文档内容
第 30 讲 晶体结构与性质
1．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。
2．科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为 。阿伏加德罗常数的
值为 。下列说法错误的是
A．晶体的密度为
B．晶体最简化学式为
C．晶体中与 最近且距离相等的 有12个
D．昆胞中 和 原子构成的多面体有14个面
【答案】C
【解析】A．根据均摊法，钙原子的个数为1，钾原子的个数为8×18=1，通过晶体密度公式ρ=
= ，故A正确；
B．根据均摊法，钙原子的个数为1，钾原子的个数为8×18=1，硼原子、碳原子个数均为12× =6，晶体
最简化学式为KCaB C ，故B正确；
6 6
C．晶体最简化学式为KCaB C ，根据与Ca2+最近且距离相等的K+有8个，可判断与K+最近且距离相等的
6 6
Ca2+的个数也为8个，故C错误；D．通过欧拉定理：顶点数+面数-棱数=2，则面数=棱数-顶点数+2=36-24+2=14，故D正确；
故选C。
3．CaC 晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的晶胞结构相似(如图所示)，但CaC 晶体中含有哑铃形的 ，使晶
2 2
胞沿一个方向拉长，下列关于CaC 晶体的说法正确的是
2
A．每个 Ca2+ 周围距离最近且相等的 的数目为 6
B．CaC 晶体，每个晶胞中含有 4 个 Ca2+ 和 4 个
2
C．6.4 gCaC 晶体中含有 0.2 mol 阴离子
2
D．每个 Ca2+周围距离最近且相等的 Ca2+有 12 个
【答案】B
【解析】A．根据题意可知，存在C 使沿一个方向拉长，根据晶胞图可知，每个Ca2+周围距离最近且相
等的C 的数目为4，故A错误；
B．CaC 晶体中，每个晶胞中含有Ca2+数目为 =4个，C 的数目为 =4，故B正确；
2
C．6.4gCaC 物质的量为0.1mol，CaC 中的阴离子为C ，则含阴离子物质的量为0.1mol，故C错误；
2 2
D．该晶胞中沿一个方向拉长，导致晶胞的一个平面的长与宽不等，与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+应
为4个，故D错误；
答案为B。
4．氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氨化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作
高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，关于这两种晶体的
说法正确的是A．两种晶体中B原子的杂化方式均为sp2
B．两种晶体中B-N键键长相等
C．六方相氮化硼层间共价键键能较小，所以可做高温润滑剂
D．每个立方氮化硼晶胞中含有4个B原子和4个N原子
【答案】D
【解析】A．立方氮化硼中硼原子形成4个共价键，所以立方氮化硼中硼原子采用的是sp3杂化，选项A错
误；
B．六方相氨化硼具有层状结构，立方相氮化硼形成正四面体结构，两种晶体中B-N键键长不相等，选项
B错误；
C．六方相氮化硼层间作用力为范德华力，相对较小，所以可做高温润滑剂，选项C错误；
D．根据立方氨化硼的晶胞示意图，每个晶胞中B原子个数是8 +6 =4，N原子个数为4，选项D正
确；
答案选D。
5．汞钡铜氧晶体的晶胞如图A所示，通过掺杂Ca2+获得的具有更高临界温度的超导材料如图B所示。下
列说法正确的是A．掺杂后晶体密度增大是因为晶胞中增加了1个Ca2+
B．汞钡铜氧晶体中的Hg和Cu个数比为1∶2
C．图A晶胞中一个Ba的分数坐标为( ， ， )，则另一个( ， ， )
D．图B晶胞中Ca周围距离最近的Hg数目和Hg周围距离最近的Ca的数目不同
【答案】C
【解析】A．由图A可知，汞钡铜氧晶体的晶胞中含 个Hg，2个Ba， 个Cu，
个O，掺杂Ca2+后，晶胞中含 个Hg，2个Ba， 个Cu， 个
O，1个Ca2+，所以掺杂后晶体密度增大不是因为晶胞中增加了1个Ca2+，故A错误；
B．由汞钡铜氧晶体的晶胞可知，Hg位于晶胞的顶点，则一个晶胞中含 个Hg，Cu位于晶胞的棱
上，则则一个晶胞中含 个Cu，汞钡铜氧晶体中的Hg和Cu个数比为1∶1，故B错误；
C．图A晶胞中两个Ba位于同一轴上，若一个Ba的分数坐标为( ， ， )，则另一个Ba的分数坐标
为( ， ， )，故C正确；
D．图B晶胞中Ca周围距离最近的Hg数目为8，Hg周围距离最近的Ca的数目也为8，则图B晶胞中Ca
周围距离最近的Hg数目和Hg周围距离最近的Ca的数目相同，故D错误；
答案选C。
6．铅磷青铜具有很高的耐腐蚀性和耐磨性，常用于制作耐磨零件和滑动轴承。如图为铅磷青铜的一种晶胞结构，已知A点原子的分数坐标为(0，0，0)，B点原子的分数坐标为(1，1，0)；下列说法不正确的是
A．该晶胞的化学式为PbCu P
3
B．C点原子的分数坐标为(0.5，0.5，1)
C．晶胞中，Pb位于第六周期第ⅣA族，Cu属于第ⅠB位于d区
D．晶体中基态磷原子的核外电子共有9种空间运动状态
【答案】C
【解析】A．由题干晶胞图可知，一个晶胞中含有1个P，含有Cu的个数为： =3个，含有Pb的个数
为： =1个，故该晶胞的化学式为PbCu P，A正确；
3
B．已知A点原子的分数坐标为(0，0，0)，B点原子的分数坐标为(1，1，0)，结合题干晶胞图可知C点原
子的分数坐标为(0.5，0.5，1)，B正确；
C．已知Pb和C、Si、Ge、Sn同一主族，故Pb位于第六周期第ⅣA族，Cu是29号元素，其价电子排布
式为：3d104s1，属于第ⅠB位于ds区，C错误；
D．已知P是15号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p3，故P原子核外占据9个不同的原子轨道，
即晶体中基态磷原子的核外电子共有9种空间运动状态，D正确；
故答案为：C。
7．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
AB．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；
A
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： ；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。
8． 纳米晶体作为新一代光电半导体材料，已被广泛应用于光电子器件领域。 的晶胞为
立方型，其结构如下图所示。容忍因子 ( 、 和 分别代表着A、B、C位的离子半
径)，其数值越接近1，晶体结构越稳定。已知 。下列说法错误的是A． 晶体中 和 的配位数均为6
B． 晶体中 填充在 构成的正八面体空隙中
C．若要提高 晶体的稳定性，可用离子半径略小于 的离子取代
D．若某 型晶体的容忍因子 ，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切
【答案】A
【解析】A．根据晶胞结构可知 晶体中 的配位数为12， 的配位数均为6，A错误；
B．根据晶胞结构 晶体中 填充在 构成的正八面体空隙中，B正确；
C．根据题干可知容忍因子其数值越接近1，晶体结构越稳定， 处于B位， ，若用
离子半径略小于 的离子取代 ，容忍因子的分母减小、容忍因子增大，越来越接近1，会提高晶体
的稳定性，C正确；
D． 说明 ，则A、B位的离子均恰好与C位的离子相切，D正确；
故选A。
9．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 。下列说法错误的是A．简单氢化物的稳定性：
B． 、 、 三者的VSEPR模型均为四面体形
C． 晶体与Si晶体的晶体类型相同，二者均为良好的半导体
D． 晶体中 与 之间的最近距离为
【答案】C
【解析】A．非金属性： ，则简单氢化物的稳定性： ，A正确；
B． 、 和 的中心原子的价层电子对数均为4，故VSEPR模型均为四面体形，B正确；
C．二氧化硅晶体和硅晶体均为共价晶体，共同点为熔点高、硬度大，不同点是二氧化硅晶体不导电，硅
晶体是良好的半导体材料，C错误；
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 ，D正确；
故答案为：C。
10．锌晶胞如图1所示，锌一二氧化锰电池如图2所示。下列叙述中正确的是已知：锌晶胞的底边长为apm，高为bpm；N 为阿伏加德罗常数的值；2M表示2mol•L-1。
A
A．放电过程中，Mn2+向负极区迁移
B．正极质量减少5.22g时，减少的锌晶胞数为0.01N
A
C．锌晶体的密度为ρ= g•cm-3
D．Zn的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2
【答案】B
【分析】锌一二氧化锰电池中Zn发生失电子的氧化反应，作负极，MnO 作正极。
2
【解析】A．根据图2，交换膜为阴离子交换膜，硫酸根离子向负极区迁移，A项错误；
B．正极的电极反应式为 ，5.22g 的物质的量为0.06mol，负极的
电极反应式为 ，根据电子守恒，溶解的锌为0.06mol，而1个锌晶胞含6个锌原子，故减
少的锌晶胞数为0.01N ，B项正确；
A
C．根据六棱柱体积计算方法以及密度公式直接计算锌密度，
cm ，故密度为ρ= g•cm-3，C项错误；
D．Zn的价电子排布式为 ，D项错误。故选B。
11．某水性钠离子电池电极材料由 、 、 、 组成，其立方晶胞嵌入和嵌出 过程中，
与 含量发生变化，依次变为格林绿、普鲁士蓝、普鲁士白三种物质，其过程如图所示。下列说法
错误的是
A．普鲁士蓝中 与 个数比为1：2
B．格林绿晶体中 周围等距且最近的 数为6
C．每个 晶胞完全转化为 晶胞，转移8个
D．若普鲁士白的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为
【答案】A
【解析】A．根据均摊原则，普鲁士蓝晶胞中含Fe: 、CN-数为
、Na+数为4，根据化合价代数和等于0，可知Fe2+ 与Fe3+个数比为1:1，A错误；
B．根据晶胞图，格林绿晶体中 周围等距且最近的 数为6，B正确；
C．每个 晶胞有8个 完全转化为 晶胞，转移8个 ，C正确；
D．根据均摊原则，普鲁士白晶胞中含Fe: 、CN-数为 、
Na+数为8，若普鲁士白的晶胞棱长为a pm ，则其晶体的密度为= ，D正确；
故选A。
12． 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。
13．下列有关说法不正确的是A．MgO的离子键的键能大于CaO的
B．干冰和 的晶体类型相同
C．如图所示的晶胞的化学式为
D．DNA双螺旋的两个螺旋链通过氢键相互结合
【答案】B
【解析】A． 的半径小于 ，所以 的离子键的键能大于 的，A正确；
B．干冰 为分子晶体， 为共价晶体，二者的晶体类型不相同，B错误；
C．如图所示的晶胞， 在体心，个数为1， 在顶点，个数为 ， 在棱上，个数为 ，
所以该晶胞的化学式为 ，C正确；
D．DNA双螺旋含有N、H原子，两个螺旋链通过氢键相互结合，D正确；
故选B。
14．冰晶石( )常用作电解铝的助熔剂和研磨产品的耐磨添加剂，其晶胞结构如图所示，已知该晶胞
参数为a pm， 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A． 中Al的配位数为6B．图中△位置填充的是Na
C．晶胞中 形成的全部四面体空隙和 的比值为1∶1
D．该晶体的密度为 g⋅cm-3
【答案】C
【解析】A． 中Al的配位数为6，A正确；
B．图中△位置填充的是 ，B正确；
C． 形成的全部四面体空隙和 的比值为2∶1，C错误；
D．该晶体的密度为 g⋅cm ，D正确；
故选C。
15．已知：2NO (g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) ，下列说法正确的是
2
A．该反应的平衡常数可表达为
B．该反应一定能自发进行
C．降温有利于提高 的平衡转化率
D．NaCl晶胞(如图所示)中每个 周围与其距离最近的 有6个
【答案】C
【解析】A．该反应的平衡常数可表达为 ，故Ａ错误；B．由题干信息可知，该反应的 ， ，当 时，反应能自发进行，故该反应在低温
条件下易自发进行，故Ｂ错误；
C．该反应为放热反应，降温平衡正向移动，有利于提高 的平衡转化率，故Ｃ正确；
D．NaCl晶胞(如图所示)中每个 周围与其距离最近的 有12个，故D错误。
答案为：C。
16．在超分子化学中，常用Cu+模板合成各种拓扑结构分子，图1为诺贝尔得主Auvage教授利用亚铜离子
为模板合成的索烃结构。Cu也可与Zn、Sn及S构成四元半导体化合物的四方晶胞，结构如图2所示，下
列说法错误的是
A．索烃分子既有极性键又有非极性键
B．1mol索烃中所含的配位键的数量为8N
A
C．半导体化合物中Zn原子与Sn原子个数比为1:2
D．在四方晶胞中Sn位于S原子组成的四面体空隙中
【答案】C
【解析】A．索烃分子中C、N之间，C、H之间，C、O之间，形成极性键，C、C之间形成非极性键，既
有极性键又有非极性键，A正确；
B．索烃中每个Cu+形成4个配位键，1mol索烃中所含的配位键的数量为8N ，B正确；
A
C．根据均摊法，半导体化合物中Zn原子个数为 ，Sn原子个数为 ，个数之比为
1:1，C错误；D．根据晶胞结构，在四方晶胞中Sn位于S原子组成的四面体空隙中，D正确；
故选C。
17． 的晶胞与 相似，但由于 的结构导致晶胞沿一个方向拉长(如图)，已知 的摩尔质量
为 ，若阿伏加德罗常数的值为 ，下列说法错误的是
A． 填充在 围成的八面体空隙中
B．每个 周围等距紧邻的 有6个
C．两个最近 之间的距离为
D． 晶体密度的计算式为
【答案】B
【解析】A．由晶胞结构可知， 为面心立方紧密堆积， 填充在 围成的八面体空隙中，故A正
确；
B．该晶胞不是正方体，以面心 为研究对象，每个 周围等距紧邻的 不是6个，故B不正确；
C．由晶胞结构可知，两个最近 之间的距离为地面对角线的一半，为 ，故C正确；D． 晶体中Ca2+的个数为8 +6 =4， 的个数为1+12 =4，密度的计算式为
，故D正确；
故选B。
18．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，熔点为1238℃，用于制作太阳能电池的材料，其结构如图所示，
其中以原子1为原点，原子2的坐标为(1，1，1)。下列有关说法中错误的是
A．原子3的坐标为( ， ， ) B．Ga的配位数为4
C．GaAs为共价晶体 D．若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小
【答案】A
【解析】A．由图可知，原子3在x、y、z轴上的投影分别为 ，坐标为 ，A错误；
B．根据晶胞结构可知，Ga的配位数为4，B正确；
C．GaAs的熔点为1238℃，硬度大，熔点高硬度大，故晶体类型为共价晶体，C正确；
D．Ga原子半径比Al小，则若将Ga换成Al，则晶胞参数将变小，D正确；
故选A。
19．快离子导体是一类具有优良导电能力的固体电解质。图1(Li SBF )和图2是潜在的快离子导体材料的
3 4
结构示意图。温度升高时，NaCl晶体出现缺陷，晶体的导电性增强。该晶体导电时，③迁移的途径有两
条：
途径1：在平面内挤过2、3号氯离子之间的狭缝(距离为x)迁移到空位。
途径2：挤过由1、2、3号氯离子形成的三角形通道(如图3，小圆的半径为y)迁移到空位。
已知：氯化钠晶胞参数a=564pm，r(Na+)=95pm，r(Cl-)=185pm， =1.4， =1.7。
下列说法不正确的是A．第二周期元素中第一电离能介于B和F之间的元素有4种
B．图1所示晶体中，每个Li+与4个呈四面体结构的离子相邻
C．氯化钠晶体中，Na+填充在氯离子形成的正八面体空隙中
D．温度升高时，NaCl晶体出现缺陷，晶体的导电性增强，该晶体导电时，③迁移的途径可能性更大的是
途径1
【答案】D
【解析】A．第二周期元素第一电离能从左向右呈增大趋势，由于Be的2s轨道全满，N的2p轨道半满，
结构稳定，造成Be和N比同周期相邻元素的第一电离能高，因此第一电离能介于B和F之间的有Be、
C、N、O共4种，A正确；
B．由图1所示晶体结构可知，Li+位于棱心，正四面体结构的离子在体心，则每个Li+与4个呈四面体结构
的离子相邻，B正确；
C． NaCl晶胞中Na+周围有3个Cl-，则在NaCl晶体中，Na+周围等距离最近有6个C1-，6个C1-构成正
八面体结构，即Na+填充在C1-堆积而成的八面体空隙中，C正确；
D．该三角形为等边三角形，边长等于图2中面对角线长度，故三角形边长=
，即 ，r(Cl-)=185pm，解得x=24.8pm；内部虚线部分
三角形的顶角为120°、两腰长为r(Cl )+y、底长为282 pm，边角关系有 [ r(Cl )+y]=282 pm，解得
y= 47.2pm；由于挤过由1、2、 3号氯离子形成的三角形通道y的值大于挤过2、3号氯离子之间的狭缝x
值，所以Na+如果能挤过，那么挤过由1、2、 3号氯离子形成的三角形通道相对容易些，即迁移可能性更
大的途径是途径2，D错误；
故选D。20．化学式为 的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，晶胞中N
原子均参与形成配位键，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a=b≠c， 则下列叙述正确
的是
A．Zn在元素周期表d区 B．设晶体中 原于的杂化方式为
C． D．Ni2+与Zn2+的配位数之比为2：3
【答案】D
【解析】A．Zn在元素周期表中位置为第4周期第IIB族，即位于ds区，A错误；
B．晶胞中镍离子配位数为4，即晶体中 原于的杂化方式为 ，B错误；
C．由晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为2 =1，Zn2+个数为8 =1，含有CN-为8 =4，
NH 个数为8 =2，苯环个数为4 =2，则该晶胞的化学式为 ，则
3
x:y:z=4:2:2=2:1:1，C错误；
D．晶胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为4，Zn2+周围形成的配位键数目为
6，则Ni2+与Zn2+的配位数之比为4:6=2:3，D正确；
故选D。
