文档内容
专题 07 物质结构与元素周期律
01专题网络·思维脑图
02考情分析·解密高考
03高频考点·以考定法
考点一 原子结构与性质、元 考点二 分子结构与性质 考点三 晶体结构与性质
素周期律 【高考解密】 【高考解密】
命题点01 共价键的形成及类型 命题点01 晶体的性质与晶
【高考解密】
的判断 体类型的判断
命题点01原子结构与核外电子排
命题点02 分子的空间结构与价 命题点02 有关晶体计算
布
层电子对互斥理论、杂化轨道理
【技巧解密】
命题点02元素“位-构-性”的相
论
互推断
【考向预测】
命题点03 分子性质及微粒间的
【技巧解密】
作用力
【考向预测】 【技巧解密】
【考向预测】
04核心素养·微专题
微专题 晶胞参数、坐标参数的分析与应用考点 考查内容 考情预测
1.原子结构与核外电子排布 1.选择题：高考命题一般是用元素周期表及元素周期
原子结构与性质、
2.元素“位-构-性”的相互推断律知识去推断元素类型，或是根据原子结构推导元素
元素周期律
类型及其在周期表中的位置，考查原子结构和元素性
质之间的关系，试题以短周期元素考查元素周期律及
1.共价键类型的判断
元素“位、构、性”三者之间的关系，考查原子半
2.分子的空间结构与价层电子
对互斥理论、杂化轨道理论 径、化合价、金属性、非金属性、单质及化合物性质
分子结构与性质
3.分子性质及微粒间的作用力 的递变规律与原子结构的关系，涉及化学键时主要考
查对概念的理解。同时也考查分子结构判断及晶体相
关计算。
2.非选择试题常以填空或简答方式考查，常涉及原子
1.晶体的性质与晶体类型的判结构与元素的性质(如基态微粒的电子排布式、电离能
断 及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(如
晶体结构与性质 化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析
2.有关晶体计算
与判断)；晶体结构与性质(如晶体类型、性质及与粒
子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与
微粒质量的关系计算及化学式分析)等考点。命题侧重
考查分析能力和计算能力，需要熟练掌握晶胞结构，
具备一定的数学计算能力，综合性较强，题目难度中等。
考点一 原子结构与性质、元素周期律
命题点01原子结构与核外电子排布
典例01（2023·海南卷）下列有关元素单质或化合物的叙述正确的是
A． 分子呈正四面体，键角为
B．NaCl焰色试验为黄色，与Cl电子跃迁有关
C．Cu基态原子核外电子排布符合构造原理
D． 是由极性键构成的极性分子
【答案】D
【解析】A． 分子呈正四面体，磷原子在正四面体的四个顶点处，键角为 ，A错误；B．NaCl焰色试
验为黄色，与Na电子跃迁有关，B错误；C．Cu基态原子核外电子排布不符合构造原理，考虑了半满规
则和全满规则，价电子排布式为3d104s1，这样能量更低更稳定，C错误；D. 的构型是V形，因此是由
极性键构成的极性分子，D正确；故选D。
典例02（2023·重庆卷）“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由 和
(钇，原子序数比 大13)组成，下列说法正确的是
A．Y位于元素周期表的第ⅢB族
B．基态 原子的核外电子填充在6个轨道中
C．5种元素中，第一电离能最小的是
D．5种元素中，电负性最大的是【答案】A
【解析】A．钇原子序数比 大13，为39号元素，为元素周期表的第五周期第ⅢB族，A正确；B．钙为
20号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，基态 原子的核外电子填充在10个轨道中，B错误；
C．同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离
能变大，5种元素中，钙第一电离能比铁小，C错误；D．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，
元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；5种元素中，
电负性最大的是O，D错误；故选A。
命题点02元素“位-构-性”的相互推断
典例01（2023·全国卷）一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、
X、Y原子序数依次增大。简单离子 与 具有相同的电子结构。下列叙述正确的是
A．X的常见化合价有 、 B．原子半径大小为
C．YX的水合物具有两性 D．W单质只有4种同素异形体
【答案】A
【分析】W、X、Y为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构，则它们
均为10电子微粒， X为O，Y为Mg，W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生，则W
为C，产生的气体为二氧化碳。
【解析】A．X为O，氧的常见价态有-1价和-2价，如HO 和HO，A正确；B．W为C，X为O，Y为
2 2 2
Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越小，原子半径越大，所以原子
半径大小为：Y＞W＞X，B错误；C．Y为Mg，X为O，他们可形成MgO，水合物为Mg(OH) ，Mg(OH)
2 2
只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX的水合物没有两性，C错误；D．W为C，碳的同素异
形体有：金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止四种，D错误；故选A。
典例02（2022·浙江卷）X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X的核外电子数等
于其周期数， 分子呈三角锥形，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族，Q是同
周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是
A．X与Z形成的10电子微粒有2种
B．Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒C． 与 的晶体类型不同
D．由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
【答案】B
【分析】X的核外电子数等于其周期数，X为H，YX 分子呈三角锥形，Y为N，Z的核外电子数等于X、
3
Y核外电子数之和，则Z为O，M与X同主族，则M为Na，Q是同周期中非金属性最强的元素，则Q为
Cl，综合分析，X为H，Y为N，Z为O，M为Na，Q为Cl。
【解析】A．由分析可知X为H，Z为O，则其形成的10电子微粒有HO、OH-、HO+，A错误；B．由分
2 3
析可知Z为O，Q为Cl，可形成ClO ，有氧化性，可用于自来水消毒，B正确；C．由分析可知Z为O，
2
M为Na，Q为Cl，则MZ为NaO，为离子晶体，MQ为NaCl，为离子晶体，晶体类型相同，C错误；
2 2
D．由分析可知X为H，Y为N，Z为O，这三种元素可以形成NH₃·H₂O，其溶液显碱性，D错误；故选
B。
典例03（2021·江苏卷）前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是空气中含量最多的
元素，Y的周期序数与族序数相等，基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子，W与Z处于同个主族。下列
说法正确的是
A．原子半径：r(X)A>B；金属性：C>A>B；非金属性：B>A>C。
(2)相似规律
同主族元素性质相似，位于对角线位置的元素性质相似，相邻元素性质差别不大。
(3)电子排布规律
原子最外层电子数大于或等于 3而又小于8的元素一定是主族元素；原子最外层电子数为 1或2的元素可
能是主族、副族或0族(He)元素；原子最外层电子数为8的元素是稀有气体元素。
(4)原子序数与元素位置的“序数差值”规律
1)同周期相邻主族元素的“序数差值”规律。
①除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相邻元素原子序数差为1。
②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素,其原子序数差分别是:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、
七周期相差25。
2)同族相邻元素的“序数差值”规律。
①第二、三周期的同族元素原子序数相差8。
②第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:第ⅠA族、ⅡA族相差8,其他族相差18。③第四、五周期的同族元素原子序数相差18。
④第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系之后的相差32。
⑤第六、七周期的同族元素原子序数相差32。
(5)含量或性质特殊的元素
5.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
本质 原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
金属性比较 ③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
判断方法
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
本质 原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
①与H 化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
2
非金属性比较 ②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
判断方法
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
6.第一电离能、电负性
(1)元素第一电离能的周期性变化规律。
一 同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,
般 碱金属元素的第一电离能最小;同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小规
律
特 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的
殊 轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有
情 较大的第一电离能。如同周期主族元素,第ⅡA族元素的原子最外层s能级全充满、ⅤA族元素的原
况 子最外层p能级半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素
(2)电负性大小判断。
规
在周期表中,同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,同主族从上往下逐渐减小
律
方 常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:①HClO中Cl为+1价、O
法 为-2价,可知O的电负性大于Cl;②Al O 是离子化合物、AlCl 是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
2 3 3
7.元素推断题通常考查的角度及分析依据
考查角度 分析依据
①同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小(不考虑稀有气体元素);
原子半径
②同主族元素从上到下,原子半径随电子层数的增多而增大
①同周期元素从左到右,元素的最高正化合价由+1→+7,非金属元素的最低负化合价
由-4→-1(O、F除外);
元素化合价
②同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(适用于短周期主族元素,氧无
最高正价,氟无正价)
①元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强;
氧化物对应水化物 ②元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强(F无正价,O无最
高正价,不考虑)
单质的氧化性、还原一般情况下,元素的金属性越强,单质的还原性越强,简单阳离子的氧化性越弱;元素
性 的非金属性越强,单质的氧化性越强,简单阴离子的还原性越弱
①一般情况下,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,
物质的熔点、沸点 物质的熔点、沸点也越高,如沸点:I 2 >Br 2 >F 2 ;
②NH 、HO、HF的沸点反常高,是因为分子间形成氢键,使物质的沸点升高
3 2
①同周期元素从左到右,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强(不考虑稀有气体
得失电子能力
元素);
②同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱
①同周期元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强(不考虑稀有气体元素);
金属性与非金属性
②同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
①同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势;
元素的第一电离能
②同主族元素自上而下,第一电离能逐渐减小
①同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大(稀有气体元素除外);
电负性
②同主族元素自上而下,电负性逐渐减小
8、解答元素推断题的基本方法
(1)已知元素原子或离子的核外电子排布
――→――→――→(2)已知元素单质或化合物的性质(特性)
――→――→――→
(3)已知元素在周期表中的位置
(4)利用周期表片断推断元素的种类
①利用H、He的特殊位置
已知X、Y、Z、W四种短周期元素的位置关系如图：
则可以推出X为He，再依次推知Y为F、Z为O、W为P。
②利用元素的位置关系与原子序数关系
a．同一周期中元素的原子序数一般比左边元素原子序数大1，比右边元素的原子序数小1。
b．同主族中相邻周期元素的原子序数关系
9、关于元素周期律、元素周期表的认识误区
(1)误认为主族元素的最高正价一定等于族序数。但是，F无正价。
(2)误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强。但是，HClO、HSO 是弱酸，忽略了
2 3
关键词“最高价”。
(3)误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差等于1。忽视了相差11(第4、5周期)和25(第6、7周期)。
(4)误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。碳原子、稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难。
(5)误认为得失电子多的原子，得失电子的能力一定强。
(6)误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素。忽视了第ⅠA族的H的最高
正价为＋1价，最低负价为－1价。
10、通过“三看”比较微粒半径大小
在中学化学要求的范围内,可按“三看”规律来比较粒子半径的大小:(1)“一看”电子层数:一般情况下,当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。
例如:r(Li)r(Na+)
(2)“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
例如:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)、r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)
(3)“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
例如:r(Cl-)>r(Cl)、r(Fe2+)>r(Fe3+)
考向01 原子结构与核外电子排布
1．（2023·湖北·校联考模拟预测）硫的下列4种微粒，若失去一个电子所需要能量最多的是
A．[Ne] B．[Ne] C．[Ne] D．[Ne]
【答案】B
【解析】A、B、C、D四项中的微粒分别对应基态S、 、激发态 、激发态S，激发态上电子能量高，
不稳定，易失去，故需要能量最多的是基态的 ；答案选B。
2．（2023·上海黄浦·统考二模）电子亚层2p的三个轨道之间具有不同的
A．能量 B．形状 C．空间伸展方向 D．可容纳电子数
【答案】C
【解析】A．同一能级，能量相等，A错误；B．2p能级的三个轨道都是哑铃形，B错误；C．2p的三个轨
道分别沿着x轴、y轴、z轴三个伸展方向延伸，所以具有不同的空间伸展方向，C正确；D．2p的三个轨
道分别能容纳的电子数都是2个电子，D错误；选C。
3．（2023·重庆·统考模拟预测）三星堆遗址出土了大量的青铜器，其主要成分为Cu、Sn、Pb，还含少量
Fe、As、O等元素。对上述有关元素，下列说法正确的是
A．基态Cu原子的价层电子轨道表示式为
B．基态Fe原子最高能级的轨道形状为哑铃形
C．第一电离能最大的是As
D．电负性最大的是O【答案】D
【解析】A．基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1，基态Cu原子的价层电子轨道表示式为
，A错误；B．基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，
最高能级为3d，轨道形状为花瓣形，B错误；C．Cu、Sn、Pb、Fe、As、O中O的第一电离能最大，C错
误；D．Cu、Sn、Pb、Fe、As、O中O的电负性最大，D正确；故答案选D。
4．（2023·北京门头沟·统考一模）下列表述不正确的是
A．原子轨道能量：1s<2s<3s<4s
B．M电子层存在3个能级、9个原子轨道
C．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
D．同一周期，碱金属元素的第一电离能最小，最容易失电子
【答案】C
【解析】A．能层不同，能级相同的原子轨道，能层越大，能量越大，则原子轨道能量为1s<2s<3s<4s，故
A正确；B．M电子层存在s、p、d共3个能级，共有(1+3+5)=9个原子轨道，故B正确；C．4s电子能量
高于3s电子，4s电子在离核更远的地方的出现几率比3s电子大，不一定总是在比3s电子离核更远的地方
运动，故C错误；D．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大的趋势，所以同一周期中碱金属元素的第
一电离能最小，最容易失电子，故D正确；故选C。
5．（2023·湖北鄂州·高三校联考）第三周期元素X，第一电离能介于Mg和S之间，关于该元素及其化合
物，下列说法正确的是
A．X与氢元素形成的化合物中，各原子均达到8电子稳定结构
B．X的原子核外电子有9种空间运动状态
C．X的单质和盐酸、 溶液均能反应放出
D．X的单质可以用于制造合金
【答案】D
【分析】第三周期元素X，第一电离能介于 和S之间，X为 。
【解析】A． 中H原子没有达到8电子稳定结构，故A错误；B． 的核外电子排布在8个原子轨道
中，有8种空间运动状态，故B错误；C． 和盐酸不反应，故C错误；D． 可用于制造硅钢，故D正确；选D。
考向02 元素“位-构-性”的相互推断
1．（2023·广东·校联考一模）已知：X、Y、Z、W为前四周期主族元素，基态X的原子最外层有3个未成
对电子，次外层电子仅有1种空间运动状态；Y的单质在空气中的含量位居第二，Z是短周期主族元素中
原子半径最大的元素；基态W的原子最外层电子排布式为 。下列有关说法正确的是
A．第一电离能：X>Y>Z B．电负性：W>X>Y
C．氢化物的沸点：X>Y D．W与Y形成的化合物为分子晶体
【答案】A
【分析】基态X的原子最外层有3个未成对电子，次外层电子仅有1种空间运动状态，则X为N，Y的单
质在空气中的含量位居第二，则Y的单质为氧气，则Y为O，根据同周期元素“序大径小”，同主族元素
“序大径大”，Z是短周期主族元素中原子半径最大的元素，则Z为Na，基态W的原子最外层电子排布
式为 ，且为主族元素，则W为K。
【解析】A．同周期电离能呈增大趋势，同主族电离能逐渐减小，但IIA、IVA元素电离能大于IIIA、VIA
电离能。由分析可知，X为N，Y为O，Z为Na，则第一电离能X>Y>Z，A正确；B．W为K，X为N，Y
为O，同周期电负性逐渐增大，同主族电负性逐渐减小，则电负性：WY>X>W，C正确；D．元素Z为F元素，F元素无正化合价，D错误；答案选
C。
3．（2023·四川乐山·统考一模）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，最外层电子数之和
为20， 是一种常见的耐高温材料，Y的内层电子总数是最外层电子数的2.5倍。下列说法正确的是
A．简单离子半径： B．简单氢化物的沸点：
C．Y与Z可以形成离子化合物 D．Y的最高价氧化物对应水化物可以与单质X反应
【答案】B
【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素， 是一种常见的耐高温材料，应该是
，所以X是Al元素，W是O元素，Y的内层电子总数是最外层电子数的2.5倍，原子序数大于Al，
所以Y是Si元素，根据四种元素最外层电子数之和为20，可知Z元素的最外层电子数为 ，
则Z是Cl元素，综上可得，W、X、Y、Z依次为O、Al、Si、Cl元素。
【解析】A．Z、X、W对应的简单离子分别为 、 、 ，其中 电子层数最多，故半径最大，而
和 电子层数相同，所以半径 ＜ ，则三种元素的简单离子半径关系为 ，故A错误；
B．W和Z的简单氢化物为 和 ，由于 中有氢键，所以沸点 ＞ ，即 ，故B正确；
C．Y是Si元素，Z是Cl元素，都是非金属元素，都不太容易失去电子，因此不会形成离子化合物，故C错误；D．Si的最高价氧化物对应水化物是硅酸，即 ，与单质 不反应，故D错误；故选B。
4．（2024·四川内江·统考一模）X､Y､Z､R､M为原子序数依次增大的短周期元素，其原子的最外层电子数
与原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是
A．X与Y形成的化合物只含极性共价键
B．简单离子半径比较：
C．含氧酸酸性比较可能存在：
D．X与Z､M三种元素共同形成的化合物可能是离子化合物
【答案】A
【分析】R半径最大，且最外层电子数为1，则R为Na，X的半径最小，则X为H，Y最外层为4个电子，
则Y为C，Z为N，M为S。
【解析】A．X为H、Y为C，若形成烯烃，则既含有极性共价键，也含有非极性共价键，A错误；B．R
为Na、Z为N，则 ，B正确；C．Z为N，M为S，若S形成的是HSO 弱酸，HNO 为强
2 3 3
酸，则酸性HNO＞HSO ，C正确；D．X为H、Z为N、M为S，若形成(NH )S，含有离子键则为离子化
3 2 3 4 2
合物，D正确；故答案为：A。
5．（2023·海南·模拟预测）短周期主族元素X、Y、Z、R的主要化合价和原子半径的关系如图所示。基态
X原子的价层电子排布式为 。下列叙述错误的是A．简单氢化物的沸点：
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：
C．第一电离能：
D．化合物 为非极性分子
【答案】C
【分析】基态X原子的价层电子排布式为 ，化合价为-2价，说明最外层是6个电子第二周期元素，
X为O元素，Y和Z原子半径与氧元素相差不大，化合价为+4和+5价，说明和氧元素是同周期相邻元素，
分别为C和N元素，R的半径较大，化合价为+3价，R是Al元素。
【解析】A．简单氢化物的沸点：HO>NH >CH ，A正确；B．最高价氧化物对应水化物的酸性：
2 3 4
HNO>H CO>Al(OH) ，B正确；C．第一电离能：CHCl
C． D．
【答案】B
【解析】A．甲烷和乙烷组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，因此沸点
，故A错误；B．HF存在分子间氢键，因此沸点HF＞HCl，故B正确；C． 组成结
构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，因此沸点 ，故C错误；D．相同碳原子
的烷烃，支链越多，沸点越低，因此 ，故D错误。综上所述，答案为B。
典例03（2022·湖北卷）下列有关N、P及其化合物的说法错误的是
A．N的电负性比P的大，可推断NCl 分子的极性比PCl 的大
3 3
B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C．NH 的成键电子对间排斥力较大，可推断NH 的键角比PH 的大
3 3 3
D．HNO 的分子间作用力较小，可推断HNO 的熔点比HPO 的低
3 3 3 4【答案】A
【解析】A．P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大，因此PCl 分子的极性比NCl 分子极性大，A
3 3
项错误；B．N与N的 键比P与P的强，故 的稳定性比 的高，B项正确；C．N的电负性比P
大，NH 中成键电子对距离N比PH 中成键电子对距离P近，NH 中成键电子对间的斥力大，因此NH 的
3 3 3 3
键角比PH 的大，C项正确；D．相对分子质量：HNO氢键>范德华力
组成和结构相似的物质,相对分子质
影响因素 形成氢键元素的电负性 原子半径
量越大,范德华力越大
影响物质的熔、沸点,溶解度等物理 分子间氢键使物质熔、沸点升高,溶 键能越大,稳定性
对性质的影响
性质 解度增大 越强
考向01 共价键的形成及类型的判断
1．（2024·广西北海·统考一模） (俗称铵铁蓝)是一种蓝色的无机颜料。下列有关该物质
的说法错误的是
A．电负性：
B．铵铁蓝中铁元素有两种化合价
C． 中 的键角比 中的 的键角大D．铵铁蓝中的配体是 ，该配体中 键与 键的数目之比是
【答案】D
【解析】A．同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则电负性： ，故
A正确；B．由化合物中正、负化合价的代数和为0可知，铵铁蓝中铁元素有 和 两种化合价，故B正
确；C．根据价层电子对互斥理论可知， 的空间结构为正四面体形， 的空间结构为三角锥形，
中 的键角比 中的 的键角大，故C正确；D． 中C和N之间是三键，与氮
气互为等电子体，1个 中有1个 键和2个 键，则该配体中 键与 键的数目之比是 ，故D错误。
综上所述，答案为D。
2．（2023·辽宁大连·大连八中校考模拟预测）下列反应产物不能用反应物中键的极性解释的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】A．CHCH=CH 中的碳碳双键和H 中的H-H键都是非极性键，无法用键的极性解释反应产物，A
3 2 2
正确；B．羰基中的C电负性较小，共用电子对偏向于Cl，容易与极性试剂NH 中电负性较强的-NH 结合，
3 2
Cl电负性较强，容易与电负性较弱的H结合生成HCl，可用键的极性解释，B错误；C．CHCHOH与
3 2
HBr发生取代反应时，CHCHOH中C-O键中C的电负性较弱，O的电负性较强，共用电子对偏向于O，
3 2
HBr中Br电负性较强，共用电子对偏向于Br，因此CHCH-容易与电负性强的Br结合，而-H容易与电负
3 2
性强的-OH结合，可用键的极性解释，C错误；D．乙醛中醛基内C的电负性较弱，O的电负性较强，共
用电子对偏向O，HCN中的H-C键中C的电负性较强，H的电负性较弱，共用电子对偏向于C，因此醛基
中电负性弱的C容易与电负性强的-CN结合，醛基中电负性强的O容易与电负性弱的H相结合，可用键的极性解释，D错误；故答案选A。
3．（2023·北京海淀·101中学校考三模）甲磺酸 是一种强酸。下列说法正确的是
A．推测甲磺酸难溶于水 B．该分子中心原子S的价层电子对数为6
C．分子中所有化学键均为极性共价键 D．该分子中硫氧键的键长均相同
【答案】C
【解析】A．该物质中有-OH可与水形成氢键，其溶解性较大，A项错误；B．S的价层电子对=4+0=4对，
B项错误；C．分子中有C-H、C-S、S=O、S-O、O-H均为极性键，C项正确；D．分子中S=O和S-O键键
长不同，D项错误；故选C。
4．（2023·安徽芜湖·统考二模）周期表前四周期的元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。基态原子A
的原子轨道半充满，B的价电子层中有3个未成对电子，D的价层电子排布式为nsn-1np2n-2，C与D同族，E
的最外层只有1个电子，次外层有18个电子。这5种元素形成的一种1：1型离子化合物中，由C、D所形
成的阴离子呈正四面体结构、阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。下列说法正确的是
A．5种原子中第一电离能最大的是C
B．A、B所形成的化合物中只含极性键
C．1mol该阳离子中含有24molσ键
D．B、C、D所形成的简单氢化物中，沸点最低的是D
【答案】D
【分析】基态原子A的原子轨道半充满，则A的电子排布式为1s1，为H元素；D的价层电子排布式为
nsn-1np2n-2，s轨道全充满时有2个电子，则n-1=2，n=3，D的价层电子排布式为3s23p1，为S元素；C、D
同主族，原子序数CO，故A错误；B．A、B可形成NH，含有非极性键，故B错
2 4
误；C．由图可知，1mol该阳离子中含有26molσ键，故C错误；D．B、C所形成的简单氢化物HO与
2
NH 均可形成分子间氢键，沸点较高，D所形成的HS无分子间氢键，沸点最低，故D正确；故答案选
3 2
D。
5．（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）火箭发射时可用 作燃料， 作氧化剂，其反应
为 。 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．1.8 g 中氧的价层电子对数为
B．1 mol 中含有的π键数为
C．当生成6.72 L 时转移电子数为
D．1 mol 中含有的质子数为
【答案】A
【解析】A．1.8 g 为0.1mol，1个 中心O原子的价层电子对数= ，0.1mol水中氧的价
层电子对数为 ，故A正确；B． 结构简式为： ，分子中只含单键，不含π键，故B错
误；C．未指明气体所处状态，不能依据体积确定物质的量，故C错误；D．1 mol 中含有的质子数
为 ，故D错误；故选：A。
考向02 分子的空间结构与价层电子对互斥理论、杂化轨道理论
1．（2024·广西·校联考模拟预测）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法错误的是
A．SO 和SO 的VSEPR模型均为平面三角形
2 3
B．PCl 、NCl 的空间构型都是三角锥形
3 3
C．BF 和NF 均为非极性分子
3 3
D．CO 与N 的键角相等
2【答案】C
【解析】A．SO 和SO 中硫原子的价层电子对数均为3，则SO 和SO 的VSEPR模型均为平面三角形，A
2 3 2 3
正确；B．PCl 、NCl 中心原子孤电子对数都是= ×(5−3×1)=1，价层电子对数为4，所以PCl 、NH 均为
3 3 3 3
三角锥形，B正确；C．BF 中心原子B原子孤电子对数= ×(3−3×1)=0，价层电子对数为3，是平面正三角
3
形结构，为非极性分子，NF 中心原子孤电子对数都是= ×(5−3×1)=1，为三角锥形结构，为极性分子，C
3
错误；D．CO 分子中的中心C原子价层电子对数是2+ =2，故C原子采用sp杂化，分子呈直线形，
2
键角是180°，N−与CO 互为等电子体，N−也呈直线形，键角是180°，即CO 与N−的键角相等，D正确。
3 2 3 2 3
答案选C。
2．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）磷酰氯( )是有机合成的催化剂，可用以下方法制取：
或 ， 的分子空间结构模型如图所示，下列说法不正确的
是
A． 中只含有 键
B． 是非极性分子
C． 的空间构型是三角锥形
D． 可与 反应生成
【答案】A【解析】A． 结构中含有P-O键、P=O键，故既含 键，也含 键，A符合题意；B． 为空间对
称结构，是非极性分子，B不符合题意；C． 的中心原子P的价层电子对数为 ，
由于中心P原子有一对孤对电子，其空间构型是三角锥形，C不符合题意；D． 可与 发
生反应： +3 → +3HCl，D不符合题意； 故选A。
3．（2023·江苏南通·统考模拟预测）周期表中VIA族元素及其化合物应用广泛。 、 、 是氧元素
的3种核素，可以形0成多种重要的化合物。亚硫酰氯 为黄色液体，其结构式为（
），遇水发生水解。工业上可电解HSO 与 混合溶液制备过二硫酸铵 ，过二硫酸
2 4
铵与双氧水中都含有过氧键(-O-O-)。硝化法制硫酸的主要反应为：
。SO 和SO 都是酸性氧化物，是制备硫酸的中间产物。下列说法正确的是
2 3
A． 、 、 具有相同的中子数
B．亚硫酰氯空间构型为平面三角形
C．SO 、SO 的中心原子轨道杂化类型均为sp2
2 3
D．SO 晶体中存在S和O 之间的强烈作用
2 2
【答案】C
【解析】A． 中子数为16-8=8、 的中子数为17-8=9、 的中子数为18-8=10，A错误；B．亚硫酰
氯S为sp3杂化，空间构型属于三角锥形，B错误；C．SO 中σ键为2，S的孤电子对为（6-2×2）÷2=1，
2
SO 中σ键为3，S的孤电子对为（6-2×3）÷2=0，，中心原子轨道杂化类型均为sp2，C正确；D．SO 晶体
3 2
中存在S和O之间的共价键，为强烈相互作用，D错误；故选C。4．（2023·辽宁大连·大连八中校考模拟预测）三硫化四磷( )是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结
构如图所示。下列有关 的说法中正确的是
A． 中仅P原子最外层均满足8电子稳定结构
B．键角：
C． 中P原子为 杂化，S原子为 杂化
D． 分子中含有6mol极性共价键
【答案】D
【解析】A．P最外层5个电子，形成了3个共价键，S最外层6个电子，形成了2个键，因此都满足8电
子稳定结构，不仅仅是P原子，故A错误；B． 均采用sp3杂化，PCl 的中心原子有一对孤电子，
3
而 无孤电子对，因为孤电子对对成键电子对有排斥力，所以导致Cl-P-Cl键角更小，即键角比较：
，故B错误；C．S原子价层电子对数是4，则S原子是sp3杂化，故C错误；D．根据结构简式
可知1mol 分子中含有6mol极性共价键，3mol非极性共价键，故D正确；答案选D。
5．（2023·山西晋城·晋城市第一中学校校考模拟预测）油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现，
在不同的空气湿度和光照条件下，颜料雌黄 褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应：下列说法正确的是
A．反应I和II中，元素 和 都被氧化
B．反应I和II中，氧化 转移的电子数之比为
C． 和 的空间结构都是正四面体形
D．反应I和II中，参加反应的 ：IH—Br，则键长H—F离子晶体>分子晶体,如熔、沸点:金刚石
>NaCl>Cl2;金属晶体>分子晶体,如熔、沸点:Na>Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高,如钨、铂等,有的则很低,如
汞等)。
(2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:金刚石>石英>碳化
硅>晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如熔、沸
点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如
Al>Mg>Na。
(5)分子晶体的熔、沸点比较规律。
①组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如:HI>HBr>HCl。
②组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CO>N2。
③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
④同分异构体中的芳香烃及其衍生物,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如熔、沸点:邻二甲苯>间二甲
苯>对二甲苯。
3、均摊法确定晶胞组成
(1)方法：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个原子对这个晶胞的贡献就是。
(2)类型
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。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)对六边形的贡献为。在如图所示的正三棱柱形晶胞中：③熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目。
A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B．干冰(含4个CO)
2
C．CaF (含4个Ca2＋，8个F－)
2
D．金刚石(含8个C)
E．体心立方(含2个原子)
F．面心立方(含4个原子)
4、金属晶体空间利用率的计算方法
Ⅰ.空间利用率的定义及计算步骤
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＝×100%
②空间利用率的计算步骤：
a．计算晶胞中的粒子数；
b．计算晶胞的体积。
Ⅱ.金属晶体空间利用率分类简析
①简单立方堆积(如图1所示)
立方体的棱长为2r，球的半球为r过程：V(球)＝πr3 V(晶胞)＝(2r)3＝8r3
空间利用率＝×100%＝×100%≈52%
②体心立方堆积(如图2所示)
过程：b2＝a2＋a2
(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以：a＝r
空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%
③六方最密堆积(如图3所示)
过程：S＝2r×r＝2r2
h＝r V(球)＝2×πr3V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3
空间利用率＝×100%＝×100%≈74%
④面心立方最密堆积(如图4所示)
过程：a＝2r
V(球)＝4×πr3
V(晶胞)＝a3＝(2r)3＝16r3
空间利用率＝×100%＝×100%≈74%
5、计算晶体密度的方法
6、计算晶体中粒子间距离的方法
7、千万差别貌相似,谨防马虎大错误
(1)CO2和SiO2尽管有相似的化学组成,但二者物理性质有较大差异,原因是二者的晶体类型不同,CO2属于
分子晶体,SiO2属于原子晶体,二者不能混淆。
(2)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离
子晶体,如AlCl3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。
(3)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。
(4)误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97 ℃,尿素的熔点为132.7 ℃。
考向01 晶体的性质与晶体类型的判断1．（2023·湖北·武汉二中校联考二模）纳米 为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表
面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米 的说法正确的是
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体 相同
C．与晶体 互为同分异构体
D．可用X-射线衍射实验区分纳米 与晶体
【答案】D
【解析】A．纳米 为无定形，不是晶体，没有对光的各向异性，故A错误；B．纳米 不是晶体，
是共价晶体，因此熔点不相同，故B错误；C．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，
只是化学式，晶体 中没有分子，故C错误；D．纳米 不是晶体， 是共价晶体，可用X-
射线衍射实验区分纳米 与晶体 ，故D正确；故选D。
2．（2023·浙江·校联考三模）下列物质含有非极性共价键且属于分子晶体的是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A．HO 结构式为H-O-O-H，属于分子晶体，含有极性共价键、非极性共价键，故A符合题意；
2 2
B．NaS属于离子晶体，含有离子键，故B不符合题意；C．CO 属于分子晶体，其结构式为O=C=O，含
2 2
有极性共价键，故C不符合题意；D．过氧化钠属于离子晶体，含有离子键和非极性共价键，故D不符合
题意；答案为A。
3．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）2023年诺贝尔化学奖授予三位探索纳米和量子点领域的科学家。纳米
晶体具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米 晶体的
说法正确的是A．熔点低于大块 晶体
B．属于胶体，能产生丁达尔效应
C．与大块 晶体属于同分异构体
D．与NaOH、HF都能反应，属于两性氧化物
【答案】A
【解析】A．纳米SiO 晶体颗粒尺寸小，相对大块 晶体来说，其中有一部分共价键断裂，熔化时需要
2
克服的作用力小一些，熔点低一些，故A正确；B．纳米SiO 晶体是纯净物，而胶体是混合物，故B错误；
2
C．纳米SiO 晶体和大块SiO 晶体都是共价晶体，由原子构成，没有分子式，不属于同分异构体，故C错
2 2
误；D．SiO 能与NaOH反应生成盐硅酸钠和水，SiO 能和HF都能反应，但是SiO 不是和所有的酸都能
2 2 2
反应，只能和HF反应，和其他酸不反应，是酸性氧化物不是两性氧化物，故D 错误；故答案为：A。
4．（2023·北京朝阳·统考一模）我国科学家预言的T-碳已被合成。T-碳的晶体结构可看做将金刚石中的碳
原子用由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代所得，T-碳和金刚石的晶胞如图所示。下列说法不正确
的是
A．T-碳与金刚石互为同素异形体
B．T-碳与金刚石均属于共价晶体
C．T-碳与金刚石中键角均为
D．T-碳晶胞中平均含有32个碳原子
【答案】C
【解析】A．T-碳与金刚石均为碳的单质，结构不同，互为同素异形体，故A正确；B．由晶胞结构可知T-
碳也是以四面体为结构单元的空间网状结构，两者均为共价晶体，故B正确；C．T-碳中4个碳原子围成
正四面体结构，该结构中键角为60°，故C错误；D．由晶胞结构可知，在T-碳晶胞中四个碳原子组成的正四面体结构单元有8个位于顶点，6个位于面心，4个位于体内，个数为： ，则碳原子个
数为32，故D正确；故选：C。
6．（2023·广东·统考二模）六氟磷酸盐离子液体可用于有机合成的溶剂和催化剂，其结构如图所示，下列
说法错误的是
A．阳离子中碳原子有 和 两种杂化方式
B．阴、阳离子体积较大，离子之间作用力较弱，晶体的熔点较低
C．该物质中存在的化学键类型：离子键、共价键
D．所有原子均符合8电子稳定结构
【答案】D
【解析】A．阳离子中饱和碳原子为 杂化，碳碳双键两端的碳为 杂化，A正确；B．该物质为离子晶
体，但是由于阴、阳离子体积较大，离子之间作用力较弱，导致其晶体的熔点较低，B正确；C．阴阳离
子间存在离子键，阴阳离子内部存在共价键，C正确；D．氢原子不符合8电子稳定结构，D错误；故选
D。
考向02 有关晶体计算
1．（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
【解析】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。
2．（2023·辽宁阜新·阜新实验中学校考模拟预测）砷化镓是一种立方晶系如图甲所示，将Mn掺杂到晶体
中得到稀磁性半导体材料如图乙所示，砷化镓的晶胞密度为gcm-3。下列说法错误的是
A．1mol砷化镓中配位键的数目是4N
A
B．掺入Mn的晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为5：26：32
C．沿体对角线a→b方向投影图如丙，若c在11处，则As的位置为7、9、11、13
D．该晶体中距离最近的两个镓原子之间的距离为 pm
【答案】B
【解析】A．由图甲知，1个As与4个Ga形成As-Ga共价键，即砷化镓中As的配位数为4，则1mol砷化
镓中配位键的数目是4N ，A正确；B．掺入Mn的晶体中Ga有7个位于顶点，5个位于面心，个数为：
A；As有4个位于体内，Mn有1个位于顶点，1个位于面心，个数为： ；
Mn、Ga、As的原子个数比为 ： ：4=5：27：32，B错误；C．由砷化镓晶胞结构可知，c位于侧面的
面心，沿体对角线a→b方向投影图如丙，则As的位置为7、9、11、13，C正确；D．由晶胞结构可知，
距离最近的两个镓原子之间的距离为面对角线的一半，晶胞中含4个Ga和4个As，晶胞质量为 ，晶
胞体积为 ，则晶胞边长为： pm，两个镓原子之间的最近距离为 pm，
D正确；故选：B。
3．（2023上·湖南长沙·高三长郡中学校考开学考试）钛酸钡是太阳能电池材料。经X射线衍射分析测定，
钛酸钡的晶胞结构如图所示(Ti4+、Ba2+均与O2-接触)，已知晶胞边长为a pm，O2-的半径为b pm，N 为阿伏
A
加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A．8个Ti4+与Ba2+等距离且最近 B．Ti4+半径为 pm
C．钛酸钡的化学式为BaTiO D．钛酸钡的密度ρ= ×1021 g·cm-3
3
【答案】D
【解析】A．观察晶胞图示，钡离子位于体心，8个位于顶点的钛离子与钡离子最近，A项正确；B．已知
晶胞边长为apm，O2-的半径为bpm，根据图示，晶胞边长=2r(Ti4+)+2r(O2-)=apm，则r(Ti4+)=
pm，B项正确；C．根据晶胞图示，Ti位于晶胞的顶点，Ti的数目为8× =l，Ba位于晶胞的内部，数目为1，O位于晶胞的棱上，其数目为12× =3，则钛酸钡的化学式为BaTiO ，C项正确；
3
D．该晶胞为立方体，晶体密度 g·cm-3，D项错误；故选D。
4．（2023上·湖南·高三校联考）实验室制取HF的原理为 ，氢氟酸可用
来刻蚀玻璃，发生反应： 。 的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为a pm。下
列说法错误的是
A．氢化物的稳定性：
B． 、 、 三者的中心原子价层电子对数相等
C． 的晶体密度为 ( 为阿伏加德罗常数的值)
D． 晶体中 与 之间的最近距离为
【答案】D
【解析】A．非金属性：F>O，则氢化物的稳定性： ，故A正确；B． 、 和 的中心
原子的价层电子时数均为4，故B正确；C．由氟化钙晶胞可知每个晶胞中含有4个 ，8个 ，由晶胞结构可知其密度为 故C正确；D． 晶体中 为面心立方最密堆积， 位于
围成的正四面体的空隙中， 与 之间的最近距离为立方晶胞体对角线长的 ，即为 ，
故D错误；答案选D。
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
【解析】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CuInTe ，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)、
2
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。
微专题 晶胞参数、坐标参数的分析与应用
典例（2023·河北卷）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
【解析】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
ZrO，选项A正确；B．结合A分析可知，晶体密度为 ，选项B错
2
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。
一、原子分数坐标参数
1．概念
原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。
2．原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。
(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
3.金刚石晶胞中碳原子坐标的确定
以金刚石晶胞结构为例，金刚石晶体整体上是正四面体立体网状结构。每个碳原子L能层的4个电子
采用sp3杂化，形成4个等同的杂化轨道，相邻的两个碳原子之间形成σ键。这样每个碳原子与周围4个碳
原子形成4个σ键，每个碳原子都是直接相连的4个碳原子的重心。在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。
每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的
4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。
用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。以底面一个顶点的碳原子(通常取后
左下)为原点建立一个三维坐标系。
原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。在晶胞进行“无隙并
置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，注意看清楚，与这个原点原子重合的是晶胞上哪一
个顶点的碳原子。所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同，所以高中阶段我们
只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标；棱心和面心坐标点中数据中不会出现“1”。
以下是晶胞中各点碳原子对应的三维坐标和晶体中坐标的对应关系。
(1)6个面心坐标
上面心 下面心 左面心 右面心 前面心 后面心
三维坐标
晶体中坐
标
(2)12个棱中心坐标
上面四条棱三维坐标
晶体中坐标
下面四条棱
三维坐标
晶体中坐
标
垂直底面四条棱
三维坐标
晶体中坐
标
(3)晶胞内部4个碳原子的坐标
金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方
向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。我们把左边的图叫作取向1，右边的图叫作取向2
它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。金刚石晶胞内4个碳原子坐标：
取向1：
取向2：
所以金刚石晶胞的取向不同时，晶胞内部不对称的4个原子的坐标会发生改变。
4.常见晶胞的原子坐标1）金刚石晶胞的原子坐标
（1）取向一：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，3/4，3/4；1/4，3/4，1/4；
（2）取向二：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，1/4；3/4，3/4，1/4；3/4，1/4，3/4；1/4，3/4，3/4；
注：金刚石晶胞的取向不同时，即使都是取前左下的顶点原子作原点，晶胞内部不对称的4个碳原子的坐
标，也会发生改变。
2）氟化钙晶体：
每个CaF 晶胞有4个Ca2＋和8个F－原子分数坐标如下：
2Ca2＋： 0，0，0 1/2，1/2，0 1/2，0，1/2 0，1/2，1/2
F－： 1/4，1/4，1/4 3/4，1/4，1/4 1/4，3/4，1/4 1/4，1/4，3/4
3/4，3/4，1/4 3/4，1/4，3/4 1/4，3/4，3/4 3/4，3/4，3/4
3）氯化钠晶胞：
每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋，它们的原子分数坐标为：
Na＋： 1/2，1/2，1/2 1/2，0，0 0，1/2，0 0，0，1/2
Cl－： 0，0，0 1/2，1/2，0 0，1/2，1/2 1/2，0，1/2
注：碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化
物，以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。
二、宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
1.密度的计算式：
2.计算类型
晶体的密度有两种计算形式，一种是知道晶胞边长和晶胞结构进行的计算，一种是知道原子或离子半
径和晶胞结构进行的计算。
1）知道晶胞边长和晶胞结构进行的计算
若晶胞为正方体，边长为a pm，含有b个分子，分子的相对分子质量为M，则密度的计算过程为(别记结
论，学会计算过程)
晶胞的体积为：(a×10－12m)3= a3×10－36m3
晶胞中分子的总质量为：m=nM=(b/N )M= bM/6.02×1023g
A
ρ=M/V=(bM/6.02×1023g) /( a3×10－36m3)=(bM×1013)/(6.02×a3)g/m3(1)CO 分子晶体的密度计算：
2
已知CO 分子晶体的结构如下图(面心立方)，晶胞边长为572pm(计算数据)。
2
①晶胞中的分子数目计算：8×1/8＋6×1/2=4
一个晶胞中有4个CO。
2
②晶体密度计算：
m=nM=[4/(6.02×1023/mol)]×44g/mol=2.9236×10－22g
V=(572×10－12)3m3=1.8715×10－28m3
ρ=m/V=2.9236×10－22g /1.8715×10－28m3=1.562×106g/m3=1.562g/ cm3。
(2)Po(钋)，相对原子质量为209，晶胞边长为336pm。
①晶胞中原子数目计算：8×1/8=1。
②密度计算：
m=nM=[1/(6.02×1023/mol)]×209g/mol=3.472×10－22g
V=(336×10－12)3m3=3.7933×10－29m3
ρ=m/V=3.472×10－22g /3.7933×10－29m3=9.153 ×106g/m3=9.153g/cm3
2）知道原子或离子半径和晶胞结构进行的计算
先用原子或离子的半径计算出晶胞的边长，然后再进行密度计算。
(1)Na的体心立方
Na的原子半径r=186pm。①晶胞中的原子数目计算：8×1/8＋1=2。
②密度计算：
先计算晶胞的边长a：根据体对角线=√3a=4r，
边长a=4r/√3=4×186pm/√3=429.56pm。
m=nM=[2/(6.02×1023/mol)]×23g/mol=7.6412×10－23g
V=(429.56×10－12)3m3=7.9263×10－29m3
ρ=m/V=7.6412×10－23g /7.9263×10－29m3=9.64 ×105g/m3=0.964g/cm3
(2)Zn的六方堆积：
Zn的范德华半径为139pm。
①正六棱柱中原子数目计算：12×1/6＋2×1/2＋3=6
②密度计算：六方最密堆积不是正方体晶胞，不能用正方体的公式计算。
用上面的正六棱柱计算，正六棱柱的边长为278pm。
若边长为r，体积为24√2 r3。(计算式见空间利用率计算的(3))
V=24√2 r3=24√2×(139×10－12m)3=9.1153×10－29m3
m=nM=[6/(6.02×1023/mol)]×65.38g/mol=6.5163×10－22g
ρ=m/V=6.5163×10－22g /9.1153×10－29m3=7.15 ×106g/m3=7.15g/cm3
(3)金刚石原子晶体的结构①晶胞中的原子数目计算：8×1/8＋6×1/2＋4=8
②密度计算：以金刚石结构为例，C的共价半径为77pm。
大立方体的边长为8r/√3，即355.65 pm。(计算式见空间利用率计算的(4))
m=nM=[8/(6.02×1023/mol)]×12g/mol=1.5947×10－22g
V=(355.65×10－12)3m3=4.4985×10－29m3
ρ=m/V=1.5947×10－22g /4.4985×10－29m3=3.545 ×106g/m3=3.545g/cm3
(4)离子晶体的密度计算：
①NaCl：Na＋的离子半径为95pm，Cl－的离子半径为181pm
晶胞边长的计算：2r(Na＋)＋2r(Cl－)=552pm。
其中含Na＋4个，Cl－4个。
m=nM=[4/(6.02×1023/mol)]×23g/mol＋[4/(6.02×1023/mol)]×35.45g/mol=3.8837×10－22g
V=(552×10－12)3m3=1.682×10－28m3
ρ=m/V=3.8837×10－22g /1.682×10－28m3=2.309×106g/m3=2.309g/cm3
②CsCl：Cs＋的离子半径为169pm，Cl－的离子半径为181pm。
晶胞边长的计算：[2r(Cs＋)＋2r(Cl－)]/√3=404.15pm。其中含Cs＋1个，Cl－1个。
m=nM=[1/(6.02×1023/mol)]×132.9g/mol＋[1/(6.02×1023/mol)]×35.45g/mol=2.7965×10－22g
V=(404.15×10－12)3m3=6.6013×10－29m3
ρ=m/V=2.7965×10－22g /6.6013×10－29m3=4.236×106g/m3=4.236g/cm3
③CaF ：Ca2＋的离子半径为99pm，F－的离子半径为136pm。
2
右侧为晶胞的八分之一
晶胞边长计算为2{[2r(Ca2＋)＋2r(F－)]/√3}=542.71pm。
其中含Ca2＋4个，F－8个，则密度为
M=nm=[4/(6.02×1023/mol)]×40g/mol＋[8/(6.02×1023/mol)]×19g/mol=5.1827×10－22g
V=(542.71×10－12)3m3=1.5985×10－28m3
ρ=m/V=5.1827×10－22g /1.5985×10－28m3=3.242×106g/m3=3.242g/cm3
1．（2023·吉林白山·统考三模）Li、Fe、Se可形成新型超导材料，晶胞如图所示(Fe原子均位于面上)。晶
胞棱边夹角均为90°，X的坐标为(0，1， )，Y的坐标为( ， ， )，设N 为阿伏加德罗常数的值。
A
下列说法正确的是已知：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
A．基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2
B．坐标为( ，1， )的原子是Li原子
C．Se原子X与Se原子Y之间的距离为 nm
D．该晶体的密度为 g·cm-3
【答案】C
【解析】A．Fe为26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，故A错误；B．由晶胞结构可
知坐标为( ，1， )的原子是Z原子，即Fe原子，故B错误；C．Se原子X与Se原子Y，沿x轴方向的
距离为 ，沿y轴方向的距离为 ，沿z轴方向的距离为 ，两点间的距离为 nm，故C正确；
D．Li原子有8位于顶点，1个位于体心，个数为： ，Fe有8个位于面上，个数为 ，Se
原子8个位于棱上，2个位于体内，个数为： ，晶胞的质量为： g，晶胞体积为： ×10-21 cm3，密度为： g·cm-3，故D错误；故选：C。
2．（2023·辽宁·校联考一模）某立方品系的锑钾(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b表示晶胞的一部分，晶胞中1号、3号原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(1，1，1)。下
列说法错误的是
A．晶胞中含有的Sb原子数为4
B．2号原子的分数坐标为
C．K和Sb之间的最短距离为 pm
D．该晶体的密度为
【答案】C
【解析】A．晶胞中含有的Sb原子数为8 +6 =4，故A正确；B．晶胞中1号、3号原子的分数坐标
分别为(0，0，0)、(1，1，1)，则2号原子的分数坐标为 ，故B正确；C．根据图知，K与Sb原
子之间的最短距离为晶胞体对角线长度的 ，最短距离= ，故C错误；D．该晶胞中Sb原子数为8 +6 =4，K原子个数为12 +9=12，该晶体的密度为 =
，故D正确；故选C。
3．（2023·河北·统考模拟预测）(CHNH )PbI 的晶胞结构如图所示，其中B代表Pb2+，下列说法正确的是
3 3 3
A．Pb2+的价电子排布式为：6s26p2
B．A代表I-
C．若原子分数坐标A为(0，0，0)，B为( ， ， )，则C的原子分数坐标为(0， ， )
D．已知CHNH )PbI 的摩尔质量为Mg·mol-1，N 为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为
3 3 3 A
g•cm-3
【答案】C
【解析】A． 的价电子排布式为： ，故A错误；B．A位于顶点，个数为1，A代表 ，
故B错误；C．根据晶胞中原子的相对位置可知，若原子分数坐标A为(0，0，0)，B为( ， ， )，则C
的原子分数坐标为(0， ， )，故C正确；D． ，故晶体的密度为 ，故D错
误；故选C。
4．（2023·湖南常德·统考一模）作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆，某种镧镍合金储氢后所
得晶体的化学式为LaNiH，晶胞结构如图，晶胞参数为a，下列有关表述不正确的是
5 6A．Z表示的微粒为H
2
B．每个X原子周围最近且等距离的X原子有6个
C．若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的分数坐标为(0.75，0.75，0)，则C的分数坐标为(1，0.5，1)
D．若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则晶体的化学式为LaNiH
5 7
【答案】D
【解析】A．从晶胞中可以计算，含X原子个数为 =1，含Y原子个数为 =5，含Z个数为
=3，对照晶胞的化学式LaNiH，可得出Z表示的微粒为H，A正确；B．从图中可以看出，每
5 6 2
个X原子周围最近且等距离的X原子在顶点上，数目为6，B正确；C．若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，
B的分数坐标为(0.75，0.75，0)，则坐标原点为底面左下角的X原子，晶胞参数为1，所以C的分数坐标为
(1，0.5，1)，C正确；D．若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则与原晶胞比，增加Z的个数为 =1，
而Z为H，所以晶体的化学式为LaNiH，D不正确；故选D。
2 5 8
5．（2023·广东·统考一模）一种锂的氧化物的晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b=c=0.4665nm，晶胞棱边夹
角均为90°)。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，称作原子的分数坐标。
下列有关说法不正确的是
A．该氧化物的化学式为LiO
2
B．O原子之间的最短距离为 ×466.5pm
C．与Li距离最近且相等的O有8个D．若p原子的分数坐标为( ， ， )，则q原子的分数坐标为( ， ， )
【答案】C
【解析】A．该晶胞中，含Li+个数为8，含O2-个数为 =4，则氧化物的化学式为LiO，A正确；
2
B．从图中可以看出，O原子之间的最短距离为面对角线长度的一半，即为 ×466.5pm，B正确；C．在
晶胞中，Li+与邻近的4个O2-构成正四面体，则与Li距离最近且相等的O有4个，C不正确；D．若p原子
的分数坐标为( ， ， )，则q原子在x、y、z轴上的分数坐标分别为 、 、 ，从而得出q原子的分
数坐标为( ， ， )，D正确；故选C。
