第66講 常見晶體類型晶胞結構分析與計算-2024年高考化學復習

備戰(zhàn)2024年高考化學【一輪?夯基提能】復習精講精練

第66講常見晶體類型、晶胞結構分析與計算

本講復習目標

1.掌握不同類型晶體中微粒結構、微粒間作用力的區(qū)別。

2.掌握分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等晶體的結構與性質(zhì)的關系。

3.能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進行相關的計算。

「瞿夯基?知識精講

一.晶體和晶胞

1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)

（1）普通物質(zhì)三態(tài)間的相互轉化只是分子間距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動，在氣態(tài)能自由移動,

在液態(tài)則介于二者之間。

（2）特殊物質(zhì)的聚集狀態(tài)等離子體是氣態(tài)物質(zhì)，離子液體是液體物質(zhì)。

（3）更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)：晶態(tài)、非晶態(tài)，塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。

2.晶體與非晶體

（1）晶體與非晶體的區(qū)別

比較晶體非晶體

結構特征結構粒子周期性有序排列結構粒子相對無序排列

自范性有無

性質(zhì)特征熔點固定不固定

異同表現(xiàn)各向異性各向同性

間接方法測定其是否有固定的熔點

二者區(qū)別方法

科學方法對固體進行X射線衍射實驗

實例冰、NaCl、Fe玻璃、石蠟

（1）晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。

（2）同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。

（3）晶體、非晶體與幾何外形無關。有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不

一定是晶體，如玻璃。晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。固體粉末狀也可能是晶

體，如KzCnCh粉末、KN03粉末。

（4）具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。

（2）獲得晶體的三條途徑

①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。

②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。

③溶質(zhì)從溶液中析出。

3.晶胞

（1）概念：描述晶體結構的基本單元。

（2）晶體中晶胞的排列一無隙并置

①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。

②并置：所有晶胞都是平行排列，取向相同。

③形狀：一般而言晶胞都是平行六面體，但不一定是最小的“平行六面體”。

4.晶胞中粒子數(shù)目的計算方法——均攤法

（1）原則：晶胞任意位置上的一個粒子如果是被〃個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個粒子分得的份額

就是L

n

（2）方法

①長方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數(shù)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(nèi)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

（3）當晶胞為六棱柱時，頂點、側棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個六棱柱所共有，即

頂點、側棱、底面上的棱、面心的微粒分別有J、K：屬于該六棱柱。

（4）審題時一定要注意是“分子結構”還是“晶胞結構”，若是分子結構，其化學式由圖中所有實際存在的原

子個數(shù)決定，且原子個數(shù)可以不互質(zhì)（即原子個數(shù)比可以不約簡）。

5.坐標參數(shù)、晶胞參數(shù)的分析與計算

（1）原子坐標參數(shù)——表示晶胞內(nèi)部各微粒的相對位置

原子坐標參數(shù)是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。通過原子坐標的確定既

能確定晶胞中原子的相對位置，又可以計算各原子間的距離，進而可以計算晶胞的體積及晶體的密度。根

據(jù)晶體結構的特點，通常確定原子坐標參數(shù)的晶體主要有銅型（面心立方最密堆積）和鎂型（六方最密堆積）兩

種晶體類型。

（2）晶胞參數(shù)——描述晶胞的大小和形狀

①金屬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?）

②宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關系

③晶體中粒子間距離的計算

（3）立方體晶胞中微粒周圍其他微粒個數(shù)的判斷

①A周圍有4個B,B周圍有12個A

②A周圍有2個C,C周圍有6個A

③B周圍有6個D,D周圍有2個B

④B周圍有8個C,C周圍有8個B

⑤C周圍有12個D,D周圍有4個C

1@A周圍有4個D,D周圍有4個A

判斷某種粒子周圍等距且緊鄰的粒子數(shù)目時，要注意運用三維想象法。如NaCl晶體中，Na+周圍的

Na+數(shù)目（Na+用“?！北硎荆?/p>

每個面上有4個，共計12個。

【例題1】玻璃是常見的非晶體，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的用途，如圖是玻璃的結構示意圖，下列有關玻璃

的說法錯誤的是（）

A.玻璃內(nèi)部微粒排列是無序的

B.玻璃熔化時吸熱，溫度不斷上升

C.光導纖維和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶體

D.利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶

【答案】c

【解析】根據(jù)玻璃的結構示意圖可知，構成玻璃的粒子無周期性排列，是無序的，所以玻璃是非晶體，因

此沒有固定的熔點，A、B對；玻璃屬于非晶體，但光導纖維屬于晶體，C錯；區(qū)分晶體與非晶體最科學的

方法是對固體進行X射線衍射實驗，D對。

【例題2】C60在高溫高壓下可轉變?yōu)榫哂幸欢▽щ娦浴⒏哂捕鹊姆蔷B(tài)碳玻璃。下列關于該碳玻璃的說法

錯誤的是（）

A.具有自范性B.與C60互為同素異形體

C.含有sp3雜化的碳原子D.化學性質(zhì)與金剛石有差異

【答案】A

【解析】自范性是晶體的性質(zhì)，碳玻璃為非晶態(tài)，所以沒有自范性，A錯誤；碳玻璃和C60均是由碳元素形

成的不同的單質(zhì)，所以互為同素異形體，B正確；金剛石與碳玻璃互為同素異形體，性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物

理性質(zhì)上，化學性質(zhì)上也有差異，D正確。

【例題3］已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化

學式正確的是（）

A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8YI2

【答案】A

【例題4】單質(zhì)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（）

A.S位于元素周期表p區(qū)B.該物質(zhì)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

【例題5】碳化鴇是耐高溫耐磨材料。下圖為碳化鴇晶體的部分結構，碳原子嵌入金屬的晶格間隙，并不破

壞原有金屬的晶格，形成填隙化合物。

(1)在該結構中,每個鴇原子周圍距離其最近的碳原子有個。

(2)假設該部分晶體的體積為憶cm3,碳化鴇的摩爾質(zhì)量為Mg.mor］，密度為dgcm〉，則阿伏加德羅常數(shù)

的值NA用上述數(shù)據(jù)表示為。

【答案】(1)6(2普

aV

二.晶體類型、結構和性質(zhì)

1.四種晶體類型的比較

類型

分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體

比較

金屬陽離子、自

構成粒子分子原子陰、陽離子

由電子

粒子間的相互作范德華力

共價鍵金屬鍵離子鍵

用力(某些含氫鍵)

有的很大，有的

硬度較小很大較大

很小

有的很高，有的

熔、沸點較低很高較高

很低

大多易溶于水等

溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑

極性溶劑

晶體不導電，水

一般不導電，溶一般不具有導電

導電、導熱性電和熱的良導體溶液或熔融態(tài)導

于水后有的導電性

電

金屬氧化物（如

大多數(shù)非金屬單K2O>

部分非金屬單質(zhì)

質(zhì)、氣態(tài)氫化物、

（如金剛石、硅、金屬單質(zhì)與合金Na2O）>強堿

酸、非金屬氧化

物質(zhì)類別及舉例晶體硼）、部分非（如Na、Al、Fe、

（如KOH、

物（SiO2除外）、

金屬化合物（如青銅）

、

絕大多數(shù)有機物NaOH）

SiC、SiO2）

（有機鹽除外）絕大部分鹽（如

NaCl）

（1）共價晶體一定含有共價鍵，而分子晶體可能不含共價鍵。

（2）含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。

（3）共價晶體的熔點不一定比離子晶體高，如石英的熔點為1710℃,MgO的熔點為2852

（4）金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如Na的熔點為97℃,尿素的熔點為

132.7℃?

（5）石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價鍵的鍵長為1.42x10-1。m,比金剛石

中碳碳共價鍵的鍵長（1.54x10-1。m）短，所以熔、沸點高于金剛石。

（6）由原子形成的晶體不一定是共價晶體，如由稀有氣體原子形成的晶體是分子晶體。

2.分子晶體

（1）概念：只含分子的晶體稱為分子晶體。

（2）粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價鍵結

合。

（3）常見的分子晶體

①所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷等。

②部分非金屬單質(zhì)，如鹵素（X2）、氧（02）、硫（S8）、氮網(wǎng)2）、白磷（P4）、C60等。

③部分非金屬氧化物，如C02、S02、P4o6>P4O10等。

④幾乎所有的酸，如H2s。4、HN03>H3P。4、H2SQ3等。

⑤絕大多數(shù)有機化合物的晶體，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

（4）物理性質(zhì)：分子晶體熔、沸點較低，硬度較小。

（5）分子晶體的結構特征

①分子間作用力只是范德華力：晶體中分子堆積方式為分子密堆積。

②分子間還有其他作用力：水分子之間的主要作用力是氫鍵，在冰的每個水分子周圍只有4個緊鄰的

水分子。

冰的晶體結構如圖：06

（6）結構模型

①干冰晶體中，每個C02分子周圍等距且緊鄰的C02分子有12個。

②冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含ImolILO的冰中，最多可形成

2moi“氫鍵”。

3.共價晶體

U）構成微粒及其相互作用

（2）物理性質(zhì)

①共價晶體中，由于各原子均以強的共價鍵相結合，因此一般熔點高，硬度大。

②結構相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。

（3）常見的共價晶體。

（4）結構模型

①金剛石晶體中，每個C與另外相鄰4個C形成共價鍵，C—C鍵之間的夾角是109。28，，最小的環(huán)是

六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價鍵有2mol。

②SiO2晶體中，每個Si原子與4個。原子成鍵，每個O原子與2個硅原子成鍵，最小的環(huán)是12元環(huán),

在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1molSiCh中含有4moiSi—0鍵。

4.金屬晶體

（1）金屬鍵

①概念：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有金屬

原子維系在一起。

②成鍵粒子是金屬陽離子和自由電子。

③金屬鍵的強弱和對金屬性質(zhì)的影響：

a.金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵

越弱；反之，金屬鍵越強。

b.金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，硬度越大。

（2）金屬晶體

①在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結合。

②金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的導電性、導熱性和延展性。

③用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)：

5.離子晶體

（1）構成粒子：陰離子和陽離子。

（2）作用力：離子鍵。

（3）配位數(shù)：一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。

（4）離子晶體結構的決定因素

①幾何因素：晶體中正負離子的半徑比。

②電荷因素：晶體中正負離子的電荷比。

③鍵性因素：離子鍵的純粹程度。

（5）離子晶體的性質(zhì)

熔、沸點熔、沸點較高，難揮發(fā)

硬度硬度較大，難以壓縮

溶解性一般在水中易溶，在非極性溶劑中難溶

導電性固態(tài)時不導電，熔融狀態(tài)或在水溶液中能導電

（6）結構模型

①NaCl型：在晶體中，每個Na卡同時吸引6個C廣，每個C「同時吸引6個Na卡,配位數(shù)為6。每個晶

胞含4個Na卡和4個C「。

②CsCl型：在晶體中，每個C「吸引8個Cs+,每個Cs+吸引8個C「，配位數(shù)為8。

6.過渡晶體與混合型晶體

(1)過渡晶體

純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過渡晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在

許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當作離子晶體來處理，偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價

晶體來處理。

(2)混合型晶體

像石墨這樣的晶體是一種混合型晶體，既有共價鍵，又有金屬鍵和范德華力。石墨晶體是層狀結構，

層與層之間靠范德華力維系。石墨的二維結構中，每個碳原子的配位數(shù)是3,平均每個正六邊形擁有的碳原

子個數(shù)是2,呈sp2雜化，有一個未參與雜化的2P電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。由于所有的p

軌道相互平行而且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個碳原子平面中運動，因此石墨有類似金屬晶體的

導電性。

7.晶體熔點高低的比較

(1)不同類型晶體熔、沸點的比較

①不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律：共價晶體〉離子晶體〉分子晶體。

②金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鴇、粕等熔、沸點很高，汞、他等熔、沸點很低。

(2)同種類型晶體熔、沸點的比較

①共價晶體

原子半徑越小|一|鍵長越短一|鍵能越大|一1熔點越高

如熔點：金剛石>碳化硅,硅。

②離子晶體

一般地說，陰、陽離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的

熔、沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2>NaCl>CsClo衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大,

形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。

③分子晶體

a.分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高，如熔、沸點：

H2O>H2Te>H2Se>H2So

b.組成和結構相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，如熔、沸點：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。

c.組成和結構不相似的物質(zhì)（相對分子質(zhì)量接近），分子的極性越大，其熔、沸點越高，如熔、沸點：

CO>N2,CH3OH>CH3CH3O

d.同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如熔、沸點：

④金屬晶體

金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：Na<

Mg<AL

8.晶體類型的判斷方法

（1）依據(jù)物質(zhì)的類別判斷

①活潑金屬氧化物（如K2O、Na2C）2等）、強堿（如NaOH、KOH等）和絕大多數(shù)的鹽是離子晶體。

②由非金屬元素組成的物質(zhì)（鏤鹽、金剛石、石墨、晶體硅、SiO2、碳化硅、晶體硼等除外）是分子晶體。

③金屬單質(zhì)或合金是金屬晶體。

（2）依據(jù)晶體的熔點判斷

①離子晶體的熔點多數(shù)較高。

②共價晶體熔點很高。

③分子晶體熔點低。常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應屬于分子晶體（Hg除外）。

④金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有少數(shù)熔點相當?shù)停ㄈ绻⑩c）。

（3）依據(jù)導電性判斷

①熔融狀態(tài)時能導電的化合物為離子晶體。

②共價晶體一般為非導體。

③分子晶體為非導體。

④金屬晶體是電的良導體。

（4）依據(jù)硬度和機械性能判斷

①離子晶體硬度較大、硬而脆。

②共價晶體硬度大。

③分子晶體硬度小且較脆。

④金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的（如鈉、鉀等），且具有延展性。

【例題1】下列各組物質(zhì)的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型、物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)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.CCL和SiO2

【答案】A

【例題2】有關晶體的結構如圖所示，下列說法不正確的是（）

A.在NaCl晶體中，距C「最近的Na+形成正八面體

B.在CaF2晶體中，每個晶胞平均含有4個Ca2+

C.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體結構

D.該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF

【答案】D

【解析】氟化鈣晶胞中，Ca2+位于頂點和面心，數(shù)目為8xl+6xL=4,故B正確；氣態(tài)團簇分子不同于晶

82

胞，氣態(tài)團簇分子中含有4個E原子、4個F原子，則分子式為E4F4或F4E4,故D錯誤。

【例題3】金剛石和石墨是碳元素形成的兩種單質(zhì)，下列說法正確的是（）

A.金剛石和石墨晶體中最小的環(huán)均含有6個碳原子

B.在金剛石中每個C原子連接4個六元環(huán)，石墨中每個C原子連接3個六元環(huán)

C.金剛石與石墨中碳原子的雜化方式均為sp?

D.金剛石中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1:4,而石墨中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：3

【答案】A

【解析】金剛石中每個C原子連接12個六元環(huán)，石墨中每個C原子連接3個六元環(huán)，B項錯誤；金剛石中

碳原子采取sp3雜化，而石墨中碳原子采取sp?雜化，C項錯誤；金剛石中每個碳原子與周圍其他4個碳原

子形成共價鍵，而每個共價鍵為2個碳原子所共有，則每個碳原子平均形成的共價鍵數(shù)為4x1=2,故碳原

2

子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：2；石墨晶體中每個碳原子與周圍其他3個碳原子形成共價鍵，同樣可求得每個

碳原子平均形成的共價鍵數(shù)為3x1=15故碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為2：3,D項錯誤。

2

[例題4]

(l)FeF3具有較高的熔點(高于1000°C),其化學鍵類型是，F(xiàn)eBn的相對分子質(zhì)量大于FeF3,但其

熔點只有200℃,原因是o

(2)已知：K2O的熔點為770℃,NazO的熔點為1275℃,二者的晶體類型均為,的熔點

低于Na2O的原因是-

(3)已知氨(NIL,熔點：一77.8℃、沸點：一33.5℃),聯(lián)氨(N2H4,熔點：2℃、沸點：113.5℃),解釋其熔、

沸點高低的主要原因：o

⑷己知氮化硼與碑化錢屬于同種晶體類型。則兩種晶體熔點較高的是(填化學式)，其理由是

(5)S位于周期表中第族，該族元素氫化物中，ITe比H2s沸點高的原因是,RO比HzTe

沸點高的原因是。

【答案】

(1)離子鍵FeF3為離子晶體，F(xiàn)eBn的化學鍵以共價鍵為主，屬于分子晶體

(2)離子晶體K+的半徑大于Na+,K2O的晶格能小于NazO

(3)聯(lián)氨分子間形成氫鍵的數(shù)目多于氨分子形成的氫鍵

(4)BN兩種晶體均為共價晶體，N和B原子半徑較小，鍵能較大，熔點較高

(5)VIA兩者均為分子晶體且結構相似，ILTe相對分子質(zhì)量比H2s大，分子間作用力更強兩者均為分子

晶體，H2O分子間存在氫鍵

【例題5】

(1)金屬銀粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4,呈正四面體結構。試推測Ni(CO)4的

晶體類型是,Ni(CO)4易溶于(填標號)。

A.水B.四氯化碳C.苯D.硫酸鎮(zhèn)溶液

(2)實驗測得鋁元素與氯元素形成化合物的實際組成為Al2c16,其球棍模型如圖所示。已知Al2c16在加熱時

易升華，Al2c16屬于晶體(填晶體類型)。Na[Al(OH)4]屬于晶體(填晶體類型)，存在的化學

鍵有.O

(3)磷化硼(BP)是一種有價值的耐磨硬涂層材料，它是在高溫(>750℃)氫氣氛圍下通過三澳化硼和三澳化磷

反應制得的，可知BP為________晶體。

【解析】(1)分子晶體BC(2)分子離子離子鍵、極性共價鍵、配位鍵(3)共價

四.晶體的有關計算

1.確定晶胞中原子坐標與投影圖

晶胞中的任意一個原子的中心位置均可用3個分別W1的數(shù)在立體坐標系中表示出來。

注意：在確定各原子的坐標時，要注意x、y、z軸的單位標準不一定相同。

(1)鉀型晶胞結構模型的原子坐標與投影圖

①粒子坐標：若1(0,0,0),3(1,1,0),5(01,0,1),則6的原子坐標為(0,1,1),7為(1,1,1),

9為Q2，3

②x、y平面上的投影圖：i——

(2)銅型晶胞結構模型的原子坐標和投影圖

①粒子坐標：若1(0,0,0),13"’?0),121'?J,則15的原子坐標為L1'J,11為L?0

S3

②x、y平面上的投影圖：1

(3)金剛石晶胞結構模型的原子坐標和投影圖

則原子1、2、3、4的坐標分別為4J、L4'J

①若a原子為坐標原點，晶胞邊長的單位為1,

Q1n(33ri

b4JL44J0

②X、y平面上的投影圖：51

（4）沿體對角線投影

①鉀型晶胞

②銅型晶胞

2.空間利用率的計算方法

（1）空間利用率：指構成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。

球體積

空間利用率=xlOO%。

晶胞體積

（2）空間利用率的計算步驟：首先計算晶胞中的粒子數(shù)；再計算晶胞的體積。

如：六方晶胞（如圖）。

S—2r^\[ir—2\[ir2

球）=2'加3

/（球）尸

空間利用率=------——x100%=3—x100%~74%

v（晶胞）8后

【例題1】鋼的某種氧化物的立方晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)為apm。下列說法錯誤的是（）

A.該機的氧化物的化學式為VO2

B.V原子在該晶體中的堆積方式為體心立方

C.V原子的配位數(shù)與O原子的配位數(shù)之比為1：2

2451+16x2

D.該晶胞的密度為g-cm

”10-1。3x6.02x1023

【答案】c

【解析】晶胞中V原子位于頂角和體心，數(shù)目為1+8x1=2；O原子位于上下面上和體內(nèi)，數(shù)目為2+4x1=

82

4,二者原子數(shù)目之比為1：2,故氧化物的化學式為VO2,故A正確；晶胞V原子位于頂角和體心，符合

體心立方的堆積方式，故B正確；體心V原子的配位數(shù)為6,O原子的配位數(shù)為3,所以V原子的配位數(shù)

2x51+4x16

與0原子的配位數(shù)之比為2：1,故C錯誤;m=---------g，V—a3pm3=10-1。)3cm3,〃=,

NA

2x51+16x2一

2,cm,故D正確。

flXlO_103x6.02x1023

【例題2】

⑴金屬銃有多種晶型，其中3Mn的結構為體心立方堆積，晶胞參數(shù)為apm。BMn中銃的原子半徑為

pm。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,BMn的密度?=g-crrT3(列出計算式)。

(2)MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶

胞參數(shù)為。=0.420nm,則)為nm。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數(shù)為#=0.448nm,則

r(Mn2+)為nm。

(3)Li2。具有反螢石結構，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665mn,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則U2O

的密度為g-cnT3(列出計算式)。

2義558x7+4x16

【答案】⑴(2)0.1480.076(3)一

33

NARaxlOTNA0.4665x107

(l)3Mn的結構為體心立方堆積，設鎰原子的半徑為八則體對角線為4/，則有3a=分，一個晶胞

中含有鎰原子的數(shù)目為8x1+1=2,m=2M=2x55

Pg-cm

8V7VAqxi(r1?3NM3

(2)因為02-是面心立方最密堆積方式，面對角線是。2-半徑的4倍，即4廠(02-)=也。，解得r(O2-)=^x0,420

nm=0.148nm；MnO也屬于NaCl型結構，根據(jù)晶胞的結構，晶胞參數(shù)=2r(C)2-)+2?Mn2+),則r(Mn2+)=

0.448nm—2x0.148nm,,

--------------------=0A.0A76nm

2o

(3)由題給圖示可知，Li原子位于晶胞內(nèi)部，O原子位于頂角和面心，因此一個晶胞有8個Li原子，。原子

2

個數(shù)為6X1+8XL=4,因此一個LizO晶胞的質(zhì)量為郎土生”g,一個晶胞的體積為(0.4665xl0-7)3cm3,即

28NA

8x7+4x16

該晶體密度為一g-cm

NR0.4665x1073

【例題3】立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠高于金剛石，其晶胞結構如圖所示。立方氮化硼

屬于晶體，其中硼原子的配位數(shù)為o已知：立方氮化硼的密度為dg-cnr3,B原子半徑為

xpm,N原子半徑為ypm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為（列

出化簡后的計算式）。

【答案】共價4m47VAx100%

75x1030

【解析】立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，晶體類型類似于金剛石，是共價晶體；晶胞中每個N原子連接

4個B原子，氮化硼的化學式為BN,所以晶胞中每個B原子也連接4個N原子，即硼原子的配位數(shù)為4；

100

晶胞中N原子數(shù)為4,B原子數(shù)為8xl+6』=4,晶胞的質(zhì)量g,晶胞的體積/=m=9cm』項

82NApddNA

cm3,B、N原子總體積X=4X[4"芯乂；0\鈿a;i。i=Txa3+y3）xio-3。晶胞中原子的空

/+貨X1030,,i,

間利用率為《X100%=-^------------------X100%=工^—匕----U100%o

VW075x1030

dNA

【例題4】鉀、鐵、硒可以形成一種超導材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：

①該超導材料的最簡化學式為o

②Fe原子的配位數(shù)為o

③該晶胞參數(shù)。=6=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為2VA,則該晶體的密度為g-cnT3（歹！J

出計算式）。

【答案】①KFezSez②4③—39+56x2+79*2

7VAXQ.4X0.4X1.4x10「21

【解析】①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點和體心的鉀原子個數(shù)為8乂1+1=2,均位于棱上和體內(nèi)的硒

8

原子的個數(shù)為8x52=4,均位于面上的鐵原子個數(shù)為8x；=4,該物質(zhì)的晶胞結構如圖所示:

則超導材料最簡化學式為KFezSe?。②由平面投影圖可知，鐵原子的配位數(shù)為4。③設晶體的密度為“g-cm

—a曰g鉆出且八r-曰2義39+56x2+79x277初/曰7義39+56x2+79x2

3,由晶胞的質(zhì)量公式可得：------------------'g=qbcxl02ix[g,斛得2-----------------

7VAXQ.4X0.4X1.4X10-21

【例題5】XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90。，該晶胞中有個XeF2

分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分數(shù)坐標，如A點

原子的分數(shù)坐標為g,k1)o已知Xe—F鍵長為rpm,則B點原子的分數(shù)坐標為；晶胞中A、B間

距離d=pm。

【答案】2(0,0,-)'go2十r2

c\122

【解析】圖中大球的個數(shù)為8x1+1=2,小球的個數(shù)為82+2=4,根據(jù)XeF2的原子個數(shù)比可知大球是Xe

84

原子，小球是F原子，該晶胞中有2個XeF2分子；由A點坐標知該原子位于晶胞的中心，且每個坐標系的

單位長度都記為1,B點在棱的4處，其坐標為(0,0,今；圖中V是底面對角線的一半，歹pm,

x=(1—r)pm,所以d="a+y2=步十;二2pm。

A卜提能?課后精練

1.(2324上?海淀?階段練習)物質(zhì)結構決定物質(zhì)性質(zhì)。下列性質(zhì)差異與結構因素匹配不正確的是

選項性質(zhì)差異結構因素

A沸點：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)范德華力大小

B熔點：A1F3(1O4O℃)遠高于AlCb(178℃升華)晶體類型

羥基極性強弱

C酸性：CF3coOH(pKa=0.23)遠強CH3COOH(pKa=4.76)

有無氫鍵

D穩(wěn)定性：H2O的分解溫度(3000℃)遠大于H2S(900℃)

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【詳解】

A.正戊烷和新戊烷形成的晶體都是分子晶體，由于新戊烷支鏈多，對稱性好，分子間作用力小，所以沸點

較低，A正確；

B.AIF3為離子化合物，形成的晶體為離子晶體，熔點較高，AlCb為共價化合物，形成的晶體為分子晶體,

熔點較低，則A1F3（1O4O℃）遠高于AlCb（178℃升華），B正確；

C.由于電負性F>H,CF鍵極性大于CH鍵，使得竣基上的羥基極性增強，氫原子更容易電離，酸性增強,

C正確；

D.七0的分解溫度（3000℃）遠大于H2s（900℃）是因為氧原子半徑小于硫，電負性氧大于硫，形成的氫氧鍵

鍵能遠大于氫硫鍵鍵能，D錯誤；

故選D。

2.（2324上?階段練習）生產(chǎn)、生活中常見的下列物質(zhì)中，晶體類型不同于其他晶體的是

A.冰B.冰晶石C.干冰D.冰醋酸

【答案】B

【詳解】

A.冰成分為水，為分子晶體；

B.冰晶石為Na3AlF6,屬于離子晶體；

C.干冰為二氧化碳，為分子晶體；

D.冰醋酸為乙烯，為分子晶體；

故選B。

3.（2324上?開學考試）某離子液體結構中，Q、R、T、X、Y和Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元

素，基態(tài)T原子和Y原子最外層均有兩個單電子，Q、R、X和Z質(zhì)子數(shù)均為奇數(shù)且和為22。下列說法錯

誤的是

A.電負性：Q<T

B.化合物中X和R均為sp3雜化

C.該離子液體難揮發(fā)，可用作溶劑

D.該離子液體中含非極性鍵，不含配位鍵

【答案】D

【詳解】

Z的原子序數(shù)最大，Z只形成1個共價鍵，Q、R、X和Z質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)，且奇數(shù)和為22比較小，所以Z為

F；基態(tài)T原子和Y原子最外層均有兩個單電子，所以T為C、Y為O、X為N；由結構逆推，Q為H；R

的質(zhì)了數(shù)為22179=5,則R為B；

A.電負性：H<C,A正確；

B.化合物中N和B均形成4個共價鍵，均為sp3雜化，B正確；

C.離子液體是在室溫或接近室溫時呈液態(tài)的鹽類物質(zhì)，離子液體難揮發(fā)，可用作溶劑，C正確；

D.該離子液體中含C—C非極性鍵，B—F之間形成配位鍵，D錯誤；

故選：D。

4.(2223下?河北?階段練習)PCL在氣態(tài)和液態(tài)時，分子結構如圖所示。下列關于PCk分子的說法中錯誤

的是

A.每個原子都達到8電子穩(wěn)定結構

B.分子中5個PC1鍵鍵能不都相同

C.鍵角(C1PC1)有90。、120。、180。三種

D.PCk受熱后生成的PCh的空間構型是三角錐形

【答案】A

【詳解】

A.P原子最外層有5個電子，形成5個共用電子對，所以PCb中P的最外層電子數(shù)為10,不滿足8電子

穩(wěn)定結構，故A錯誤；

B.鍵長越短，鍵能越大，鍵長不同，所以鍵能不同，故B正確；

C.上下兩個頂點與中心P原子形成的鍵角為180。，中間為平面結構，構成三角形的鍵角為120。，頂點與

平面形成的鍵角為90。，所以鍵角(NC1PC1)有120。、90。、180。幾種，故C正確；

D.三氯化磷分子中，P原子價層電子對數(shù)=3+l/2x(53xl)=4,且含有1個孤電子對，所以其空間構型為三

角錐形，故D正確；

故選Ao

5.(2223下?南通?模擬預測)下列有關物質(zhì)結構與性質(zhì)的說法不正確的是

A.NH3BH3分子中存在配位鍵，N原子提供孤電子對

B.BjO：（結構如圖）中B原子、。原子均采用s/雜化

C.NH3BH3中與氮原子相連的氫帶部分正電荷，與硼原子相連的氫帶部分負電荷

D.CH3cH3與NH3BH3的原子總數(shù)、電子總數(shù)均相等，熔點比NH3BH3低

【答案】B

【詳解】

A.NH3BH3分子中存在N-?B配位鍵，N原子提供孤電子對，A正確；

B.BQ］中，B原子形成了3個。鍵，B原子的最外層無孤對電子，所以B的價層電子對數(shù)為3,B原子采

用sp2雜化，而。原子形成2個。鍵，O的最外層上有2對孤對電子，所以。的價層電子對數(shù)為2+2=4,所

以。采用sp3雜化，B錯誤；

C.在NH3BH3中，電負性N>H>B,使與N相連的H常帶部分正電荷，與B相連的H帶部分負電荷，C

正確；

D.NH3BH3的極性強于CH3cH3,分子的極性越強，分子間作用力越強，熔沸點越高，因此NH3BH3的熔點

更高，D正確；

故答案為：Bo

6.（2223下?大連?階段練習）下列說法錯誤的是

A.晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象

B.X射線衍射實驗是區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法

C.等離子體是一種特殊的液體，由帶電的陽離子、電子及電中性粒子的組成

D.液晶既有液體的流動性，又具有類似晶體的各向異性

【答案】C

【詳解】

A.晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象，A正確；

B.用X射線衍射實驗可有效區(qū)分晶體和非晶體，B正確；

C.等離子體是一種特殊的氣體，是由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體，不

是液體，C錯誤；

D.液晶既有液體的流動性，也具有類似晶體的各向異性，D正確；

故答案選C。

7.(2324上?階段練習)Fe，Cu,,N晶胞結構如圖所示，若晶胞參數(shù)為apm,'表示阿伏加德羅常數(shù)的值。

下列說法錯誤的是

A.無：了=3:1

B.若以N為頂點建立晶胞，則Fe位于棱心的位置

C.相鄰兩鐵原子間最短距離為走apm

2

64+3x56+14

D.晶體密度為一赤-------g-cm-3

【答案】D

【詳解】

A.晶胞中Cu個數(shù)為8x：=l,Fe個數(shù)為6義g=3,N個數(shù)為1,則x:y=3:l,故A正確；

82

B.若以N為頂點建立晶胞，則Fe位于棱心的位置，按照均攤法棱心位置Fe原子數(shù)為3個，故B正確；

C.相鄰兩鐵原子間最短距離為它的棱長，即正apm,故C正確；

22

64+3x56+14

D.晶體密度等于晶胞質(zhì)量除以晶胞體積，其中晶胞體積為/xlO及cmS,晶胞的質(zhì)量為-----------g,

64+3x56+14,64+3x56+14

晶體的密度為鵬,10一3。8Cm-3“xlO-g-cm-\故D錯誤；

a砥

故答案為D。

8.(23-24上?南京?階段練習)N、()、Na、Mg是周期表中的短周期主族元素。下列有關說法正確的是

A.堿性：NaOH<Mg(OH)2B.第一電離能：Ii(Na)<Ii(Mg)

C.原子半徑：r(N)<r(O)D.N2、Na2O,Mg的晶體類型相同

【答案】B

【詳解】

A.Na的金屬性強于Mg,則NaOH的堿性強于Mg（OH）2，A錯誤;

B.