第3講晶體結構與性質

復習目標知識建構

1.了解晶體的類型和晶胞的概念，能根據晶胞確定晶體

的組成并進行相關的計算。

2.理解離子鍵的形成和晶格能的概念，了解晶格能對離

國電牯構：平行六面體,三極柱,六極在

w「-模陰而［乳卷曾常。用

"梟生一分「扁體」冰,冰等

子晶體性質的影響。?嗑為翁金屜晶體:四種地舟底”

3-禹戶晶體：NaCI.CsCI.CaF,等

園徑園一焙.沸點,硬度.溶解性.胖電.導熱性

3.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些

物理性質。

4.了解分子晶體、共價晶體，能描述結構與性質的關系。

夯二必備知識

一、晶體的基本知識

1.晶體與非晶體

⑴晶體與非晶體的比較

晶體非晶體

結構特征結構微粒周期性有序排列結構微粒無序排列

性質自范性直無

特征熔點固定不固定

異同表現各向異性各向同性

二者區間接方法看是否有固定的熔點

別方法科學方法對固體進行X-射線衍射實驗

⑵得到晶體的途徑

①熔融態物質凝固。

②氣查物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）。

③溶質從溶液中近出。

⑶晶胞

①概念：描述晶體結構的基本單元。

②晶體中晶胞的排列——無隙并置

無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。

并置：所有晶胞隹排列、取向相同。

2.晶胞組成的計算——均攤法

⑴原則

晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原

子分得的份額就是，

⑵方法

①長方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數的計算

②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形,

其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占;。

【判一判】判斷下列說法是否正確，正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)凡有規則外形的固體一定是晶體()

⑵晶胞是晶體中最小的“平行六面體”()

⑶區分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進行X-射線衍射實驗()

(4)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同()

⑸立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用()

答案(1)X(2)X(3)V(4)X(5)X

二、常見晶體類型和性質

1.晶格能與金屬鍵

(1)晶格能

①含義：氣態離子形成1mol離子晶體釋放的能量，單位kJ-mol1.

②離子所帶電荷數越多，離子的半徑越小，晶格能越大，形成的離子晶體越穩定。

(2)金屬鍵

①金屬鍵：金屬陽離子與自由電子之間的強相互作用。

②金屬鍵的形成：晶體中金屬原子脫落下來的價曳壬形成遍布整塊晶體的"電子

氣"，被所有原子共用,從而將所有的金屬原子維系在一起。

③金屬鍵沒查飽和性、方向性。

2.四種晶體類型的比較

X.類型

分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體

比較

構成粒子分子原子金屬陽離子、自陰、陽離子

由電子

粒子間的

分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵

相互作用力

硬度較小很大差別很大較大

熔、沸點較低很高差別很大較高

晶體不導電，水

導電性一般不導電一般不導電導電溶液或熔融態

導電

3.典型晶體的結構模型

(1)共價晶體——金剛石和二氧化硅

二氧化硅

①金剛石晶體中，每個c與另外相鄰生個C形成共價鍵，C-C鍵之間的夾角是

109。28,，最小的環是在元環。含有1molC的金剛石中，形成的共價鍵有2mol。

②SiCh晶體中，每個Si原子與生個O原子成鍵，每個O原子與2_個硅原子成鍵，

最小的環是十二元環，在“硅氧”四面體中，處于中心的是SL原子，1molSiO2

中含有4moiSi—O鍵。

⑵分子晶體一一干冰和冰

①干冰晶體中，每個C02分子周圍等距且緊鄰的C02分子有￡_個。

vV%*r

干冰的結構模型(晶胞)冰的結構模型

②冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的2個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O

的冰中，最多可形成2moi“氫鍵”。

⑶離子晶體——NaCl型和CsCl型

?Na+ocr

①Na。型：在晶體中，每個Na+同時吸引色個C1-，每個C1-同時吸引色個Na

+,配位數為6。每個晶胞含生個Na+和生個。-。

②CsCl型：在晶體中，每個C1-吸引區個Cs+,每個Cs+吸引&個Cl-,配位數

為名

(4)金屬晶體

金屬晶體的四種堆積模式

堆積簡單立體心立六方最面心立方

模式方堆積方堆積密堆積最密堆積

ELW

晶胞0

配位數681212

一個晶胞內原

1224

物目

常見金屬PoNa、K、FeMg、Zn、TiCuxAg、Au

⑸石墨晶體

石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是分子間作用力,平均每個正六邊形擁有

的碳原子個數是2,C原子采取的雜化方式是位。

【判一判】判斷下列說法是否正確，正確的打“J”，錯誤的打“x”。

⑴在金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個()

(2)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其最近的鎂原子有6個()

⑶面心立方晶胞的原子的配位數是12()

(4)在NaCl晶體中每個Na+同時吸引8個。一()

(5)金剛石中C原子只有一種雜化方式，石墨中的碳原子有多種()

答案(1)J(2)X(3)V(4)X(5)X

|提‘關鍵能力

考點一晶體組成的計算和常見晶體的比較判斷

【典例1】氫氣是重要而潔凈的能源，要利用氫氣作能源，必須安全有效地儲存

氫氣。有報道稱某種合金材料有較大的儲氫容量，其晶體結構的最小單元如圖所

示。則這種合金的化學式為()

?Ni原子

oLa原子-

A.LaNisB.LaNu

C.LaNisD.LaNi6

答案C

解析在晶體結構單元中鎂原子分布在上底面和下底面上，另外在六個側面的面

心上以及在六棱柱體內也有六個鎂原子，所以鎂原子的個數為：12x3+6X3+6

=15,鐲原子分布在六棱柱的十二個頂點上，以及上下底面的面心上，所以錮原

子的個數為：12x1+2xJ=3,所以化學式為LaNis。

o2

I方法點接

特殊結構所含粒子數的計算

?三棱柱結構

1

1

二

棱

上

4;12

1

面

1上

26

面

1底

2內部1

?六棱柱結構

1

-

4

1

-

2

1

-

2

題組一晶體組成的計算

1.根據相關條件，完成下列填空：

(l)Cu元素與H元素的紅色化合物結構單元如圖1所示。則該化合物的化學式為

(2)如圖2是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導體的晶胞結構，其中R為

+2價，G為-2價，則Q的化合價為_______價。

(3)在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，圖3是該晶體微觀結構的透

視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學式為O

(4)已知如圖4所示晶體的硬度很可能比金剛石大，且原子間以單鍵結合，則根據

圖確定該晶體的化學式為_____________________________________

⑸天然硅酸鹽組成復雜，陰離子的基本結構單元是SiO，-四面體，如圖(a),通過

共用頂角氧離子可形成鏈狀、網狀等結構，圖(b)為一種無限長雙鏈的多硅酸根,

其中Si與0的原子數之比為化學式為(用n代表聚合度)。

答案⑴CuH⑵+3⑶MgB2

(4)B3A4(5)2：5.5[Si40n]^-

解析（1）根據晶胞結構可以判斷：Cu原子個數為2X；+12X^+3=6；H原子個

數為6x|+l+3=6,所以化學式為CuHo⑵晶胞中Q、R、G的個數為R有8x1

+1=2,G有8X；+8X（+4xg+2=8,Q有8X（+2=4,則R、G、Q的個數

之比為1：4：2,則其化學式為RQ2G4。由于R為+2價，G為一2價，所以Q

為+3價。（3）每個Mg周圍有6個B,而每個B周圍有3個Mg,所以其化學式

為MgB2。（5）〃個SiCh通過共用頂點氧離子可形成雙鏈結構，找出重復的結構單

元，如圖：由于是雙鏈，其中頂點氧占去Si原子數為4,O

原子數為4><3+6X；+4+2=ll,其中Si與。的原子數之比為2：5.5,化學式

為［SiQu］曠。

題組二常見晶體類型的比較與判斷

2.下面有關晶體的敘述中，錯誤的是（）

A.白磷晶體中，分子之間通過共價鍵結合

B.金剛石的網狀結構中，由共價鍵形成的最小碳環上有6個碳原子

C.在NaCl晶體中每個Na+（或C1-）周圍都緊鄰6個C「（或Na+）

D.離子晶體在熔化時，離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時，化學鍵不被破壞

答案A

解析白磷晶體為分子晶體，分子之間通過范德華力結合，A項錯誤；金剛石的

網狀結構中，由共價鍵形成的最小碳環上有6個碳原子，B項正確；在NaCl晶

體中每個Na+（或C1）周圍都緊鄰6個C「（或Na+）,C項正確；離子晶體在熔化時,

離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時，分子間作用力被破壞，化學鍵不被破壞，D

項正確。

3.下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型、物質發生狀態變化所克

服的粒子間的相互作用也相同的是（）

A.S03和HC1B.KC1和Mg

C.NaCl和H2OD.CCk和SiO2

答案A

解析S03和HCI都是分子晶體，都有極性共價鍵，物質發生狀態變化都克服分

子間作用力，A符合題意；KC1為離子晶體，Mg為金屬晶體，晶體類型不同，

化學鍵類型不同，物質發生狀態變化時，克服的相互作用不同，B不符合題意；

NaCl為離子晶體，H20為分子晶體，晶體類型不同，化學鍵類型不同，物質發生

狀態變化時，克服的相互作用不同，C不符合題意；CC14是分子晶體，SiO2是原

子晶體，都有極性共價鍵，物質發生狀態變化克服的相互作用不同，晶體類型不

同，D不符合題意。

題組三晶體的性質

4.下列各組物質中，按熔點由低到高的順序排列正確的是（）

A.02、0HgB.CO、KCkSiO2

C.Na、K、RbD.Na、Al、Mg

答案B

解析A中Hg在常溫下為液態，而b為固態，故A錯；B中SiO2為原子晶體，

其熔點最高，CO是分子晶體，其熔點最低，故B正確；C中Na、K、Rb價電子

數相同，其原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔點逐漸降低，故C錯；D中

Na、Mg、Al價電子數依次增多，原子半徑逐漸減小，金屬鍵依次增強，熔點逐

漸升高，故D錯誤。

5.下列性質適合于分子晶體的是（）

A.熔點為1070°C,易溶于水，水溶液導電

B.熔點為3500°C,不導電，質硬，難溶于水和有機溶劑

C.能溶于CS2,熔點為112.8℃,沸點為444.6C

D.熔點為97.82℃,質軟，導電，密度為0.97g.em-

答案C

解析A、B選項中的熔點高，不是分子晶體的性質，D選項是金屬鈉的性質，

鈉不是分子晶體。

|題后反思，

晶體熔、沸點高低的比較

?不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規律：原子晶體〉離子晶體〉分子晶體。

?相同類型晶體

①金屬晶體：金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金屬熔、沸點就越高。

②離子晶體：a.晶格能越大，形成的離子晶體越穩定，熔點越高，硬度越大。b.

陰、陽離子的電荷數越多，離子半徑越小，熔、沸點就越高。

③原子晶體：原子半徑越小，鍵長越短，熔沸點越高。

④分子晶體：組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高。

考點二晶體類型的微觀結構與相關計算

【典例2】（2021.山東泰安一模）常見的銅的硫化物有CuS和Cu2s兩種。已知：

晶胞中S2-的位置如圖1所示，銅離子位于硫離子所構成的四面體中心，它們的

晶胞具有相同的側視圖如圖2所示。Cu2s的晶胞參數apm,阿伏加德羅常數的

值為NA。

圖1圖2

下列說法不正確的是（）

A3?一是面心立方最密堆積

B.CU2S晶胞中，Cu+填充了晶胞中一半四面體空隙

C.CuS晶胞中，S2-配位數為4

D.Cu2s晶胞的密度為白段?g.cm-3

答案B

解析據圖可知S?一位于立方體的頂點和面心，為面心立方最密堆積，A正確；

晶胞中S2-的個數為6X：+8X!=4,化學式為CU2S,則Cu+的個數為8,所以占

據了8個四面體空隙，即全部的四面體空隙，B錯誤；CuS晶胞中C/+位于四面

體空隙中，所以Ci?+的配位數為4,化學式為CuS,所以S2一配位數也為4,C正

確；Cu2s晶胞的質量為64*X32g,晶胞的體積為a3Pm3=々3義10-

640,

NAg640_

30cm3,所以密度為滔Xi。-36cm§=NAX/X103年廿，D正確。

I方法點撥

宏觀晶體密度與微觀晶胞參數的關系

一個晶胞所含的粒

子數目"

i個晶胞的

摩爾質量M-

質量"=瞿

|阿伏加德羅常甌P晶胞密度

_nM

晶胞的體"=西

I立方蜜胞的邊便不

積7

題組一常見晶體的結構

1.（2021.四川成都模擬）有關晶體的結構如圖所示，下列說法中不正確的是（）

?Na+oCPCaF;^^9Ca2pF-）金剛石■王智感（

氣態困族分

子模型

A.在NaCl晶體中，距Na+最近的C1一有6個

B.在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca?+

C.在金剛石晶體中，最小的環上有6個C原子

D.該氣態團簇分子的分子式為EF或FE

答案D

解析以頂點Na+研究，與之最近的C「處于晶胞棱心且關于Na+對稱，即距Na

+最近的C廠有6個，故A正確；在CaF2晶體中，Ca2+位于晶胞頂點和面心，數

目為8X：+6xJ=4,即每個晶胞平均占有4個Ca2+,故B正確；金剛石晶體

OZ

中，由共價鍵形成的最小碳環上有6個碳原子，每個碳原子形成四個共價鍵，從

而形成空間網狀結構，由金剛石的晶胞結構圖也可以看出最小的環上有

6個碳原子，故C正確；該氣態團簇分子中含有4個E、4個F原子，分子式應

為E4F4或F4E4,故D錯誤。

2.(2021.山東威海模擬)已知干冰晶胞結構屬于面心立方最密堆積，晶胞中最近的

相鄰兩個CO2分子間距為apm，阿伏加德羅常數為NA,下列說法正確的是()

A.晶胞中一個CCh分子的配位數是8

44X4

B.晶胞的密度表達式是口聲Eg.cm-3

C.一個晶胞中平均含6個CO2分子

D.CO2分子的空間構型是直線形，中心C原子的雜化類型是sp3雜化

答案B

解析晶胞中一個CO2分子的配位數為12,故A錯誤；該晶胞中相鄰最近的兩

個CO2分子間距為apm,即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上頂點上的二

氧化碳之間的距離為apm,則晶胞棱長=蛆apm=-\l2aX.1010cm,晶胞體積=

(^2aX1010cm)3,該晶胞中二氧化碳分子個數=8X/+6X^=4,晶胞密度=

M44

—X4—X4

NANA_44X4_

■V=(V2?X10'?)3S-cm'=^(2^X1030)g.cm?故B正確，C

錯誤；二氧化碳分子是直線形分子，C原子價層電子對數是2,根據價層電子對

互斥理論判斷C原子雜化類型為sp,故D錯誤。

題組二晶胞中原子半徑及空間利用率的計算

3.用晶體的X-射線衍射法對Cu的測定得到以下結果：Cu的晶胞為面心立方最

密堆積（如下圖），已知該晶體的密度為9.00g-cm-3,晶胞中該原子的配位數為

；Cu的原子半徑為cm（阿伏加德羅常數為

NA,要求列式計算）。

QQQ0

小心/3/4X64?

口水124*弋9.00X6.02X1（）23cm=1.28Xl（Tcm

3（4x64

解析設晶胞的邊長為acm,則/.夕刈=4義64,a=yj。.心，面對角線為也“，

1、歷3/4X64

面對角線的W為Cu原子半徑，r=q-xA/900X602X10^cm?=U.28X1（T8cm。

4.GaAs的熔點為1238℃,密度為pgcm^,其晶胞結構如圖所示。該晶體的類

型為Ga與As以____________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別

11

為MGag-mol-和MMgmol-,原子半徑分別為rGapm和「ASpm,阿伏加德羅常

數值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

答案原子晶體共價

47rxi0-3（）NA"（島+國）

-------------------------X100%

3（MGa+MAS）

解析GaAs的熔點很高，則其晶體類型為原子晶體，Ga和As以共價鍵鍵合。

由晶胞結構可知一個晶胞中含有As、Ga原子的個數均為4,則晶胞的體積為

(MGa+MAs)

X4：p,又知二者的原子半徑分別為rGapm和rAspm,則GaAs晶

NA

4

4X鏟(rfea+zAs)X1030

胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為-7-------------------X100%=

TTX(MGa+MAs)

NA

P

4兀義ICT嗎如(急+“IS)

X100%o

3(MGa+MAs)

I題后反思

?晶體中體心立方堆積、面心立方最密堆積中的幾組公式(設棱長為a)

(1)面對角線長=也4。

(2)體對角線長=小4。

(3)體心立方堆積4r=yj3a(r為原子半徑)。

(4)面心立方最密堆積4r=&a(「為原子半徑)。

?金屬晶胞中原子空間利用率的計算(設棱長為a)

金屬原子的總體積

空間利用率=X100%

晶胞體積

5r3

(1)簡單立方堆積:kXlOO%*%

4.4%

2X鏟戶2X羿7,

(2)體心立方堆積:——X100%=^---X100%心68%。

(筆)3

4.

2義1兀/

(3)六方最密堆積:-^rX100%-74%o

,4a

qXgTrr3

(4)面心立方最密堆積：］6后乂100%-74%。

微專題36原子坐標參數、晶胞投影圖的分析與應用

【知識進階】

一、原子分數坐標

1.含義：原子分數坐標參數表示晶胞內部各原子的相對位置。

2.原子分數坐標的確定方法

⑴依據已知原子的坐標確定坐標系取向。

⑵一般以坐標軸所在正方體的棱長為1個單位。

(3)從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標軸上的截距即為該原子的

分數坐標。

二、晶胞投影

投影指的是用一組光線將物體的形狀投射到一個平面上，在該平面上得到的圖像

也稱為“投影”。目前我們遇到的題目中涉及到的投影問題，投射線的中心線都

垂直于投影的平面。

1.立方晶胞中不同位置的原子沿z軸投影的規律

(1)頂點投在正方形的頂點；

⑵與Z軸垂直面的面心投在正方形的中心；與Z軸平行面的面心投在正方形的棱

心；

⑶正四面體空隙上的點投在面對角線的1/4或3/4處；

⑷與z軸平行棱上的棱心投在正方形的頂點；與z軸垂直棱上的棱心投在正方形

的棱心；

(5)體心投在正方形或長方形的中心。

2.面心立方晶胞沿體對角線投影規律

大正六邊形的頂點和中心處為晶胞中頂點原子的投影，小正六邊形的頂點為晶胞

中面心原子的投影。

3.體心立方晶胞沿體對角線投影規律

對角線的兩個頂點原子及體心原子投在正六邊形的中心，其余的頂點原子投在正

六邊形的六個頂點。

【專題精練】

1.以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子

分數坐標，例如，圖中原子1的坐標為8*，。），則原子2和3的坐標分別為

311

答案

11y

解析圖中原子1的坐標為（2,5,0）,則坐標系是「，原子2,3

在晶胞內。從晶胞內的2、3點分別向x、y、z軸上作垂線，即可得出2、3兩點

11

311--

中

的原子分數坐標分別為。，7>甲

2.（2021.江西贛州一模）鎮及其化合物是重要的合金材料和催化劑。

(DNiO的晶體結構如圖甲所示,其中離子坐標參數A為(0,0,0),B為(1,1,

0),則C離子坐標參數為

⑵一定溫度下，NiO晶體可以自發地分散并形成“單分子層”，可以認為02一作

密置單層排列，Ni2+填充其中(如圖乙)，已知O2-的半徑為4Pm,設阿伏加德羅

常數的值為NA,每平方米面積上分散的該晶體的質量為g(用含a、NA

的代數式表示)。

(1)(1,n25小XI()24

答案⑵-2a2心~

解析(l)NiO的晶體結構如圖甲所示，其中離子坐標參數A為(0,0,0),B為(1,

1,0),C在x、y、z軸上的投影分別是1、3、所以C的晶胞參數為(1,1);

(2)根據圖知，每個Ni原子被3個。原子包圍、每個O原子被3個Ni原子包圍,

如圖所示，相鄰的3個圓中心連線為正三角形，三角形的邊長

為2apm,每個三角形含有一個Ni原子，三角形的面積=作24*2“*41160。*10

一24的2=木*10一2%2m2,如圖POOOO實際上每個Ni原子被兩個小三

角形包含小平行四邊形面積為2小XI0-2%2m2,o原子個數=：X6=1,每平方

米面積上分散的該晶體的質量=局薪*^g=2小X；O"爐卷g=

25小義1()24

2/NAg°

3.碳的第三種同素異形體金剛石，其晶胞如圖所示。已知金屬鈉的晶胞（體心

立方堆積）沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A所示，則金剛石晶胞沿

其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應該是圖_______（從A-D圖中選填）。

答案D

4.LiFeAs可組成一種新型材料，其立方晶胞結構如圖所示。若晶胞參數為anm,

A、B處的兩個As原子之間距離為nm,請在z軸方向投影圖中畫出鐵

原子的位置，用表示

?Li?FeoAs

oLi、As原子重疊

答案號

練二高考真題

1.（2021.遼寧卷）單質硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導材料，其晶胞如

圖。下列說法錯誤的是（）

?S

?H

A.S位于元素周期表p區

B.該物質的化學式為H3s

C.S位于H構成的八面體空隙中

D.該晶體屬于分子晶體

答案D

解析S為16號元素，是第VIA族元素，在元素周期表中位于p區，A項正確；

根據均攤法可知，該晶胞中含S原子數為1+：X8=2,含H原子數為：X6+；X12

=6,故該物質的化學式為H3S,B項正確；以體心的S為研究對象，其位于面心

上的6個H原子構成的八面體空隙中，C項正確；該物質為超導材料，而分子晶

體不導電，D項錯誤。

2.(2021.湖北卷)某立方晶系的睇鉀(Sb-K)合金可作為鉀離子電池的電極材料，圖

a為該合金的晶胞結構圖，圖b表示晶胞的一部分。下列說法正確的是()

圖a圖b

A.該晶胞的體積為〃X10-36cm3

B.K和Sb原子數之比為3：1

C.與Sb最鄰近的K原子數為4

D.K和Sb之間的最短距離為5pm

答案B

解析該晶胞的邊長為“X1010cm,故晶胞的體積為(aXIOl0cm)3=6r3X1030

cm3,A項錯誤；該晶胞中K的個數為12X2+9=12,Sb的個數為8x1+6X^=

4OZ

4,故K和Sb原子數之比為3：1,B項正確；以面心處Sb為研究對象，與Sb

最鄰近的K原子數為8,C項錯誤；K和Sb的最短距離為晶胞體對角線長度的:,

即方zpm,D項錯誤。

3.（2021.全國乙卷）在金屬材料中添加AlCn顆粒，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度

和機械性能。AlCn具有體心四方結構，如圖所示。處于頂角位置的是________

原子。

解析已知AlCn具有體心四方結構，如圖所示，黑球個數為8X：+1=2,白球

O

個數為8X（+2=4,結合化學式AlCn可知，白球為Cr,黑球為Al,即處于頂角

位置的是A1原子。

4.（2021.湖南卷）下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。已知

化合物中Ge和O的原子個數比為1：4周中Z表示原子_______（填元素符號）,

該化合物的化學式為；

解析由晶胞結構可知，晶胞中位于頂點、面心、棱上和體內的X原子為8x1+

O

6X；+4X（+3=8,位于體內的Y原子和Z原子分別為4和16,由Ge和O原子

的個數比為1：4可知，X為Mg原子、丫為Ge原子、Z為O原子，則晶胞的化

學式為Mg2GeO4o

OOoZr

5.(2021.全國甲卷)我國科學家發明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化

劑，其組成為ZnO/ZrCh固溶體。四方ZrCh晶胞如圖所示。Zd+離子在晶胞中的

配位數是________,晶胞參數為apm、apm、cpm,該晶體密度為

gcmT寫出表達式)。在ZKh中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為

Zn<Zri-，則產(用x表達)。

4X91+8X16

8-------------Q-V

/CXNAXIO-3。

解析以晶胞中右側面心的Zr4+為例，同一晶胞中與％4+連接最近且等距的。2-

數為4,同理可知右側晶胞中有4個。2-與Z/+相連，因此Z/+在晶胞中的配位

數是4+4=8；1個晶胞中含有4個ZrO?微粒，1個晶胞的質量m=

4molX91g/mol+8molX16g/mol,?

-------e---右-------------,1個晶胞的體積為(aX10l0cm)X(?X10

/VA

4X91+8X16

l0cm)X(cX10l0cm)=a2cX103()cm3,因此該晶體密度='=,乂［；7。---T=

VacX10cm

4X91+8X16

HeXNAXI()-30gem、；在ZrCh中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表

示為ZrhZri_xOy,其中Zn元素為+2價，Zr為+4價，O元素為一2價，根據化

合物化合價為0可知2x+4X(l—x)=2y,解得y=2—%。

成二學科素養

Q基礎鞏固練

1.下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是()

A.SO?和SiO2B.CO2和H2O

C.NaCl和HC1D.CCh和KC1

答案B

解析SCh是分子晶體，SiCh是原子晶體，A不符合題意；CCh和H2O均是分子

晶體，均含極性共價鍵，B符合題意；NaCl是離子晶體，HC1是分子晶體，C不

符合題意；CC14是分子晶體，KC1是離子晶體，D不符合題意。

2.（2021.青島部分學校聯考）下圖是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分

結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是（）

①②③④

A.圖①和圖③B.圖②和圖③

C.圖①和圖④D.只有圖④

答案C

解析在NaCl的晶體結構中，每個Na+周圍最近的等距離的C「有6個（上、下、

左、右、前、后），故①正確；從NaCl晶體中分割1/8可得圖④的結構。

3.根據下表中給出的有關數據，判斷下列說法中錯誤的是（）

A1C13SiCl4晶體硼金剛石晶體硅

熔點/℃190-682300>35501415

沸點/℃17857255048272355

A.SiCL是分子晶體

B.晶體硼是原子晶體

C.A1C13是分子晶體，加熱能升華

D.金剛石中的C-C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵弱

答案D

解析SiC14、A1C13的熔、沸點低，都是分子晶體，A1C13的沸點低于其熔點，即

在低于熔化的溫度下它就能汽化，故A1C13加熱能升華，A、C正確；晶體硼的熔、

沸點高，所以晶體硼是原子晶體，B正確；由金剛石與晶體硅的熔、沸點相對高

低可知，金剛石中的C-C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵強。

4.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，a、b、c分別代表這三種晶胞的結

構，晶胞a、b、c內金屬原子個數比為（）

C.9：8：4D.21：14：9

答案B

解析用“均攤法”可計算出晶胞中金屬原子的個數，晶胞a中金屬原子的個數

為12X；+2xJ+3=6,晶胞b中金屬原子的個數為8x1+6x1=4,晶胞c中金

OZo2

屬原子的個數為8x1+l=2,晶胞a、b、c中金屬原子個數比為6：4：2=3：2：1,

O

答案選Bo

5.下列各物質中，按熔點由高到低的順序排列正確的是（）

A.CH4>SiH4>GeH4>SnH4

B.KC1>NaCl>MgCh>MgO

C.Rb>K>Na>Li

D.金剛石>Si>鈉

答案D

解析晶體熔點的高低取決于構成該晶體的結構粒子間作用力的大小。A項，物

質均為結構相似的分子晶體，其熔點取決于分子間作用力的大小，一般來說，結

構相似的分子晶體，相對分子質量越大者分子間作用力也越大，熔點也逐漸升高,

所以熔點CH4〈SiH4VGeH4〈SnH4,故A錯誤；B項，物質均為離子晶體，一般

來說，離子的半徑越小，所帶電荷數越多，離子晶體熔點也越高，所以熔點KC1

<NaCl<MgCl2<MgO,故B錯誤；C項，物質均為同主族的金屬晶體，其熔點

高低取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵強弱與金屬原子半徑成反比，與價電子數成

正比，堿金屬原子半徑依Li?Cs的順序增大，價電子數相同，故熔點應是Li最

高，Cs最低，故C錯誤；D項，原子晶體的熔點取決于共價鍵的鍵能，鍵能則與

鍵長成反比，金剛石中C-C鍵的鍵長更短些，所以金剛石的熔點比硅高，原子

晶體的熔點一般比金屬晶體的熔點高，故D正確。

6.（2021.沈陽質檢）已知金屬鈉和氮可形成化合物，該化合物晶胞如圖所示（He未畫

出）,其結構中Na+按簡單立方分布，形成Nas立方體空隙，電子對（2e1和氮原

子交替分布填充在小立方體的中心。下列說法錯誤的是（）

?Na+

A.該晶胞中的Na+數為8

B該化合物的化學式為[Na+]2He[e2]2-

C.若將氯原子放在晶胞頂點，則所有電子對（2e-）在晶胞的體心

D.該晶胞中與Na+最近的He原子數目為4

答案C

解析該晶胞中Na*有8個位于頂點，12個位于棱心，6個位于面心，1個位于

體心，數目為8X5+12X）+6X；+1=8,A項正確；由電子對（2-）和氮原子交

替分布填充在小立方體的中心，可知晶胞中有4對電子、4個He原子，則Na*、

He、電子對的個數之比為8：4：4=2：1：1,故該化合物的化學式為[Na12He?尸

,B項正確；若將氯原子放在晶胞頂點，即將大立方體中的8個小立方的中心作

為新的頂點，也可以連接成1個小立方體，將這個小立方位擴展，電子對（2e。處

于晶胞的體心、棱心處，C項錯誤；以體心處Na+為研究對象，其周圍有4個距

其最近的He原子，D項正確。

7.下列含銅物質說法正確的是（）

甲乙丙

A.甲圖是CuO的晶胞ZF；意圖，乙圖是Cu2。的晶胞ZF意圖

B.已知Cu2O和Cu2s晶體結構相似，則Cu2O比Cu2s的熔點低

C.晶體銅原子的堆積方式如圖丙所示，為面心立方最密堆積，配位數為12

D.銅在氧氣中加熱生成CuO,CuO熱穩定性比CU2。強

答案C

解析由甲圖晶胞可知，晶胞中氧原子的個數為8x1+l=2,銅原子的個數為4,

化學式為CU2O;由乙圖的晶胞結構可知，晶胞中氧原子的個數為8X（+4><；+

o4

2x1+l=4,銅原子的個數為4,化學式為CuO,故A錯誤；Cm。和Cu2s都

是離子晶體，氧離子的離子半徑小于硫離子的半徑，則CU2O中的離子鍵強于

CU2S,CU2O比Cu2s的熔點高，故B錯誤；由圖可知晶體銅原子的堆積方式為面

心立方最密堆積，Cu原子的配位數為12,故C正確；CuO中Cu2+的價電子排布

10

式為3d4Cu2O中Cu+的價電子排布式為3d,3d為全充滿的穩定狀態，比3d9

穩定，則CuO熱穩定性比CU2O弱，故D錯誤。

8.（2021.山東濰坊模擬）Cu2ZnSnS4是太陽能薄膜電池的重要成分，其晶胞結構（棱

邊夾角均為90。）如圖所示，下列說法錯誤的是（）

A.第一電離能：Cu<Zn

B.1個晶胞中含有CuzZnSnS」單元數為2個

C.距離每個Zn原子最近的S原子數為2個

D.四種元素基態原子中，核外電子空間運動狀態最多的為Sn原子

答案C

解析Cu的價層電子排布式為3d104s',Zn的價層電子排布式為3d4s2,Zn的

4s能級全滿，為穩定結構，故Zn的第一電離能大于Cu的第一電離能，A項正確；

Cu有8個位于頂點，2個位于面心，4個位于棱上，1個位于體心，個數為8x1+

O

2X1+4x1+l=4,故1個晶胞含有2個Cu2ZnSnS4單元，B項正確；以面上的

Zn原子為研究對象，距離每個Zn原子最近的S原子共有4個，分別在兩個晶胞

中，C項錯誤；電子空間運動狀態種數即電子數目，S為第三周期元素，Cu、Zn

為第四周期元素，Sn為第五周期元素，則核外電子空間運動狀態最多的為Sn,D

項正確。

9.以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子

分數坐標。如圖中原子1的坐標為（；\,1）則原子2和3的坐標中正確的是（）

A.原子2為8，0B.原子2為（0,；,；）

C.原子3為（1,0,g）D.原子3為（0,0,；）

答案D

解析原子1的坐標為七,

2）,則坐標系為,原子2在晶胞底面的

中心，2的坐標為（；，0）；原子3在坐標系z軸所在棱的一半，3的坐標為（0,

0,1）,故選D。

10.(2021.遼寧沈陽質監)螢石(CaF2)晶胞結構如圖所示，晶胞邊長為apm,Ca?+和

F-半徑大小分別為n和工下列說法正確的是()

A該晶胞中Ca2+的配位數為4

B.半徑大小關系為r\>n

C.該晶胞中含有的Ca?+數目為12

D.該晶胞中Ca?+和F-的最近距離為坐。pm

答案D

解析黑球位于晶胞的頂點和面心，其個數為8X(+6xg=4,灰球在晶胞內部，

個數為8,氟化鈣的化學式為CaF2,故黑球為Ca2+,灰球為F,根據晶胞的結

構可知，Ca2+的配位數為8,A項錯誤；由題圖知，灰球半徑大于黑球半徑，則F

一半徑大于Ca2+半徑，即力<廢，B項錯誤；晶胞中Ca2+數目為4,C項錯誤；根

據晶胞圖可知，Ca2,和F-的最近距離是體對角線長度的"，即乎apm,D項正確。

11.現有幾組物質的熔點(℃)數據：

A組B組C組D組

金剛石：Li:HF:NaCl:

3550℃181℃-83℃801℃

硅晶體：Na:HC1：KC1：

1410℃