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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第五章 物质结构 元素周期律
专题二十一 物质的聚集状态、常见晶体的类型
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 了解晶体和非晶体的区别。
2. 了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的
区别。
3. 了解分子晶体、 共价晶体、 离子晶体、金属晶体结构与性质的关
系
4. 了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
5. 掌握均摊法计算的一般方法，能根据晶胞中微粒的位置计算晶胞的
化学式。
6. 掌握晶体密度与晶胞参数计算的一般步骤。
宏观辨识与微观探析
证据推理与模型认知
第二板块 夯实基础
1
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考点一 物质的聚集状态 晶体与非晶体
1．物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有________、________以及介乎________和____________之
间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶
概念
主要性能
等离子体
由______、________和电中性粒子组
成的整体上呈电中性的物质聚集体
具有良好的导电性和流动性
液晶
介于液态和晶态之间的物质状态
既具有液体的流动性、黏度、形变
性，又具有晶体的导热性、光学性质
等
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体
非晶体
结构特征
原子在三维空间里呈
______________排列
原子排列____________________
性质特征
自范性
熔点
异同表现
(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)；
2
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③溶质从溶液中析出。
(3)晶体与非晶体的测定方法
测定方法
测熔点
晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
最可靠方法
对固体进行____________实验
考点二 常见晶体类型
1．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
①无隙：相邻晶胞之间没有____________。
②并置：所有晶胞______排列、______相同。
2.四种常见晶体类型的比较
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成微粒
金属阳离子、自由电
子
微粒间的相
互作用力
__________(某
些含氢键)
硬度
较小
有的很大，有的很小
熔、沸点
较低
有的很高，有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于一般
溶剂
一般不溶于水，少数
与水反应
大多易溶于水
等极性溶剂
导电、导热
性
一般不导电，溶
于水后有的导电
一般不具有
导电性，个
别为半导体
电和热的良导体
晶体不导电，
水溶液或熔融
态导电
3．常见晶体的结构模型
(1)典型的分子晶体——干冰和冰
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有____个。
②冰晶体中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O 的冰中，最多可形成____
mol 氢键。
(2)典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅
①金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较
3
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结构模型
晶胞
金刚石
二氧化硅
②金刚石和二氧化硅结构特点分析比较
金刚石
a.碳原子采取______杂化，键角为________
b.每个碳原子与周围紧邻的4 个碳原子以共价键结合成____________结
构，向空间伸展形成____________________________
c.最小碳环由____个碳原子组成，每个碳原子被____个六元环共用
d.金刚石晶胞的每个______和______均有1 个C 原子，晶胞内部有____个
C 原子，内部的C 在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶胞中含有____个
C 原子
二氧化硅
a.Si 原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O 键角为109°28′
b.每个Si 原子与____个O 原子形成4 个共价键，Si 原子位于正四面体的中
心，O 原子位于正四面体的顶点，同时每个O 原子被____个硅氧正四面体
共用，晶体中Si 原子与O 原子个数比为________
c.最小环上有____个原子，包括____个O 原子和____个Si 原子
d.1 mol SiO2晶体中含Si—O 数目为______
e.SiO2晶胞中有____个Si 原子位于立方晶胞的顶点，有____个Si 原子位于
立方晶胞的面心，还有____个Si 原子与____个O 原子在晶胞内构成4 个
硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有____个Si 原子和____个O 原子
(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
4
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①NaCl 型：在晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，每个Cl－同时吸引____个Na＋，配位数为____。每
个晶胞含____个Na＋和____个Cl－。
②CsCl 型：在晶体中，每个Cl－吸引____个Cs＋，每个Cs＋吸引____个Cl－，配位数为____。
③CaF2型：在晶体中，每个Ca2＋吸引____个F－，每个F－吸引____个Ca2＋，每个晶胞含____个Ca2＋，____
个F－。
知识拓展 晶格能
(1)定义
气态离子形成1 mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。
(2)意义：晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
(3)影响因素
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
(4)过渡晶体与混合型晶体
①过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它
们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶
体当作共价晶体来处理。
②混合型晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是____，
C 原子采取的杂化方式是____。
考点三 晶胞模型与均摊法计算
1．晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
如某个粒子为N 个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微
粒数的计算方法如图1。
(2)非长方体晶胞
5
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在六棱柱(如图2)中，顶角上的原子有属于此晶胞，面上的原子有属于此晶胞，因此六棱柱中镁原子个数为
12×＋2×＝3，硼原子个数为6。
2．三种典型立方晶胞结构
3．晶胞中微粒配位数的计算
一个粒子周围最邻近的粒子数称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。
(1)晶体中原子(或分子)的配位数
若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离
的原子(或分子)的数目，常见晶胞的配位数如下：
简单立方：配位数为6
面心立方：配位数为12
体心立方：配位数为8
(2)离子晶体的配位数
指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
以NaCl 晶体为例
①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如上图中心的黑球(Cl－)。
②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如上图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样
方法可确定Na＋的配位数也为6。
考点四 晶胞参数计算
6
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1．晶胞参数
晶胞的形状和大小可以用6 个参数来表示，包括晶胞的3 组棱长a、b、c 和3 组棱相互间的夹角α、β、γ，
即晶格特征参数，简称晶胞参数。
2．晶体结构的相关计算
(1)空间利用率＝×100%。
(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式(设棱长为a)
①面对角线长＝________。
②体对角线长＝________。
③体心立方堆积____r＝______a(r 为原子半径)。
④面心立方堆积____r＝______a(r 为原子半径)。
3．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
考点五：晶体熔、沸点高低原因解释
1．不同类型晶体熔、沸点比较
[答题模板]：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。
例1 (1)金刚石的熔点比NaCl 高，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
2．同类型晶体熔、沸点比较
(1)分子晶体
[答题模板]：
①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。
④同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升
高。
例2 (1)NH3的沸点比PH3高，原因是_____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)CO 比N2的熔、沸点高，原因是_________________________________________________
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_______________________________________________________________________________。
(4)
的沸点比
高，原因是_______________________
______________________________________________________________________________。
(2)共价晶体
[答题模板]：同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。
例3 Si 单质比化合物SiC 的熔点低，理由是_____________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)离子晶体
[答题模板]：
①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xn－(或Nn＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
②阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)电荷数大于Xm－(或Nm＋)，故×××晶体晶
格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
例4 (1)ZnO 和ZnS 的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是__________________
____________________________________________________________________________。
(2)FeO 的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是_________________________________________
____________________________________________________________________________。
考点一 物质的聚集状态 晶体与非晶体
1．下列叙述错误的是( )
A. 超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于
单个分子的性质
B. 液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
C. 液晶是液体和晶体的混合物
D. 纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分组成
2．下列说法正确的是( )
A. 粉末状的固体肯定不是晶体
B. 在非晶体的X-射线衍射图谱上可能有分立的斑点
C. 缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl 溶液中慢慢变为完美的立方体块
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D. 用红热的铁针刺中玻璃上凝固的石蜡，在不同方向上熔化的快慢不同
3．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300 mm、重达
81 kg 的大直径硅单晶， 晶体硅大量用于电子产业。下列叙述正确的是( )
A. 形成晶体硅的速率越快越好
B. 晶体硅有固定的熔沸点，研碎后就变成了非晶体
C. 可用X 射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D. 晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
4．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是( )
纳米氧化锌晶体的晶胞结构
A. 液晶具有液体的流动性，在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B. 氧化镁晶体中离子键的百分数为50%，氧化镁晶体是一种过渡晶体
C. 如图氧化锌纳米晶体的晶胞中锌离子与氧离子的个数比为1 1∶
D. 等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
5．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
考点二 常见晶体类型
1．分子晶体的熔点通常都在200℃以下，下列数据是对应物质的熔点：据此做出的下列判断中正确的是(
)
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物质
Na2O
NaCl
AIF3
AlCl3
BCl2
Al2O3
CO2
SiO2
熔点/℃
920
801
1291
190
－107
2073
－57
1723
A. NaCl 晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键
B. 表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C. 碳和硅是同一主族，故CO2和 SiO2的晶体类型相同
D. 两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体
2．图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是( )
A. 冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B. 冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C. 水分子间通过
键形成冰晶体
D. 冰融化后，水分子之间的空隙增大
3．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图所示，其中的每个原子均满足8 电子稳定结构，原子
坐标A 为
，B 为
，D 为
。下列有关说法正确的是( )
A. 磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体
B. C 原子的坐标参数为
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C. 磷化硼晶体的熔点很低
D. 磷化硼晶体结构中微粒的空间堆积方式与氯化钠晶体相同
4．镍的合金及其配合物用途非常广泛。回答下列问题：
（1）基态Ni 原子的价电子排布式为___________ ， 最高能级电子云轮廓图为___________形。
（2）Ni 与Ca 均位于第四周期，最外层电子数也相同，但Ni 的熔点和沸点均比Ca 的高，这是因为
___________。
（3）镍可形成Ni(NH3)4(NCS)2、Ni(NH3)4 (NO2)2、K2[NiF4]等多种配合物。
①配体NCS-中，三种元素的电负性最大的是___________。
②配体
的空间构型为___________形，中心原子的杂化方式是___________。
K
③
2[NiF4 ]可由反应NiF2 + 2KHF2=K2[NiF4]+2HF 制取，KHF2晶体中所含的化学键类型有___________(填
字母)。
A．离子键 B．σ 键 C．π 键 D．非极性键
（4）Ni2 MnGa 晶体的立方晶胞结构如图a 所示。
①已知Ni2MnGa 的晶胞参数为0.5822nm，设NA为阿伏加德罗常数的数值，则Ni2MnGa 晶体的密度为
___________(列出计算式)g· cm-3。
Ni
②
2MnGa 晶体的晶胞结构还可以用图b 表示，若●表示的是Mn，则
表示的是___________，⊕表示的
是___________。
5．载氢体与储氢材料的研究是氢能利用的关键技术。回答以下问题：
（1）氮原子激发态的电子排布式有_______， 其中能最最高的是_______。(填标号)
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a.1s22s22p23s1 b.1s22s12p4
c.1s22s22p13p2 d.1 s12s22p13d1
（2）PH3和NH3为两种常见的三角锥形气态分子，其键角分别93° 6'和107°，试用价层电子对互斥模型分
析PH3的键角小于NH3的原因_______。NH3的沸点比PH3大但比H2O 小的原因是：_______。
（3）载氢体氨硼烷(NH3BH3)和氨硼烷锂( LiNH2BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料，氨硼烷锂
(LiNH2BH3)中存在的化学键类型为_______，NH3BH3分子中存在配位键，N 原子与B 原子的杂化类型分别
为_______、_______。
（4）某种储氢材料LaNi5的晶体结构已经测定，属六方晶系，晶胞参数a=511pm， c=397pm，晶体结构如
图所示：
已知上述晶体结构最多可容纳18 个氢原子，写出完全吸氢后物质的化学式为_______，并计算该储氢材料
完全吸氢后氢的密度_______g·cm-3，(列出计算式即可，阿伏伽德罗常数为NA，忽略吸氢前后晶胞的体积
变化)。
6．卤素钙钛矿已经被广泛应用于太阳能电池、发光二极体等领域，其中合成二维/三维(2D/3D)的钙钛矿异
质结是提升器件稳定性和转换效率的一个策略，近期化学工作者在气相合成的单晶三维钙钛矿CsPbBr3上
合成外延生长的水平和垂直的二维钙钛矿(PEA)2PbBr4(PEA+代表
)异质结。回答下列问
题：
(1)基态Br 原子的价电子排布式为___。
(2)PEA+中N 的价层电子对数为___，杂化轨道类型为___，PEA+中涉及元素的电负性由大到小的顺序为___，
1molPEA+中存在___molσ 键。
(3)已知铅卤化合物中存在正四面体构型的[PbCl4]2-、[PbBr4]2-、[PbI4]2-，三者中半径最小的配体为___。已知
[Pb2I6]2-中每个Pb 均采用四配位模式，则[Pb2I6]2-的结构式为___。
(4)Br2和碱金属单质形成的MBr 熔点如表：
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MBr
NaBr
KBr
RbBr
CsBr
熔
点/℃
747
734
693
636
等量NaBr、KBr、RbBr、CsBr 同时开始加热优先导电的是____(填化学式)，熔点呈现表中趋势的原因是
____。
(5)已知三维立方钙钛矿CsPbBr3中三种离子在晶胞(a)中占据正方体顶点、面心、体心位置，图(b)显示的是
三种离子在xz 面、yz 面、xy 面上的位置：
若晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为___g·cm-3 (写出表达式)。
②上述晶胞沿体对角线方向的投影图为___(填标号)。
A．
B．
C．
D．
7．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_______。
(2)石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式_______。
(3)C60属于_______晶体。
(4)石墨晶体中，层内C-C 键的键长为142 pm，而金刚石中C-C 键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只
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存在C-C 间的σ 键，而石墨层内的C-C 间不仅存在σ 键，还有_______键。
(5)若金刚石晶胞的晶胞参数a=365.6 pm，其密度为_______g·cm-3(列出计算式即可)。
(6)Ge 与C 是同族元素，比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_______。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔
点/℃
−49.5
26
146
沸
点/℃
83.1
186
约400
(7)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮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。
①关于这两种晶体的说法，正确的是_______(填序号)。
a．立方相氮化硼含有σ 键和π 键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B-N 键均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体
NH
②
4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一、1molNH4BF4含有_______mol 配位键。
考点三 晶胞模型与均摊法计算
1.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，则该晶体的化学式为( )
A．B2A B．BA2 C．B7A4 D．B4A7
2．Cu 元素与H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为________。
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3．(1)硼化镁晶体在39 K 时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微
观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。
(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子
符号为________。
4．天然硅酸盐组成复杂，阴离子的基本结构单元是SiO 四面体，如图(a)，通过共用顶角氧离子可形成链
状、网状等结构，图(b)为一种无限长双链的多硅酸根，其中Si 与O 的原子数之比为________，化学式为
________(用n 代表聚合度)。
5.硅化镁是一种窄带隙n 型半导体材料，在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造等领域具有重要应
用前景。硅化镁的晶胞参数a＝0.639 1 nm，属于面心立方晶胞，结构如图所示。Si 原子的配位数为
________。
6.如图是一种由Y(与Sc 同族)、Fe、Ba、O 组成的晶体，晶胞棱上的球代表Ba，顶点的球代表Y，四方锥
中心和八面体中心的球代表Fe，其余小球代表O。
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(1)该晶体的化学式为________。
(2)其中Y 的配位数为________。
考点四 晶胞参数计算
1、钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm。下列说法错误的是( )
A．该钒的氧化物的化学式为VO2
B．V 原子在该晶体中的堆积方式为体心立方
C．V 原子的配位数与O 原子的配位数之比为1∶2
D．该晶胞的密度为 g·cm－3
2.Zn 与S 所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2＋的配位数是________，S2－填充在Zn2＋形成的正四面体空
隙中。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝ ________ nm。
3.如图是Fe 单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为________ nm(用含有d、NA的
代数式表示)。
4．立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于
________晶体，其中硼原子的配位数为________。已知：立方氮化硼的密度为
d g·cm－3，B 原子半径为x pm，N 原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中原子的空间利
用率为______________(列出化简后的计算式)。
5．氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结
构类似。
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(1)50.0 g 六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为______。
(2)立方氮化硼中N 的配位数为________。已知立方氮化硼密度为d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，
立方氮化硼晶胞中面心上6 个N 原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为________ pm(列式即可)。
考点五：晶体熔、沸点高低原因解释
1．FeF3具有较高的熔点(高于1 000 ℃)，其化学键类型是________，FeBr3的相对分子质量大于FeF3，但
其熔点只有200 ℃，原因是_____________________________________________
______________________________________________________________________________。
2．已知：K2O 的熔点为770 ℃，Na2O 的熔点为1 275 ℃，二者的晶体类型均为______________，K2O 的
熔点低于Na2O 的原因是___________________________________________________
______________________________________________________________________________。
3．已知氨(NH3，熔点：－77.8 ℃、沸点：－33.5 ℃)，联氨(N2H4，熔点：2 ℃、沸点：113.5 ℃)，解释
其熔、沸点高低的主要原因：________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
4．已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是__________(填化学式)，其理由是
________________________________________________________________________。
5 ．S 位于周期表中第________ 族，该族元素氢化物中，H2Te 比H2S 沸点高的原因是
_______________________________________________________________________________，
H2O 比H2Te 沸点高的原因是_____________________________________________________。
第三板块 真题演练
1. (2023·湖南)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apm。阿伏加
德罗常数的值为N A。下列说法错误的是
A. 晶体最简化学式为KCa B6C6
B. 晶体中与K
+最近且距离相等的C a
2+有8个
17
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C. 晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D. 晶体的密度为2.17×10
32
a
3⋅N A
g⋅c m
−3
2. (2022·山东)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N −Al
键、N −Ga键。下列说法错误的是( )
A. GaN的熔点高于AlN
B. 晶体中所有化学键均为极性键
C. 晶体中所有原子均采取s p
3杂化
D. 晶体中所有原子的配位数均相同
3. (2023·辽宁)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行
镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是 ( )
A. 图1晶体密度为
72.5
N A×a
3×10
−30 g⋅c m
−3
B. 图1中O原子的配位数为6
C. 图2表示的化学式为lim g2OC lx Br1−x
D. M g
2+取代产生的空位有利于Li
+传导
4. (2023·湖北)镧La和H可以形成一系列晶体材料La H n，在储氢和超导等领域具有重要应用。La H n属
于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，La H 2中的每个H结合4个H形成类似C H 4的结构，即
得到晶体La H x。下列说法错误的是 ( )
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A. La H 2晶体中La的配位数为8
B. 晶体中H和H的最短距离：La H 2> La H x
C. 在La H x晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D. La H x单位体积中含氢质量的计算式为
40
(4.84×10
−8)
3×6.02×10
23 g⋅c m
−3
5. (2022·天津)一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是
A. 金刚石比石墨稳定
B. 两物质的碳碳σ键的键角相同
C. 等质量的石墨和金刚石中，碳碳σ键数目之比为4∶3
D. 可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨
6．(2022·湖北)C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的
说法错误的是( )
A．具有自范性
B．与C60互为同素异形体
C．含有sp3杂化的碳原子
D．化学性质与金刚石有差异
7．(2021·天津)下列各组物质的晶体类型相同的是( )
A．SiO2和SO3
B．I2和NaCl
C．Cu 和Ag
D．SiC 和MgO
8. (2023·全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物
( M gx F e2−x SiO4)，回答下列问题：
(1)基态Fe原子的价电子排布式为 ______ ，橄榄石中，各元素电负性大小顺序为 ______ ，铁的化合价
为 ______ 。
(2)已知一些物质的熔点数据如下表：
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物质
熔点/℃
NaCl
800.7
SiC l4
−68.8
GeC l4
−51.5
SnC l4
−34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiC l4。原因是 ______ 。分析同族元素的氯化物SiC l4、
GeC l4、SnC l4熔点变化趋势及其原因 ______ 。SiC l4的空间结构为 ______ ，其中Si的轨道杂化形式
为 ______ 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示，
晶胞中含有 ______ 个Mg。该物质化学式为 ______ ，B−B最近距离为 ______ 。
9. (2023·浙江)硅材料在生活中占有重要地位。请回答：
(1)Si( N H 2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为 ______，分子中氮原子的杂化轨道类型是 ______。
Si( N H 2)4受热分解生成Si3 N 4和N H 3，其受热不稳定的原因是 ______。
(2)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①[ Ne ]3 s
23 p
2、②[ Ne ]3 s
23 p
1、
③[ Ne ]3 s
23 p
14 s
1，有关这些微粒的叙述，正确的是 ______。
A.微粒半径：③>①>②
B.电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②
C.电离一个电子所需最低能量：①>②>③
D.得电子能力：①>②
(3)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ______，该化合物的化学式为 ______。
20
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10. (2023·全国)酞菁—钴钛—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化
剂。回答下列问题：
(1)图1所示的几种碳单质，它们互为_______，其中属于共价晶体的是_______，C60间的作用力是
_______。
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 _______(填图2酞菁中N原子的标号)。
钴酞菁分子中，钴离子的化合价为_______，氮原子提供孤对电子与钴离子形成_______键。
(3)气态AlC l3通常以二聚体A l2C l6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为
_______。Al F3的熔点为1090，远高于AlC l3的192，由此可以判断铝氟之间的化学键为 _______键。
Al F3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F
−的配位数为 _______。若晶胞参数为apm，晶体密度ρ=
_______g⋅c m
−3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为N A)。
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11. (2023·浙江)氮的化合物种类繁多，应用广泛。
请回答：
(1)基态N原子的价层电子排布式是 ______ 。
(2)与碳氢化合物类似，N、H两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。
①下列说法不正确的是 ______ 。
A.能量最低的激发态N原子的电子排布式：1s
22s
12 p
33 s
1
B.化学键中离子键成分的百分数：C a3 N 2> M g3 N 2
C.最简单的氮烯分子式：N 2 H 2
D.氮烷中N原子的杂化方式都是s p
3
②氮和氢形成的无环氨多烯，设分子中氮原子数为n，双键数为m，其分子式通式为 ______ 。
③给出H
+的能力：N H 3 ______ [CuN H 3]
2+(填“>”或“<”)，理由是 ______ 。
(3)某含氮化合物晶胞如图，其化学式为 ______ ，每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为 ______ 。
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12.（2023·北京） 硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2O3
2−)可看作是SO4
2−中的
一个O原子被S原子取代的产物。
(1)基态S原子价层电子排布式是 ______ 。
(2)比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： ______ 。
(3)S2O3
2−的空间结构是 ______ 。
(4)同位素示踪实验可证实S2O3
2−中两个S原子的化学环境不同，实验过程为
SO3
2−→
❑
❑
S2O3
2−→
❑
❑
A g2S+ SO4
2−。过程ii中，S2O3
2−断裂的只有硫硫键，若过程i所用试剂是N a2
32SO3和
❑
35 S，过程ii含硫产物是 ______ 。
(5)Mg S2O3⋅6 H 2O的晶胞形状为长方体，边长分别为anm、bnm、cnm，结构如图所示。
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晶胞中的[ Mg( H 2O)6]
2+个数为 ______ 。已知Mg S2O3⋅6 H 2O的摩尔质量是Mg⋅mol
−1，阿伏加德
罗常数为N A，该晶体的密度为 ______ g⋅c m
−3。(1nm=10
−7cm)
(6)浸金时，S2O3
2−作为配体可提供孤电子对与A u
+形成[ Au(S2O3)2]
3−。分别判断S2O3
2−中的中心S原子
和端基S原子能否做配位原子并说明理由： ______ 。
13.（2023·全国甲卷）将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧
化碳的催化剂。回答下列问题：
(1)图1所示的几种碳单质，它们互为 ______ ，其中属于原子晶体的是 ______ ，C60间的作用力是
______ 。
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
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酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 ______ (填图2酞菁中N原子的标号)。
钴酞菁分子中，钴离子的化合价为 ______ ，氮原子提供孤对电子与钴离子形成 ______ 键。
(3)气态AlC l3通常以二聚体A l2C l6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为
______ 。Al F3的熔点为1090℃，远高于AlC l3的192℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为 ______
键。Al F3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F
−的配位数为 ______ 。若晶胞参数为apm，晶体密度
ρ= ______ g⋅c m
−3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为N A)。
14. （2022·北京）工业中可利用生产钛白的副产物FeSO4·7 H 2O和硫铁矿( Fe S2)联合制备铁精粉
( F exO y)和硫酸，实现能源及资源的有效利用。
(1)FeSO4·7 H 2O结构示意图如图。
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①F e
2+的价层电子排布式为__________。
②H 2O中O和SO4
2−中S均为s p
3杂化，比较H 2O中H −O−H键角和SO4
2−中O−S−O键角的大小并解
释原因__________。
③FeSO4·7 H 2O中H 2O与F e
2+、H 2O与SO4
2−的作用力类型分别是 __________。
(2)Fe S2晶体的晶胞形状为立方体，边长为anm，结构如图。
①距离F e
2+最近的阴离子有__________个。
②Fe S2的摩尔质量为120 g·mol
−1，阿伏加德罗常数为N A。
该晶体的密度为__________g·c m
−3。(1nm=10
−9m)
(3)FeSO4·7 H 2O加热脱水后生成FeSO4· H 2O，再与Fe S2在氧气中掺烧可联合制备铁精粉和硫酸。
FeSO4· H 2O分解和Fe S2在氧气中燃烧的能量示意图如图。利用Fe S2作为FeSO4· H 2O分解的燃料，从
能源及资源利用的角度说明该工艺的优点__________。
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15.（2022·全国甲卷）2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实
现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(C H 2=C H 2)与四氟乙烯(C F2=C F2)的共聚物
( ETFE)制成。回答下列问题：
(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为 ______。
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图
是 ______(填标号)，判断的根据是 ______；第三电离能的变化图是 ______(填标号)。
(3)固态氟化氢中存在( HF )n形式，画出( HF )3的链状结构 ______。
(4)C F2=C F2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为 ______和 ______；聚四氟乙烯的化学稳定性高
于聚乙烯，从化学键的角度解释原因 ______。
(5)萤石(Ca F2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是 ______；若该立方
晶胞参数为apm，正负离子的核间距最小为 ______pm。
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16. （2022·港澳、华侨、台联考）固体电解质Zr O2常用于新能源电池。
回答下列问题：
(1)基态氧原子的价电子层中未成对电子数有 ______ 个。
(2)氧有两种同素异形体：O2和O3。O3的分子空间构型为 ______ ；分子
极性：O2 ______ O3(填“大于”或“小于”)。沸点：O2 ______ O3(填
“高于”或“低于”)。
(3)Zr O2晶体的晶胞结构如图所示，O
2−、Z r
4+的配位数分别为 ______
和 ______ 。
(4)为使Zr O2结构稳定和增加导电性，常在其中掺杂少量的Y
3+(稀土离子)。掺杂的低价离子占据正常
Z r
4+离子的位置，导致晶体中O
2−缺位。若掺杂Y
3+替代Z r
4+的物质的量分数为x，相应晶体中O
2−缺位比
例为 ______ ，该晶体化学式为 ______ 。
17.（2022·天津）金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题：
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)NaCl熔点为800.8℃，工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下：
2 NaCl(l)=
❑
2 Na(l)+C l2( g)。加入CaC l2的目的是 。
(3)N a2O2的电子式为 。在25℃和101kPa时，Na与O2反应生成1molN a2O2放热510.9kJ，写出
该反应的热化学方程式： 。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备N a2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过 、 (填序
号)。
a.浓硫酸
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b.饱和食盐水
c . NaOH溶液
d . KMnO4溶液
(5)钠的某氧化物晶胞如图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。
(6)天然碱的主要成分为N a2C O3⋅NaHC O3⋅2 H 2O，1molN a2C O3⋅NaHC O3⋅2 H 2O经充分加热
得到N a2C O3的质量为 g。
第四板块 模拟提升
1. 一种理想的荧光材料CuIn Sn的晶胞结构如图所示。已知：原子中电子有两种相反的自旋状态，一种用
+ 1
2表示，另一种用−1
2表示。下列说法正确的是( )
A. 晶体中距离D处Cu原子最近的S原子有8个
B. 基态In原子的电子自旋量子数的代数和为3
2或−3
2
C. 若A处原子坐标为(0.5,0,0.25)，B处原子坐标为(0,0.5,0.25)，则C处原子坐标为(0.5,0.5,0.75)
D. 设N A为阿伏加德罗常数，CuIn Sn的摩尔质量为Mg/mol，则晶体的密度为2⋅M ⋅10
30
a
3⋅N A
g/c m
3
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2. 硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面
的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为N A，下列说法错误的是( )
A. Zn位于元素周期表的ds区
B. 基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子
C. A点原子的坐标为(0,0,0)，则B点原子的坐标为(
1
4 , 1
4 , 3
4)
D. 该晶体密度为
(65+79)×4
(a×10
−10)
3 N A
g⋅c m
−3
3. C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的
是
A. 具有自范性
B. 与C60互为同素异形体
C. 含有s p
3杂化的碳原子
D. 化学性质与金刚石有差异
4. PC l5晶体的晶胞结构如图。下列说法正确的是( )
A. 该晶体为分子晶体
B. 晶胞体心上微粒为PC l4
C. 晶胞顶点上微粒的空间构型为正八面体
D. 存在的化学键类型仅有极性共价键
30
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5. Fe S2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1:1
B. Fe S2晶体中距离F e
2+最近的F e
2+的数目为12
C. 若晶胞边长均为apm，则S2
2−和S2
2−之间的最短距离为√2apm
D. 阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
6. 一定条件下，二氧化碳能形成与二氧化硅类似的晶体结构，其晶胞结
构如图，已知原子分数坐标：M (0,0,0)、N (1,1,1)。设N A为阿伏伽德
罗常数的值，下列说法错误的是( )
A. Q的分数坐标为(0.25,0.75,0.75)
B. 该C O2晶体的硬度比SiO2高
C. 二氧化碳晶体的密度为3.52×10
32
a
3⋅N A
g⋅c m
−3
D. 该晶胞中含有碳氧四面体的数目为4
7. LiFePO4的晶胞结构示意如图(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过
共顶点、共棱形成空间链结构。电池充电时，LiFePO4脱出部分Li
+，形成Li1−x FePO4，结构示意图如
图(b)所示，则下列说法错误的是( )
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A. 每个图(a)晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个
B. 图(b)中x = 3
16
C. Li
+完全脱出不会破坏晶体中的空间链结构
D. 图(b)中n( F e
2+)：n( F e
3+)=3：13
8. 碳化硼陶瓷具有良好的力学性能，是尖端的防弹材料。如图为碳化硼晶胞，晶体密度为ρg⋅c m
−3。下
列说法错误的是 ( )
A. 该晶体的熔点比氮化硼晶体的熔点更高
B. 碳化硼的化学式为B4C
C. 晶胞中M原子的分数坐标为( 1
2 , 1
2 , 1
2 )
D. 晶胞参数为
3√
168
ρ N A
×10
10 pm
9. 西安交通大学和上海大学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长的由
钙元素和氯元素构成的二维晶体，其结构如图。下列说法中错误的是 ( )
32
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A. 该二维晶体的化学式为CaCl
B. 石墨烯C原子与键数之比为2：3
C. 图中a离子分别与b、c离子的距离不相等
D. 该晶体的形成可能与钙离子和石墨间存在强的阳离子−π相互作用有关
10. 硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为该晶胞沿z轴方向在xy平面
的投影，已知晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为N A，下列说法错误的是( )
A. Zn位于元素周期表的ds区
B. 基态Se原子核外有18种不同空间运动状态的电子
33
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C. A点原子的坐标为(0,0,0)，则B点原子的坐标为( 1
4 , 1
4 , 3
4 )
D. 该晶体密度为
(65+79)×4
(a×10
−10)
3 N A
g⋅c m
−3
11. Cr、Fe、Co、Ni、Zn等金属元素的合金及其相关化合物用途非常广泛。
(1)Cr元素在周期表中的位置_____；其原子核外未成对电子数为_____。
(2)FeSO4可用作污水处理的混凝剂，硫元素的原子核外有_____种不同能量的电子，SO4
2−的空间构型为
_____。
(3)Co、Ni两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_____。(用化学式表示)
(4)[Cr (H 2O)5Cl]C l2⋅H 2O是铬(Ⅲ)的一种配合物，1mol[Cr (H 2O)5Cl]
2+中含有σ键的数目为 _____。
(5)+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将酸性废液中的C r2O7
2−还原成C r
3+，该反应的离子方程式
为 _____。
(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，S周围紧邻
且等距的Zn有_____个。晶胞棱长为a pm，密度为_____g⋅c m
−3( N A表示阿伏加德罗常数的值)。
12. MnO2可作氨选择性催化还原法脱除N Ox的催化剂。
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(1)基态Mn的价层电子排布的轨道表示式是___。
(2)MnO2可由( N H 4)2S2O8与MnSO4反应制得。S2O❑8
2−的结构如图。
①S2O❑8
2−中S — O — O___(填“是”或“不是”)在一条直线上。
②S2O❑8
2−中的O — O比H 2O2中的更___(填“难”或“易”)断裂。
(3)一种MnO2晶体的晶胞示意图如图，该长方体晶胞的长和宽均为anm，高为bnm。
①图中“●”代表的是___(填“Mn”或“O”)。
②N A为阿伏加德罗常数，该晶体的密度为___g·c m
−3。
③MnO2作催化剂，氨催化还原脱除NO的一种催化机理示意图如图。
从化学键的角度解释MnO2能结合N H 3的原因：___。该催化过程的总反应的化学方程式是___。
13. FeSO4⋅7 H 2O失水后可转为FeSO4⋅H 2O，与Fe S2可联合制备铁粉精( F exO y)和H 2SO4。按要
求回答下列问题。
I.FeSO4⋅7 H 2O的结构如图所示。
35
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(1)F e
2+价层电子的轨道表示式为 __________。
(2)SO4
2−中的键角比H 2O分子中的 __________。(填“大”、“小”或“一样大”)
(3)图中H 2O分别与F e
2+、SO4
2−的作用力为 __________、__________。
Ⅱ. Fe S2(Mr =120)晶胞为立方体，棱长为apm，如图所示：
(4)与F e
2+等距且紧邻的S2
2−离子个数为 __________。晶胞的密度为__________g⋅cm❑
−3(设阿佛伽德罗
常数的值为N A，列算式)。
(5)以Fe S2为燃料，联合FeSO4⋅H 2O的分解，制备铁粉精( F exO y)和H 2SO4。
①结合下列“FeSO4⋅H 2O分解”、“Fe S2与O2反应”分别生成F exO y的焓变图示，解释制备铁粉精
的过程能充分实现“能源和资源”有效利用的原因： __________。
②此过程中，发生氧化反应的物质为__________。
14. 石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图a所示，图中用虚线标出了石墨的一个六
方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成，则如图b所示，图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。回答下列
36
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问题：
(1)石墨中碳原子的杂化方式为_______，基态碳原子中电子的空间运动状态有_______种，D、E原子的分
数坐标分别为_______、_______(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)。
(2)六方石墨晶体的密度为_______g⋅c m
−3(写出计算表达式，要求化简)。
(3)1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为_______。
(4)石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时可由Li❑1−xC6形成Li
+按如图所示均匀分布的锂碳化合物，
该物质中存在的化学键有 _______，充电时该电极的电极反应式为_______。
(5)锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定，
用铝取代部分镍形成LiNi❑1−y A l yO2。可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，其原因是
_______。
15. 碳、氮元素是构成生物体的主要元素，在动植物生命活动中起着重要作用。根据要求回答下列问题：
(1)基态氮原子核外有____种不同空间运动状态的电子，其原子核外电子排布图为____。
(2)与氧同周期，且第一电离能比氧小的非金属元素有_______种。
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(3)
中与
中的碳原子杂化类型相同和不同的碳原子的个数比为 ____。
(4)碳元素与氮元素形成的某种晶体的晶胞如图所示(8个碳原子位于立方体的顶点，4个碳原子位于立方体
的面心，4个氮原子在立方体内)，该晶体硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬新材料。
①晶胞中C原子的配位数为_______；
②该晶体硬度超过金刚石的原因是_____________________________________________；
③已知该晶胞的边长a pm，阿伏加德罗常数用N A表示，则该晶体的密度为______g/c m
3。
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