晶胞投影图误认为二维平面结构；无法从分数坐标还原原子实际位置；难以识别旋转/镜像对称操作下的等效原子。 · 纠正：强化“切片法”与“投影法”训练。通过将晶胞沿不同方向切割观察截面，或利用软件（如VESTA、Diamond）动态旋转观察，建立真实空间感。多做“由坐标画晶胞”和“由晶胞写坐标”的双向练习。 · 定量计算“公式化”，忽视单位与有效数字： · 误区：密度计算时单位未统一（pm vs cm）；空间利用率计算时原子半径与晶胞边长关系代错；结果保留位数不符合题目要求。 · 纠正：建立标准化计算流程：① 统一单位（1 pm = 10⁻¹⁰ cm）；② 明确Z值（晶胞中化学式单元数）；③ 代入公式前检查量纲；④ 结果按题目要求修约。提供计算模板并进行限时训练。 · 新型晶体“畏难情绪”，过度依赖典型模型： · 误区：遇到陌生晶胞（如钙钛矿、尖晶石）就放弃，试图强行套用NaCl/CsCl模型，导致配位数或化学式判断错误。 · 纠正：训练“陌生晶胞解码四步法”：① 找重复单元（最小周期）；② 标原子位置（顶点/棱/面/体/内部）；③ 算均摊数得化学式；④ 看最近邻得配位数。强调所有复杂晶胞都是基本堆积模式的变体，回归本质即可破解。 1．典型晶体的结构与性质 （1）模型特点 晶体 晶体结构 晶体详解 共价 晶体 金刚 石 （1）碳原子采取sp3杂化，键角均为109°28′； （2）每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2 SiO2 （1）每个Si与4个O结合，形成正四面体结构，n(Si)∶n(O)＝1∶2； （2）最小环上有12个原子，即6个O和6个Si 分子 晶体 干冰 CO2分子配位数为12 离子 晶体 NaCl 型 （1）Na＋(Cl－)的配位数为6，每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)有12个； （2）每个晶胞中含4个Na＋和 4个Cl－ CsCl 型 （1）Cs＋(Cl－)的配位数为8，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个； （2）左图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－ 混合 型晶 体 石墨 （1）层内碳原子采取sp2杂化，形成平面六元环结构，层间作用力是范德华力； （2）碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有2个碳原子 （2）主要性质 化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点 CO2 分子晶体 分子间作用力 较低 H2O(冰) 分子晶体 分子间作用 力和氢键 较低 NaCl 离子晶体 离子键 较高 CsCl 离子晶体 离子键 较高 C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高 SiO2 共价晶体 共价键 高 （3）熔沸点比较 相对分子质量相同或相近的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。如沸点：CO>N2；同分异构体之间：a.一般是支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。b.结构越对称，熔、沸点越低。如沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 二、晶胞结构的分析与计算 1．常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数，r为粒子半径) 简单立方 体心立方 面心立方 六方密堆积 金刚石型 a＝2r a＝4r a＝4r a＝2r a＝8r 2．常见离子晶体结构分析 类型 晶胞 配位数及影响因素 密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 配位数 影响因素 NaCl型 6 阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等 CsCl型 8 ZnS型 4 CaF2型 F－：4　Ca2＋：8 ①ρ＝(ρ表示晶体密度，a表示晶胞边长，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量，M表示摩尔质量)。密度单位一般是g·cm-3，注意换算：1 pm＝10-10 cm、1 nm＝10-7 cm。 ② 立方体晶胞中微粒间的距离关系： ③单位换算：1 nm＝1.0×10－7 cm＝1.0×10－9 m；1 pm＝1.0×10－10 cm。 3．熟记常见典型结构晶胞的投影 （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）投影 晶胞类型 三维图 二维图 正视图 沿体对角线剖面图 沿体对角线的投影图 简单立方 体心立方 面心立方 （3）原子分数坐标： 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系来表示晶胞内部各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 常见晶胞 原子分 数坐标 俯视图 体对角线方 向投影 ①体心立 方晶胞 A(0，0，0) B ②面心立 方晶胞 A(0，0，0) B C D ③金刚 石晶胞 A，B， C，D 1．（2026·辽宁·模拟预测）锗是一种半导体材料，在生产、生活中有广泛应用。锗晶体结构类似硅晶体，锗晶胞如图所示。已知：锗晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。锗原子A的原子坐标为。下列叙述正确的是 A．与锗原子距离最近且相等的锗原子有8个 B．锗原子C的原子坐标为 C．沿图中体对角线投影，左图中锗原子B投影的位置是图4号位 D．锗晶体的密度 2．（2026·辽宁大连·二模）金属卤化物发光材料在电子显示、照明和生物荧光探针等领域得到广泛应用，其中一种的立方晶胞结构如图1所示，晶体密度为；当部分被取代后可获得高性能激光材料，其基本结构单元如图2所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．图1中该晶体的化学式为KCaCl3 B．中 C．若图1晶胞中以作为晶胞的顶点，则位于晶胞的体心 D．图1中最近的两个间的距离为 3．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）普鲁士蓝{}的晶胞结构如图1所示(的位置未标出)，晶胞中铁氰骨架构成小正方体，在小正方体的棱上(在图中省略)，两端分别与和形成配位键，该晶胞沿轴方向的投影如图2所示，下列说法错误的是 A．该晶胞中由构成的四面体空隙的填充率为 B．该晶胞中、的杂化方式相同 C．与之间的最短距离为 D．的摩尔质量为，则晶体密度为 4．（2026·辽宁·模拟预测）材料在新能源电池领域中具有重要的应用价值，其一种立方晶胞结构如图-1所示(其中○代表)。下列说法错误的是 A．为离子化合物 B．位于由形成的正八面体空隙中 C．中碳为-2价 D．图-2为晶胞沿体对角线方向的投影图 5．（2026·辽宁朝阳·模拟预测）物质X常用于新型锂电池，其晶胞结构如下图。已知阿伏加德罗常数的值为，立方晶胞棱长为a pm。下列说法错误的是 A．距离O最近且等距的Li的数目为8 B．两个Li的最短距离为 C．四面体空隙由O形成，填充率为100% D．晶体密度为 6．（2026·内蒙古兴安·二模）氧元素是地球上存在最广泛的元素，也是与生命活动息息相关的主要元素，其单质及化合物在多方面具有重要应用。氧能与大部分元素形成氧化物如等；过氧化物如等可以作为优秀的氧化剂。下列说法正确的是 A．互为同素异形体 B．分子中σ键和π键数目比为2:1 C．分子中键角大小： D．如图所示晶胞中有4个铜原子 7．（25-26高二下·湖南郴州·期中）的立方晶胞如图所示，晶胞的边长为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．熔点： B．与距离最近且相等的的个数为12 C．该晶体的密度为 D．1号原子与2号原子之间的距离是3号原子与4号原子之间距离的倍 8．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）制备光学材料。如图所示，晶体中掺入少量后，会出现能量不同的“正电”区域、“负电”区域，光照下发出特定波长的光。下列说法错误的是 A．区域带正电 B．区域B“”中的离子为 C．掺入CuCl后，晶体的理论密度低于纯晶体 D．若晶胞参数为，则晶胞内与相邻的最短距离为 9．（2026·内蒙古赤峰·一模）我国科学家提出了一种理论计算方法——利用材料的晶体结构数据预测其热电性能。化合物X是通过该法筛选出的一种潜在热电材料，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均如图2所示。 已知：X的式量为，晶体密度为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．X的化学式为 B．距离K最近的有6个 C．Se位于Br构成的八面体中心 D．相邻K之间的最短距离为 10．（2026·辽宁大连·一模）掺杂Ln3+获得的一种发光材料，其结构如图所示。下列说法错误的是 A．x：y：z=1：1：3 B．Ⅰ晶体中只含有离子键 C．Ⅰ中K+与Mg2+的配位数相同 D．Ⅱ中K+的空缺率为12.5%( K+的空缺率) 11．（2026·吉林长春·模拟预测）一种新型储氢材料的立方晶胞如图1所示(的位置未标出)，该晶胞沿轴方向的投影如图2所示，设为阿伏加德罗常数的值。 下列说法正确的是 A．与的空间结构相同，键角不等 B．晶体中由围成的正四面体空隙的占用率为 C．中的键数目为 D．晶体的密度为 12．（2026·黑龙江吉林·模拟预测）氧化铈（）是一种重要的催化剂，其立方晶胞结构如图所示。已知：晶胞中与最近的的核间距为，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．若图中M点原子分数坐标为，则N点原子分数坐标为 B．晶胞沿X轴方向的投影图为（不区分离子） C．晶胞中的配位数为4 D．的晶体密度 13．（2026·吉林·模拟预测）是重要的稀土抛光材料，图甲为理想立方晶胞模型，但实际晶体常存在缺陷(如图乙)。晶胞参数为，原子的分数坐标为，原子的分数坐标为。下列说法正确的是 A．甲晶胞中O的配位数为8 B．乙晶胞中氧空位处原子的分数坐标为 C．乙晶胞的化学式可表示为 D．甲晶胞中Ce与O的最近距离为 14．（2026·辽宁朝阳·三模）气态 AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图a．AlF3的熔点为1090℃，其晶胞结构如图b，属于立方晶胞，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．AlCl3的熔点低于AlF3 B．Al2Cl6分子中有配位键 C．AlF3中F-的配位数为2 D．AlF3晶体的密度可表示为： 15．（2026·吉林长春·三模）将砷化镓与砷化锗高温熔合可得到一种新型半导体，该新型半导体的立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．该晶体中Ge、Ga、As的原子个数比为1∶1∶1 B．第一电离能： C．该晶体中Ge位于As原子构成的四面体空隙中 D．该晶体中与As原子最近且等距的As原子有6个 16．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）科学家发现：将薄层嵌入和之间，相比同等量的，产生的电量可提高1000倍。经射线分析鉴定，钛酸钡的晶胞结构如图所示(、均与相接触)，的立方晶胞边长为。下列叙述正确的是 A．晶胞中与最近且距离相等的有6个 B．晶胞中点的分数坐标为 C．两个的最近核间距离为 D．晶体的密度为 17．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）氧化铈(CeO2，M=172 g/mol)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来部分Ce4+的位置，可得到更稳定的结构。CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为a pm，下列说法错误的是 ( O2-的空缺率) A．CeO2晶胞中Ce4+周围最近且等距的O2-有8个 B．已知M点原子的分数坐标为，则N点原子的分数坐标为 C．CeO2晶体的密度为 D．若掺杂后，晶体中Ce4+与Y3+的个数比为3：2，则O2-空缺率为10% 18．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）由构成的晶体出现氧空位后，晶体具有一定的超导性，该四方晶体的晶胞结构如图所示()。下列说法错误的是 A．晶体中Y位于O构成的八面体空隙 B．晶体中Y与O最近距离为 C．晶体的化学式为 D．晶体中Cu(Ⅱ)与Cu(Ⅲ)原子个数比为 19．（2026·黑龙江·二模）近年来，二维硒氧化铋因其稳定性好、载流子迁移率高等优点，被广泛应用于各种电子设备。研究人员发现，与石墨烯等二维材料不同，二维硒氧化铋的层与层之间是通过弱静电力而非范德华力维系。如图甲是二维硒氧化铋的结构示意图，图乙为其晶胞结构和氮掺杂后的结构。下列说法正确的是 A．中， B．二维硒氧化铋晶胞沿轴方向的投影图应该为 C．若为阿伏加德罗常数的值，则二维硒氧化铋晶体的密度为 D．二维硒氧化铋晶体经过图乙所示的氮掺杂之后，化学式变为，则 20．（2026·黑龙江齐齐哈尔·二模）一种硼化镁晶体属于六方晶系，其晶胞结构、晶胞沿z轴的投影图如图所示。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．晶体中与B最近且等距的Mg有6个 C．晶胞中B-B间的最短距离为 pm D．该物质的密度为 3 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $