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考点 48 晶体结构与性质
本知识点在全国卷中为选考题考查内容，近年来已有较多省市已列入高考必考题，主要从两个方面切
入：(1)认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质；(2)关于晶
胞的计算。最后一问关于晶胞的分析及计算难度较大，其它设问相对简单，注重基础。
预测2023年高考将主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。重点
强化晶胞的分析与计算，对常考的几种计算类型进行归纳总结，解题思维模式。
一、晶体、晶胞
二、常见晶体结构模型
三、四种晶体的比较
晶体、晶胞
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
结构微粒周期性有序
结构特征 结构微粒无序排列
排列
自范性 有 无
性质特征 熔点 固定 不固定
异同表现 各向异性 各向同性
二者区别 间接方法 看是否有固定的熔点
方法 科学方法 对固体进行X-射线衍射实验
(2)得到晶体的途径
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。(3)晶胞
①概念：描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——无隙并置
无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
2．晶胞组成的计算——均摊法
(1)原则
晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。
(2)方法
①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，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)
被三个六边形共有，每个六边形占。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)固态物质一定是晶体( )
(2)凡有规则外形的固体一定是晶体( )
(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列( )
(4)晶胞是晶体中最小的“平行六面体” ( )
(5)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验( )
(6)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过 X射线衍射方法区分晶体、
准晶体和非晶体( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√
【典例】
例1 下列有关晶体的叙述中，正确的是
A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形
B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息
C．SiO 属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元
2
D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，NaO是纯粹的离子晶体，SiO 是纯粹的共价晶体
2 2
【答案】C【解析】A项，晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，
不是在于是否具有规则的几何外形，A错误；B项，红外光谱是反映有机物分子中含有的化学键或官能团
的信息，而不是用于鉴别晶体和非晶体，B错误；C项，SiO 属于共价晶体，Si原子与4个O原子形成4
2
个共价键，因此其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成与Si原子相连的4个O原子形成正四面体结构单
元，C正确；D项，NaO、SiO 中既有共价键成分又有离子键成分，前者离子键的百分数大于50%，偏向
2 2
于离子键，对应晶体偏向于离子晶体；后者离子键的百分数小于50%，偏向于共价键，对应晶体偏向于共
价晶体，D错误；故选C。
例2 一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞
参数已在图中标出)。下列说法不正确的是( )
A．图乙是该物质的晶胞单元
B．晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1：1 ：2
C．A、B原子之间最短的距离为 xnm
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6
【答案】D
【解析】A项，晶胞是晶体的最小重复单元，对比图甲和图乙，图乙是该物质的晶胞单元，A正确；
B项，由图乙知，晶胞中A的数目为 ，B的数目为 ，C的数目为8，则晶胞
中A、B、C三种原子的个数比为1∶1∶2，B正确；C项，A、B原子之间最短的距离是面对角线长的 ，即 ，C正确；D项，该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为4，D错误；故选D。
【对点提升】
对点1 下面有关晶体的叙述中，正确的是( )
A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键
C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性
【答案】D
【解析】A项，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子，故
A错误；B项，离子晶体中一定存在离子键，可能有共价键，如NaOH中既有离子键又有共价键，分子晶
体中肯定有分子间作用力，大多数有共价键，少数没有(如稀有气体)，故B错误；C项，分子的稳定性属
于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，故C错误；D项，共价晶体中原子以共价键结
合，共价键的键能较大，所以共价晶体的熔点高、硬度大，故D正确。故选D。
对点2 某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，
分别在顶点和面心，设该物质的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数的值为N 。下列说法正确的是( )
A
A．则该晶体的化学式为B A
2
B．A离子的配位数为8，B离子的配位数为4
C．A离子距离最近的A离子有6个，B离子距离最近的B离子有12个
D．若最近的A离子与B离子的距离是 ，晶胞的密度表达式是
【答案】C
【解析】A项，A为阴离子，在正方体内，数目为8；B为阳离子，分别在顶点和面心，数目为
；则该晶体的化学式为BA，A错误；B项，A离子周围相邻的B离子数目为4，其配位数
2为4；以底面面心的B离子为例，上层有4个A离子，延伸至下层也会有4个A离子，其配位数为8，B错
误；C项，A离子距离最近的同层A离子有4个，上下层各有1个，共6个；B离子距离最近的B离子同
层有4个，上下层各有4个，共12个，C正确；D项，由A分析可知，晶胞质量为 ；设晶胞边长为
x，最近的A离子与B离子的距离为体对角线长度的四分之一，且为a pm，则 ， ，晶
胞体积为 ，所以密度为 g/cm3，D错误；
故选C。
【巧学妙记】
1．晶胞中粒子数目的计算(均摊法)
2．晶体结构的相关计算
(1)晶胞质量＝晶胞含有的微粒的质量＝晶胞含有的微粒数×。
(2)空间利用率＝×100%。
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)
①面对角线长＝a；
②体对角线长＝a；
③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)；
④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。
常见晶体结构模型
1．常见共价晶体结构分析晶体 晶体结构 结构分析
(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′
(2)每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一
平面(实际为椅式结构)，碳原子为sp3杂化
(3)每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元
金刚石
1
原子半径(r)与边
2
环实际拥有 个碳原子
长(a)的关系：
(4)C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键
a=8r
(5)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)SiO 晶体中最小的环为12元环，即：每个12元环上有6个O，6个Si
2
(2)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体占有1
个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2
SiO (3)每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用
2
(4)每个SiO 晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子
2
(5)硅原子与Si—O共价键之比为1：4，1mol Si O 晶体中有4mol共价键
2
(6)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构
(2)密度：ρ(SiC)＝；ρ(BP)＝；
SiC、
BP、AlN
ρ(AlN)＝ (a为晶胞边长，N
A
为阿伏加德罗常数)
(3)若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系： a=4d
2．常见分子晶体结构分析
晶体 晶体结构 结构分析
(1)面心立方最密堆积：立方体的每个顶点有一个CO 分子，每个面上也有一
2
个CO 分子，每个晶胞中有4个CO 分子
2 2
干冰
(2)每个CO 分子周围等距且紧邻的CO 分子有12个
2 2
(3)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)面心立方最密堆积
白磷
(2)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接
(2)每个水分子实际拥有两个“氢键”
冰
(3)冰晶体和金刚石晶胞相似的原因：每个水分子与周围四
个水分子形成氢键
3．常见离子晶体结构分析晶体 晶体结构 结构分析
(1)一个NaCl晶胞中，有4个Na+，有4个Cl－
(2)在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引6个Cl－，形成正八面体形； 每
个Cl－同时强烈吸引6个Na+
(3)在NaCl晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为6、6
NaCl
(4)在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12
个，
每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有12个
(5)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)一个CsCl晶胞中，有1个Cs+，有1个Cl－
(2)在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引8个Cl－，即：Cs+的配位数为8，
每个Cl－ 同时强烈吸引8个Cs+，即：Cl－的配位数为8
CsCl (3)在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个，形
成正八面体形，在CsCl晶体中，每个Cl－周围与它最接近且距离相等的
Cl－共有6个
(4)密度＝ (a为晶胞边长，N 为阿伏加德罗常数)
A
(1)1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋
ZnS (2)Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4
(3)密度＝
(1)1个CaF 的晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－
2
(2)CaF 晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是
2
CaF
2
4
(3)密度＝
离子晶体的配位数 离子晶体中与某离子距离最近的异性离子的数目叫该离子的配位数
(1)正、负离子半径比：AB型离子晶体中，阴、阳离子的配位数相等，但
影响离子晶体配位数的因素 正、负离子半径比越大，离子的配位数越大。如：ZnS、NaCl、CsCl
(2)正、负离子的电荷比。如：CaF 晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同
2
4．常见金属晶体结构分析
体心立方堆积 (钾 面心立方最密堆积(铜
堆积模型 简单立方堆积 六方最密堆积(镁型)
型) 型)
晶胞
代表金属 Po Na K Fe Cu Ag Au Mg Zn Ti
配位数 6 8 12 12晶胞占有的原
1 2 4 6或2
子数
原子半径(r)与
立方体边长为 a＝2r a＝4r a＝4r ——
(a)的关系
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)冰和碘晶体中相互作用力相同( )
(2)固体SiO 一定是晶体( )
2
(3)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( )
(4)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( )
(5)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高( )
(6)离子晶体一定都含有金属元素( )
(7)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( )
(8)冰和固体碘晶体中相互作用力相同( )
(9)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√
【典例】
例1 如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是( )
A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B．NaCl和CsC1晶体中阴、阳离子个数比相同，所以二者的阴、阳离子的配位数也相同
C．CsCl晶体中阴、阳离子的配位数均为8
D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但阴、阳离子的半径比不同
【答案】B
【解析】A项，NaCl和CsCl都是由离子构成的晶体，离子个数之比为1:1，则都属于AB型的离子晶
体，故A项正确；B项，结合图可知，NaCl和CsCl阴阳离子个数之比均为1:1，NaCl为立方面心结构，
钠离子的配位数为6，CsCl为立方体心结构，铯离子的配位数为8，故B项错误；C项，CsCl晶体中，由晶胞示意图可以看出铯离子周围有8个氯离子，氯离子周围有8个铯离子，阴、阳离子的配位数均为8，
故C项正确；D项，NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，由离子的电子层越多，离子半径越大可知钠
离子半径小于铯离子半径，所以阴、阳离子半径比不相等，故D项正确；故选B。
例2 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO 分子间距为a pm，阿伏
2
加德罗常数为N ，下列说法正确的是( )
A
A．晶胞中一个CO 分子的配位数是8
2
B．晶胞的密度表达式是 g·cm－3
C．一个晶胞中平均含6个CO 分子
2
D．CO 分子的空间构型是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化
2
【答案】B
【解析】晶胞中一个CO 分子的配位数＝3×8÷2＝12，故A错误；该晶胞中相邻最近的两个 CO 分子
2 2
间距为a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为a pm，则晶胞
棱长＝a pm＝a×10－10 cm，晶胞体积＝(a×10－10 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×＋6×＝4，晶胞密
度＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，故B正确；该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×＋6×＝4，故C错误；二氧化碳分
子是直线形分子，C原子价层电子对个数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp1，故D
错误。
【对点提升】
对点1 石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个Si—Si
键中插入一个O)，其中硅、氧原子数比是m∶n，有关叙述正确的是( )
A．m∶n＝2∶1
B．6 g该晶体中含有0.1N 个分子
A
C．原硅酸根(SiO)的结构为 ，则二聚硅酸根离子Si O中的x＝7
2
D．石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
【答案】C
【解析】每个Si原子占有O原子个数＝4×＝2；该晶体是共价晶体，不存在分子；原硅酸(H SiO)的结
4 4构可表示为 ，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸： ，二
聚原硅酸电离出6个H＋后，形成带6个负电荷的二聚原硅酸根离子；在SiO 晶体中，由Si、O构成的最小
2
单元环中共有12个原子。
对点2 F 和Xe在一定条件下可生成XeF 、XeF 和XeF 三种氟化氙，它们都是极强的氧化剂(其氧
2 2 4 6
化性依次递增)，都极易与水反应。其中6XeF ＋12HO===2XeO ＋4Xe↑＋24HF＋3O↑，下列推测正确的
4 2 3 2
是( )
黑球表示氙原子 白球表示氟原子
A．XeF 分子中各原子均达到八电子的稳定结构
2
B．某种氟化氙的晶体结构单元如上图所示，可推知其化学式为XeF
6
C．XeF 按已知方式水解，每生成2 mol Xe转移8 mol电子
4
D．XeF 加入水中，在水分子的作用下，将重新生成Xe和F
2 2
【答案】C
【解析】Xe原子已经达到8电子稳定，故XeF 不可能具有8电子稳定结构，A不正确；根据平行六面
2
体规律：Xe为8×1/8＋1＝2，F为8×1/4＋2＝4，故该晶体的化学式为XeF ，B项不正确；由于F的非金属
2
性最强，在XeF 中Xe的化合价为＋4价，生成2 mol Xe转移电子数为8 mol，C项正确；F 有强的氧化性，
4 2
能够与水反应，故XeF 与水反应不可能生成F，D项不正确。
2 2
【巧学妙记】
NaCl、金刚石、足球烯、干冰、石英中微粒的空间排列方式及相互作用力
四种晶体的比较
类型
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
比较构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子
粒子间的相
分子间作用力 共价键 金属键 离子键
互作用力
硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高
难溶于任何 大多易溶于水
溶解性 相似相溶 常见溶剂难溶
溶剂 等极性溶剂
一般不导电， 晶体不导电，
导电、传热 一般不具有
溶于水后有的 电和热的良导体 水溶液或熔融
性 导电性
导电 态导电
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( )
(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( )
(3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高( )
(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( )
(5)离子晶体一定都含有金属元素( )
(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( )
(7)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
【典例】
例1 下列说法不正确的是( )
A．NaO中离子键的百分数为62%，则NaO不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过
2 2
渡晶体
B．NaO通常当作离子晶体来处理，因为NaO是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的
2 2
离子晶体接近
C．Al O 是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO 是偏向共价晶体的过渡晶体，当作
2 3 2
共价晶体来处理
D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
【答案】C
【解析】A项，NaO中离子键的百分数为62%，说明还存在共价键，则NaO不是纯粹的离子晶体，
2 2
是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，故A项正确；B项，离子键与共价键的区别在于形成化学键的两
元素电负性差值，差值大为离子键，差值小为共价键，NaO通常当作离子晶体来处理，项因为NaO是偏
2 2
向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，故B正确；C项，Al O、SiO 均是偏向共
2 3 2价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，故C项错误；D项，根据微粒间存在的作用力分析，分子晶体、
共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，故D项正确；故选C。
例2 如图为某种晶胞结构示意图。试回答下列问题：
(1)若这是一个分子晶体的晶胞，其代表物质是______。
(2)若这是一个金属晶体的晶胞，其代表物质是______。
(3)若这是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位置是
______________________________________________。
(4)若这是一个不完整的NaCl晶胞，且顶点和面心的实心球表示Na+，则晶胞中Cl-位置是
________________。
【答案】(1)干冰、碘等 (2)铜等
(3)4个，其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心
(4)体心和12条棱边的中心
【解析】(1)该晶胞是面心立方，对应分子晶体有干冰、碘等；(2)该晶胞是面心立方，对应金属晶体有
铜、钙、金、铝、铅、铂、银；(3)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；(4)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。
【对点提升】
对点1 下面的叙述不正确的是( )
A. 晶胞空间利用率：金属铜＞金属镁＞金属钾＞金属钋
B. 硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C. 晶体熔点由低到高：CH＜SiH＜GeH ＜SnH
4 4 4 4
D. 晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
【答案】A
【解析】A项，金属钾的空间利用率是68%，Po的空间利用率是52%，金属铜和金属镁的空间利用率
都是74%，因此不同金属的空间利用率大小关系为金属铜=金属镁>金属钾>金属钋，A项符合题意； B项，
三种晶体都是共价晶体，由于共价键的键长Si-Si>Si-C>C-C，共价键的键长越短，原子间形成的共价键结
合的就越牢固，晶体的硬度就越大，所以晶体硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅，B项不符合题意；C项，这几种物质都是分子晶体，分子间通过分子间作用力结合，由于分子间作用力随物质相对分子质量
的增大而增大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化需要的能量就越高，所以物质的熔点由
低到高：CHNaCl>NaBr>NaI，D项不符合题意；故选A。
对点2 如图所示C 、金刚石、石墨、二氧化碳和氯化铯的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的
60
一层结构)：
(1)C 、金刚石和石墨三者的关系是互为_________________。
60
A．同分异构体B．同素异形体 C．同系物D．同位素
(2)固态时，C 属于_________________(填“原子”或“分子”)晶体，C 分子中含有双键的数目是
60 60
_______。
(3)晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol晶体硅中含有硅—硅单键的数目约是_______N
A。
(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是_______。
(5)观察CO 分子晶体结构的一部分，试说明每个CO 分子周围有_______个与之紧邻且等距的CO 分
2 2 2
子；该结构单元平均占有_______个CO 分子。
2
(6)观察图形推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a，则每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数
目为_______，每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为_________________。
【答案】(1)B (2)分子 30 (3)2 (4)2 (5)12 4 (6)12 8
【解析】(1)所给三种物质均为只由碳元素组成的单质，故它们互为同素异形体；(2)C 中只含碳元素，
60
且不具有向空间无限伸展的网状结构，所以为分子晶体；C 分子中共有60×4=240个成键电子，可以形成
60120个共价键，在C 分子中一个碳原子与三个碳原子相连，若全是单键，则有60× =90个键，但实际是
60
120个，所以有30个双键；(3)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的4个碳原子形成一个单键，
每条碳碳键被2个碳原子所共有，故每个碳原子相当于形成 ×4=2个单键，则1 mol硅中可形成2 mol硅
硅单键；(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献 个碳原子，所以每个
正六边形占有 ×6=2个碳原子；(5)题给出CO 分子晶体的一部分。如果把CO 分子看做是一个球，则CO
2 2 2
分子构成了面心立方最密堆积，面心立方最密堆积的配位数为12，所以每个CO 分子周围有12个与之紧
2
邻且等距的CO 分子；在此结构中，8个CO 分子处于顶角，为8个同样结构共用，6个CO 分子处于面心，
2 2 2
为2个同样结构共用。所以，该结构单元平均占有的CO 分子个数为8× +6× =4；(6)以图中大立方体中
2
心的Cs+为基准，与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位；与其次近的Cs+分别位
于通过中心Cs+的三个切面的大正方形的顶点，个数为4×3=12；每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为8。
【巧学妙记】
(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH Cl是离子晶体；金属元素和非金属元素组成的晶体不一
4
定是离子晶体，如AlCl 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
3
子。
(2)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有阴离子，如金属晶体。
(3)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为98 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。
1．碳元素有多种同素异形体，其中C 、石墨与金刚石的结构如图所示。
60已知C 的结构是由正五边形和正六边形组成的凸32面体。下列有关说法正确的是( )
60
A．C 中含有20个正五边形和12个正六边形
60
B．石墨的层内碳原子之间只存在 σ 键
C．石墨中层间碳原子之间存在化学键
D．如图所示的金刚石晶胞中有8个碳原子
【答案】D
【解析】A项，C 的结构是由正五边形和正六边形组成的凸32面体，设正六边形x个，正五边形y
60
个，由欧绿公式得到60＋(x＋y)－ =2，每个正六边形有6个键，每个正五边形有5个键，
(有一个双键)，解得x=20，y=12，因此C 中含有12个正五边形和20个正六边形，故A
60
项错误；B项，石墨的层内碳原子之间存在σ键，石墨每个碳原子经过sp2杂化后，还剩余一个未被杂化的
p轨道，肩并肩重叠，形成π键，故B项错误；C项，石墨中层间碳原子之间是通过范德华力连接，不存
在化学键，故C项错误；D项，如图所示的金刚石晶胞中碳原子有8个在顶点，6个在面心，4个在体内，
因此含有 个碳原子，故D项正确。故选D。
2． 是第四周期元素，其原子最外层只有 个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素 的负
一价离子的最外层电子数与次外层电子数相同。下列说法错误的是( )
A．单质 的晶体类型为金属晶体B．已知单质 是面心立方最密堆积，其中 原子的配位数为
C．元素 的基态原子的核外电子排布式为
D． 与 形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为
【答案】B
【解析】依据题给信息可推知，X为铜元素，Y为氯元素。A项，Cu属于金属元素，单质铜的晶体类
型为金属晶体，A正确；B项，金属铜是面心立方最密堆积，每个铜原子的配位数是12，B错误；C项，Y
是氯元素， 其原子核外电子数为17，依据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为 ，
C正确；D项，依据晶胞结构，利用均摊法分析，每个晶胞中含有的铜原子个数为8× +6× =4，氯原子
个数为4，则该化合物的化学.式为CuCl，D正确；故选B。
3．下列关于晶体的说法一定正确的是( )
A．分子晶体中都存在共价键
B．CaTiO 晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻
3
C．SiO 晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
2
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
【答案】B
【解析】有些单原子的分子晶体中不存在共价键，如稀有气体构成的晶体，A错；因在晶体中Ti4＋位
于顶点而O2－位于面心，所以CaTiO 晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻，B正确；SiO 晶体中每个Si原子与
3 2
4个O原子以共价键结合，C错；有些金属晶体比分子晶体的熔点低，如汞在常温下为液体，D错。
4．元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原
子的3p轨道上有1对成对电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法正确的
是( )
A．该晶体属于共价晶体
B．X2+的配位数为8，Y2-的配位数为4C．与每个X2+距离最近且相等的X2+共有12个
D．该晶体的熔点比氧化锌高
【答案】C
【解析】元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且
最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的p轨道上有1对成对电子，
说明3p轨道上有4个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p4，则Y是S元素，则化学式为ZnS。A项，ZnS
含有Zn2+和S2-，属离子晶体，故A错误；B项，因为化学式为ZnS，所以Y2-离子的配位数为4，则X2+离
子的配位数也为4，故B错误；C项，由晶胞可知，与每个X2+距离最近的X2+在其面心，则共有 =12
个，故C正确，D项，离子晶体ZnO的晶格能比ZnS大，则ZnO的熔点比ZnS高，故D错误；故选C。
5．氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。镧 (La)
镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，有 关其说法正确
的是
A．属于金属晶体
B．该合金的化学式为 LaNi
7 12
C．其熔点比组分金属高，硬度比组分金属大
D．设该结构单元的体积为 Vcm3，N 为阿伏伽德罗常数，合金的摩尔质量为 M g/mol。则该合金
A
的密度为ρ= g/ cm3
【答案】A
【解析】A项，该晶体是金属之间形成的，是金属晶体，A正确；B项，镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢
材料，根据其基本结构单元示意图可知，该结构单元中含La原子数为12× +2× =3，含有Ni的原子数为18× +6=15，则La和Ni的原子数比为3：15=1：5，该合金的化学式可表示为LaNi，B错误；C项，
5
合金的熔点比组分金属低，硬度比组分金属大，C错误；D项，由B选项可知，1个该晶胞中含有LaNi 的
5
个数为3个，所以该合金的密度为 ρ= 3 g/ cm3，D错误；故选A。
6．Cu O晶体结构与CsCl相似，只是用Cu O占据CsCl晶体(图I)中的Cl的位置，而Cs所占位置由O
2 4
原子占据，如图II所示，下列说法不正确的是
A．Cu O晶胞中Cu O四面体的O坐标为( ， ， )，则①的Cu坐标可能为( ， ， )
2 4
B．Cu O晶胞中有2个Cu O
2 2
C．CsCl的晶胞参数为a cm，设N 为阿伏加德罗常数的值，相对分子质量为M，则密度为
A
g/cm3
D．Cu O晶胞中Cu的配位数是2
2
【答案】C
【解析】A项，根据题意可知Cu O晶胞为 ，根据图中所给坐标系，和已知的O坐标为(
2
， ， )可知，①的Cu坐标可能为( ， ， )，故A正确；B项，根据均摊法可知，Cu O晶胞
2中有2个O，4个Cu，即2个Cu O，故B正确；C项，CsCl的晶胞中有1个CsCl，则其密度为 g/
2
cm3，故C错误；D项，Cu O晶胞为 ，Cu的配位数是2，故D正确；故选C。
2
7．钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如图(a)]，此后，把
结构与之类似的晶体(化学式与钛酸钙相同)统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材
料的结构如图(b)所示，其中 为CHNH +，另两种离子为I-和Pb 2+。
3 3
下列说法错误的是( )
A．钛酸钙的化学式为CaTiO B．图(b)中，X为Pb 2+
3
C．CHNH +中含有配位健 D．晶胞中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个
3 3
【答案】B
【解析】A项，由图(a)可知，钛酸钙的晶胞中Ca2+位于8个顶点、O2-位于6个面心、Ti4+位于体心，根
据均摊法可以确定Ca2+、O2-、Ti4+的数目分别为1、3、1，因此其化学式为CaTiO，A正确；B项，由图(b)
3
可知，A、B、X分别位于晶胞的顶点、体心、面心，根据均摊法可以确定其中有1个A、1个B和3个
X，根据晶体呈电中性可以确定， CHNH + 和Pb 2+均为1个，有3个I-，故X为I-，B错误；C项，类比
3 3
NH +的成键情况可知，CHNH +中含有H+与-NH 形成的配位健，C正确；D项，图(a)的晶胞中，Ca2+位于
4 3 3 2
顶点，其与邻近的3个面的面心上的O2紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因
此，与每个Ca2+紧邻的O2有38÷2=12个，D正确。故选B。8．一种钴的配合物乙二胺四乙酸合钴的结构为 ，下列说法错误的是
( )
A．Co2+的价电子排布式为3d54s2 B．碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3
C．该配合物中配位原子是N和O D．1mol该配合物形成的配位键有6mol
【答案】A
【解析】A项，钴元素的原子序数为27，Co2+离子的价电子排布式为3d7，故A错误；B项，由乙二胺
四乙酸合钴的结构可知，化合物中含有杂化轨道类型为sp3的单键碳原子和杂化轨道类型为sp2的双键碳原
子，故B正确；C项，由乙二胺四乙酸合钴的结构可知，具有空轨道的Co2+离子与具有孤对电子的氮原子
和氧原子形成配位键，故C正确；D项，由乙二胺四乙酸合钴的结构可知，具有空轨道的Co2+离子与具有
孤对电子的2个氮原子和4个氧原子形成6个配位键，则1mol配合物形成的配位键有6mol，故D正确；
故选A。
9．FeSe、MgB 等超导材料具有广阔的应用前景。
2
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为__________。
(2)向FeSe中嵌入吡啶( )能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类型为________；
该分子内存在________(填标号)。
A．σ键 B．π键 C．配位键 D．氢键
(3)将金属锂直接溶于液氨，得到具有很高反应活性的金属电子溶液，再通过系列反应可制得FeSe基
超导材料Li (NH ) (NH ) FeSe。
0.6 2 0.2 3 0.8 2 2
①NH -的空间构型为__________。
2
②液氨是氨气液化的产物，氨气易液化的原因是___________。
③金属锂溶于液氨时发生反应： X 。X的化学式为__________。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和 代表，则该化合物的化学式
表示为________________；通过测定密度 和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：
________ 。
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，例如图1中
原子1的坐标为 ，则原子2和3的坐标分别为_____________、______________。
【答案】(1)4∶5 (2) sp2杂化 AB
(3)①V型 ②氨分子间存在氢键，分子间作用力较强，容易液化 ③Li(NH) +
3 m
(4) Sm FeSeAsO F
1-x x
【解析】(1)基态Fe2+的外围电子排布式为3d6，含有4个未成对电子，基态Fe3+的外围电子排布式为
3d5，含有5个未成对电子，两者之比为4：5；(2) 中N、C之间形成双键，故氮原子的杂化类型为
sp2杂化，该分子内存在着σ键和π键，故选AB；(3)①NH -的中心原子的价电子对数为 ，
2
含有两对孤对电子，故其空间构型为V形；②由于氨气分子间存在氢键，分子间作用力较强，因此氨气容易液化；③ X ，根据原子守恒和电荷守恒可确定X的化学式为Li(NH) +；(4)
3 m
由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：4 =2，含Fe原子：4 +1=2，含As原子：4 =2，含O原子：
(8 +2 )(1-x)=2(1-x)，含F原子：(8 +2 )x=2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO F；根据
1-x x
该化合物的化学式为SmFeAsO F，一个晶胞的质量为 ，一个晶胞的体积为a2c 10-
1-x x
30cm3，则密度 = g/cm3；根据原子1的坐标( ， ， )，可知原子2和3的坐标
分别为( ， ，0)，(0，0， )。
10．1962年，青年化学家Bartlett发表了制成氟铂酸氙(XePtF )的简报，震惊了化学界。
6
(1)Bartlett制备该稀有气体化合物的反应为Xe+PtF =Xe+[PtF]-，产物中阳离子的价电子排布式是__，
6 6
阴离子中Pt和F之间的作用力为__。
(2)后来人们又合成了诸多氙的化合物，XeF 就是一种稳定的化合物。推测Xe和F的电负性大小：
4
x(Xe)___x(F)(填“＜”或“＞”)。XeF 能将全氟丙烯氟化为全氟丙烷：
4
XeF +2CF CF=CF →2CFCFCF+Xe。在该反应中，部分碳原子的杂化方式由__变为__。
4 3 2 3 2 3
(3)XeF 可与水反应生成XeO 。判断XeO 的VSEPR模型名称为__，XeO 是__(填“极性”或“非极
4 3 3 3
性”)分子。任写一种与XeO 互为等电子体的离子：__。
3
(4)XeF 为直线型分子，固态时XeF 晶体结构如图所示。该晶体的理论密度为4.30g/cm3，则Xe-F键长
2 2
为___pm。(5)氙还能形成一些含氧酸盐，如高氙酸锂(Li XeO )、高氙酸钠(Na XeO )等，前者在约300℃分解为
4 6 4 6
LiO、Xe和O，后者在360℃左右分解得类似产物。请解释它们分解温度高低差别的原因：__。
2 2
(6)研究者多用Xe来研究稀有气体化合物而少用Kr等其他稀有气体，是因为：__。
【答案】(1)5s25p5 共价键(配位键) (2) ＜ sp2 sp3
(3)四面体型 极性 ClO - (或BrO-、IO -、SO 2-等) (4)190pm
3 3 3 3
(5)Li O和NaO都是离子晶体，Li+半径小于Na+半径，LiO的晶格能高于NaO，故分解得到LiO更
2 2 2 2 2
容易，LiXeO 分解温度更低
4 6
(6)(氡是放射性元素，不稳定，不适合进行化学研究；)相比于其他稀有气体，氙原子半径大，电离能
相对较小，生成化合物相对容易
【解析】(1)Xe+的价电子排布式是5s25p5，阴离子中Pt和F之间的作用力为共价键(配位键)；(2)XeF
4
就是一种稳定的化合物，说明Xe为正价，F为负化合价，则说明电负性：x(Xe) ＜x(F)； 在反应
XeF +2CF CF=CF →2CFCFCF+Xe中，碳原子形成碳碳双键，杂化方式为sp2，反应后碳原子形成单键，
4 3 2 3 2 3
杂化方式为sp3；(3)XeO 中Xe的价层电子对数为 ，无孤对电子，VSEPR模型名称为四面
3
体型，空间结构为三角锥形，是极性分子。原子个数相同，价层电子总数相同的物质即为等电子体，所以
与XeO 互为等电子体的离子有ClO - (或BrO-、IO -、SO 2-等。(4)XeF 为直线型分子，固态时XeF 晶体结
3 3 3 3 3 2 2
构如图所示。该结构中Xe的原子个数为 ，F的原子个数为 ，即该结构为两个
XeF 分子，假设Xe-F键长为xpm，该晶体的理论密度为4.30g/cm3，
2
，解x=190pm。(5)高氙酸锂(Li XeO )在约300℃分
4 6解为LiO、Xe和O，高氙酸钠(NaL XeO )分解生成NaO、Xe和O，LiO和NaO都是离子晶体，Li+半径
2 2 4 6 2 2 2 2
小于Na+半径，LiO的晶格能高于NaO，故分解得到LiO更容易，LiXeO 分解温度更低。(6)相比于其他
2 2 2 4 6
稀有气体，氙原子半径大，电离能相对较小，生成化合物相对容易，所以研究者多用Xe来研究稀有气体
化合物而少用Kr等其他稀有气体。
11．氟及其化合物用途十分广泛，回答下列问题：
(1)氟化物OF 、NF 、SiF 、PF 、SF 中，中心原子采取sp3杂化且分子构型为正四面体形的是______。
2 3 4 5 6
(2)已知氟锑酸是一种超强酸，基态锑的电子排布式为______。
(3) 的分子内部存在氢键，画出氢键结构：______。
(4)工业上电解AlO 制取单质铝，常利用冰晶石Na[AlF ]降低AlO 的熔点。冰晶石的生产原理为
2 3 3 6 2 3
2Al(OH) +12HF+3NaCO=2Na [AlF ]+3CO ↑+9H O。
3 2 3 3 6 2 2
①测定气态 的摩尔质量时，往往得不到20 g ·mol-1的数据，原因是______。
②反应物中元素(氢除外)的第一电离能从大到小的顺序为______(用元素符号表示)。
③冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图所示，●位于大立方体的顶点和面心，○位于大立
方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是______(填具体的微
粒符号)。
(5)LiF、CsF的晶体结构与NaCl的晶体结构类型相同，其晶胞参数分别为apm、hpm，则LiF与CsF的
密度之比为______(列出计算式)。
【答案】(1)SiF (2)[Kr]5s25p3 (3)
4
(4)①HF分子间存在氢键 ② F＞O＞C＞Al＞Na ③Na+ (5)
【解析】(1) OF 中O形成2个σ键，孤电子对=2，总共电子对数为2+2=4，所以OF 为sp3杂化，平面
2 2三角形，故不符合题意； NF 中N形成3个σ键，孤电子=1， 总共电子对数为1+3=4，所以为sp3杂化，
3
三角锥，故不符合题意；SiF 中Si形成4个σ键，没有孤电子对，总共电子对数为0+4=4，所以为sp3杂化，
4
正四面体，故符合题意；PF 中P形成5个σ键，没有孤电子对，总共电子对数为0+5=5，所以为sp3d杂化，
5
三角双锥，故不符合题意； SF 中S形成6个σ键，孤电子对=0，总共电子对数为0+6=6为sp3d2杂化，正
6
八面体，故不符合题意；故答案为SiF 。(2)锑为第五周期第VA族元素，其价电子排布式为：5s25p3，基态
4
锑的电子排布式为：[Kr]5s25p3；(3) 的分子内部存在氢键，氢键结构为： ；(4) ①测
定气态HF的摩尔质量时，因为HF分子间存在氢键，有一部分HF分子通过氢键结合了，往往得不到20 g
·mol-1的数据；②根据非金属性越强，其电负性越强，电离能越大，所以排列顺序为：F＞O＞C＞Al＞
Na；③●的个数为： ，○的个数为： ，要使两种粒子的个数之比为1：3，
则大立方体的体心所代表的微粒为Na+；(5)ρVN =nM，其中V为体积，n是晶胞内分子数，M是摩尔质量，
A
， = 。
12．Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得
2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：
(1)Co3+的价电子排布图为：___；基态磷原子有___种空间运动状态不同的电子。
(2)Li、O、P三种元素的电负性由大到小的顺序是：___。
(3)写出一种与PO 互为等电子体的分子的化学式：___，该分子的中心原子的价层电子对数等于___。
(4)已知无水硫酸铜为白色粉末，溶于水形成蓝色溶液，则硫酸铜稀溶液中不存在的微粒间作用力有：
___。
A．配位键 B．金属键 C．离子键 D．共价键 E.氢键 F.范德华力
(5)N和P是同主族元素，但是NH 分子中的键角大于PH 分子中的键角，原因是：___。
3 3
(6)Li O为离子晶体，具有反萤石结构，晶胞如下图所示。则O2-配位数为：___，若晶胞参数为bnm，
2阿伏加德罗常数的值为N ，则LiO的密度为___g·cm-3(列出计算式即可)，O2-和Li+的最短距离等于
A 2
__nm(用含b的代数式表示)。
【答案】(1) 15
(2)O>P>Li (3)CCl 、SiF、POCl 等 4 (4)B、C
4 4 3
(5)电负性N>P，成键电子对离中心原子越近，成键电子对间的排斥力越大，键角越大 (6)8
【解析】(1)Co是第27号元素，Co简化电子排布式为：[Ar]3d74s2 ，Co3+是失去三个电子先失去最外
层那么Co3+的价电子排布图为 ；基态磷原子核外有15个电子，每个电子的运动
状态均不同；(2)非金属性越强电负性越大则O>P>Li；(3) 等电子体指价电子数和原子数相同的分子、离子
或原子团，PO 3-为5原子8电子，与之为等电子体的可为CCl 、SiF、POCl 等； C、Si、P为中心原子，
4 4 4 3
且无孤电子对，价层电子对数等于中心原子与周围原子形成的σ键，均为4；(4) 无水硫酸铜溶于水形成五
水硫酸铜，带有结晶水，所以硫酸铜稀溶液中有配位键、共价键、氢键、范德华力，没有金属键和离子键；
(5) N的电负性大于P，NH 中N－ H键的键长比PH 中P－ H键的键长要短，所以在NH 中成键电子对更
3 3 3
靠近N，排斥力更大，以致键角更大；(6)从图LiO晶胞的结构可以看出晶胞中的Li+的个数为8个，顶点
2
有8个O2-，面心有6个O2-，晶胞中O2-的个数为8× ＋6× =4，以面心O2-为例，需要8个Li+给它配位；1mol晶胞中有4molLi O，因此ρ= ；将晶胞切割成以Li+为中心，
2
O2-为顶点的小晶胞，两个O2-的距离为 ，两个O2-的中心点距离Li+的距离为 ，则O2-和Li+的最短距
离等于 。
13．碳元素是形成化合物种类最多的元素，也可形成多种单质，同时 和SCN-也可与铁、铜、铬等
过渡元素形成配合物。请回答下列问题:
(1)碳元素位于元素周期表的_______区，第二周期中基态原子与基态碳原子具有相同未成对电子数的
元素是_______(填元素符号)。
(2)乙烯的结构如图1所示，其中碳原子的杂化形式是_______，乙烯分子中碳碳双键与碳氢键的键角
大于碳氢键之间的键角，原因是_______。
(3)金刚石、C 、C 都是碳元素形成的单质，三者的熔点由高到低的顺序是_______，原因是_______。
60 90
(4) [ Cr(CN) ]3-是Cr3+与 形成的一种配离子，基态Cr3+的价电子排布式是_______，1mol [ Cr(CN) ]3-
6 6
中含有的σ键的数目为_______N 。
A
(5)某科研机构用电化学沉积的方法获得了一种化学式为 的普鲁士蓝类似物，其
晶体结构如图2所示(图中省略了Na+)，晶胞参数为a pm，则x：y：z =_______， Cr2+周围距离最近的
Cr3+形成的几何构型为_______，最近的两个Cr3+间距为_______pm。【答案】(1)p O
(2)sp2 碳碳间有两对成键电子，碳氢间有一对成键电子，碳碳间的成键电子对碳氢间的成键电子斥
力较大，因此键角较大(答案合理即可)
(3)金刚石＞C ＞C 金刚石是共价晶体，熔点最高，C 和C 都是分子晶体，C 相对分子质量较
90 60 60 90 90
大，分子间作用力较强，熔点较高(答案合理即可)
(4)3d3 12
(5)1：1：6 正八面体
【解析】(1)碳原子的价电子排布式是2s22p2，末成对电子数为2，碳元素位于元素周期表的p区，第二
周期中基态原子与基态碳原子具有相同未成对电子数的元素是O(填元素符号)；(2)乙烯中碳原子形成3个σ
键，孤电子对为 =0，价层电子对=3+0=3，碳原子的杂化形式是sp2，乙烯分子中碳碳双键
与碳氢键的键角大于碳氢键之间的键角，原因是碳碳间有两对成键电子，碳氢间有一对成键电子，碳碳间
的成键电子对碳氢间的成键电子斥力较大，因此键角较大(答案合理即可)；(3)金刚石、C 、C 都是碳元素
60 90
形成的单质，三者的熔点由高到低的顺序是金刚石＞C ＞C ，原因是金刚石是共价晶体，熔点最高， C
90 60 60
和C 都是分子晶体， C 相对分子质量较大，分子间作用力较强，熔点较高(答案合理即可)；(4)
90 90
[ Cr(CN) ]3-是Cr3+与CN-形成的一种配离子，基态Cr3+的价电子排布式是3d3， 1mol [ Cr(CN) ]3-中含有
6 6
1molσ 、1molσ ， σ键的数目为12N ；(5)晶胞中Cr2+数目为：8× +6× =4，晶胞中Cr3+数目为：
Cr-CN C-N A
12× +1=4，晶胞中CN-数目为：24× +24× +6=24，则x：y：z =4：4：24=1：1：6；Cr2+周围距离最
近的Cr3+形成的几何构型为正八面体，最近的两个Cr3+间距为面对角线的一半，晶胞参数为a pm，对角线
为 pm， pm = pm。
14．威斯康星的H·阿德金斯(1892—1949年)及其同事最先将亚铬酸铜研制成一种有效的催化剂。制备
方法是由硝酸铜和重铬酸铵在氨水中加热反应生成铬酸铜铵，后者热解时发生氨和六价铬的氧化还原反应。其晶体结构模型如图所示：
(1)写出亚铬酸铜催化剂的化学式___。
(2)写出制备亚铬酸铜催化剂的化学反应方程式___，___。
(3)写出铬原子的电子排布式___，写出二价铜离子价层电子排布式___。
(4)Cu与元素A能形成如图所示的两种化合物甲和乙。元素A是短周期非金属元素，A的常见氢化物
常温下为液态，其熔沸点比同主族其他元素的氢化物高。
①两种化合物的化学式分别为：甲___，乙___。
②热稳定性甲___乙(填“>”“<”或“=”)，试从原子结构上解释原因___。
(5)已知铜和氯的某化合物也是有机合成中重要催化剂，其晶胞如图所示，顶点为氯原子，其晶体密度
为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数的值为N ，则该晶体中铜原子和氯原子之间的最短距离为___ pm(只写计算式)。
A
【答案】(1)CuCrO
2 4
(2)Cu(NO )+(NH)Cr O+2NH•H O (NH )Cu(CrO)+2NHNO +H O (NH )Cu(CrO)
3 2 4 2 2 7 3 2 4 2 4 2 4 3 2 4 2 4 2
CuCr O+N +4H O
2 4 2 2
(3)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 3d9
(4)①CuO Cu O ②< 因Cu2O中Cu+的电子排布式为[Ar]3d10。而CuO中Cu2+的电子排布式
2为[Ar]3d9，明显Cu+的d轨道为全充满状态，较稳定。温度大于800℃时氧化铜分解为氧化亚铜和氧气，故
热稳定性CuOIIIA元素，第VA元素>VIA元素，Ga、As分别是第IIIA、
VA元素，因此第四周期主族元素中第一电离能介于Ga、As之间的元素是Ca、Ge、Se；(3)H Te分子的中
2
心原子价层电子对数为2+ =4，采取sp3杂化，有2对孤对电子，空间构型为V形，TeO 分子的
2
中心原子价层电子对数为2+ =3，有1对孤对电子，空间构型为V形，TeO 分子的中心原子价
3
层电子对数为3+ =3，无孤对电子，空间构型为平面三角形。(4)GaCl 二聚体的结构式为
3。GaCl 为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，GaF 为离子晶体，熔化时破
3 3
坏离子键，离子键强于分子间作用力，所以GaCl 熔点低于GaF ；(5)①由晶胞结构示意图可知，A、B、C
3 3
三个原子分别位于八个小立方体中三个立方体的体心上，类似于金刚石的晶胞，根据相对位置，可知B、
C原子的坐标参数分别为( ， ， )、( ， ， )；②该晶胞中所含有的Cd原子个数为8× +6×
=4，Se原子位于晶胞内部，有4个，晶胞参数为 nm，则其密度为 g·cm-3。
9．(2022·湖南省湘西自治州三模)我国科学家制备的NiO/Al O/Pt催化剂能实现氨硼烷(H NBH )高效制
2 3 3 3
备氢气的目的，制氢原理：HNBH +4CH OH NH B(OCH )+3H ↑。请回答下列问题：
3 3 3 4 3 4 2
(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为_______。
(2)已知几种元素的电负性如下表所示。
元素 H B C N O
电负性 2.1 2.0 2.5 3.0 3.5
①上述制氢反应中，有_______种元素的原子采取sp3杂化。
②NH 中键角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)H NBH 中键角∠HNH。
3 3 3
③B、C、N、O的电负性依次增大，其主要原因是_______。
④在氨硼烷中，H—B键中H带部分_______(填“正”或“负”)电荷。
(3)某有机硼化合物的结构简式如图1所示，1mol该有机物中含_______mol 键。组成该有机物的第二
周期元素第一电离能由大到小的顺序为_______(填元素符号)。
(4)化硼是一种新型无机非金属材料，晶胞结构如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，表示
晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0，0，0)，b点磷原子的坐标为(1，1，0)，则c点硼原子的坐标为_______。
(5)四氢铝钠(NaAlH )是有机合成中重要的还原剂，晶胞结构如图3所示。
4
①AlH-的空间构型为_______，AlH-的配位数为_______。
4 4
②已知N 为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(用含a、N 的代数式表示) g· cm-3。
A A
【答案】(1)6∶7
(2) 4 小于 原子半径依次减小，得电子能力依次增强 负
(3) 42 N>O>C>B (4)( ， ， )
(5) 正四面体形 8
【解析】(1)铝元素的原子序数为13，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，则原子中球形的s能
级与哑铃形的p能级上电子数之比为6∶7；(2)①由方程式可知，制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种
原子的价层电子对数都为4，杂化方式均为sp3杂化；②氨分子中氮原子含有1对孤对电子，HNBH 中氨
3 3
分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH小于
HNBH 中键角∠HNH；③同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子能力依次增强，元素的非金
3 3
属性依次增强，元素的电负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大；④由电负性的大
小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，H—B键中共用电子对偏向氢原子，氢原子带部分负电荷；(3)有机物分子中单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，由有机硼化合物的结构简式可知，
1mol有机物中含有42molσ键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的
半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为
N>O>C>B；(4)由位于顶点a点磷原子的坐标为(0，0，0)、顶点b点磷原子的坐标为(1，1，0)可知，晶胞
的边长为1，则位于体对角线 处的c点硼原子的坐标为( ， ， )；(5)①四氢合铝酸根离子中铝原子的
价层电子对数为4、孤对电子对数为0，则离子的空间构型为正四面体形；由晶胞结构可知，位于体心的四
氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸根离子的配位数为8；②由晶胞结构
可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8× +4× =4，位于棱上、面上的钠离子个
数为4× +6× =4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得： =(a×10—7)2×2a×10—7×d，解得
d= 。
10．(2022·湖南省衡阳市一模)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
(1)基态镍原子价电子排布式为___________。 金属镍的原子堆积方式如图所示，则金属镍的晶胞俯视
图为___________ ( 填字母)。
a. b. c. d.
(2)四羰基镍、氧化镍的物理性质如下：
名称(化学式) 状态 熔点 溶解性 说明无色挥发性 不溶于水，易溶于 正四面体分子、分
四羰基镍[Ni(CO) ] - 25°C 苯、四氯化碳等有 子中碳原子与镍成
4
剧毒液体 机溶剂 键
氧化镍 绿色粉末状 阴离子、阳离子构
1980°C 不溶于水
(NiO) 固体 成
由此判断：[ Ni(CO) ]是配合物，其配位体是___________。 [ Ni(CO) ]分子是___________(填“极性”
4 4
或“非极性”)分子。[Ni(CO) ]比NiO熔点低的原因是___________。
4
(3)有一种镧镍合金是重要的储氢材料，其晶体属六方晶系，晶胞结构如图1所示。其储氢原理是氢分
子先变为氢原子，氢原子进入合金的孔隙中。图2所示晶体中两个镧原子和2个镍原子组成的四面体孔隙
中只能进入1个氢原子，晶胞中的所有类似四面体中都有氢原子进入，即达到储氢稳定状态。当需要氢气
时，给储氢合金加热，氢原子变为氢气逸出。
晶体中Ni 、La的原子个数比=___________。每升该储氢材料达到储氢稳定状态，储氢原子
___________mol。
【答案】(1) 3d84s2 c
(2) CO 非极性 四羰基镍是分子晶体，氧化镍是离子晶体，破坏分子晶体的范德华力比破
坏离子晶体的离子键要容易得多
(3) 5：1
【解析】(1)镍为28号元素，基态镍原子价电子排布式为3d84s2， 金属镍的原子堆积方式呈现
ABCABC重复，这是面心立方最紧密堆积，则金属镍的晶胞俯视图为c，a选项是某一个面的二维图，俯
视图中还可以看到c中相对于a多出的4个面心硬球；(2)该配合物中Ni为中心原子，提供空轨道，CO作
配体，提供孤对电子，与中心Ni之间形成配位键；Ni(CO) 不溶于水，易溶于非极性的有机溶剂，根据相
4
似相溶原理可推知其为非极性分子；由题目信息知，Ni(CO) 为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，而
4氧化镍是离子晶体，熔化时破坏离子键，破坏分子晶体的范德华力比破坏离子晶体的离子键要容易得多，
故Ni(CO) 熔点比NiO低。(3)该晶胞中含Ni个数=8 +1=5，含La个数=8 =1，故晶体中Ni 、La的原
4
子个数比=5:1；由图示知，该晶胞中可储存H原子的四面体空隙有6个，即整个晶胞达到稳定状态时可储
存6个H，该晶胞底面相当于由两个等边三角形组成，其面积为 a cm a cm 2= a2cm2，则晶胞体
积V= a2bcm3，每升该晶体含有晶胞的个数为 = ，故共储存的H原子个数为6 =
，物质的量为 mol。
11．(2022·北京市通州区一模)铜及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。请回答下列问题：
(1)基态铜原子有________种运动状态不相同的电子，其价层电子排布式为_________。
(2)已知铜与氯形成化合物的立方晶胞如下图所示。
①该晶体的化学式为___________。
②该晶体中，每个氯原子周围与它最近且等距离的氯原子有___________个。
(3) Cu2+能与多种物质形成配合物，为研究配合物的形成及性质，某小组进行如下实验。
序号 实验步骤 实验现象或结论
向CuSO 溶液中逐滴加入氨水至 产生蓝色沉淀，随后溶解并得到深蓝
ⅰ 4
过量 色的溶液
ⅱ 再加入无水乙醇 得到深蓝色晶体
ⅲ 测定深蓝色晶体的结构 晶体的化学式为[Cu(NH )]SO ·H O
3 4 4 2
ⅳ 将深蓝色晶体洗净后溶于水配成 无蓝色沉淀生成溶液，再加入稀NaOH溶液
①深蓝色的配离子[Cu(NH )]2+的结构简式：___________。
3 4
②[Cu(NH )]SO ·H O晶体中HO的中心原子杂化轨道类型为：___________。
3 4 4 2 2
③加入乙醇有晶体析出的原因：___________。
④该实验条件下，Cu2+与NH 的结合能力___________(填“大于”“小于”或“等于”) Cu2+与OH-的
3
结合能力。
⑤NH 能与Cu形成[Cu(NH )]2+，而NF 不能，其原因是___________。
3 3 4 3
【答案】(1) 29 3d104s1 (2) CuCl 12
(3) sp3 离子晶体在极性较弱的乙醇中溶解度小 大于
N、F、H三种元素的电负性为：F>N>H，在NF 中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤
3
电子对难与Cu2+形成配位键
【解析】(1)铜元素的原子序数为29，核外电子数为29，价电子排布式为3d104s1，由泡利不相容原理
可知，同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子，则基态铜原子有29种运动状态不相同的电子；
(2)①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的氯原子个数为8× +6× =4，位于体内铜原子个数为4，
则晶体的化学式为CuCl；②由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的氯原子与位于面心的氯原子的距离最近，
则晶体中，每个氯原子周围与它最近且等距离的氯原子有12个；(3)①四氨合铜离子中中心离子为铜离子，
配位体为氨分子，铜离子与4个氨分子形成配位键，离子的结构简式为 ；②水分子
中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，氧原子的杂化轨道类型为sp3杂化；
③[Cu(NH )]SO ·H O为易溶于水，难溶于有机溶剂的离子化合物，向深蓝色溶液中加入极性较弱的乙醇可
3 4 4 2
降低[Cu(NH )]SO ·H O的溶解度，便于晶体析出；④由氢氧化铜沉淀与氨水反应生成四氨合铜离子可知，
3 4 4 2
铜离子与氨分子的结合能力大于氢氧根离子；⑤氮元素的电负性强于氢元素，氨分子中共用电子对偏向氮
原子，易于氨分子中氮原子上的孤电子对与铜离子形成配位键，氟元素的电负性强于氮元素，三氟化氮中共用电子对偏向氟原子，不利于氨分子中氮原子上的孤电子对与铜离子形成配位键，所以铜离子能与氨分
子结合形成四氨合铜离子，不能与三氟化氮形成配位键。
12．(2022·河北省名校联盟高三质量检测)碳(C)、氮(N)、氧(O)、硫(S)等是常见的非金属元素，钴(Co)
是一种重要的金属元素，回答下列问题：
(1)一种由含钴的配合物形成的新型高能材料的结构如图所示。
①阴离子 是该材料的组成部分，则1mol该阴离子中含σ键的数目为_______(N
A
为阿伏加德罗常数的值)，已知该离子是平面结构，则图中标记*的N和O原子之间的σ键是由N原子的
_______杂化轨道与O原子的_______轨道重叠形成。
②写出一种与NO -互为等电子体的分子：_______(填化学式)。
2
③实验证明NH 的极性比NCl 大，其原因是_______。
3 3
(2)一种新型环烯类储氢材料分子式为C S，分子中的原子都处于同平面上(结构如图所示)，每个平面
16 8
上下两侧最多可储存10个H 分子。
2
①有关键长数据如下：
化学键 C-S C=S C S
16 8
键长/pm 181 155 176
从表中数据可以推测C S 中碳硫键的性质为_______(填字母)。
16 8
A．类似于C-S单键的性质B．类似于C=S双键的性质
C．兼有C-S单键和C=S双键的性质
②储氢时，C S 与H 间的作用力是_______。
16 8 2
(3)NO -和NH 是配合物CoH NO 的配体，若该配合物的中心离子的价电子层有4个未成对电子，则
2 3 15 8 6
其配位数为6的正二价配离子化学式为_______。
(4)CoO 是一种磁性材料，其晶胞结构如图甲所示，俯视图如图乙所示。
2
①原子坐标参数：A为(0，0，0)；B为(0.31，0.31，0)，则C原子的坐标参数为_______。
②若阿伏加德罗常数的值为N ，则该晶体密度为_______ g· cm-3 (列出计算表达式)。
A
【答案】(1) 8N sp2 2p O 或SO NH 与NCl 都是三角锥形结构，H和N的电负性差值大
A 3 2 3 3
于N和Cl之间的电负性差值，所以NH 的性更大
3
(2) C 范德华力
(3) [ Co(NO )(NH )]2+
2 3 5
(4) (0.69，0.69，1)
【解析】(1)①在微粒中，原子间只能形成1个σ键，则1mol该阴离子 中含σ键
的数目为8N ；图中标记*的N形成3个σ键，则N原子发生sp2杂化，此杂化轨道与O原子的2p轨道重叠
A
形成。②与NO -互为等电子体的分子，应含有3个原子，价电子数为18，则符合此条件的分子为O 或
2 3
SO 。③分子的极性取决于分子的构型及形成共价键的两元素的电负性差值，NH 的极性比NCl 大，其原
2 3 3
因是NH 与NCl 都是三角锥形结构，H和N的电负性差值大于N和Cl之间的电负性差值，所以NH 的极
3 3 3
性更大。(2)①从表中数据可以看出，C S 中键长介于C-S和C=S之间，由此可推测，C S 中碳硫键的性
16 8 16 8
质也应兼有C-S单键和C=S双键的性质，故选C。②储氢时，C S 与H 两分子间的作用力是范德华力；
16 8 2
(3)因为NO -和NH 是配合物CoH NO 的配体，所以该配合物的化学式为Co(NO )(NH ) ，此化合物中Co
2 3 15 8 6 2 3 3 5
显+3价，若该配合物的中心离子的价电子层有4个未成对电子，则其配位数为6的正二价配离子，则应含
有1个NO -，5个NH ，所以其化学式为[ Co(NO )(NH )]2+；(4)①从俯视图看，原子坐标参数：A为(0，
2 3 2 3 50，0)；B为(0.31，0.31，0)，B在x轴上的投影分别为0.31b、0.31a，图中AB长度等于CD长度，则C在
x、y、z轴上的投影分别为(b-0.31b)、(a-0.31a)、a，即0.69b、0.69a、a，故C原子的坐标参数为(0.69，
0.69，1)。②在晶胞中，含Co原子个数为： =2，含O原子个数为： =4，若阿伏加德罗常
数的值为N ，则该晶体密度为 = g· cm-3。
A
1．【2022•湖北省选择性考试】某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法
错误的是( )
A．Ca2+的配位数为6 B．与 距离最近的是K+
C．该物质的化学式为KCaF D．若 换为Cl-，则晶胞棱长将改变
3
【答案】B
【解析】A项，Ca2+配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，Ca2+位于体心，F-位于面
心，所以Ca2+配位数为6，A正确；B项，F-与K+的最近距离为棱长的 ，F-与Ca2+的最近距离为棱长的
，所以与F-距离最近的是Ca2+，B错误；C项，K+位于顶点，所以K+个数= =1，F-位于面心，F-个数
= =3，Ca2+位于体心，所以Ca2+个数=1，综上，该物质的化学式为KCaF ，C正确；D项，F-与Cl-半径
3不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；故选B。
2．【2022•山东卷】Cu Se是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的
2-x
组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是( )
A．每个Cu Se晶胞中Cu2+个数为x
2-x
B．每个NaSe晶胞完全转化为Cu Se晶胞，转移电子数为8
2 2-x
C．每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-x
D．当NaCu Se转化为NaCuSe时，每转移 电子，产生(1-x)mol原子
y 2-x
【答案】D
【解析】A项，由Cu Se晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8× +6× =4，位于体内的
2-x
铜离子和亚铜离子的个数之和为8，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b，则a+b=8-4x，由化
合价代数和为0可得2a+b=4×2，解得a=4x，故A错误；B项，由NaSe转化为Cu Se的电极反应式为
2 2-x
NaSe-e-+(2-x)Cu=Cu Se+Na+，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8× +6× =4，则每个
2 2-x
晶胞中含有4个NaSe，转移电子数为4，故B错误；C项，由NaCuSe晶胞结构可知，位于顶点和面心的
2
硒离子个数为8× +6× =4，则每个晶胞中含有4个NaCuSe，晶胞中0价铜而个数为(4-4x)，故C错误；D
项，由题意可知，NaCu Se转化为NaCuSe的电极反应式为NaCu Se+(1-y) e-+ Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，所
y 2-x y 2-x
以每转移(1-y)电子，产生(1-x)mol铜，故D正确；故选D。
3．【2021•湖北省选择性考试】某立方晶系的锑钾(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，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( )A．该晶胞的体积为 B．K和Sb原子数之比为3:1
C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为 pm
【答案】B
【解析】该晶胞的边长为a×1010 cm，故晶胞的体积为(a×1010 cm)3＝a3×1030 cm3，A项错误；该晶胞
中K的个数为12×＋9＝12，Sb的个数为8×＋6×＝4，故K和Sb原子个数之比为3:1，B项正确；以面心处
Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8，C项错误；K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的，即
pm，D项错误。
4．【2021•全国甲卷】(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为
ZnO/ZrO 固溶体。四方ZrO 晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为a pm、a
2 2
pm、c pm，该晶体密度为______g·cm-3(写出表达式)。在ZrO 中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可
2
表示为ZnZr O，则y=________(用x表达)。
x 1-x y
【答案】(4)8 2-x【解析】(4)以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+连接最近且等距的O2-数为4，同理可知
右侧晶胞中有4个O2-与Zr4+相连，因此Zr4+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；1个晶胞中含有4个ZrO 微
2
粒，1个晶胞的质量m= ，1个晶胞的体积为(a×10-10cm)×(a×10-
10cm)×(c×10-10cm)=a2c×10-30cm3，因此该晶体密度= = = g·cm-3；在ZrO
2
中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnZr O，其中Zn元素为+2价，Zr为+4价，O元素
x 1-x y
为-2价，根据化合物化合价为0可知2x+4×(1-x)=2y，解得y=2-x。
5．【2021•全国乙卷】(4)在金属材料中添加AlCr 颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。
2
AlCr 具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是_______原子。设Cr和Al原子半径分别为 和 ，
2
则金属原子空间占有率为_______%(列出计算表达式)。
【答案】(4)Al
【解析】(4)已知AlCr 具有体心四方结构，如图所示，黑球个数为 ，白球个数为
2
，结合化学式AlCr 可知，白球为Cr，黑球为Al，即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和Al原
2子半径分别为 和 ，则金属原子的体积为 ，故金属原子空间占有率=
%。
6．【2021•湖南选择性考试】(3)如图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1：4，图中Z表示 原子(填元素符号)，
该化合物的化学式为 ；
②已知该晶胞的晶胞参数分别为 anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度 ρ＝
g•cm﹣3(设阿伏加德罗常数的值为N ，用含a、b、c、N 的代数式表示)。
A A
【答案】(3)①O Mg GeO ② ×1021
2 4
【解析】(3)①根据如图所示晶胞，根据均摊法，Z球位于晶胞内，位于晶胞的内部，含有4+4+4+4＝
16个；Y球有4个位于晶胞内，X球位于顶点的有8个，位于4条棱心的有4个，上下面心上各有2个，
1 1 1
晶胞内有5个，则晶胞中共含有的X为8× +4× +4× +5＝8个；已知化合物中Ge和O的原子个数比
8 4 2
为1：4，则为1：4比例的为X：Z，所以图中Z表示O原子，Y表示Ge原子，X表示Mg原子，则该化
合 物 的 化 学 式 为 MgGeO ； ② 晶 胞 的 总 质 量 为 m
2 4
4×70g⋅mol−1+8×24g⋅mol−1+16×16g⋅mol−1 728
= = g，晶胞的体积为 V＝abcnm3＝abc×10﹣
N mol−1 N
A Am 728g
= =
21cm3，代入根据晶体的密度ρ 。
V N ⋅abc×10−21cm3
A
7．【2021•河北选择性考试】(7)分别用○、●表示HPO -和K+，KH PO 晶体的四方晶胞如图(a)所示，
2 4 2 4
图(b)、图(c)分别显示的是HPO -、K+在晶胞xz面、yz面上的位置：
2 4
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm，阿伏加德罗常数的值为N ，晶体的密度
A
____________________g•cm-3(写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为_________ (填标号)。
【答案】(7) ① ②B
【解析】(7)①由晶胞结构可知，HPO -位于晶胞的顶点、面上和体心，顶点上有8个、面上有4个，
2 4
体心有1个，故晶胞中HPO -的数目为 ；K+位于面上和棱上，面上有6个，棱上4个，
2 4
故晶胞中K+的数目为 。因此，平均每个晶胞中占有的HPO -和K+的数目均为4，若晶胞
2 4
底边的边长均为apm、高为cpm，则晶胞的体积为10-30a2c cm3，阿伏加德罗常数的值为N ，晶体的密度为
A
。②由图(a)、(b)、(c)可知，晶胞在x轴方向的投影图为 ，选B。8．【2021•广东选择性考试】(6)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜
在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图9a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。
①图9b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是
__________________。
②图9c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为_________；该晶胞中粒子个数比Hg：
Ge：Sb = _________。
③设X的最简式的式量为M，则X晶体的密度为________g/cm3(列出算式)。
r
【答案】(6)①由图9c可知，图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还有其它形式
②4 1：1：2 ③
【解析】(6)①对比图9b和图9c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合
晶胞晶胞是晶体的最小重复单位要求；②以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg
距离最近的Sb的数目为2，右侧晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体中与Hg距离最
近的Sb的数目为4；该晶胞中Sb原子均位于晶胞内，因此1个晶胞中含有Sb原子数为8，Ge原子位于晶
胞顶点、面心、体心，因此1个晶胞中含有Ge原子数为1+8× +4× =4，Hg原子位于棱边、面心，因此
1个晶胞中含有Hg原子数为6× +4× =4，则该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb =4：4：8=1：1：2；
③1个晶胞的质量m= ，1个晶胞的体积V=(x×10-7cm)2×(y×10-7cm)=x2y×10-21cm3，则X晶体的密度为 = = g/cm3。
9．【2020•新课标Ⅰ卷】(4)LiFePO 的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面
4
体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO 的单元数有____个。
4
电池充电时，LiFeO 脱出部分Li+，形成Li FePO ，结构示意图如(b)所示，则x=_______，
4 1−x 4
n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=_______。
【答案】(4)4 或0.1875 13:3
10．【2020•新课标Ⅱ卷】 (3)CaTiO 的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________；
3
金属离子与氧离子间的作用力为__________，Ca2+的配位数是__________。
(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I﹣和有机碱离子CHNH +，其晶胞如图
3 3
(b)所示。其中Pb2+与图(a)中__________的空间位置相同，有机碱CHNH +中，N原子的杂化轨道类型是
3 3
__________；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为_________g·cm-3(列出计算式)。
(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和
使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理_______、_______。
【答案】(3)O＞Ti＞Ca 离子键 12 (4)Ti4+ sp3
11．【2020•新课标Ⅲ卷】(4)研究发现，氦硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a
pm、b pm、c pm，α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。
氨硼烷晶体的密度ρ=__________g·cm−3(列出计算式，设N 为阿伏加德罗常数的值)。
A
【答案】(4)
12．【2020•山东卷】(4)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。四方晶系CdSnAs 的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐
2
标如下表所示。
坐标原子 x y z
Cd 0 0 0
Sn 0 0 0.5
As 0.25 0.25 0.125一个晶胞中有_________个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn_________(用分数坐标表示)。CdSnAs
2
晶体中与单个Sn键合的As有___________个。
【答案】(4)4 (0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0) 4
13．【2020•天津卷】(2)CoO的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为N ，则CoO晶体的
A
密度为______g﹒cm-3：三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为_______。
【答案】 (2) NiO＞CoO＞FeO
