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专题22 晶体结构与性质
（建议完成时间：45 分钟 实际完成时间：_______分钟）
目 录
考点一 晶体与晶胞
考点二 常见晶体的结构与性质
考点三 晶体中原子坐标
考点一 晶体与晶胞
1．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）下列表述中正确的有
①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
②非极性分子往往具有高度对称性，如
这样的分子
③利用超分子的分子识别特征，可以分离
和
④接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式
计算出来的大，是由于氢键的影响
⑤设
为阿伏加德罗常数的值，含
碳原子的金刚石晶体中共价键个数为
⑥熔融状态能导电，熔点在
左右的晶体一定为离子晶体
A．2 个
B．3 个
C．4 个
D．5 个
【答案】B
【解析】①晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，与是否有规则的几何外形无关，如：玻璃，故①
错误；②PCl3为三角锥形分子，H2O2为书页形分子，PCl3、H2O2分子的正负电荷重心不重合，为极性分子，
故②错误；③C60和C70的混合物加入一种空腔大小适合C60的“杯酚”中可进行分离，这是利用超分子的
分子识别特征，故③正确；④接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O 计算出来的相
对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中水分子间因氢键而形成了“缔合分子”，故④
正确；⑤金刚石中每个C 原子形成4 个共价键，每个共价键被2 个C 原子共用，所以每个C 原子占有的共
价键个数为4×
=2，2.4g 金刚石中n(C)=
=0.2mol,则碳原子个数为0.2mol×2NA/mol=0.4NA，故
⑤正确；⑥熔融状态能导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体，故⑥错误；故选：B。
2．（2023·山东泰安·统考三模）磷元素有白磷、红磷、黑磷等常见的单质，其中黑磷晶体是一种比石墨烯
更优秀的新型材料，其晶体有与石墨类似的层状结构，如图所示。下列有关说法中错误的是
1
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A．黑磷中磷原子采取
杂化
B．白磷、红磷、黑磷互为同素异形体
C．黑磷能导电，黑磷属于混合型晶体
D．白磷是非极性分子，白磷难溶于水、易溶于
【答案】A
【解析】A．由图可知，黑磷中磷原子形成3 个共价键，且存在1 对孤电子对，采取
杂化，A 错误；
B．同素异形体是同种元素组成的不同单质；白磷、红磷、黑磷互为同素异形体，B 正确；C．黑磷晶体有
与石墨类似的层状结构，能导电，属于混合型晶体，C 正确；D．白磷分子为四面体结构，是非极性分子，
根据相似相溶原理可知，白磷难溶于水、易溶于
，D 正确；故选A。
3．（2023·辽宁鞍山·统考一模）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。
4．（2023·湖北荆州·沙市中学校考模拟预测）快离子导体是一类具有优良导电能力的固体电解质。图
1(Li3SBF4)和图2 是潜在的快离子导体材料的结构示意图。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。
2
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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。
5．（2023·广东广州·统考三模）研究者利用冷冻透射电子显微镜，在石墨烯膜上直接观察到了自然环境下
生成的二维晶体，其结构如图所示。下列说法正确的是
3
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A．石墨烯属于烯烃，可发生加成反应
B．石墨烯中碳原子的杂化轨道类型为sp2
C．二维晶体的化学式为CaCl2
D．二维晶体中Ca 和Cl 的配位数均为6
【答案】B
【解析】A．石墨烯属于碳单质，不含有H 元素，不属于烯烃，不能发生加成反应，故A 错误；B．石墨
烯为平面结构，C 的价层电子对数为3，故碳原子的杂化轨道类型为sp2，故B 正确；C．每个Ca 周围距离
最近的Cl 有3 个，每个Cl 周围距离最近的Ca 有3 个，故二维晶体的化学式为CaCl，故C 错误；D．由C
分析知，二维晶体中Ca 和Cl 的配位数均为3，故D 错误；故选B。
6．（2023·山东济宁·统考三模）钾元素与氧元素形成的某些化合物可以作为宇宙飞船的供氧剂，其中一种
化合物的晶胞在XY 平面、XZ 平面、YZ 平面上的投影如图所示，其晶胞边长为anm，
为阿伏伽德罗常
数的值
下列说法正确的是
A．晶胞的化学式为
B．晶胞中存在的微粒间作用力只有离子键
C．距离最近的K 原子之间的距离为anm
D．晶胞的密度为
【答案】D
【解析】A．根据晶胞的投影图可以知道，K 原子在晶胞的顶点和体心，一个晶胞含有K 原子
，
O 原子有两个在晶胞内，八个在棱上，一个晶胞中含有O 原子
，则晶胞的化学式为
，故A
错误；B．晶胞的化学式为
，则晶胞中存在的微粒间作用力有离子键和共价键，故B 错误；C．K 原子
在晶胞的顶点和体心，则距离最近的K 原子之间的距离为体对角线的一半即
anm，故C 错误；D．根据
前面分析该晶胞中含有2 个
，则晶胞的密度为
，故D 正确。综上所述，
答案为D。
4
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考点二 常见晶体的结构与性质
1．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考二模）下列物质中可做耐高温材料的共价化合物的是
A．
B．
C．W
D．
【答案】A
【解析】A．
为共价化合物，硬度大熔点高，是可做耐高温材料的共价化合物，故A 正确；B．氧化
镁为离子化合物，故B 错误；C．W 为金属单质，故C 错误；D．二氧化碳常温下为气体，不可做耐高温
材料，故D 错误；故选A。
2．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）下列关于化学与生活、科技的说法，错误的是
A．激光打印机墨粉中的炭黑属于混合型晶体
B．可用硝酸铵和水合碳酸钠作冷敷袋的生要物质
C．高压法聚乙烯结构中含有较多支链，较柔软，可生产食品包装袋等
D．当把常规晶体粉碎为纳米晶体时，其熔点会下降，主要原因是晶体的表面积增大
【答案】A
【解析】A．石墨属于典型的混合型晶体，而炭黑属于非晶体，选项A 错误；B．硝酸铵和水合碳酸钠溶
解吸热，可用作冷敷袋的主要物质，选项B 正确；C．高压法聚乙烯属于热塑性聚合物，结构中含有较多
支链，柔软且耐磨，可生产食品包装袋等，选项C 正确；D．晶体的熔点受晶体的晶格形状的影响，将常
规晶体粉碎为纳米晶体，由于晶体表面积的增大，使得其熔点下降，选项D 正确；故选A。
3．（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）氮化硼(BN)可形成类似石墨的平面六角形层状结构a，在
一定条件下a 可转化为类似金刚石的立方氮化硼b，如图所示。下列说法错误的是
A．第一电离能：
B．a、b 两种晶体硬度和熔点均不同
C．a、b 中所有化学键均为极性键，二者中B 原子的杂化方式不同
D．a、b 中每个B 原子分别被m、n 个六元环共有，则
【答案】D
【解析】A．已知同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA 与ⅢA、ⅤA 与ⅥA 反常，故第
一电离能：
，A 正确；B．由题干信息可知，a 类似石墨的平面六角形层状结构，b 类似金刚石结
构，结构决定性质，故两种晶体硬度和熔点均不同，B 正确；C．由题干信息可知，a 类似石墨的平面六角
形层状结构，b 类似金刚石结构，故a、b 中所有化学键均为B-N 极性键，a 中B 周围的价层电子对数为
3，采用sp2杂化，而b 中B 周围的价层电子对数为4，采用sp3杂化，即二者中B 原子的杂化方式不同，C
正确；D．已知石墨中每个C 被3 个六元环共用，即a 中每个B 被3 个六元环共用，而金刚石中每个C 被
5
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12 个六元环共用，即b 中每个B 被12 个六元环共用，故a、b 中每个B 原子分别被m、n 个六元环共有，
则
，D 错误；故答案为：D。
4．（2023·上海奉贤·统考二模）下列晶体属于分子晶体的是
A．Si
B．SiO2
C．SiCl4
D．SiC
【答案】C
【解析】A．Si 为共价晶体，A 错误；B．SiO2为共价晶体，B 错误；C．SiCl4为分子晶体，C 正确；D．
SiC 为共价晶体，D 错误；故答案选C。
5．（2023·上海浦东新·统考二模）刚玉(主要成分为
)硬度仅次于金刚石，常用于高级研磨材料，它
A．是分子晶体
B．是共价化合物
C．可做铝热剂
D．熔融状态下能导电
【答案】D
【解析】A．刚玉(主要成分为
)硬度仅次于金刚石，所以不属于分子晶体，事实上氧化铝属于过渡晶
体，偏向共价晶体，A 不符合题意；B．氧化铝中铝元素与氧元素之间为离子键，所以属于离子化合物，B
不符合题意；C．铝热剂是铝粉和难熔金属氧化物的混合物，所以氧化铝不能做铝热剂，C 不符合题意；
D．氧化铝为离子化合物，熔融状态下可电离成铝离子和氧离子，可导电，D 符合题意；故选D。
6．（2023·安徽淮南·统考一模）钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电
阻器等的功能材料，晶胞如图(a)所示，其中Ti 的电负性为1.5，一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，其晶胞如图(b)所示。下列有关说法正确的是
A．基态Ti 原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d2
B．TiF4、TiCl4、 TiBr4、 TiI4熔点依次升高
C．用图(b) 晶胞中的金属卤化物光电材料制作的太阳能电池，在使用过程中产生单质铅和碘，会降低了器
件效率和使用寿命。
D．图(b)晶胞中Pb2+与图(a) 晶胞中Ca 的空间位置相同
【答案】C
【解析】A．Ti 是22 号元素，故基态Ti 原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，A 错误；B．由于
F 的电负性大于Cl、Br、I，Ti 与F 的电负性差值为2.5＞1.7，TiF4为离子化合物，熔点最高，而Cl、Br、I
的电负性与Ti 的差值均小于1.7，即其它三种均为共价化合物，为分子晶体，对于组成和结构相似的分子
晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高，且一般晶体的熔沸点：离子晶体大于
分子晶体，故TiCl4、 TiBr4、 TiI4、TiF4熔点依次升高，B 错误；C．用图(b) 晶胞中的金属卤化物光电材
6
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料制作的太阳能电池，在使用过程中产生单质铅和碘，导致光电材料损坏，会降低了器件效率和使用寿命，
C 正确；D．距离Pb2+最近的是处于面心的6 个I-，Pb2+的配位数为6，图(a)中Ti 的配位数也是6，图(a)和
图(b)可以看出Pb2+和Ti 空间位置相同，D 错误；故答案为：C。
考点三 晶体中原子坐标
1．（2023·河北·校联考模拟预测）某钒、镓合金的晶胞结构及其晶胞沿x 轴投影图如下，已知：晶胞参数
为a pm，
为阿伏加德罗常数的值，其中原子坐标参数甲
，乙
。下列说法错误的是
A．该合金的化学式为
B．丙原子的坐标参数
C．与V 距离最近且相等的Ga 有4 个
D．该合金的密度为
【答案】B
【解析】A．Ga 位于顶点和体心，V 位于面心，结合晶胞均摊计算知该晶胞中含2 个Ga、6 个V，所以该
合金的化学式为
，A 正确；B．由信息可知丙原子的坐标参数
，B 错误；C．晶胞中距离Ga
最近且相等的V 有12 个，距离V 最近且相等的Ga 有4 个，C 正确；D．根据晶胞体积和晶胞质量可知该
合金的密度为
，D 正确；故选B。
2．（2023·重庆沙坪坝·重庆南开中学校考模拟预测）X 为一种由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的可作潜在
拓扑绝缘体材料的新物质，其晶胞如图所示(底面为正方形)。下列说法错误的是
A．X 的化学式为
B．与Hg 距离最近的Sb 的数目为4
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C．若晶胞中原子1 的坐标为
，则原子2 的坐标为
D．设X 的最简式的分子量为
，则X 晶体的密度为
【答案】C
【解析】A．X 中含Hg 个数为
，Ge 个数为
，Sb 个数为8，则X 的化学式
为
，故A 正确；B．以右侧面的Hg 分析，与Hg 距离最近的Sb 的数目为4，故B 正确；C．若晶
胞中原子1 的坐标为
，则原子2 在上面那个立方体的体对角线的四分之一处，其z 坐标为
，则其坐标为
，故C 错误；D．设X 的最简式的分子量为
，则X 晶体的密度为
，故D 正确。综上所述，答案为C。
3．（2023·重庆·校联考三模）纳米
可催化
的分解，其晶胞结构如图所示。关于
的说法正确
的是
A．
的配位数是4
B．
与
间最短距离为
C．若A 离子的坐标为
，则B 原子的坐标为
D．若晶体密度为
，则晶胞参数
【答案】C
【解析】A．根据晶胞图可知，Ce4+的配位数为8，故A 错误；B．把晶胞平均分成8 个小立方体，O2-位于
小立方体的中心，即Ce4+与O2-最短距离是体对角线的
，最短距离是
nm，故B 错误；C．若A 的坐
标为(0，
，
)，A 点位于面心，根据B 选项分析，则B 的坐标为(
，
，
)，故C 正确；D．Ce4+位于
8
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顶点和面心，个数为
=4，O2-位于晶胞内部，个数为8，化学式为CeO2，则晶胞的质量为
g，根据密度的定义，晶胞的参数为
nm=
nm，故D 错误；
答案为C。
4．（2023·湖南·校联考模拟预测）
晶体是制备氟代硼铍酸钾晶体的原料之一，其晶胞结构与
类似，
下列说法中不正确的是
A．Be 原子的配位数是12
B．若原子a、b 的坐标分别为
、
，则原子c 的坐标为
C．沿晶胞面对角线投影，所得的投影结果是
D．设O 与Be 的最近距离为
，用
表示阿伏加德罗常数的值，则
晶体的密度为
【答案】A
【解析】A．由晶胞结构可知Be 位于O 原子构成的四面体的体心，Be 原子的配位数是4，A 错误；B．由
的晶胞结构可知，每个Be 处于晶胞体对角线的
处，结合原子a、b 的坐标可知原子c 的坐标为
，B 正确；C．沿面对角线进行投影，可知所得的投影结果是
，C 正确；D．若
O 与Be 的最近距离为
，则题中a、c 之间的距离为
，又因为a、c 之间的距离为晶胞体对角线长的
，则晶胞体对角线长为
，故晶胞棱长为
，晶胞内Be 的个数为4，O 的个数为
9
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，则根据晶胞质量=晶胞密度×晶胞体积可得，晶胞密度为
，D 正
确；故选：A。
5．（2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测）氮化铬的晶胞结构如图所示，
点分数坐标为
。
氮化铬的晶体密度为
，摩尔质量为
，晶胞参数为
，
代表阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是
A．铬原子的价电子排布图为：
B．
点的分数坐标为
C．距离
原子最近的
原子有8 个
D．
【答案】D
【解析】A．Cr 原子的价层电子排布式为3d54s1，其价电子排布图为
，A 错
误；B．A 点分数坐标为(0,0,0)，根据坐标系，B 点位于棱心上，则B 点分数坐标为(
,1,1)，B 错误；C．
以位于体心的Cr 原子为例，距离
原子最近的
原子位于棱心，共有12 个，C 错误；D．该晶胞中，位
于顶点和面心的N 原子个数为
，位于体心和棱心的Cr 原子个数为
，则
，解得
nm，D 正确；故选D。
6．（2023·福建宁德·统考一模）钛及其化合物在生产、生活中有着广泛的用途。回答下列问题：
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料。BH 中B 原子的杂化轨道类型为 ；Ti、B、H 元素的电负性由大到小排列
顺序为 。
(2)已知Ti3+易形成多种配合物，[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O 是其中的一种。
1mol
①
该配合物中含有 molσ 键。
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Ti
②
3+具有较强还原性的原因是 。
(3)研究表明，TiO2通过氮掺杂反应可生成TiO2-xNy，能使TiO2对可见光具有活性，反应如图所示。
①上图TiO2晶胞中钛原子占据 个氧原子围成的八面体空隙。
②已知所有的Ti-O 键键长为rpm，B 点原子的分数坐标为(
，
，
)，则A 点原子的分数坐标为(
，
0， )。
TiO
③
2-xNy晶体中x= 。
【答案】(1)sp3 H＞B＞Ti
(2)18 Ti3+的价层电子排布为3d1很容易在失去一个电子达到3d 轨道上全空的稳定结构
(3)6
+
【解析】（1）BH 中B 原子价层电子对数为
，B 原子的杂化轨道类型为sp3；由上述离子中
元素价态可知B 显+3 价、H 显-1 价，可知H 的电负性大于B，Ti 为金属元素，电负性最小，元素的电负性
由大到小排列顺序为H＞B＞Ti；
（2）①1mol 该配合物中共含6mol 水，1mol 水中含2molO-Hσ 键，另外Ti 与1 个Cl 离子和5 个水分子形
成配位键，共形成6mol 配位键，则1mol 该配合物中含有18molσ 键；②Ti3+的价层电子排布为3d1很容易
在失去一个电子达到3d 轨道上全空的稳定结构，因此Ti3+具有较强还原性；
11
