高考反常规创新题4：似是而非—晶体结构示意图中的“非立方晶胞”与“非晶胞”_2027届高三化学二轮复习

高考反常规创新题4：似是而非—晶体结构示意图中的"非立方晶胞"与“非晶胞” 【专题目标】 1．通过高考真题，熟知晶体结构示意图中常见的"非立方晶胞"与"非晶胞"结构图（如原子堆积示意图、晶格剖面图、配位环境局部图等）的呈现形式，掌握其与标准立方晶胞在识读方法上的关键差异。 2．掌握解答此类题型的思路方法，尤其是：①根据晶胞的几何特征准确判断晶胞类型，避免将非立方晶胞误认为立方晶胞进行计算；②掌握不同晶胞中"均摊法"的计数规则差异；③对于非晶胞的结构示意图，善于识别其表达的局部结构信息，并将其还原到完整的晶体结构中进行定量计算。 【栏目设置】 真题示例(两种考向、多种类型、5道高考真题)→整体分析(基本认知、易错警示)→新题快练(6道各地市模似题) →答案解析(详解+复盘) 1．(2026贵州卷，13题)中俄科学家合成的世界上首个氦钠电子化合物，由、He原子和电子对()组成，化学式为，也可以表示为，其晶体结构(局部，电子对占位未表示)如图1，晶体结构在、、平面的投影(局部)均如图2. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A. 该化合物的化学式为 B. He的配位数为8 C. 该晶体的密度为 D. 两个的最近核间距为 【详解】根据晶体结构及其在、、平面的投影图可得该晶体的晶胞结构图为。 A项，根据“均摊法”可知，晶胞中位于顶点和面心，数目为，位于内部，数目为，则该化合物的化学式为，所以正确；B项，根据晶胞特点可知，与距离相等且最近的有个，则其配位数为，所以正确；C项，根据题图2可知，晶胞参数为，则晶胞的体积为，个晶胞中含有个单元，则晶胞的质量为，晶体的密度为，所以错误；D项，由晶胞结构图可知，两个的最近核间距为晶胞参数的，即，所以正确。 【答案】C 【题后复盘】本题给出的是不给完整晶胞，只给出局部晶体结构图和投影图，需要考生自行推断晶胞结构、配位数、密度、最近核间距。给出"晶体结构（局部，电子对占位未表示）如图1，晶体结构在xy平面的投影（局部）均如图2"——明确标注"局部"的晶体结构图，是非晶胞结构示意图。 2．(2024广东卷，18题节选)一种含、、元素的记忆合金的晶体结构可描述为与交替填充在构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比_______，其立方晶胞的体积为_______。 【详解】合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，顶点、面心、棱心、体心为Co，8个小正方体体心交替为Ga与Ni，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为，粒子个数最简比Co:Ga:Ni=2:1:1，晶胞棱长为2a nm，故晶胞的体积为8a3nm3。 【答案】2:1:1 8a3 【题后复盘】本题给出的是不完整的晶胞结构，而是以结构单元示意考查，需推断晶胞粒子数最简比（Co:Ga:Ni=2:1:1）、晶胞体积（8a³nm³）。 3．(2026陕晋青宁，10题我国科研人员利用钨的氧化物开发了新型催化剂。该氧化物的六方晶胞结构如图，2号O的分数坐标为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A. 该氧化物的化学式为WO2 B. 晶体密度为 C. 3号W的分数坐标为 D. 1号O和3号W的核间距为 【详解】A项，六方晶胞中，W（黑球）：8个位于棱心，2个位于面心，数目为； O（白球）：16个O位于晶胞面上，1个位于体心，数目为。 因此，化学式为，所以错误；B项，六方晶胞底面为夹角的平行四边形，边长为，因此底面积：，晶胞高为，体积， 晶胞总质量：， 密度，所以正确；C项，分数坐标的定义是以晶胞各轴的边长为单位1，分数坐标均为的数，该氧化物晶胞底面平行四边形的边长为anm，据结构知，3号W的分数坐标应为，所以错误；D项，六方晶系、轴夹角为，1号O和3号W的位置关系可以表示为，1号O和3号W的核间距为，所以错误。 【答案】B 【题后复盘】(1)本题以“新型催化剂的六方晶胞结构”为情境，考查了晶胞化学式的确定、晶体密度的计算、原子分数坐标的判断以及微粒间距离的计算。(2)解题时，需要准确识别W原子和O原子的位置，这是解题的基础。 4．(2026江西卷，12题)多相系超导体YBamCunOw晶体结构如图，晶胞参数a≠b≠cα=β=y=90°，下列说法错误的是() A．1号Cu的坐标为(0，1，1/3) B．m=2，n=3，w=7 C．Y和Ba的O配位数不相等 D．O原子占据金属原子的八面体空隙 【详解】A项，若1号Cu位于x=0、y=1、z=的棱上，对应分数坐标为，坐标为，但实际1号原子因Y、Ba原子半径不同未必占据z=的棱上，所以错误； B项，均摊法计算：Y在晶胞内部共1个，Ba在晶胞内部共2个，Cu为个，O总数为，故，，，所以正确； C项，以体心Y为研究对象，距离Y较近的O有8个，但由于，Y的O配位数实际为4，同理Ba距离较近的O有10个，但受限于，实际Ba的O配位数为6（即位于棱上的6个O），所以正确； D项，由题图可知，该晶胞中各位置的O均占据由周围6个金属原子形成的八面体空隙中(部分金属原子位于晶胞外，题图中未画出，例如4个Ba和2个Cu可形成1个八面体空隙)，所以正确。 【答案】A 【题后复盘】因该晶胞不是立方体，因此为A、C、D项的判断造成一定的困难。其中A项，1号Cu所在的棱上，中间两个Cu相邻，上下两个Cu均连接1个Y，因此1号Cu并不处于处于z轴的1/3处，所以错误。 5．(2022山东卷，15题) (不定项)是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是 A. 每个晶胞中个数为x B. 每个NaCuSe晶胞完全转化为晶胞，转移电子数为8 C. 每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为 D. 当NayCu2-xSe转化为NaCuSe时，每转移电子，产生原子 【详解】A项，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，位于体内的铜离子和亚铜离子的个数之和为8，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b，则a+b=8-4x，由化合价代数和为0可得2a+b=4×2，解得a=4x，所以错误；B项，由题意可知，Na2Se转化为Cu2-xSe的电极反应式为Na2Se-2e-+(2-x)Cu=Cu2-xSe+2Na+，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，则每个晶胞中含有4个Na2Se，转移电子数为8，所以正确；C项，由题意可知，Cu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2-xSe+ e-+Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，则每个晶胞中含有4个NaCuSe，晶胞中0价铜而个数为(4-4x)，所以错误；D项，方法一：由题意可知，NayCu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y) e-+(1-y) Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，所以每转移(1-y)电子，产生(1-x)mol铜，所以正确。方法二：NayCu2-xSe的化学式可以表示为NayCuCu1-xSe，则Cu1-x的化合价为2-1-y=1-y，当转移电子，产生原子，所以正确。 【答案】BD 【题后复盘】D项与其他三个选项的研究对象不同，D项的研究对象为NayCu2-xSe，而其他三个选项的研究对象为NayCu2-xSe的晶胞，1molNayCu2-xSe中只含有1molNayCu2-xSe，而1molNayCu2-xSe晶胞中则含有4molNayCu2-xSe。 1．对"非晶胞结构示意图"的认知 (1)这个概念比较宽泛，可简单界定为：题目给出的不是完整的晶胞框架图，而是局部结构、组成单元、投影、二维截面、配位局部等形式的示意图。 (2)解题时需打破晶胞皆为立方体及图示必为晶胞的思维定势，首先要看题目所给的图示是不是晶胞，除本题这种情况外，还可能出现以下两种情况： ①非晶胞的。题目给出的可能是“最小重复单元”的倍数，或者只是一个局部结构，需要我们自己构建晶胞。 ②晶胞的“非完整性”。主要指含有隐式微粒的情况，晶胞图示中可能只画出了部分原子，另一部分在晶胞“外部”或“内部空隙”，需要根据化学式补全。 2．对常见非立方晶胞的认知 (1)常见的非立方晶胞及其基本特征 晶系 边长关系 夹角关系 形象比喻 四方晶系 a=b≠c α=β=γ=90° 长方体，但底面是正方形 六方晶系 a=b≠c α=β=90°,γ=120° 六棱柱，底面是菱形 三方晶系 a=b=c α=β=γ≠90° 被压扁或拉长的正方体，沿体对角线方向 正交晶系 a≠b≠c α=β=γ=90° 长方体，长宽高都不相等 单斜晶系 a≠b≠c α=γ=90°,β≠90° 一个面倾斜的长方体，像被推歪的盒子 三斜晶系 a≠b≠c α≠β≠γ≠90° 完全不规则的平行六面体，对称性最低 (2)六方晶胞的特殊性 六方晶胞的底面是一个菱形，其内角分别为60°和120°。这个特殊的几何构型决定了其坐标系中x、y轴的夹角为120°。在计算底面上的原子间距时，不能直接用直角坐标系下的公式，通常需要利用余弦定理或将其拆解为直角三角形来计算。 3．易错点提醒(立方晶系和非立方晶系、晶胞和非晶胞) (1)非立方晶胞中“距离最近且相等”的判断要谨慎。 (2)六方晶胞配位数需用俯视图，不能凭立体直觉。 (3)氧空位题必须用电荷守恒确定阳离子比例，不能仅凭质量守恒。 (4)要注意区分晶胞和非晶胞，不要把非晶胞当作晶胞来处理。 1．(2026江西九江一模，13题)晶体具有六方型结构，原子填在由原子围成的四面体空隙中，其晶胞结构如图所示。该六方晶胞参数为，；已知1、2号原子的分数坐标分别为、。下列说法正确的是 A. 晶体中键的键长为 B. 3号原子分数坐标为 C. C原子周围等距且最近的C原子个数为6 D. 该晶胞含有2个SiC分子 2．(2026河北邯郸一模，13题)一研究团队将高性能氮化镓(GaN)晶体管集成到标准硅芯片上，从而提升3D半导体高频应用性能。GaN的一种晶胞结构如图所示，下列叙述正确的是 已知：六棱柱晶胞底边长为a pm，高为c pm，为阿伏加德罗常数的值。 A. 激发态N原子的电子排布图为 B. GaN晶胞中阳离子配位数为6 C. 第一电离能： D. GaN晶体密度为 3．(2026湖北武汉二模，12题)三元层状化合物用于高温结构材料、电接触材料和旋转部件等领域，其晶胞结构如图所示，1号原子与晶胞底部和3号原子与晶胞顶部的垂线距离相同，1号、2号的原子坐标分别为、。设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A. 该晶体属于共价晶体 B. 该晶体化学式为 C. 3号的原子坐标为 D. 该晶体密度为 4.(2026安徽安庆模考，12题)由两种高纯稀土金属A和B熔炼形成的稀土永磁材料在航天工业中应用广泛，其晶体由A-B单层和B单层两种结构单元层交替排列构成(两层结构如图所示)，同层相邻A原子最近间距为bpm，层间距为apm。下列说法正确的是( ) A．该晶体的化学式为AB4 B．该晶体中A与B之间形成离子键 C．该晶胞的体积为 D．晶胞顶点到体心的最短距离为 5．(2026湖南长沙长郡中学模考，9题）CaO2可用作水产养殖增氧剂，其四方晶胞(晶胞参数分别为和，且略微大于，可认为)沿不同的坐标轴的投影图如下所示，已知O22-中O-O键长为lpm，且晶体中每个O22-与上下两个Ca2+的距离相同，设为阿伏加德罗常数的值，则下列说法正确的是() A．1号氧原子与2号氧原子间的距离为 B．与Ca2+距离最近且相等的Ca2+有4个 C．O2分子中的共价键键长大于 D．该晶体的密度为 6．(2026河北石家庄模考，10题)赤血盐和黄血盐可分别作为检验Fe2+和Fe3+的试剂，均生成蓝色沉淀。研究蓝色沉淀发现，其晶体中阴离子[Fe2(CN)6]-的结构相同，最小的单元结构如图所示。已知：阴离子中氮原子与Fe3+配位，该立方体的中心可以容纳阳离子，Tl+的半径与K+相近。则下列说法错误的是( ) A.距离每个Fe2+最近的K+个数为8 B.Fe3+在空间的排布方式与KFe[Fe(CN)6]晶体中的Fe2+相同 C.若晶胞参数为apm，则该晶体密度 D.该蓝色沉淀可作为Tl+的解毒剂 1．A 【详解】A项，晶体中键的键长可以理解为3号硅原子和坐标为的3号碳上的C原子之间的距离，则晶体中键的键长，所以正确；B项，结合晶胞结构和题中信息可知，1、2号原子的分数坐标分别为、，则3号原子分数坐标为，所以错误；C项，结合题给信息可知，该晶体为六方最密堆积，则其中碳的配位数为12，如图所示，所以错误；D项，是共价晶体，其中不包含分子，所以错误。 【题后复盘】 本题的研究对象为非立方晶胞（六方/正交晶系）： 六方晶系（底面为菱形夹角120°，参数a、c），C填Si四面体空隙，用120°底面分数坐标规则，密度按六棱柱体积计算。 2．D 【详解】A项，题目所给图示为 2s22p3，是基态氮原子的电子排布。激发态应至少有一个2s电子跃迁至2p轨道（如 2s1，2p4），故该图不代表激发态，所以错误；B项，从晶胞结构可见，每个Ga原子被4个N原子包围，形成四面体配位环境；同理N也配位4个Ga。因此阳离子Ga的配位数为4而不是6，所以错误；C项，根据元素周期律可知第一电离能为N（第二周期，半满稳定）> Si（第三周期）> Ga（第四周期，金属性增强），故第一电离能正确顺序为，C项中“Si > N”不成立，所以错误；D项，晶胞内含6个Ga和6个N原子，晶胞的质量为，六方晶胞体积为底面积乘高：底面为正六边形，面积，高为 c pm，故体积为，密度为，所以正确。 【题后复盘】 本题的研究对象为非立方晶胞： 六棱柱（底面正六边形），体积=底面积(3√3/2)a²×高c，均摊法算原子数。 3．A 【详解】A项，根据题意，该晶体为三元层状化合物，与石墨类似，属于混合型晶体，所以错误；B项，由图可知，该晶胞中Ti原子数为​ 、Al原子数为、C原子数为4，即Ti、Al、C原子个数比为 ，则该晶体的化学式为，所以正确；C项，已知1号原子坐标为，且1号原子与晶胞底部和3号原子与晶胞顶部的垂线距离相同，即二者在z轴方向的坐标之和为1，则3号的原子z轴坐标为，且x、y轴坐标与2号的相同，因此3号的原子坐标为，所以正确；D项，该晶体的化学式为，晶胞中含有2个，故晶胞质量；晶胞底面积，晶胞高度为，即体积；则该晶体密度为 ，所以正确。 【题后复盘】 本题的研究对象为非立方晶胞： 六方晶胞（底面120°夹角），俯视图辅助判断，分数坐标需用六方规则，密度用六棱柱体积。 4.C 【详解】由题给信息可知，该晶体的晶胞示意图为。 A项，该晶体为典型稀土永磁材料（如 SmCo₅），结构属于六方晶系，化学式为，所以错误；B项，该晶体为合金，含金属键，所以错误；C项，同层相邻A原子间距b pm即为晶胞底面边长，层间距a pm对应相邻原子层距离，晶胞高度c=2a，体积为pm3，所以正确；D项，六方晶胞几何体心坐标为（），转换至直角坐标后，晶体顶点到体心的最短距离为，所以错误。 【题后复盘】(1)错因分析：一是无法根据题给信息构建出正确的晶胞结构示意图，从而无法判断A、C、D项的正误；二是误认为晶胞的高即为两层的层间距离a而错判C项和D项；三是没有看清D项中“最短”的要求，误认为对角线长为而错判D项。(2)对批判性思维与辩证能力的考查：主要体现为结构不良问题的思辨和非常规研究对象两个方面，结构不良问题的思辨主要表现为晶胞结构示意图的缺失，而非常规研究对象主要表现为晶胞结构为六棱柱结构。(3)思维方法：解题时要擅于将未知陌生的信息转化为我们熟悉的信息，如解题前先要画出晶胞的结构示意图，再利用图示进行分析和计算，这与我们常规题目的结构和解题过程是一致的。 5．A 【详解】 A项，由投影图可得到该晶胞的结构并按建立坐标系，1号氧原子的坐标为(非分数坐标)，2号氧原子的坐标为(非分数坐标)，根据两点距离公式，可得1号氧原子与2号氧原子的距离为，所以正确；B项，顶角与体心的距离为，顶角与顶角的距离为或，，则，故取体心的为研究对象，距离最近的是顶角的，一共8个，所以错误；C项，中的共价键为氧氧双键，中为氧氧单键，中的共价键键能更大，键长更短，分子中的共价键键长小于，所以错误；Ｄ项，观察晶胞结构可知，一个晶胞内有2个结构单元，故晶体密度为，所以错误。 【题后复盘】(1)错因分析：一是无法根据题给信息构建出正确的晶胞结构示意图，从而无法判断A、B、D项的正误；二是不能利用a与c的大小关系判断与Ca2+距离最近Ca2+的位置；三是不能利用微粒坐标计算微粒间的距离。(2)对批判性思维与辩证能力的考查：主要体现为结构不良问题的思辨和非常规研究对象两个方面，结构不良问题的思辨主要表现为晶胞结构示意图的缺失，非常规研究对象主要表现为非立方晶胞的结构。(3)总结提升：本题和第4题有考查形式上有相似之处，均为没有直接给出晶胞结构的考查，解答此类题目的思路方法：第一步，根据题给信息确定晶胞结构；第二步，根据晶胞结构，结合各选项进行分析判断。 6．A 【详解】由图可知，位于立方体顶点的铁离子和亚铁离子总数为：8×=1，位于棱上的氰根离子个数为：12×=3，由题意可知，蓝色沉淀的化学式为：K[Fe2(CN)6]，则最小的单元结构是晶胞结构的；钾离子位于立方体的体心，晶胞中钾离子的填充率为50%；铁离子和亚铁离子位于晶胞的顶点和面心，离子在空间的排布方式为面心立方堆积。 A项，由分析可知，钾离子位于立方体的体心，晶胞中钾离子的填充率为50%，则距离位于顶点的亚铁离子最近的钾离子个数为4，所以错误；B项，KFe[Fe(CN)6]晶体中的亚铁离子位于晶胞的体心和面心，在空间的排布方式为面心立方堆积，所以正确；C项，由分析可知，晶胞中K[Fe2(CN)6]的个数为4，设晶体的密度为ρg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=( a×10—10)3ρ，解得ρ=，所以正确；D项，由题给信息可知，Tl+离子的离子半径与钾离子相近，因此Tl+离子可取代钾离子填入晶胞的间隙中被阴离子固定，避免其在体内扩散，即蓝色沉淀可作为Tl+离子的解毒剂，所以正确。 【题后复盘】(1)错因分析：有的学生把题给最小的单元结构当作晶胞处理；有的学生无法根据题给的最小单元结构构建该物质的晶胞，如简单地根据Fe原子个数误认为晶胞是2个最小的单元结构组成的。 (2)批判性思维与辩证能力的考查：一是非常规的研究对象，由晶胞换为最小单元结构；二是结构不良问题的思辨，图示中没有给出K+的位置，需要根据晶胞结构添加。 学科网（北京）股份有限公司 $