05 专题过关检测10 有机物的结构与性质（附答案解析）-备战高考化学大二轮专题突破系列（全国通用）

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晶体结构与性质


【研析真题•明方向】
1．(2022·湖北卷)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．Ca2+的配位数为6 B．与F－ 距离最近的是K+
C．该物质的化学式为KCaF3 D．若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变
2．(2022·山东卷)(多选)Cu2—xSe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Cu2—xSe晶胞中Cu2+个数为x
B．每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2—xSe晶胞，转移电子数为8
C．每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1－x
D．当NayCu2—xSe转化为NaCuSe时，每转移(1－y)mol电子，产生(1－x)mol Cu原子
3．(2021·湖北卷)某立方晶系的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。则下列说法正确的是(　　)

A．该晶胞的体积为a3×10—36cm3 B．K和Sb原子数之比为3:1
C．与Sb最邻近的K原子个数为4 D．K和Sb逐渐的最短距离为a/2 pm
4．(2021·天津卷)下列各组物质的晶体类型相同的是(　　)
A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl C．Cu和Ag D．SiC和MgO
【重温知识•固基础】
1．熟知典型的晶体结构模型
(1)常见分子晶体结构分析
晶体
晶体结构
结构分析
干冰

①每8个CO2分子构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子
②每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有个
③密度＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
白磷

(1)面心立方最密堆积
(2)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
冰


(1)每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接
(2)每个水分子实际拥有2个“氢键”
(3)冰晶体和金刚石晶胞相似的原因：每个水分子与周围四个水分子形成氢键
(2)常见共价晶体结构分析
晶体
晶体结构
结构分析
金
刚
石

硅
晶
体

原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r
①每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′
②金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，每个金刚石晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，碳原子为sp3杂化
③每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子
④C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键
⑤密度＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
SiO2

①SiO2晶体中最小的环为12元环，即：每个12元环上有6个O，6个Si
②每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2
③每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用
④每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子
⑤硅原子与Si—O共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol共价键
⑥密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
SiC

BN

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)＝；ρ(BN)＝；
ρ(AlN)＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
③若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d
(3)常见金属晶体结构分析——金属晶体的四种堆积模型分析
堆积模型
简单立方堆积
体心立方堆积
(钾型)
面心立方最密堆积
(铜型)
六方最密堆积
(镁型)
晶胞



或
代表金属
Po
Na K Fe
Cu Ag Au
Mg Zn Ti
配位数
6
8
12
12
晶胞内原子数目
1
2
4
2
原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系
r＝
r＝
r＝

密度的表达式







空间利用率
表达式






(4)典型离子晶体模型
晶体
晶体结构
结构分析
NaCl

①一个NaCl晶胞中，有4个Na+，有4个Cl－
②在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引6个Cl－，形成正八面体形； 每
个Cl－同时强烈吸引6个Na+
③在NaCl晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为6、6
④在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12个，
每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有12个
⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
CsCl

①一个CsCl晶胞中，有1个Cs+，有1个Cl－
②在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引8个Cl－，即：Cs+的配位数为8， 每个Cl－ 同时强烈吸引8个Cs+，即：Cl－的配位数为8
③在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个，形成正八面体形，在CsCl晶体中，每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有6个
④密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
ZnS

①1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋
②Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4
③密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
CaF2

①1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－
②CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是4
③密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)
2．晶体结构的计算方法
(1)“均摊法”计算复杂型晶体中晶胞粒子数目及化学式
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算

a．处于顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
b．处于棱边上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
c．处于晶面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱

六棱柱

平面型

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
(2)晶体密度及微粒间距离的计算
晶体密度的计算公式推导过程
若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol
晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝
右图为CsCl晶体的晶胞

假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3
(3)金属晶体空间利用率的计算方法
①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比
②

【题型突破•查漏缺】
1．下列说法正确的是(　　)
A．CaCl2中既有离子键又有共价键，所以CaCl2属于离子化合物
B．H2O汽化成水蒸气、分解为H2和O2，都需要破坏共价键
C．C4H10的两种同分异构体因为分子间作用力大小不同，因而沸点不同
D．水晶和干冰都是共价化合物，均属于原子晶体
2．下列说法错误的是(　　)
A．可用洪特规则解释第一电离能Be>B
B．基态原子4s轨道半满的元素分别位于 Ⅰ A族和 Ⅰ B族
C．与NH3相比，[Zn(NH3)6]2＋中H—N—H键角更大
D．CaF2晶体中Ca2＋与最近F－的核间距离为a cm，则其晶胞的棱长为a cm
3．下列说法正确的是(　　)
A．金刚石与石墨烯中的C－C－C夹角都为120°
B．SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
4．物质性质的差异与分子间作用力有关的是(　　)
A．硬度：晶体硅＜金刚石　　 B．热稳定性：HF＞HCl
C．沸点：Cl2＜I2 D．熔点：MgO＞NaCl
5．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是(　　)
A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅

C．MgO＞H2O＞O2＞Br2
D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
6．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H3S
C．S位于H构成的八面体空隙中 D．该晶体属于分子晶体
7．已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是(　　)

A．该结构单元中O原子数为3
B．Ni和Mg间的最短距离是a
C．Ni的配位数为4
D．该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4
8．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是(　　)

A．11BN 和10BN的性质无差异 B．该晶体具有良好的导电性
C．该晶胞中含有14个B原子，4个N原子 D．N原子周围等距且最近的N原子数为12
9．GaAS晶体被业内称为“半导体贵族”，2001年7月31日，我国科学家宣布掌握其生产技术，中国成为继日本和德国之后第三个拥有此项技术的国家。它的熔点很高，硬度很大，其原子间以共价键(配位键)相连，密度为ρ g·cm－3，Ga和AS的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．该晶体为原子晶体
B．在该晶体中Ga和AS的配位数均为4
C．所有原子均满足8电子稳定结构
D．原子的体积占晶胞体积的百分率为
10．晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体(如图)。其中含20个等边三角形和一定数量的顶角，每个顶角上各有一个原子。试观察推断这个基本结构单元所含B原子数，B—B键个数及键角正确的一组是( )

A．20个，60个，360° B．12个，30个，60°
C．9个，18个，45° D．18个，54个，90°
11．铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(白球代表Fe，黑球代表Mg)。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点为(，，0)。则下列说法正确的是( )

A．晶胞中Fe与Mg的配位数均为4 B．位置C点的原子坐标参数为(，，)
C．Mg与Fe之间的最近距离为 anm D．储氢后的晶体密度为
【题型特训•练高分】
1．如图是某活泼金属元素A与活泼非金属元素B形成的化合物晶体的一个晶胞，则下列说法中正确的是( )

A．该晶胞是二维空间粒子非密置层的一层层堆积
B．若晶胞边长为a，则该晶体中A与B粒子之间的最短距离为
C．该晶胞中与A粒子最近且等距的A粒子有8个
D．该晶胞中A粒子、B粒子的配位数都是8
2．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如图，下列有关冰晶胞说法正确的是( )

A．冰晶胞内水分子间以共价键结合
B．每个冰晶胞平均含有4个水分子
C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种
D．实验测得冰中氢键的作用力为18.5kJ/mol，而冰的熔化热为5.0kJ/mol，这说明冰熔化成水，氢键部分被破坏
3．如图，铁有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是( )

A．δ－Fe晶胞中含有2个铁原子，每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
B．晶体的空间利用率：δ－Fe＞γ－Fe＞α－Fe
C．设γ－Fe晶胞中铁原子的半径为d，则γ－Fe晶胞的体积是16d3
D．已知铁的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，δ－Fe晶胞的密度为ρ g·cm－3，则铁原子的半径r(cm)=
4．根据下列结构示意图，判断下列说法中正确的是( )

A．在CsCl晶体中，距Cs+最近的Cl－有6个
B．在CaF2晶体中，Ca2+周围距离最近的F－有4个
C．在SiO2晶体中，每个晶胞中含有4个Si原子和8个O原子
D．在铜晶体中，每个铜原子周围距离最近的铜原子有12个
5．食盐晶体的结构示意图如图所示．已知食盐的密度为ρ g·cm－3，摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，则在食盐晶体中Na+和Cl－ 的最小距离大约是( )

A． B． C． D．
6．已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6===3Na+＋AlF63－。现有冰晶石的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，▽是图中、中的一种。下列说法正确的是( )

A．冰晶石是原子晶体 B．大立方体的体心处▽代表Al3+
C．与Na+距离相等且最近的Na+有6个 D．冰晶石晶体的密度为×1024g·cm－3
7．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价，如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是( )

A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个O
B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋
C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个，晶体中与每个O距离最近的O有6个
D．晶体中其中0价氧和－2价氧的物质的量之比为1:1
8．元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有1对成对电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法正确的是( )

A．该晶体属于原子晶体 B．X2+的配位数为8，Y2－的配位数为4
C．与每个X2+距离最近且相等的X2+共有12个 D．该晶体的熔点比氧化锌高

【晶体结构与性质】答案
【研析真题•明方向】
1．B。解析：A．Ca2+配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，Ca2+位于体心，F-位于面心，所以Ca2+配位数为6，A正确；B．F－ 与K+的最近距离为棱长的，F－与Ca2+的最近距离为棱长的，所以与F－距离最近的是Ca2+，B错误；C．K+位于顶点，所以K+个数==1，F-位于面心，F-个数==3，Ca2+位于体心，所以Ca2+个数=1，综上，该物质的化学式为KCaF3，C正确；D．F－与Cl－半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；故选B。
2．BD。解析：A．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，故A错误；B．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，故B正确；C．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)，故C错误；D．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，故D正确；故选BD。
3．B。解析：A选项，该晶胞为立方形晶胞，故晶胞体积与晶胞边长满足V=a3，结合单位的换算有V= a3×10—30cm3，错误；B选项，运用分配规律，该晶胞中K的个数为12×1/4 +9×1 =12，Sb的个数为8×1/8 +6×1/2 =4，故K与Sb原子个数之比为12:4=3:1，正确；C选项，以面心处Sb为研究对象，与Sb最近的K原子个数为8，错误；D选项，KHRSb的最短距离为晶胞体对角线长度的1/4，错误。
4．C。解析：A．SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A错误；B．I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B错误；C．Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C正确；D．SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D错误；故选C。
【题型突破•查漏缺】
1．C。解析：CaCl2中只有离子键，没有共价键，A项错误；H2O汽化成水蒸气，只需克服分子间作用力和氢键，不需要破坏共价键，B项错误；分子间作用力的大小直接影响分子晶体的熔沸点大小，C项正确；水晶(SiO2)和干冰(CO2)都是共价化合物，但水晶属于原子晶体，干冰属于分子晶体，D项错误。
2．B。解析：洪特规则为电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，因为这种排布方式原子的总能量最低，Be的电子排布式是1s22s2，B的电子排布式为1s22s22p1，可以用洪特规则解释第一电离能Be>B，A正确；K的4s轨道半满，位于ⅠA族，Cr的4s轨道半满，位于ⅥB族，Cu的4s轨道半满，位于ⅠB族，B错误；NH3中N原子含有孤电子对，孤电子对对N—H键的斥力比[Zn(NH3)6]2＋中的配位键N—Zn键的成键电子对对N—H键的斥力大，所以前者H—N—H更集中，键角更小，后者中的H—N—H键角更大，C正确；氟化钙晶胞中，钙离子和氟离子最近的核间距是a cm，是体对角线的四分之一，设晶胞棱长是l cm，可以得到＝a，所以l＝a，即晶胞的棱长为a cm，D正确。
3．B。解析：A．金刚石中的碳原子为正四面体结构，C－C－C夹角为109°28′，故A错误；
B．SiH4的化学键为Si－H，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；SiCl4的化学键为Si－Cl，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B正确；C．锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，故C错误；D．ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为原子晶体，故D错误；故选B。
4．C。解析：金刚石和晶体硅均是共价晶体，共价晶体中，共价键的键长越短，熔点越高，金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅，与共价键有关，A选项错误；非金属性F＞Cl＞Br>I，则HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱，与共价键有关，B选项错误；组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大的，分子间作用力越强，沸点越高，则F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，C选项正确；离子半径越小的、离子电荷越高的，离子键越强，熔点越高，离子半径：Mg2＋＜Na＋，O2－＜Cl－，所以熔点： MgO＞NaCl，与离子键强弱有关，D选项错误。
5．B。解析：选B　A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低由共价键的强弱即键能大小决定，键能由小到大也是熔、沸点由低到高的顺序，即晶体硅＜碳化硅＜二氧化硅δ­Fe > α­Fe，B错误；C. 若γ­Fe晶胞中铁原子的半径为d，则立方体的对角线长为4d，所以立方体的棱长为d，则该晶胞的体积为=，C正确；D. δ­Fe晶胞中含有Fe的个数为2，则该晶胞的体积为，则其棱长为，该晶胞的对角线为棱长的倍，也是原子半径的4倍，即4r=，解得r=，D正确；
故合理选项为B。
4．D。解析：在CsCl晶体中，每个周围与其距离最近的有8个，故A错误；B.在晶体中，每个周围最近距离的分布在一个顶点以及和这个顶点相连的三个面的面心上，一共是4个，每个被8个所包围，故B错误；C.在二氧化硅晶胞中有8个硅原子位于立方晶胞的8个顶角，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞内，所以每个晶胞中含有8个Si原子和16个O原子，故C错误；D.以顶点Cu原子为研究对象，与之最近的Cu原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为，故D正确；
故选D。
5．B。解析：每个食盐晶胞中含有4个Na+和4个Cl-，每个晶胞的体积为，设食盐晶体里Na+和Cl-的最小距离为xcm，可得，解得，即在食盐晶体中Na+和Cl-的最小距离大约是，综上所述，故选B。
6．D。解析：A.由已知冰晶石熔融时电离方程式为：Na3AlF6=3Na++AlF63-，该物质由离子构成，冰晶石是离子晶体，故A错误；B.  由冰晶石(化学式为Na3AlF6)可知，Na+与AlF63-的个数比为3:1，由冰晶石的晶胞结构可知，一个晶胞中含有●的个数为8×+6×=4，◯的个数为8+12×=11，△代表◯时，●与◯的个数比为1:3，则●为AlF63-，◯为Na+，所以大立方体的体心处△代表的是Na+，故B错误；C.分析晶胞结构可知，与Na+距离相等且最近的Na+有8个，故C错误；D.一个晶胞的体积为，由B可知一个晶胞中相当于有4个AlF63-，12个Na+，则一个晶胞的质量为，可知晶胞的密度为=×1024g·cm-3，故D正确；正确答案是D。
7．A。解析：A. 该晶胞中，K+的个数为=4，O的个数为：=4，A正确；B. 晶体中每个K＋周围有6个O，每个周围有6个K＋，B错误；C. 晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个，晶体中与每个O距离最近的O有12个，C错误；D. 晶胞中K+与O个数分别为4、4，所以晶胞中共有8个氧原子，根据电荷守恒，4个K+带有4个正电荷，则-2价O原子数目为2，所以0价氧原子数目为8-2=6，所以晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3：1，D错误；故合理选项为A。
8．C。解析：A．ZnS含有Zn2+和S2-，属离子晶体，故A错误；B．因为化学式为ZnS，所以Y2-离子的配位数为4，则X2+离子的配位数也为4，故B错误；C．由晶胞可知，与每个X2+距离最近的X2+在其面心，则共有=12个，故C正确，D．离子晶体ZnO的晶格能比ZnS大，则ZnO的熔点比ZnS高，故D错误；故答案为C。