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第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·黑龙江·鸡西市英桥高级中学高二期中）下列物质中，属于晶体的是
A．玻璃 B．石蜡和沥青 C．塑料 D．干冰
【答案】D
【详解】干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，D项正确；
故选D。
2．（2022·广东清远·高二期末）下列关于晶体的说法中正确的是
A．自然形成的水晶柱是晶体，从水晶柱上切削下来的粉末不是晶体
B．晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞
C．玻璃制成的弹珠具有规则的几何外形，所以玻璃弹珠是晶体
D．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，体现了晶体的自范性
【答案】D
【详解】A．晶体形成后，其结构是有序性和可复制性，所以即使是粉末，其微观结构也是晶体的有序结
构，描述错误，不符题意；
B．晶胞的顶点、棱上、面上的离子均为多个晶胞共用，描述错误，不符题意；
C．玻璃属于混合物，不是晶体，描述错误，不符题意；
D．晶体的自范性能使结构有缺损的晶体结构在适当的环境中恢复晶体完整，描述正确，符合题意；
综上，本题选D。
3．（2022·四川·遂宁中学高二阶段练习）现有四种晶体，其构成粒子(均为单原子核粒子)排列方式如下图
所示，其化学式正确的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】A． A原子的个数为1，B原子的个数为 ，故化学式为AB，故A错误；B． E原子的个数为 ，F原子的个数为 ，故化学式为EF，，故B错误；
C． ，X原子的个数为1，Y原子的个数为 ，Z原子的个数为 ，故化学式为XY Z，，故C
3
正确；
D． A原子的个数为 ，B原子的个数为 ，故化学式为AB，，故D错误；
故选C。
4．（2021·浙江·海亮高级中学高二期中）下列叙述中，正确的是
A．石英玻璃和水晶都是晶体
B．具有各向异性的固体可能是晶体
C．粉末状的固体肯定不是晶体
D．晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形
【答案】B
【详解】A．石英玻璃是非晶态（玻璃态）的SiO，石英玻璃不是晶体，水晶是晶体，A项错误；
2
B．晶体的许多物理性质，如强度、导热性、光学性质等会表现出各向异性，B项正确；
C．许多粉末状的固体用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形，
说明这些粉末状的固体仍是晶体，C项错误；
D．晶体与非晶体的根本区别在于粒子在微观空间是否呈周期性的有序排列，D项错误；
答案选B。
5．（2022·福建省泉州实验中学高二期中）晶体内微粒总是按周期性规律重复排列，反映其结构特点的基
本重复单位为晶胞，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成。以下是某些晶体的局部结构，可做为晶胞的是
A． (都在顶点) B． (在顶点和面心)
C． (在顶点和面心) D． (在顶点和体心)
【答案】B
【详解】按照题意，晶体可视为晶胞经平移无隙并置而成，是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所有晶胞平
行排列，取向相同。由此可知，平移后，重合位置的原子相同。
A．不管是左右或上下平移时，大圆表示的原子和小圆表示的原子位置重合，但不是同一种原子，因此该
结构不能作为晶胞，A错误；
B．不管是上下平移还是左右平移，各原子都可以与相同的原子重叠，可平移无隙并置得到晶体，因此该结构可以作为晶胞，B正确；
C．上下平移时，位于面心的两个不同的原子位置会重合，因此该结构不能作为晶胞，C错误；
D．该结构平移时会存在空隙，因此不能作为晶胞，D错误；
答案选B。
6．（2022·福建·莆田砺志学校高二期中）有下列离子晶体的空间结构示意图。图中●和化学式中M分别
代表阳离子，图中○和化学式中N分别代表阴离子，则化学式为MN的晶体结构为
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【详解】A．根据均摊法晶胞中有M ，N有1个，故化学式为MN，故A正确；
B．根据均摊法晶胞中有M ，N有1个，故化学式为MN ，故B错误；
2
C．根据均摊法晶胞中有M ，N有 个，故化学式为MN，，故C错误；
4 3
D．根据均摊法晶胞中有M ，N有1个，故化学式为MN，，故D错误；
4
故答案为A
7．（2022·广东广州·高二期末）下列结构示意图中，表示晶胞的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】能够表现晶体结构特征的基本单位称为晶胞。整块晶体是由完全等同的晶胞“无隙并置”地堆积
起来。“无隙并置”即一个晶胞与它比邻的晶胞是完全共顶角、共面、共棱的，取向一致，无间隙，从一
个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动。
【详解】表示A晶体结构单元的平行六面体具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱，故A结构可
以表示晶胞；表示B、C、D晶体结构单元的平行六面体不具有相同的顶角、相同的平行面和相同的平行棱，故B、C、D结构不可以表示晶胞；
故选A。
8．（2022·浙江丽水·高二期末）下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是
A．破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则的立方体
B．晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性
C．导电性可用于区别晶体和玻璃体
D．固体 可能是晶体，也可能是非晶体
【答案】C
【详解】A．破损的晶体能在溶液中得到修复，所以破损的NaCl晶体能在饱和NaCl溶液中自动变成规则
的立方体，故A正确；
B．晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性，故B正确；
C．根据晶体的定义，不能通过导电性来区别晶体和玻璃体，某些晶体和玻璃体可均导电或不导电，故C
错误；
D．固体 可能是晶体，也可能是非晶体，如水晶为晶体，玻璃为非晶体，故D正确；
故答案选C。
9．（2022·广东·佛山一中高二期中）某晶体是一种性能良好的非线性光学材料，晶胞中K、I、O分别处于
顶角、体心、面心位置，该晶体的化学式应为
A．KIO B．KIO C．KIO D．KIO
2 3 4
【答案】C
【详解】晶胞中K处于各顶角位置，个数为8× =1，I位于体心，则O位于面心，则O个数为12×
，故该晶体的化学式应为KIO ；
3
答案选C。
10．（2022·四川·遂宁中学高二阶段练习）金属玻璃是由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速
冷却得到的具有非晶态结构的金属固体。以下关于金属玻璃的说法正确的是
A．金属玻璃能自发呈现多面体外形
B．金属玻璃具有固定的熔点
C．鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验
D．金属玻璃是金属与二氧化硅的混合物
【答案】C【详解】
A．根据题中描述，金属玻璃是非晶体，不能自发呈现多面体外形，A错误；
B．金属玻璃是非晶体，没有固定熔沸点，B错误；
C．鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验，C正确；
D．金属玻璃是由金属元素或金属元素为主要成分的金属固体，D错误；
故选C。
11．（2022·辽宁丹东·高二期末）如图分别为物质I和物质Ⅱ的微观结构示意图，下列说法错误的是
A．物质I具有能自发地呈现多面体外形的性质
B．物质I形成的固体有固定的熔、沸点
C．物质II形成的固体物理性质有各向异性
D．二者的X-射线衍射图谱不相同
【答案】C
【分析】由两种物质的微观结构可知，I中微粒呈周期性有序排列，II中微粒排列相对无序，故I为晶体，
II为非晶体。
【详解】A．晶体具有自范性，因此可以能自发地呈现多面体外形，A正确；
B．晶体有固定的熔沸点，B正确；
C．非晶体的物理性质具有各向同性，C错误；
D．X-射线衍射图谱有明锐的谱线，可以检验晶体和非晶体，图谱明显不同，D正确；
故选C。
培优第二阶——拓展培优练
12．（2022·重庆市清华中学校高二阶段练习）根据图中相关信息，判断下列说法不正确的是A．在NaCl晶体中，距离Na＋最近的Cl-形成正八面体
B．该气态团簇分子的分子式为EF 或FE
4 4 4 4
C．1个Zn的晶胞中含有2个Zn原子
D．KO 晶体中每个K＋周围有6个紧邻的K＋，每个 周围有6个紧邻的
2
【答案】C
【详解】A．在氯化钠晶体中，Na+和Cl-的配位数都是6，则距离Na+最近的六个Cl-形成正八面体，选项A
正确；
B．分子晶体的构成微粒是分子，每个分子为一个整体，所以该分子的化学式为EF 或FE，选项B正确；
4 4 4 4
C．根据晶胞的结构可知，1个Zn的晶胞中含有9个Zn原子，而均摊占有8 +1=2个Zn原子，选项C不
正确；
D．KO 晶体中每个K+周围有6个紧邻的O-，每个O-周围有6个紧邻的K+，选项D正确。
2 2 2
答案选C。
13．（2022·新疆·柯坪湖州国庆中学高二期末）如图表示一个晶胞，该晶胞为正方体，结构粒子位于正方
体的顶点和面心。下列说法正确的是
A．若是一个不完整的 晶胞，已知 中 的配位数为8，则图中实心球表示
B．若是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中缺失碳原子位于8个小立方体的中心
C．若是一个不完整的 晶胞，顶点和面心的粒子表示 ，则晶胞中 位置均在12条棱边的中心
D．若是一个分子晶体的晶胞，其可表示干冰、冰【答案】A
【详解】
A．CaF 晶体模型，是面心立方晶胞，钙离子占据立方体的8个顶点和6个面心，而F-占据8个小立方体的
2
体心，即Ca2+中的配位数为8，F-配位数为4，故图中的实心球是代表Ca2+，A正确；
B．如果是金刚石晶胞，金刚石晶体中5个碳原子构成正四面体结构，即其他4个碳原子位于4个互不相邻
小立方体的中心，B错误；
C．NaCl晶胞中每个Na+被6个Cl-所包围，同样每个Cl-也被6个Na+所包围，所以晶胞中Cl-位置是体心和
12条棱边的中心，C错误；
D．该晶胞是面心立方，对应分子晶体有干冰、碘等，不能代表冰，D错误；
故选A。
14．（2022·湖南·益阳平高学校高二期末）铜的晶胞结构如图所示，下列关于其晶胞的说法中错误的是
A．若晶胞的边长为a，则最近的两个铜原子的距离为
B．每个晶胞中含有4个铜原子
C．铜原子的配位数为12
D．晶胞的空间利用率为
【答案】A
【详解】A．晶胞边长为a，则面对角线长度为 a，铜晶胞为面心立方堆积，最近的两个铜原子间的距离
是面对角线的二分之一，即 a，故A错误；
B．在晶胞的顶点和面心各有1个铜原子，顶点上的铜原子被8个晶胞共有，面心上的铜原子被2个晶胞共
有，所以每个晶胞中含有4个铜原子，故B正确；
C．铜晶胞为面心立方最密堆积，铜原子的配位数为12，故C正确；
D．晶胞的空间利用率等于晶胞中铜原子的体积除以晶胞的体积，晶胞中有4个铜原子，设铜原子半径为
r，则铜原子的体积为 ，铜原子半径为两个铜原子间距离的一半，则铜原子半径和晶胞边长的关系
为r= a，则铜原子体积为 ，晶胞体积为a3，所以晶胞的空间利用率=
×100%= ×100%，故D正确；故选A。
15．（2022·湖北·鄂州市教学研究室高二期末）某钙钛矿型氧化物的晶胞结构如图所示，其中A为镧系金
属离子，B为过渡金属离子，C为氧离子。下列说法正确的是
A．镧系元素位于元素周期表中IB族 B．该化合物的化学式为
C．1个基态氧原子有2个未成对电子 D．1个A离子周围最近的A离子有12个
【答案】C
【详解】A．根据周期表的位置关系，镧系元素位于元素周期表第六周期ⅢB族，故A错误；
B．晶胞中B位于体心只有1个，O2-位于面心，6个面上有6× =3个O2-，A处于顶点，有8× =1个，对
应化合物的化学式为 ，故B错误；
C．基态氧原子电子排布式为1s22s22p4，1个基态氧原子有2个未成对电子，故C正确；
D．1个A离子周围最近的A离子有上下前后左右共6个，故D错误；
故选：C。
16．（2022·浙江宁波·高二期末）钙钛矿可用于高温超导领域，其晶胞结构如图所示，下列说法正确的是
A．距离钙离子最近且等距离的氧离子4个
B．距离钛离子最近且等距离的钛离子有6个
C．晶胞中氧、钙、钛粒子的个数比为1∶1∶3
D．晶胞中任何一个粒子都完全属于该晶胞
【答案】B
【详解】A．根据晶胞图，距离钙离子最近且等距离的氧离子12个，故A错误；
B．根据晶胞图，距离钛离子最近且等距离的钛离子有6个，故B正确；
C．根据均摊原则，晶胞中氧粒子数为 、钙粒子数为1、钛粒子数为 ，晶胞中氧、钙、钛粒
子的个数比为3∶1∶1，故C错误；
D．晶胞中位于顶点、面心、楞上的粒子不完全属于该晶胞，故D错误；
选B。17．（2022·浙江衢州·高二阶段练习）铜和氧形成的一种离子化合物的晶胞结构如图，下列说法不正确的
是
A．铜离子的电荷数为+1 B．铜离子的配位数为2
C．晶胞中含4个铜离子 D．晶体中含O－O共价键
【答案】D
【详解】A．由均摊法可知，铜离子个数为4，氧离子个数为1+8 =2，该化合物的化学式为Cu O，氧元
2
素的化合价为-2价，依据化合物中正负化合价代数和为0可知，铜离子的电荷数为+1，A正确；
B．由晶胞图可知，铜离子的配位数为2，B正确；
C．由均摊法可知，铜离子个数为4，C正确；
D．该化合物的化学式为Cu O，为离子化合物，由氧离子和亚铜离子构成，晶体中不含O-O共价键，D错
2
误；
答案选D。
18．（2022·河南·南阳中学高二阶段练习）已知某ABC 晶体的晶胞如图所示，晶胞参数为a nm，摩尔质
3
量为M g/mol，下列说法正确的是
A．离A微粒距离最近且相等的B微粒的个数为12个
B．若m的坐标为(0，0，0)，则p的坐标为( ， ，1)
C．相邻两个C微粒最近距离为a nm
D．该晶胞的密度为
【答案】D
【详解】A． 离A微粒距离最近且相等的B都在体心处，个数为8个，选项A错误；
B． p点的坐标应为 ，选项B错误；C． 相邻两个C微粒的最近距离为面心对角线的一半，即 ，选项C错误；
D． 根据均摊法，1个晶胞中有1个A微粒、1个B微粒、3个C微粒，根据公式 知，该晶胞的密度
为 ，选项D正确；
答案选D。
19．（2022·北京昌平·高二期末）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，其晶体结构如下图所示。
(1)基态钛原子价电子排布式是___________。
(2)晶胞中与每个 距离最近且相等的 有___________个。
(3)钛酸钙的化学式为___________。
(4)其晶胞参数约为 ，该钛酸钙晶体的密度 ___________ (设阿伏加德罗常数的值为 ，
用含a、 的代数式表示)
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d24s2
(2)6
(3)CaTiO
3
(4)
【解析】（1）钛原子价电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2；
（2）每个面心的 与 的距离相近且相等，故晶胞中与每个 距离最近且相等的 有6个；
（3）①处于顶点的钙原子，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有 该晶胞，故该晶胞中钙原子个数为
；②处于面上的 ，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有 属于该晶胞，故该晶胞中 个数为
；③处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞，故该晶胞中 个数为1；故钛酸钙的化学式为
CaTiO ；
3
（4）该钛酸钙晶体的密度
20．（2022·黑龙江·海林市朝鲜族中学高二阶段练习）某晶体的粒子结构如图所示：正六面体的8个顶点为A粒子，12个棱心为B粒子，6个面心为C粒子，正六面体的中心为D粒子。那么：
(1)晶体中A、B、C、D4种粒子的个数比为_______；
(2)此晶体中每个A粒子周围与它最接近且距离相等的A粒子有_______。
A．4个 B．6个 C．8个 D．12个
【答案】(1)1：3：3：1
(2)B
【解析】（1）
根据图示可知：在该晶胞中含有A粒子数目为8× =1，含有B粒子为12× =3，含有C粒子数目为6×
=3，含有D粒子数目为1，因此该晶体中A、B、C、D 4种粒子的个数比为1：3：3：1；
（2）
每个A粒子周围与它最接近且距离相等的A粒子有6个。
21．（2022·海南·儋州川绵中学高二阶段练习）回答下列问题：
(1)N和Cu元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，该化合物的N原子个数为_______，Cu的原子个数为
_______。
(2)则该化合物的化学式为_______。
(3)S和Cu元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的S与Cu的微粒个数比为_______。
(4)价电子排布式为3d54s2的原子，其原子元素符号为_______。
(5)CuSn S 中Cu元素有+1和+2两种价态，从结构上分析基态Cu+、Cu2+中_______更稳定，原因是_______；
a b c【答案】(1) 1 3
(2)Cu N
3
(3)1:1
(4)Mn
(5) Cu+ Cu+的价电子排布式为3d10，全充满的稳定结构
【详解】（1）N原子所在位置为顶点，根据均摊法，N原子个数为： ；铜原子所在位置为棱心，
个数为： ；
（2）该化合物的化学式为Cu N；
3
（3）根据晶胞结构，S原子所在位置为顶点和面心，个数为： ，Cu原子所在位置为内部，
个数为4个，该化合物的S与Cu的微粒个数比为1：1；
（4）价电子排布式为3d54s2的原子，其原子序数为27，原子元素符号为Mn；
（5）Cu+和Cu2+的价层电子排布为：3d10和3d9，Cu+的价层电子排布全满，较稳定；原因：Cu+的价电子排
布式为3d10，全充满的稳定结构。
22．（2021·新疆伊犁·高二阶段练习）(1)一种Pt、Co金属间化合物可作为质子交换膜燃料电池的催化剂，
其晶胞结构如图1所示，该金属间化合物的中Pt与Co的个数比为___________。
(2)室温下，[Cu(NH )](NO )，与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。黑绿色晶体的晶胞如图2所
3 4 3 2
示，写出该晶体的化学式___________。
(3)如图3所示的是金红石的晶胞，则每个晶胞拥有___________个Ti4+、___________个O2-。
【答案】 3：1 Cu N 2 4
3
【详解】(1)根据均摊原则，1个晶胞中Pt原子数是 、Co原子数是 ，Pt与Co的个数比为
3:1；
(2) 根据均摊原则，1个晶胞中Cu原子数是 、N原子数是 ，该晶体的化学式Cu N；
3
(3)根据均摊原则，则每个晶胞拥有 个Ti4+、 个O2-。
