热点07 晶胞的结构分析及计算-2024年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

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有关晶体结构的分析与计算是考题中必考考点之一，也是难点之一。本部分往往是综合性、创新性考题的重要载体，试题对考生信息获取、加工和处理能力提出较高要求，同时也对理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、探究与创新等关键能力进行重点考查，要求考生有足够的知识积累、扎实的学科观念，能够在不同情境下处理复杂任务。
解答此类问题不仅需要熟练掌握化学中的有关晶体的一些基础知识，而且还要能够准确理解物理、数学中的一些知识点，如推断或计算过程中常会涉及晶体密度、NA、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、化学键的夹角、晶胞中的原子坐标等问题，需要我们能够将数理化知识合理地综合应用。
预计2024年高考中，考查的主要方向有：
（1）晶体类型判断、均摊法求晶体的化学式；
（2）晶体熔沸点比较及原因解释；
（3）晶体密度、晶胞粒子间距、微粒半径、晶胞粒子分数坐标、空间利用率等的计算；
解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，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。
【策略1】掌握晶胞中粒子数目的计算方法——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
（2）非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq \f(1,3)。
（3）当晶胞为六棱柱时，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个六棱柱所共有，即顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有eq \f(1,6)、eq \f(1,3)、eq \f(1,4)、eq \f(1,2)属于该六棱柱。
（4）审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。
【策略2】掌握坐标参数、晶胞参数的分析与计算
（1）原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置
原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根据晶体结构的特点，通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型(面心立方最密堆积)和镁型(六方最密堆积)两种晶体类型。
（2）晶胞参数——描述晶胞的大小和形状
①金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式(设棱长为a)
②宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
③晶体中粒子间距离的计算
（3）立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断
判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“eq \a\vs4\al(○)”表示)：
每个面上有4个，共计12个。
【策略3】熟记常见晶体结构特征及分析方法
1．常见分子晶体结构分析
2．常见原子晶体结构分析
3．常见离子晶体结构分析
(1)典型离子晶体模型
(2)晶格能
①定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据，可以用来衡量离子键的强弱，晶格能越大，离子键越强。
②影响因素：晶格能的大小与阴阳离子所带电荷、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大。
③对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。
4．常见金属晶体结构分析
(1)金属晶体的四种堆积模型分析
(2)金属晶胞中原子空间利用率计算
空间利用率＝eq \f(球体积,晶胞体积)×100%，球体积为金属原子的总体积。
①简单立方堆积
如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝eq \f(4,3)πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%。
②体心立方堆积
如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为eq \r(2)a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝eq \f(4,\r(3))r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,\f(4,\r(3))r3)×100%≈68%。
③六方最密堆积
如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×eq \r(3)r＝2eq \r(3)r2，h＝eq \f(2\r(6),3)r，V晶胞＝S×2h＝2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r＝8eq \r(2)r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%。
④面心立方最密堆积
如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq \r(2)r，V晶胞＝a3＝(2eq \r(2)r)3＝16eq \r(2)r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。
(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系
若1个晶胞中含有x个微粒，则1 ml该晶胞中含有x ml 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 ml晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。
5．过渡晶体与混合型晶体
（1）过渡晶体
纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。
（2）混合型晶体
像石墨这样的晶体是一种混合型晶体，既有共价键，又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性。
【策略4】晶体熔点高低的比较
（1）不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。
②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）同种类型晶体熔、沸点的比较
①共价晶体
eq \x(原子半径越小)→eq \x(键长越短)→eq \x(键能越大)→eq \x(熔点越高)
如熔点：金刚石>碳化硅>硅。
②离子晶体
一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
③分子晶体
a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如熔、沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如熔、沸点：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：
④金属晶体
金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。
【策略5】掌握晶体的有关计算
1．确定晶胞中原子坐标与投影图
晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来。
注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。
（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eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。
②x、y平面上的投影图：
（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)，13eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，12eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))，则15的原子坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，1，\f(1,2)))，11为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，1))。
②x、y平面上的投影图：
（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，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))。
②x、y平面上的投影图：
（4）沿体对角线投影
①钾型晶胞
②铜型晶胞
2．空间利用率的计算方法
（1）空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
空间利用率＝eq \f(球体积,晶胞体积)×100%。
（2）空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。
如：六方晶胞(如图)。
S＝2r×eq \r(3)r＝2eq \r(3)r2
h＝eq \f(2\r(6),3)r
V(球)＝2×eq \f(4,3)πr3
V(晶胞)＝S×2h＝2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r＝8eq \r(2)r3
空间利用率＝eq \f(V（球）,V（晶胞）)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%
考向一 晶体类型的判断
1．（2023·江苏·统考高考真题）元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是
A．原子半径：B．第一电离能：
C．碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体D．可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
【答案】D
【详解】A．同主族元素原子半径从上往下原子半径增大，故原子半径：，A错误；
B．同周期主族元素，从上往下原子半径增大，更易失电子，第一电离能：，B错误；
C．晶体硅、SiC均为共价晶体，碳单质中金刚石为共价晶体，而石墨为混合晶体，C60为分子晶体，C错误；
D．周期表中元素Si附近存在许多准金属，可在其周围寻找半导体材料，D正确。
故选D。
2．（2023·山东·统考高考真题·节选）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1)时，与冰反应生成和。常温常压下，为无色气体，固态的晶体类型为 ，水解反应的产物为 (填化学式)。
【答案】(1)分子晶体 HF 、
【详解】
（1）常温常压下，为无色气体，则的沸点较低，因此，固态HOF的晶体类型为分子晶体。分子中F显-1价，其水解时结合电离的生成HF，则结合电离的，两者反应生成，因此，水解反应的产物为HF 、。
3．（2023·全国·统考高考真题）将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：
(1)图1所示的几种碳单质，它们互为 ，其中属于原子晶体的是 ，间的作用力是 。
【答案】(1)同素异形体 金刚石 范德华力
【详解】
（1）同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图1所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；间的作用力是范德华力；
考向二 晶体的结构分析与计算（选择题）
4．（2023·河北·统考高考真题）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该氧化物的化学式为
B．该氧化物的密度为
C．原子之间的最短距离为
D．若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则q点原子位于晶胞面的面心
【答案】B
【详解】A．根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、个O，则立方氧化锆的化学式为ZrO2，选项A正确；
B．结合A分析可知，晶体密度为，选项B错误；
C．原子之间的最短距离为面对角线的一般，即，选项C正确；
D．根据晶胞的位置可知，若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则垂直向下，q点原子位于晶胞面的面心，选项D正确；
答案选B。
5．（2023·湖南·统考高考真题）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。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．晶体最简化学式为
B．晶体中与最近且距离相等的有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
【答案】C
【详解】A．根据晶胞结构可知，其中K个数：8×=1，其中Ca个数：1，其中B个数：12×=6，其中C个数：12×=6，故其最简化学式为，A正确；
B．根据晶胞结构可知，位于晶胞顶点，Ca2+位于体心，每个为8个晶胞共用，则晶体中与最近且距离相等的有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，则1个晶胞质量为：，晶胞体积为a3×10-30cm3，则其密度为，D正确；
故选C。
6．（2023·湖北·统考高考真题）镧La和H可以形成一系列晶体材料，在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，中的每个H结合4个H形成类似的结构，即得到晶体。下列说法错误的是
A．晶体中La的配位数为8
B．晶体中H和H的最短距离：
C．在晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D．单位体积中含氢质量的计算式为
【答案】C
【详解】A．由的晶胞结构可知，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．由晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：，故B正确；
C．由题干信息可知，在晶胞中，每个H结合4个H形成类似的结构，这样的结构有8个，顶点数为48=32，且不是闭合的结构，故C错误；
D．1个晶胞中含有58=40个H原子，含H质量为g，晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3，则单位体积中含氢质量的计算式为，故D正确；
答案选C。
考向三 “均摊法”确定晶体的化学式
7．（2022·湖北·统考高考真题）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．的配位数为6B．与距离最近的是
C．该物质的化学式为D．若换为，则晶胞棱长将改变
【答案】B
【详解】A．配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，位于体心，F-位于面心，所以配位数为6，A正确；
B．与的最近距离为棱长的，与的最近距离为棱长的，所以与距离最近的是，B错误；
C．位于顶点，所以个数==1，F-位于面心，F-个数==3，位于体心，所以个数=1，综上，该物质的化学式为，C正确；
D．与半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；
故选B。
8．（2023·辽宁·统考高考真题）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-3B．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
【详解】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。
9．（2023·浙江·高考真题·节选）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：
(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ，该化合物的化学式为 。
【答案】(3)共价晶体
【详解】
（3）Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图可知，原子间通过共价键形成的空间网状结构，形成共价晶体；根据均摊法可知，一个晶胞中含有个Si，8个P，故该化合物的化学式为。
考向四 晶胞的有关计算（密度、微粒间距、空间利用率、配位数、原子坐标等）
10．（2023·重庆·统考高考真题）配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列说法错误的是
A．中心原子的配位数是4B．晶胞中配合物分子的数目为2
C．晶体中相邻分子间存在范德华力D．该晶体属于混合型晶体
【答案】D
【详解】A．由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知，中心原子M周围形成了4个配位键，故中心原子M的配位数是4，A正确；
B．由题干图示晶胞结构可知，晶胞中配合物分子的数目为=2，B正确；
C．由题干信息可知，该晶体为由分子组成的分子晶体，故晶体中相邻分子间存在范德华力，C正确；
D．由题干信息可知，该晶体为由分子组成的分子晶体，D错误；
故答案为：D。
11．（2023·山东·统考高考真题·节选）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：
(3)一定条件下，和反应生成和化合物。已知属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数)，其中化合价为。上述反应的化学方程式为 。若阿伏伽德罗常数的值为，化合物的密度 (用含的代数式表示)。
【答案】(3)
【详解】
（3）一定条件下，、和反应生成和化合物X。已知X属于四方晶系，其中Cu化合价为+2。由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为、白球的个数为、灰色球的个数为，则X中含有3种元素，其个数比为1:2:4,由于其中Cu化合价为+2、的化合价为-1、K的化合价为+1，根据化合价代数和为0，可以推断X为，上述反应的化学方程式为。若阿伏加德罗常数的值为，晶胞的质量为，晶胞的体积为，化合物X的密度。
12．（2023·全国·统考高考真题·节选）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题：
(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，晶胞中含有 个。该物质化学式为 ，B-B最近距离为 。
【答案】(3)1
【详解】
（3）由硼镁化合物的晶体结构可知位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有个，由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中Mg的个数为1；晶体结构中在正六棱柱体内共6个，则该物质的化学式为；由晶胞沿c轴的投影图可知，B原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍，顶点到对边的垂线长度为，因此B-B最近距离为。
13．（2022·河北·高考真题·节选）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
①该物质的化学式为 。
②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原子的坐标为(，，)，则B原子的坐标为 。
【答案】(6)Cu2ZnSnS4 (，，)
【详解】
（6）①由晶胞结构可知，位于顶点和体心的锌原子个数为8×+1=2，位于面上的铜原子个数为8×=4，位于面心和棱上的锡原子个数为2×+4×=2，位于体内的硫原子个数为8，则该物质的化学式为Cu2ZnSnS4，故答案为：Cu2ZnSnS4；
②若将晶胞先分为上下两个相等的正方体后再将每个正方体继续分为8个相等的小正方体，则B原子位于上面的正方体分割成的8个小立方体中位于右下后方的小立方体的体心，由A原子的坐标为(，，)可知，B原子的坐标为(，，)，故答案为：(，，)。
考向五 晶体类型与物质熔沸点的关系
14．（2023·全国·统考高考真题·节选）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题：
(2)已知一些物质的熔点数据如下表：
与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是 。分析同族元素的氯化物、、熔点变化趋势及其原因 。的空间结构为 ，其中的轨道杂化形式为 。
【答案】(2)钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而为分子晶体 随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：、、均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大 正四面体
【详解】
（2）与均为第三周期元素，熔点明显高于，原因是：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，其熔点较高；而为分子晶体，其熔点较低。由表中的数据可知， 、、熔点变化趋势为：随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：、、均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大。的空间结构为正四面体，其中的价层电子对数为4，因此的轨道杂化形式为。
15．（2023·全国·统考高考真题·节选）将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：
(3)气态通常以二聚体的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中的轨道杂化类型为 。的熔点为，远高于的，由此可以判断铝氟之间的化学键为 键。结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，的配位数为 。若晶胞参数为，晶体密度 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。
【答案】(3) 离子 2
【详解】
（3）由的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中A1的轨道杂化类型为。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知，其中含灰色球的个数为，蓝色球的个数为，则灰色的球为，距最近且等距的有2个，则的配位数为2。若晶胞参数为a pm，则晶胞的体积为，晶胞的质量为，则其晶体密度。
16．（2022·福建·统考高考真题）1962年首个稀有气体化合物问世，目前已知的稀有气体化合物中，含氙(54Xe)的最多，氪 (36Kr)次之，氩(18Ar)化合物极少。是与分子形成的加合物，其晶胞如下图所示。
回答下列问题：
(1)基态原子的价电子排布式为 。
(2)原子的活泼性依序增强，原因是 。
(3)晶体熔点： (填“>”“<”或“=”)，判断依据是 。
(4)的中心原子的杂化轨道类型为 。
(5)加合物中 ，晶体中的微粒间作用力有 (填标号)。
a.氢键 b.离子键 c.极性共价键 d.非极性共价键
【答案】
(1)
(2)同族元素，从上而下原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引逐渐减弱，失电子能力逐渐增强
(3)< 二者为同构型的分子晶体，相对分子质量大，范德华力大，熔点高
(4)
(5)2 bc
【详解】
（1）位于元素周期表中第四周期VA族，原子序数为33，由构造原理写出其价电子排布式为。
（2）同族元素，从上而下原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，故原子的活泼性依序增强。
（3）和是同构型的分子晶体，相对分子质量大，范德华力大，熔点高，晶体熔点：<。
（4）的中心原子的价层电子对数为：3+=4，杂化轨道类型为。
（5）由晶胞结构可知，其中含有8个、4个、4个，则加合物中2，晶体中的微粒间作用力有离子键、极性共价键，故选bc。
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1．（2023·吉林长春·校考三模）氮化铬的晶胞结构如图所示，A点分数坐标为(0，0，0)。氮化铬的晶体密度为dg/cm3，摩尔质量为M g/ml，晶胞参数为anm，NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．铬原子的价电子排布式为
B．Cr原子位于N原子构成的四面体空隙中
C．距离Cr原子最近的Cr原子有8个
D．
【答案】D
【详解】A．已知Cr是24号元素，根据洪特规则及特例可知，基态铬原子价层电子排布式为3d54s1，A错误；
B．由题干晶胞示意图可知，Cr原子位于N原子构成的八面体空隙中，B错误；
C．由题干晶胞示意图可知，距离体心的Cr原子最近的Cr原子位于棱心，共有12个，C错误；
D．由题干晶胞示意图可知，N原子位于顶点和面心，个数为8×+6×=4，Cr原子位于棱心和体心，个数为12×+1=4，晶胞质量为g，晶胞体积为（a×10-7）3cm3，根据ρ=可得，dg⋅cm-3=，则a=，D正确；
故答案为：D。
2．（2023·广东梅州·统考三模）晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是
A．阴、阳离子个数比为
B．晶体中距离最近的的数目为12
C．若晶胞边长均为，则和之间的最短距离为
D．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
【答案】C
【详解】A．位于顶点和面心，个数为，位于棱心和体心，个数为，阴、阳离子个数比为，A项正确；
B．晶体的晶胞中，该晶体中距离最近的的数目为12，B项正确；
C．与之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半，即和之间的最短距离为，C项错误；
D．由晶胞结构可知，晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心，D项正确；
故选C。
3．（2024·广西·校联考模拟预测）氧化铈(CeO2)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Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构，这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性质和应用。假设CeO2晶胞边长为apm，下列说法错误的是
A．CeO2晶胞中与最近的核间距为
B．CeO2立方晶胞中铈离子的配位数为4
C．CeO2晶胞中氧离子填充在铈离子构成的四面体空隙中
D．若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1的晶体，则此晶体中O2−的空缺率为5%
【答案】B
【详解】A．CeO2晶胞中与最近的核间距为晶胞对角线长度的四分之一，即，选项A正确；
B．由图知，CeO2立方晶胞中Ce位于顶点和面心，O位于8个小立方体的体心，则铈离于的配位数为8，选项B错误；
C．结合选项B可知，CeO2晶胞中氧离子填充在铈离子构成的四面体空隙中，选项C正确；
D．氧化铈(CeO2)立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，则未掺杂前每个晶胞中含4个Ce8个O、若掺杂Y2O3后得到n(CeO2)∶n(Y2O3)=0.8∶0.1的晶体，每个晶胞中Ce与Y共4个时含4×(0.8×2+0.1×3)=7.6个O，则此晶体中O2−的空缺率=5%，选项D正确；
答案选B。
4．（2024·广西·校联考模拟预测）物质的结构决定物质的性质，下列性质差异与结构因素匹配正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【详解】A．碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠小的原因是碳酸氢钠晶体中间存在氢键，与阴离子电荷数无关，A不正确；
B．乙酸中羟基与羰基相连，乙醇中羟基与乙基相连，羰基的吸电子能力强于乙基，因此乙酸中的羟基极性更强，更易电离，B正确；
C．甲烷和氨气的中心原子的杂化方式均为sp3，其键角差异是：氨气的中心原子N原子上有孤电子对，根据价层电子对互斥理论，孤电子对与σ键的斥力大于σ键之间的斥力，因此氨气的键角略小于109.5°，C不正确；
D．与NaBF4均为离子化合物，判断离子化合物的熔点高低通常用晶格能，晶格能与离子的电荷、离子的半径和离子的电子层结构有关，离子的电荷越高，半径越小，晶格能越大，熔点越高，与NaBF4离子电荷相同，但的阳离子半径大于Na+，因此晶格能小，熔点低，D不正确；
故选B。
5．（2023·辽宁·校联考三模）一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，A点、B点原子的分数坐标分别为、，下列说法错误的是
A．该晶体的化学式为
B．C点原子的分数坐标为
C．晶胞中四面体空隙的占有率为50%
D．晶胞中C、D间距离
【答案】D
【详解】A．晶胞中位于顶点、面上、和体内的Cu原子个数=，位于面上、棱上的In原子个数=，位于体内的Te原子个数=8×1=8，则Cu、In、Te的原子个数比为4:4:8=1:1:2，晶体的化学式为CuInTe2，A正确；
B．由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、可知，晶胞边长为1，则位于体对角线处，面对角线处的C原子的分数坐标分别为，B正确；
C．由晶胞结构可知，In原子形成的四面体空隙有8个，形成的八面体空隙也有8个，则四面体空隙的占有率为，C正确；
D．由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为pm、pm可知，C、D间距离d=，D错误；
答案选D。
6．（2023·北京海淀·校考三模）钛酸钙是典型的钙钛矿型化合物，该类化合物具有特殊的理化性质，比如吸光性、电催化性等，其晶体结构如图所示。下列说法正确的是
A．基态钛原子价电子排布式为4s23d2
B．钛酸钙的化学式为CaTiO2
C．每个晶胞中含有8个Ca2+
D．每个Ca2+周围距离最近且等距的O2-有12个
【答案】D
【详解】每个晶胞中钛离子为1个，晶胞的八个钙离子在立方体顶点上，六个氧离子在面心，根据均摊原则，每个晶胞实际占有钙离子数目为，氧离子数目为，晶胞的化学式为CaTiO3。
A．Ti为22号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，可见其价层电子排布式为3d24s2，A错误；
B．每个晶胞中钛离子为1个，晶胞的八个钙离子在立方体顶点上，六个氧离子在面心，根据均摊原则，每个晶胞实际占有钙离子数目为，氧离子数目为，所以晶胞的化学式为CaTiO3，B错误；
C．每个晶胞实际占有钙离子数目为，C错误；
D．由晶胞结构可知，以顶点为研究对象，在1个晶胞中Ca²⁺周围距离最近且等距的O2-有3个，该顶点被8个晶胞共用，则每个Ca²⁺周围距离最近且等距的O2-有=3×8× =12个，D正确；
故选D。
7．（2023·河北唐山·统考模拟预测）AlxCOy的立方晶胞如图所示，已知处在体心处的原子为C，晶胞参数anm，下列说法错误的是
A．x=1，y=3
B．该晶胞的密度为
C．该晶胞的俯视图为
D．晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为6
【答案】D
【详解】A．黑球位于顶点，个数为=1，白球位于面心，个数为=3，钴原子位于体心，个数为1，根据化合价代数和为0，则黑球为Al，白球为O，化学式为AlCO3，即x=1，y=3，故A说法正确；
B．晶胞的质量为=，晶胞的体积为(a×10-7)3cm3，则晶胞的密度为g/cm3=g/cm3，故B说法正确；
C．俯视时，顶点黑球重合，侧面上的白球投影到棱的中线上，上下面心白球与体心重合，因此俯视图为 ，故C说法正确；
D．与Al距离最近的O位于面心上，个数为12个，故D说法错误；
答案为D。
8．（2023·广东·模拟预测）晶体硬度大、耐磨、耐高温，是飞行器红外增透的理想材料，其合成途径之一为立方晶胞结构如图所示(已知：以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标)。图中原子1的坐标为，下列说法正确的是
A．晶体属于分子晶体
B．分子的空间构型是平面三角形
C．氢化物的稳定性与沸点：
D．原子2和3的坐标分别为
【答案】D
【详解】A．根据晶体硬度大、耐磨、耐高温，可判断是共价晶体，A错误；
B．中心原子P为sp3杂化，其键电子对数为3，孤电子对数为1，分子的空间构型是三角锥形，B错误；
C．元素的非金属性越强其简单氢化物的稳定性越强，则氢化物的稳定性，氢化物的沸点与相对分子质量和氢键有关，氢化物的沸点为，C错误；
D．图中原子1的坐标为，则原子2的坐标为，原子3的坐标为，D正确；
故选D。
9．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）下列分类正确的是
A．VSEPR模型相同：和B．晶体类型相同：石英和干冰
C．极性分子：和D．基态原子价层相同：Cr和Cu
【答案】D
【详解】A．水分子中氧原子的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，三氯化硼分子中硼原子的价层电子对数为为3，VSEPR模型为平面三角形，则两者的VSEPR模型不同，故A错误；
B．石英为熔沸点高的共价晶体，干冰为熔沸点低的分子晶体，则两者的晶体类型不同，故B错误；
C．二硫化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0，分子的空间构型为结构对称的直线形，属于非极性分子，二氟化氧分子中氧原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为结构不对称的V形，属于极性分子，故C错误；
D．铬元素的原子序数为24，基态原子的价电子排布式为3d54s1，铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，则两者的基态原子价层相同，故D正确；
故选D。
10．（2023·湖北武汉·校考模拟预测）纳米晶体作为新一代光电半导体材料，已被广泛应用于光电子器件领域。的晶胞为立方型，其结构如下图所示。容忍因子(、和分别代表着A、B、C位的离子半径)，其数值越接近1，晶体结构越稳定。已知。下列说法错误的是
A．晶体中和的配位数均为6
B．晶体中填充在构成的正八面体空隙中
C．若要提高晶体的稳定性，可用离子半径略小于的离子取代
D．若某型晶体的容忍因子，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切
【答案】A
【详解】A．根据晶胞结构可知晶体中的配位数为12，的配位数均为6，A错误；
B．根据晶胞结构晶体中填充在构成的正八面体空隙中，B正确；
C．根据题干可知容忍因子其数值越接近1，晶体结构越稳定，处于B位，，若用离子半径略小于的离子取代，容忍因子的分母减小、容忍因子增大，越来越接近1，会提高晶体的稳定性，C正确；
D．说明，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切，D正确；
故选A。
11．（2023·海南·模拟预测·节选）N、P、为第VA族元素，该族元素及其化合物在生产，生活中有广泛应用。回答下列问题：
(5)由砷，铁，钙组成的某种新材料，的晶胞结构如图所示。已知：，底边边长为a，高为b，1号原子的高为。
①1号原子的坐标为 ，距离2号原子最近的原子有 个。
②该晶体密度为 (为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(5) 8
【详解】
（5）①1号原子位于坐标x方向的1/2处，y方向的1/2处，z方向高度的1/8处，坐标为：；根据结构分析，2号原子为Ca原子，距离2号原子最近的As为8个(黑球或白球)；
②经过分析可知，该晶胞中含有Ca原子2个，Fe原子4个，As原子4个，晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为a2b×10-21cm3，该晶体的密度为g/cm3。
12．（2023·四川成都·校考一模·节选）硼、氮、磷、钴、镍等元素的化合物在现代农业、科技、国防中有着许多独特的用途。
(3)制备氮化硼的一种方法为。立方氮化硼()的晶胞如图1所示，其晶体类型为 ，N的配位数为 。试用价层电子对互斥理论解释的键角比大的原因： 。
(5)晶胞为型结构(如图3)。其中可看成填充在组成的 空隙中，填充率为。将在空气中加热，部分被氧化为，成为，晶体仍保持电中性，则会出现晶体缺陷，填充率下降。现有晶胞的质量为。则填充和未填充离子的空隙个数之比为 。
【答案】
(3)原子晶体 4 BCl3价层电子对数为3，NH3价层电子对数为4，中心原子N上有一对孤电子对，会对三对成键电子对产生排斥力，使得三对成键电子对间的夹角变小，故BCl3的键角比NH3大
(5)正八面体 1∶2∶1
【详解】
（3）立方氮化硼()的晶胞如图1所示，其晶体类型为原子晶体，N的配位数为4。根据价层电子对互斥理论解释的键角比大的原因：BCl3价层电子对数为3，NH3价层电子对数为4，中心原子N上有一对孤电子对，会对三对成键电子对产生排斥力，使得三对成键电子对间的夹角变小，故BCl3的键角比NH3大。故答案为：原子晶体；4；BCl3价层电子对数为3，NH3价层电子对数为4，中心原子N上有一对孤电子对，会对三对成键电子对产生排斥力，使得三对成键电子对间的夹角变小，故BCl3的键角比NH3大；
（5）由图3可知，氧离子在棱上和体心，所以Ni2+填充在由O2-构成的正八面体空隙中：依据晶胞结构，Ni2+数目为8×+6×=4，O2-数目为12×+1=4，当出现晶体缺陷后，晶胞质量为4.0×10-22 g，4M(NixO)=4.0×10-22 g×NA ml-1≈241 g·ml-1，故此时晶体的化学式为Ni3O4，有一个Ni2+所在的空隙缺陷，依据化合价可知N(Ni2+)∶N(Ni3+)=1∶2，外加缺陷的空隙，填充Ni2+、Ni3+和未填充Ni离子的空隙个数之比为1∶2∶1。故答案为：正八面体；1∶2∶1。
13．（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模·节选）化工生产排放的烟气含有和，是空气污染的重要元凶。
(5)二氧化铈()作为一种脱硝催化剂，能在和之间改变氧化状态，将NO氧化为，并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物。铈氧化物晶胞发生的变化如下图所示，生成新的铈氧化物中x、y、z的最简整数比为 ，当发生如图所示变化时，可吸收标况下NO的体积为 。
【答案】(5)2：2：7 5.6L
【详解】
（5）由图可知，晶胞中含有Ce原子个数为，O原子位于晶胞内部，1个晶胞中含有7个O原子，即①根据化合物化合价为0可得②，联立①②可得；当发生如图所示变化时，有0.5mlCe元素由+4价降低至+3，NO中N元素化合价由+2升高至+4，根据化合价升降守恒可得，因此可吸收NO的物质的量为，在标准状况下的体积为0.25ml×22.4L·ml-1=5.6L。
14．（2023·四川资阳·统考一模·节选）硫是组成生命的重要元素。回答下列问题：
(5)ZnS在光导体材料、涂料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶体密度为，若将a位置离子的分数坐标确定为(0，0，0)，则b位置离子的分数坐标为 ，离子与离子的最近距离为 pm(列出计算式，阿伏加德罗常数用表示)。
【答案】(5)()
【详解】
（5）根据立方ZnS晶体结构图，若将a位置离子的分数坐标确定为(0，0，0)，则b位置离子的分数坐标为(0.75，0.25，0.75)；根据均摊原则S2-数为、Zn2+数为4，其晶体密度为，则晶胞边长为，离子与离子的最近距离为体对角线的，所以离子与离子的最近距离为pm。
15．（2024·浙江温州·统考一模·节选）2023年8月1日起，我国对镓(Ga)等相关物项实施出口管制。Ga与B、Al处于同一主族。请回答：
(2)①硼的氢化物叫硼烷()。如(乙硼烷-6)、(丁硼烷-10)等。下列说法不正确的是 ；
A．B原子由需吸收能量
B．的结构式：
C．同周期相邻元素的电负性大小：
D．与反应生成，分子中键与键数目之比为：
②氮和硼形成的化合的BN，与互为等电子体，通常存在石墨型与金刚石型两种结构，可发生如下转化：。两类化合物中B原子的杂化方式分别为： ；金刚石型的BN的硬度大于金刚石，原因是 ；
③极易发生水解生成和，请写出反应的化学方程式： ；
(3)Ga与N形成的化合物是一种重要的半导体材料，晶体的部分结构如图。
①Ga的配位数为： ；
②下列所示为图1所对应晶胞的是： 。
A． B． C． D．
【答案】
(2)AB 、 金刚石型BN为共价晶体，的键能大于金刚石中键能，所有硬度更大 或
(3)4 A
【详解】
（2）①A．B原子由，与能量相同，不需吸收能量，故A错误
B．的结构式：，故B错误；
C．同周期元素电负性从左到右逐渐增强，所以同周期相邻元素的电负性大小：，故C正确；
D．与反应生成，分子中含4个共价单键和1个三键，则键与键数目之比为：，故D正确；
答案选AB；
②氮和硼形成的化合的BN，与互为等电子体，通常存在石墨型与金刚石型两种结构，可发生如下转化：。类比混合型晶体石墨，石墨中每个中心原子直接与其它3个原子相连，属于sp2杂化；类比共价晶体金刚石，每个C原子直接与其余4个C相连，属于sp3杂化；金刚石型的BN的硬度大于金刚石，原因：金刚石型BN为共价晶体，的键能大于金刚石中键能，所有硬度更大；
③极易发生水解生成和，反应的化学方程式：或；
（3）①根据晶体结构图可知，直接与Ga相连的N有4个，则Ga的配位数为4；
②晶胞是晶体结构的基本单元，根据晶胞与晶体间关系可知，为图1所对应晶胞的是，答案选A。
16．（2023·四川绵阳·统考一模·节选）某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质，其电池总反应为：6MnO2+3Zn+(6+x)H2O+ZnSO46MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3•xH2O。其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段，图3是碳纳米管。
回答下列问题：
(1)如图所示的几种碳单质中，属于原子晶体的是 ，与碳纳米管互为同素异形体的分子晶体是 。
(4)一种新型稀磁半导体LiZnmMnnAs，其立方晶胞结构如图所示。
①m= ，n= 。
②已知NA为阿伏加德罗常数的值，LiZnmMnnAs的摩尔质量为Mg•ml-1，晶体密度为dg•cm-3。晶胞中As原子与Mn原子之间的最短距离为 nm(列出计算式)。
【答案】
(1)金刚石 C60
(4)0.75 0.25 ×107
【详解】
（1）共价晶体特点：①由原子直接构成晶体，所有原子间只靠共价键连接成一个整体；②由基本结构单元向空间伸展形成空间网状结构，根据结构简式推出，金刚石为共价晶体；分子晶体，指分子间通过分子间作用力构成的晶体，同素异形体是由同种元素组成不同结构的单质，因此与碳纳米管互为同素异形体的分子晶体为C60、石墨炔；答案为：金刚石；C60；
（4）①Li位于棱上和体心，Li的个数，As位于晶胞内部，个数为4，Zn位于顶点和面上，个数为=3，Mn位于顶点和面心，个数，则LiZnmMnnAs中，m=，n=；故答案为；；
②晶胞的质量g，晶胞参数为cm3，As、Mn最短距离是体对角线的，即×107nm，故答案为×107。
17．（2023·山东菏泽·校考二模·节选）锡与形成化合物种类最多的元素同主族，是大名鼎鼎的“五金”(金、银、铜、铁、锡)之一，早在我国古代，人们便发现并使用锡。回答下列问题：
(3)某Sn和Nb形成的金属互化物，其晶胞(白球代表Sn，黑球代表Nb)为
晶胞的参数为a(pm)，则在体对角线方向的投影为 (填字母)；若最简的式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞的密度为 g/cm3。
【答案】(3)B
【详解】
（3）根据晶胞图可得出，体对角线的投影为B；根据晶胞结构可知，Sn原子个数为，Nb原子个数为，晶胞质量为=，晶胞体积为，则晶胞密度为=；
18．（2022·黑龙江齐齐哈尔·统考三模·节选）臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为和，NOx也可在其他条件下被还原为N2，回答下列问题：
(4)①离子晶体CaC2的晶胞结构如图所示。CaC2中包含的化学键为 。从钙离子看该晶体属于 堆积，一个晶胞中含有的π键有 个。
②图中所示晶胞中，底面边长为anm，高为bnm2晶体密度为 g⋅cm﹣3(NA表示阿伏加德罗常数的值，用含NA、a、b的计算式表示)。
【答案】(4)离子键、非极性共价键 8 面心立方
【详解】
（4）①CaC2是离子化合物，由Ca2+和构成，则CaC2中包含的化学键为为离子键、非极性共价键Ca2+处于晶胞的顶点与面心位置，类似于Cu晶体的堆积方式；一个，晶胞中1+12×=4，故答案为：离子键、非极性共价键；8；
②CaC2晶体中Ca2+处于晶胞的顶点与面心位置，数目为3×+6=4，1+12×=4，×64g=g3b×10﹣21cm3，晶体密度ρ==，故答案为：。
19．（2024·四川绵阳·统考一模·节选）氮、硼、锂及其化合物在工农业生产、生活和科研中有着广泛的应用。回答下列问题：
(5)的结构如图：
则B原子的配位数是 。
(6)可由与按一定比例反应合成。和的熔点如表所示：
与均属于 晶体；熔点：，原因是 。
(7)的晶胞结构如图所示，其中位于体心，则位于 (填“顶点”或“棱边”)。
在晶胞的另一种结构中，位于顶点，则位于 (填“体心”“面心”或“棱边”)。
(8)氮化镓(GaN)为六方晶胞，其晶胞结构如图所示：
下列属于从晶体中分割出的平行六面体的是________(填标号)。
A． B．C．D．
【答案】
(5)3、4
(6)离子 两者均为离子晶体，离子半径大于S2-，且所带电荷数小于S2-，晶格能大于
(7)棱边 体心
(8)AC
【详解】
（5）由图所知，离子中B原子所连接的原子数分别为3个和4个，则B原子的配位数是3、4；
（6）离子晶体的熔沸点较高，根据熔沸点，都为离子晶体，离子晶体的熔沸点高低取决于离子半径大小和离子所带电荷数，离子半径大于S2-，且所带电荷数小于S2-，晶格能大于，所以的熔点大于的熔点，故答案为：离子晶体；两者均为离子晶体，离子半径大于S2-，且所带电荷数小于S2-，晶格能大于；
（7）如图所示的晶胞结构，根据均摊法，含有1个且位于体心；根据化学式可知，含有3个Li+，则Li+位于棱边；在晶胞的另一种结构中，位于顶点，把晶胞的向右上移至顶点，则向右上移至于体心，故答案为：棱边；体心；
（8）由图可知，从晶体中分割出的平行六面体，若镓原子在8个顶点，则四条竖棱上存在4个氮原子且位于棱心的中上部，体内存在1个氮原子、1个镓原子；若氮原子在8个顶点，则四条竖棱上存在4个镓原子且位于棱心的中下部，体内存在1个氮原子、1个镓原子；故选AC。
20．（2023·浙江·校联考一模·节选）氟及其化合物种类繁多，应用广泛。请回答：
(5)某含氟化合物晶胞如图，其化学式为 ，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g/cm3
【答案】
(5)K2CuF4
【详解】
（5）根据均摊法计算，一个晶胞中的个数为，F的个数为，K的个数为，所以该含氟化合物的化学式为；
②该晶胞中共含有Cu原子2个，F原子8个，K原子4个，所以一个晶胞的质量，晶胞体积，所以该晶体的密度为。晶胞的结构分析及计算
考向一 晶体类型的判断
考向二 晶体的结构分析与计算（选择题）
考向三 “均摊法”确定晶体的化学式
考向四 晶胞的有关计算（密度、微粒间距、空间利用率、配位数、原子坐标等）
考向五 晶体类型与物质熔沸点的关系
面对角线长＝eq \r(2)a。
eq \a\vs4\al() 4r＝eq \r(2)a (r为原子半径)。
体对角线长＝eq \r(3)a。
eq \a\vs4\al() 4r＝eq \r(3)a (r为原子半径)。
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①A周围有4个B，B周围有12个A,②A周围有2个C，C周围有6个A,③B周围有6个D，D周围有2个B,④B周围有8个C，C周围有8个B,⑤C周围有12个D，D周围有4个C,⑥A周围有4个D，D周围有4个A))
晶体
晶体结构
结构分析
干冰
(1)每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2
(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个
(3)密度＝eq \f(4×44 g·ml－1,NA×a3)(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
白磷
(1)面心立方最密堆积
(2)密度＝eq \f(4×124 g·ml－1,NA×a3)(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
晶体
晶体结构
结构分析
金刚石
(1)每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构
(2)键角均为109°28′
(3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内
(4)每个C参与4个C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2
(5)密度＝eq \f(8×12 g·ml－1,NA×a3)(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
SiO2
(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构
(2)每个正四面体占有1个Si,4个“eq \f(1,2)O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2
(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si
(4)密度＝eq \f(8×60 g·ml－1,NA×a3)(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
SiC、BP、AlN
(1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构
(2)密度：ρ(SiC)＝eq \f(4×40 g·ml－1,NA×a3)；ρ(BP)＝eq \f(4×42 g·ml－1,NA×a3)；ρ(AlN)＝eq \f(4×41 g·ml－1,NA×a3)(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
NaCl型
CsCl型
ZnS型
CaF2型
晶胞
配位数及影响因素
配位数
6
8
4
F－：4；Ca2＋：8
影响
因素
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
密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
eq \f(4×58.5 g·ml－1,NA×a3)
eq \f(168.5 g·ml－1,NA×a3)
eq \f(4×97 g·ml－1,NA×a3)
eq \f(4×78 g·ml－1,NA×a3)
堆积模型
简单立方堆积
体心立方堆积
六方最密堆积
面心立方最密堆积
晶胞
配位数
6
8
12
12
原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系
2r＝a
2r＝eq \f(\r(3)a,2)
2r＝eq \f(\r(2)a,2)
一个晶胞内原子数目
1
2
2
4
原子空间利用率
52%
68%
74%
74%
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
范德华力
(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
硬度
较小
很大
有的很大，有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高，有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
难溶于常见溶剂
大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性
一般不导电，溶于水后有的导电
一般不具有导电性
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
物质类别及举例
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2)
金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)
金属氧化物(如K2O、
Na2O)、强碱
(如KOH、NaOH)、
绝大部分盐(如NaCl)
（1）共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。
（2）含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。
（3）共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710 ℃，MgO的熔点为2852 ℃。
（4）金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。
（5）石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
（6）由原子形成的晶体不一定是共价晶体，如由稀有气体原子形成的晶体是分子晶体。
物质
熔点/℃
800.7
性质差异
结构因素
A
溶解度(20℃)：Na2CO3(29g)大于NaHCO3(9g)
阴离子电荷数
B
酸性：CH3COOH＞C2H5OH
羟基的极性
C
键角：CH4()大于NH3()
中心原子的杂化方式
D
熔点：低于
晶体类型
物质
熔点/℃
938
300