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第29 讲 晶体结构与性质（解析板）
目录：
【内容1 晶体和非晶体】
【内容2 晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法】
【内容3 晶体类别的判断方法】
【内容4 晶体熔、沸点的比较】
【内容5 常见分子晶体结构分析】
【内容6 常见共价晶体结构分析】
【内容7 金属晶体的四种堆积模型分析】
一、晶体常识
1．晶体和非晶体
(1)晶体和非晶体的概念
①晶体：是由内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性重复排列而构成的
具有规则几何外形的固体，晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距
离就重复出现的排列。粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形
②非晶体：组成物质的微粒(分子、原子、离子)在三维空间里呈相对无序排列而构成
的不具有规则几何外形的固体
(2)晶体的特点：自范性、微观结构
(3)获得晶体的途径
①熔融态物质凝固。如：从熔融态结晶出来的硫晶体
②气态物质冷却不经过液态直接凝固(凝华)。如：凝华得到的碘晶体
③溶质从溶液中析出。如：从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体
(4)晶体与非晶体的区别
2．晶胞
(1)晶胞的概念：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单
元
(2)形状：一般来说，晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并
置”而成
①“无隙”：相邻晶胞之间无任何间隙
②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同
(3)特点：一种晶体所有晶胞形状及内部的粒子种类、个数及粒子所处的空间位置是完
全相同的
1
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3．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法（课本有介绍）
(1)原则：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，每个晶胞对
这个原子分得的份额就是
(2)方法：
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a．处于顶点上的粒子，同时为8 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
b．处于棱边上的粒子，同时为4 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
c．处于晶面上的粒子，同时为2 个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞
d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱：
六棱柱：
平面型：
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
二、常见晶体类型和性质
1．晶体的分类
(1)分类依据：根据晶体的构成粒子和粒子间的相互作用力的不同，将晶体分为分子晶
体、原子晶体、离子晶体、金属晶体、混合晶体
(2)常见类别
共价化合物
非金属单质
化合物
单质
离子化合物
金属单质
金属晶体
离子晶体
纯净物
大部分为分子晶体
2．晶体类别的判断方法
(1)依据物质的分类判断
①在常温下呈气态或液态或易升华的物质，
其晶体应属于分子晶体(Hg 除外)。如H2O、H2、稀有气体等。
②在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。
如：NaCl 熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。
③有很高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为共价晶体，
如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
④金属单质或合金在固态时大多为金属晶体。
2
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⑤常见的共价晶体：硼(B)、硅(Si)、金刚石、金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼
(BN)、氮化硅(Si3N4)
(2)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成的离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶
体为原子晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、
自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体
(3)依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。金属晶体的
熔点差别很大，如钨、铂等
熔点很高，铯等熔点很低
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于
水时，分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电
④金属晶体是电的良导体
3．几种常见的晶体类型比较
4．
晶体熔、沸点的比较
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体
②金属晶体的熔、沸点差别很大，如：钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点
很低
(2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小
①共价晶体：看共价键的强弱，取决于键长，即：成键原子半径大小
如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
②离子晶体：衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶
体越稳定，熔点越高，硬度越大。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半
径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高，如
熔点：MgO＞NaCl＞CsCl
③分子晶体：看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性)
a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸
点反常得高，
如H2O>H2Te>H2Se>H2S
b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如
SnH4>GeH4>SiH4>CH4
c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点
越高，如CO>N2
3
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d．在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷>异戊烷
④金属晶体：看金属键的强弱，金属离子半径越小，所带电荷数越多，其金属键越
强，熔、沸点就越高
如熔、沸点：Na<Mg<Al
三、典型晶体模型结构分析
1．常见分子晶体结构分析
干冰：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体
①构成干冰晶体的结构微粒是CO2分子
②干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键
③干冰晶胞的每个顶点有1 个CO2分子，每个面的中心上也有1 个CO2分子，每个
晶胞中有4 个CO2分子
④在干冰晶体中，每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12 个
(在三个互相垂直的平面上个4 个)
⑤密度＝ (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
(2)为什么水在4℃时的密度最大？
当冰刚刚融化成液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度
反而增大，超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。所以4℃
时水的密度最大。
【注意】①密堆积：指的是微粒间的作用力使粒子间尽可能地相互接近，使它们占有
较小空间
②若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12 个紧邻
的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成
晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列
方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子
③若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数
要小于12 个。因为氢键有
方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、
苯甲酸晶体
2．常见共价晶体结构分析
(1)金刚石
4
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①每个碳原子与周围紧邻的4 个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展
形成空间网状结构
②碳原子采取sp3杂化，C—C—C 夹角为109°28′
③金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1 个C 原子，晶胞内部有4 个C 原子，每个金
刚石晶胞中含有
8×＋6×＋4＝8 个碳原子
④最小碳环由6 个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有
4 个碳原子在同一平面内
⑤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，一个六元环实际
拥有
1
2 个碳原子
⑥C 原子数与C—C 键数之比为1 2∶，12g 金刚石中有2 mol 共价键
⑦密度＝ (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
(2)晶体Si：由于Si 与碳同主族，晶体Si 的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中
的C 原子全部换成Si 原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞
①每个硅原子均以4 个共价键对称地与相邻的4 个硅原子相结合，形成正四面体结
构，键角均为109°28′
②每个硅晶胞中含有8 个硅原子，最小的碳环为6 元环，硅原子为sp3杂化
③每个硅原子被12 个六元环共用，每个共价键被6 个六元环共用，一个六元环实际
拥有
1
2 个硅原子
④硅原子数与Si—Si 键数之比为1 2∶，1mol Si 中含有2 mol 共价键
(3)二氧化硅晶体:SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2 个Si 原子中间插入一个O
原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8 个Si 原子位于立方晶胞的顶点，有
6 个Si 原子位于立方晶胞的面心，还有4 个Si 原子与16 个O 原子在晶胞内构成4 个
硅氧四面体，均匀排列于晶胞内
①SiO2晶体中最小的环为12 元环，最小的环有6 个硅原子和6 个氧原子
SiO
②
2晶体中，每个Si 原子与4 个O 原子结合，Si 在正四面体的中心，O 在正四面
体的顶点，每个O 原子为两个正四面体共有，正四面体内O－Si－O 夹角为
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109°28′，而正四面体之间Si－O－Si 夹角为104°30′
③每个硅原子都采取sp3杂化，以4 个共价单键与4 个氧原子结合，每个氧原子与2
个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构，硅、氧原子个数比为1 2∶，每个
SiO2晶胞中含有8 个Si 原子，含有16 个O 原子
④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
⑤Si 与Si—O 共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol 共价键
⑥密度＝ (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
(4)SiC 晶体和BN 晶体：SiC 晶胞和BN 晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC 晶胞含有4
个Si 原子和4 个C 原子；每个BN 晶胞含有4 个B 原子和4 个N 原子
①碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si 键角为109°28′
②每个硅(碳)原子与周围紧邻的4 个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间
伸展形成空间网状结构
③最小碳环由6 个原子组成且不在同一平面内，其中包括3 个C 原子和3 个Si 原子
④每个SiC 晶胞中含有4 个C 原子和4 个Si 原子
⑤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
⑥密度：ρ(SiC)＝
3．金属晶体的四种堆积模型分析
(1)金属原子在二维平面中的堆积模型
①堆积原理：组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大多服从
紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋
向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能
量，使晶体变得比较稳定
②金属原子在二维平面中的堆积模型：金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。
把它们放置在平面上(即：二维空间里)，可有两种方式——非密置层和密置层
非密置层：每个圆球与其他四个球相切，不是最密堆积，配位数是4
密置层每个圆球与其他六个球相切是最密堆积，配位数是6
配位数：在密堆积中，一个原子周围所邻接的原子的数目称为配位数。如果把金属原
子视为一个球体，则一个圆球周围靠的最近的圆球为配位数
(2)金属晶体的原子在三维空间里的4 种堆积模型
①简单立方堆积：将非密置层球心对球心地垂直向上排列，这样一层一层地在三维
空间里堆积，就得到简单立方堆积。这种堆积方式形成的晶胞是一个立方体，每
个晶胞含一个原子，这种堆积方式的空间利用率为52%，配位数为6。这种堆积
方式的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式
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②体心立方堆积——钾型：非密置层的另一种堆积方式是将上层金属原子填入下层
的金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离，每层均照此堆积。碱
金属和铁原子都采取此类堆积方式，这种堆积方式又称钾型堆积。这种堆积方式
可以找出立方晶胞，空间利用率比简单立方堆积高得多，达到68%，每个球与上、
下两层的各4 个球相接触，故配位数为8
③六方最密堆积和面心立方最密堆积：密置层的原子按体心立方堆积的方式堆积，
会得到两种基本堆积方式——六方最密堆积和面心立方最密堆积。这两种堆积方
式都是金属晶体的最密堆积，配位数为12，空间利用率均为74%，但所得晶胞的
形式不同
六方最密堆积：六方最密堆积重复周期为两层，按ABABABAB……的方式堆积。
由于在这种排列方式中可划出密排六方晶胞，故称此排列为六方最密堆积。由此
堆积可知，同一层上每个球与同层中周围6 个球相接触，同时又与上下两层中各3
个球相接触，故每个球与周围12 个球相接触，所以其配位数是12。原子的空间利
用率最大。Mg、Zn、Ti 都是采用这种堆积方式
面心立方最密堆积：面心立方最密堆积按ABCABCABC……的方式堆积。将第一密
置层记作A，第二层记作B，B 层的球对准A 层中的三角形空隙位置，第三层记
作C，C 层的球对准B 层的空隙，同时应对准A 层中的三角形空隙(即C 层球不对
准A 层球)。以后各层分别重复A、B、C 层排列，这种排列方式三层为一周期，
记为ABCABCABC……由于在这种排列中可以划出面心立方晶胞，故称这种堆积
方式为面心立方最密堆积。Cu、Ag、Au 等均采用此类堆积方式
(3)金属晶体的四种堆积模型比较
堆积模型
简单立方堆积
体心立方堆积
(钾型)
面心立方最密堆积
(铜型)
六方最密堆积
(镁型)
晶胞
或
代表金属
Po
Na K Fe
Cu Ag Au
Mg Zn Ti
配位数
6
8
12
12
晶胞内原子数目
1
2
4
2
原子半径(r)和晶
a＝2r
a＝4r
a＝4r
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胞边长(a)的关系
金属晶胞中原子空间利用率计算：空间利用率等于微粒总体积比晶胞总体积
4．常见离子晶体结构分析
离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个
离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。一个离子周围最邻近的
异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数
(1)四种常见离子晶体
①NaCl 晶体
a．一个NaCl 晶胞中，有4 个Na+，有4 个Cl－
b．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+
c．在NaCl 晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为6、6
d．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
e．密度＝ (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
②CsCl 晶体
a．一个CsCl 晶胞中，有1 个Cs+，有1 个Cl－
b．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
c．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
d．密度＝ (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
③ZnS 晶体
a．1 个ZnS 晶胞中，有4 个S2－，有4 个Zn2＋
b．Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4
c．密度＝
④CaF2晶体
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a．1 个CaF2的晶胞中，有4 个Ca2＋，有8 个F－
b．CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是4
c．密度＝
(2)影响离子晶体配位数的因素
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：CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同
(3)晶格能
①概念：气态离子形成1 mol 离子晶体释放的能量。晶格能通常取正值，单位为
kJ·mol－1
②影响晶格能大小的因素：影响晶格能大小的因素主要是离子所带的电荷和阴、阳
离子间的距离。晶格能与
阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比，可用下式表
示：晶格能∝
③晶格能与离子晶体性质的关系
a．晶格能与离子晶体的稳定性：晶格能越大，离子键越强，形成的离子晶体越稳
定
b．晶格能与晶体的熔点、硬度的关系：晶格能越大，熔点越高，硬度越大
c．晶格能与岩浆晶出规则：矿物从岩浆中先后结晶的规律被称为岩浆晶出规则；
岩浆晶出的次序受晶格能的影响，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出
5．混合晶体——石墨晶体
(1)石墨晶体的结构：石墨不同于金刚石，它的碳原子不像金刚石的碳原子那样呈sp3杂
化，而是呈sp2杂化，形成平面六元并环结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内
的碳原子的核间距为142pm 层间距离为335pm，说明层间没有化学键相连，是靠范
德华力维系的。石墨的二维结构内，每一个碳原子的配位数为3，有一个末参与杂
化的2p 电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面
(2)石墨的“多性”
①具有共价晶体属性：在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个
碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了
正六边形的环，伸展成层状结构，层内的碳原子核间为为142 pm，这正好属于共
价晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是共价晶体
②具有金属晶体属性：在同一平面内的碳原子还各剩下一个p 轨道，所有的p 轨道
相互重叠，电子比较自由，相当于金属晶体中的自由电子，而石墨能导热和导电，
这正属于金属晶体的特征
③具有分子晶体属性：石墨晶体中层与层之间相隔335 pm，距离较大，层间是以范
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德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳
原子间的结合力很强，键很难被破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也很稳
定
(3)石墨的晶体类型：石墨是共价晶体、金属晶体、分子晶体的一种混合型晶体
(4)微粒间的作用：石墨属于混合晶体，既有共价键、又有金属键，还有范德华力
例1．钴（
）的一种氧化物在纳米储能领域应用广泛，其晶胞结构如图所示（白
球为Co，黑球为O）。已知该晶胞的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为
。
下列说法错误的是
A．该晶体的化学式为CoO
B．基态Co 原子核外有3 个未成对电子
C．与O 原子最近且等距离的O 原子有8 个
D．该晶体的密度为
【答案】C
【详解】A．根据均摊法，晶胞中有4 个Co，4 个O，化学式为CoO，A 正确；
B．基态Co 原子的价电子排布式为
，其价电子排布图为
，有3 个未成对电子，B 正确；
C．根据图示结构结合几何关系可知，与O 原子最近且等距离的O 原子有12 个，且距
离为
，C 错误；
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D．该晶体的密度=
=
，D 正确；
故选C。
例2．锗在自然界分布很散、很广，铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石、泥土和泉水中都
含有微量的锗。已知：锗的晶胞为面心立方晶胞，
和
均为共价化合物。下
列说法错误的是（ ）
A．Ge、Si 均位于元素周期表的p 区
B．1 个锗的晶胞中含有4 个锗原子
C．基态锗原子的核外电子有32 种不同的空间运动状态
D．键长：Si-Cl 键<Ge-Cl 键
【答案】C
【详解】A．Ge、Si 均是第IVA 族元素，位于周期表的p 区，故A 正确；
B．锗的晶胞为面心立方晶胞，1 个锗的晶胞中含有4 个锗原子，故B 正确；
C．基态锗原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，电子占据的轨道数为：
1+1+3+1+3+5+1+2=17，电子占据的轨道数等于电子的空间运动状态的数目，故C 错误；
D．Si 的原子半径小于Ge，故键长：Si-Cl 键<Ge-Cl 键，故D 正确。
答案选C。
例3．2023 年10 月4 日化学诺贝尔奖授予三位科学家以表彰他们在发现和合成量子点
方面作出的贡献。一种新型复合光催化剂[碳量子点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]
可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．氮化碳的硬度比金刚石的小
B．水分解过程中，H2O2作催化剂
C．两种纳米材料均属于共价化合物
D．若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定
是吸热反应
【答案】D
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【详解】A．氮化碳与金刚石都属于共价晶体，由于原子半径：C＞N，因此键长：C-
C 键＞C-N 键，键能：C-C 键＜C-N 键。键长越长，键能越小，含有的该化学键就越不
牢固，越容易断裂，相应物质的硬度就越小，因此氮化碳的硬度比金刚石的大，A 错
误；
B．根据图示可知H2O2是谁分解产生H2、O2的中间产物，不是催化剂，B 错误；
C．碳纳米点属于单质，不是化合物，因此不属于共价化合物，C 错误；
D．H2O 分解产生H2、O2的总反应是吸热反应，该反应分两步进行，由于反应热与反
应途径无关，只与物质的始态和终态有关，因此若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定
是吸热反应，D 正确；
故合理选项是D。
例4．下列有关Cu 及其化合物的叙述正确的是
A．CuCl 晶体结构如上图所示，其中氯离子的配位数为4
B．
刻蚀Cu 制印刷电路板，说明还原性Cu 大于Fe
C．Cu 是第VIII 族元素
D．除去Cu 粉中混有CuO 的方法是加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥
【答案】A
【详解】A．从CuCl 的晶胞可以判断，每个铜原子与4 个Cl 距离最近且相等，即Cu
的配位数为4，根据化学式可知Cl 的配位数也为4，故A 正确；
B．FeCl3刻蚀Cu 制印刷电路板，说明FeCl3具有氧化性，能氧化Cu,还原性Cu 大于
Fe2+，故B 错误；
C．Cu 是第IB 族元素，故C 错误；
D．硝酸具有强氧化性，能氧化Cu 生成硝酸铜，但Cu 不能与稀盐酸或稀硫酸反应，
所以除去Cu 粉中混有CuO 的方法是加入稀盐酸或稀硫酸溶解，过滤、洗涤、干燥，
故D 错误；
故选：A。
例5．某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示，铜和镍原子半径分别为xcm 和ycm，
下列分析错误的是
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A．晶胞中铜原子与镍原子的数量比3：1
B．每个铜原子等距紧邻的镍原子数为4
C．晶胞参数a=
(x+y)cm
D．该晶体为金属晶体，构成晶体的微粒间作用是离子键
【答案】D
【详解】A．由晶胞结构图可知，Ni 原子处于立方晶胞的顶点，Cu 原子处于立方晶胞
的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu 原子的个数为6×
=3，含有Ni 原子的个数
为8×
=1，故晶胞中Cu 原子与Ni 原子的数量比为3 1∶，A 不符合题意；
B．以处于晶胞面心处的Cu 原子来看，它与该面四个顶点处的Ni 原子等距紧邻，故每
个铜原子等距紧邻的镍原子数为4，B 不符合题意；
C．晶胞参数为a ，则面对角线为
a ，那么2x+2y=
a，a=
(x+y)cm，C 不符合
题意；
D．Cu、Ni 均属于金属，它们通过金属键形成晶体，D 符合题意；
故选D。
例6．某课题组用过渡金属碳化物(
)合成了具有催化活性位点的钴单质催化剂。
下列叙述正确的是
已知：①
中，C 位于晶胞内部，且图1 和图3 晶胞中原子总数相等；
13
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②
代表阿伏加德罗常数的值，Co 晶胞的底边长和高均为2apm，宽为apm。
A．1 个
晶胞中含5 个原子
B．1 个
晶胞的质量为
C．上述晶胞涉及的元素位于周期表2 个区
D．钴晶体的密度为
【答案】D
【详解】A．1 个
晶胞中含12 个Co、4 个Zn 和4 个C，A 项错误；
B．
个
晶胞的质量为
，B 项错误；
C．题中所述晶胞涉及Co、Zn、C 三种元素，分别位于d 区、ds 区和p 区，C 项错误；
D．钴晶体晶胞的质量为
，晶胞体积为：
，钴晶体的密度为
，故D 正确；
故选：D。
例7．一定条件下，NH4Cl 和HgCl2反应生成化合物M。己知M 属于四方晶系，晶胞
结构如图所示(晶胞参数a=b=419pm；c=794pm；ɑ=β=γ=90°)，
与C1-距离为
335pm，若阿伏加德罗常数的值为NA．下列说法错误的是
A．化合物X 的化学式为NH4HgCl3
B．晶体中Hg2+的配位数为6
C．晶体中Cl-的空间环境均相同
D．晶体的密度为
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【答案】C
【详解】A．由晶胞结构可知，
位于顶点，个数为
，Hg2+位于体心，个数
为1，C1-有4 个位于棱心，2 个位于体内，个数
，
、Hg2+、C1-个数比
为：1：1：3；化合物X 的化学式为NH4HgCl3，故A 正确；
B．晶体中Hg2+与周围6 个C1-，配位数为6，故B 正确；
C．由晶胞结构可知C1-部分位于棱心，部分位于体内，空间环境不相同，故C 错误；
D．晶胞的质量为：
；晶胞体积为：
，
则晶胞密度：
，故D 正确；
故选：C。
例8．ZnS 的晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm，以晶胞参数建立坐标系，1 号原
子的坐标为(0，0，0)，3 号原子的坐标为(1，1，1)。设NA为阿伏加德罗常数的值，下
列说法正确的是
A．1 mol 基态Zn2+中，s 轨道的电子数目为8NA
B．97 g ZnS 晶体含有的晶胞数目为NA
C．2 号和3 号原子之间的最短距离为
D．2 号原子的坐标为(
，
，
)
【答案】C
【详解】A．Zn 是30 号元素，Zn2+是Zn 原子失去最外层的2 个4s 电子形成的，其核
外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10，可见其核外s 轨道的电子数目6 个，故1 mol 基态
Zn2+中，s 轨道的电子数目为6NA，A 错误；
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B．在该晶胞中含有Zn2+数目是8×
+6×
=4；含有的S2-数目是4×1=4，因此该晶胞中
含有4 个ZnS。97 g ZnS 晶体中含有ZnS 的物质的量是1 mol，因此含有的晶胞数目为
NA，B 错误；
C．根据图示2 号和3 号的相对位置，可知两个原子之间的最短距离为晶胞体对角线的
。晶胞参数是a nm，则该晶胞体对角线长度为
，故2 号和3 号原子之间的最
短距离为
，C 正确；
D．根据晶胞中1 号、3 号原子的坐标及2 号原子在具坐标原点处于体对角线的
位置
处，可知2 号原子的坐标为(
，
，
)，D 错误；
故合理选项是C。
例9．近年来，某晶体被广泛应用于各种领域，如能量转换和信息存储等。其晶胞结
构如图所示(晶胞参数为a pm)。下列说法正确的是
A．
位于
组成的四面体空隙中
B．晶体结构中
的配位数为12
C．若
位于晶胞顶点，则
位于晶胞面心
D．该晶体的密度为
【答案】C
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【详解】A．由晶胞结构可知，
位于
组成的正八面体空隙中，故A 错误；
B．由晶胞结构可知，晶体结构中
的配位数为6，故B 错误；
C．由晶胞结构可知，若
位于晶胞顶点，则
位于晶胞面心，故C 正确；
D．该晶胞中
位于棱心，个数为
，
位于顶点，个数为：
，
位于体心，个数为1，则晶胞的质量为：
，晶胞的体积为：
，该晶体的密度为
，故D 错误；
故选：C。
例10．周期表中ⅤA 族元素及其化合物作用广泛。氨是重要的化工原料；肼(
)的
燃烧热为
，是常用的火箭燃料；由磷酸钙、石英砂和碳粉在电弧炉中熔
烧可生成白磷(
)和CO；在一定条件下白磷可转化为黑鳞，在700～900℃条件下，
与
可制得半导体材料砷化镓晶体；铋酸钠(
)不溶于冷水，在酸
性条件下与
反应生成
、
，在钢铁工业中可用于锰元素的分析测定。
下列说法正确的是
A．
和
中的键角相等
B．
和
晶体类型均为共价晶体
C．砷化镓晶体中化学键为σ 键
D．基态砷原子(
)核外价电子排布式为
【答案】C
【详解】A．
中只含有N-H 键，
含有N-H 和N-N，二者键角不相等，故A
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错误；
B．AsH3和Ga(CH3)3晶体类型均为分子晶体，故B 错误；
C．Ga 元素和As 元素电负性差别不大，GaAs 晶体中化学键为σ 键，故C 正确；
D．基态砷原子(33As)位于第四周期第ⅤA 族，最外层电子数为5，核外价电子排布式
为4s24p3，故D 错误；
故选：C。
1．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：
，加入
的目的是 。
(3)
的电子式为 。在25℃和101kPa 时，Na 与
反应生成1mol
放热510.9kJ，写出该反应的热化学方程式： 。
可作供氧剂，
写出
与CO2反应的化学方程式 。若有1mol
参加反应则转移
电子的物质的量为 mol。
(4)采用空气和Na 为原料可直接制备
。空气与熔融金属Na 反应前需依次通过
、 (填序号)。
a．浓硫酸 b．饱和食盐水 c．NaOH 溶液 d．
溶液
(5)向酸性KMnO4溶液中加入
粉末，观察到溶液褪色，发生如下反应：
______MnO +_____H＋+_____Na2O2=_____Mn2＋_____O2↑+_____H2O+_____Na＋，配平
该离子方程式： ，该反应说明
具有 性(选填“氧化”，
“还原”或“漂白”)。
(6)钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化
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物的化学式为 。
(7)天然碱的主要成分为
，1mol
经充
分加热得到
的质量为 g。
【答案】(1)
（或
）
(2)助熔剂，降低NaCl 的熔点，节省能耗
(3)
1
(4) c a
(5)
还原性
(6)Na2O
(7)159
【详解】（1）基态Na 原子的价电子排布式为3s1，则价层电子轨道表示式为：
（或
）；
（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：
，电解时温度比熔点低，说明熔点降低了，
即加入CaCl2的目的是作助熔剂，降低NaCl 的熔点，节省能耗；
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（3）
含有钠离子和过氧根离子，其电子式为：
；在
25℃和101kPa 时，Na 与
反应生成1mol
放热510.9kJ，写出该反应的热化学
方程式：
；
可作供氧剂，
与
CO2反应生成碳酸钠和氧气，对应化学方程式为：
；若有
1mol
参加反应，转移电子的物质的量为1mol；
（4）采用空气和Na 为原料可直接制备，由于空气中含有二氧化碳和水蒸气，因此要
用氢氧化钠溶液除掉二氧化碳，用浓硫酸除掉水蒸气，由于用氢氧化钠溶液除掉二氧
化碳时，会使气体带上水蒸气，因此先除二氧化碳，再除水蒸气，即依次通过NaOH
溶液、浓硫酸；
（5）根据得失电子守恒可配平方程式，锰的化合价由+7 下降到+2，O 的化合价由+1
上升到0，即存在
，其余利用观察法配平，反应的离子方程式为：
，
作还原剂，具有还原性；
（6）由图可知，晶胞中Na 有8 个，O 有
，钠氧个数比为2：1，则该氧
化物的化学式为Na2O；
（7）由于
，1mol
经充分加
热得到1.5mol
，其质量为：1.5mol×106g/mol=159g。
2．分析晶体与非晶体具有的性质：
(1)下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续
min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”
“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体
与非晶体的重要依据是 。
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(2)甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具
有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列
无序。
(3)如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代
表性的最小重复单位。
①在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、
钛离子各有 个、 个、 个。
②该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是 ，该物质的化学式可表
示为 。
【答案】(1) 10 吸热 不变 晶体 晶体有固定的熔点，而非晶体
没有固定的熔点
(2) 各向异性 各向同性 有序
(3) 6 8 6 3：1：1 CaTiO3
【详解】（1）由图知，冰块熔化过程持续了10min，此过程需吸收热量，温度保持不
变，故冰是晶体，有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，有无固定熔点是区分晶
体与非晶体的重要依据；
（2）甲为石墨晶体，垂直方向的导电性差而水平方向的导电性强，说明晶体具有各向
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异性；乙图中，水晶属于晶体而玻璃属于非晶体，石蜡熔化后，水晶片上出现椭圆形
而玻璃片上出现圆形，说明晶体具有各向异性而非晶体具有各向同性；丙说明晶体的
内部微粒排列规范有序而非晶体内部微粒排列无序；
（3）①图中的8 个钛离子处于顶点，12 个氧离子处于12 条棱的中点上，1 个钙离子
处于体心位置，以晶胞顶点上的钛离子为例，与之最近的氧离子分布在其所在的6 条
棱的中点上，与之最近的钛离子分布在与其相邻的6 个顶点上，与之最近的钙离子分
布在体心，这样的离子有8 个，故每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子有6
个、钙离子有8、钛离子有6 个；
②利用均摊法可知，在每个晶胞中钛离子个数为
个，氧离子的个数为
个，钙离子个数为1 个，所以氧、钛、钙的离子个数比是3：1：1，该物质的化学式可
表示为CaTiO3。
3．MnS 晶胞与NaCl 晶胞属于同种类型，如图所示。前者的熔点明显高于后者，其主
要原因是 。
以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。
在晶胞坐标系中，a 点硫原子坐标为(
)，b 点锰原子坐标为(
)，则c 点锰原子
坐标为 。
【答案】 MnS 中阴阳离子所带电荷数比NaCl 的多，离子键强度更大 (0，
1，
)
【详解】①离子晶体熔沸点高低不光与晶体结构有关，也与离子带电荷量有关，MnS
晶体中每个离子都带2 个单位电荷(正或负)，而NaCl 晶体中，每个离子只带1 个单位
电荷，答案为：MnS 中阴阳离子所带电荷数比NaCl 的多，离子键强度更大；
②根据题目所给信息，依据a、b 两点原子的三维坐标推得，MnS 晶胞的三维坐标关系
是以b 点左侧y 轴上同一高度的S 原子中心为三维坐标中心，轴向上每两个最近的S
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原子(或Mn 原子)间距为单位长度，那么c 点Mn 原子的坐标为(0，1，
)。
4．根据下列示意图回答问题：
(1)①中
与
之间的相互作用是 ， (填“有”或“无”)饱
和性与方向性。
(2)②、③、④是碳元素形成的不同单质，彼此互为 ，其中属于共价晶体的
是 (填序号)，配位数为 。
(3)⑤为干冰晶胞结构示意图，解释常温常压下
为气体的原因 。
(4)⑥为石英晶体结构的一部分，平均
中含有
键，
与
化学式相似，但熔沸点、硬度、溶解性等物理性质却有很大不同，主要原因是
二者的 不同。
(5)⑦为金属铜的晶胞结构示意图，其中含 个Cu 原子，铜晶体中，每个Cu
原子周围最近且距离相等的Cu 原子的个数为 。
【答案】(1) 离子键 无
(2) 同素异形体 ④ 4
(3)干冰（固态二氧化碳）属于分子晶体，在干冰中CO2分子之间只存在范德华力，范
德华力很弱，破坏范德华力需要的能量很少，干冰的熔沸点很低，极易升华
(4) 4 晶体结构
(5) 4 12
【详解】（1）NaCl 属于离子晶体，①中Na+与Cl-之间的相互作用是离子键，离子键
没有饱和性与方向性。
（2）②、③、④分别为C60、石墨、金刚石，它们是碳元素形成的不同单质，彼此互
为同素异形体；其中C60属于分子晶体、石墨属于混合型晶体、金刚石属于共价晶体，
金刚石中碳原子均采取sp3杂化，每个碳原子以4 个共价单键对称地与相邻的4 个碳原
子结合，金刚石晶胞中碳原子的配位数为4。
23
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（3）干冰（固态二氧化碳）属于分子晶体，在干冰中CO2分子之间只存在范德华力，
范德华力很弱，破坏范德华力需要的能量很少，干冰的熔沸点很低，极易升华，使得
常温常压下CO2为气体。
（4）在石英晶体中，每个Si 原子形成4 个Si—O 键、每个O 原子形成2 个O—Si 键，
平均1molSiO2中含有4molSi—O 键；CO2与SiO2化学式相似，但CO2与SiO2的晶体结
构不同，CO2属于分子晶体、SiO2属于共价晶体，范德华力远小于共价键键能，故CO2
与SiO2的熔沸点、硬度、溶解性等物理性质有很大不同。
（5）金属铜的晶胞结构为面心立方最密堆积，根据“均摊法”，其中含Cu 原子：8×
+6×
=4；以顶点Cu 为研究对象，顶点Cu 是8 个晶胞共用的，每个晶胞中与顶点
Cu 最近且距离相等的Cu 有3 个（位于面心，面心Cu 是2 个晶胞共用的），则每个Cu
原子周围最近且距离相等的Cu 原子的个数为：
=12。
5．富勒烯(
)是一类完全由碳组成的中空分子，在催化、光电等很多领域都有重要
作用。
Ⅰ．
以其完美的球烯受到科学家重视，其结构如图所示。60 个碳原子是等同的，
均为近似
杂化，但却有两种不同类型的碳碳键。其中一种为
；另一种为
。
(1)
在水中溶解度
在甲苯中溶解度(填“>”、“<”或“≈”)
(2)石墨、
互为同素异形体，但相同条件下，石墨的熔点比
高得多，原因是
。
Ⅱ．常态下是为紫色固体，不导电，但给富勒烯掺杂金属后(用金属原子把富勒烯分子
连起来或者把金属原子放进富勒烯笼子里)，其在一定条件下甚至可以成为超导体。
(3)
的晶胞结构如图所示、每个白球代表1 个
分子，已知一定条件下晶胞的棱长
为
，阿伏加德罗常数为
，则该条件下
的摩尔体积为
(用含
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a、
的代数式表示)。
(4)
晶体结构中存在四面体空隙(如图中1、3、6、7 围成的空隙)和八面体空隙(如图
中3、6、7、8、9、12 围成的空隙)，所有空隙中均填充一个金属M 原子，可获得某条
件下的超导材料、则该超导材料中，平均一个
晶胞需掺杂 个M 原子。
【答案】(1)<
(2)C60是由分子构成的，它发生物理变化时只要克服分子间作用力，石墨是原子晶体、
金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体，它熔化时要克服很强的共价键之外还要
克服层与层之间的作用力
(3)
(4)12
【详解】（1）C60不溶于水等强极性溶剂，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非
极性溶剂中有一定的溶解性，则C60在水中溶解度< C60在甲苯中溶解度，故答案为 < ；
（2）C60是由分子构成的，它发生物理变化时只要克服分子间作用力，石墨是原子晶
体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体，它熔化时要克服很强的共价键之外
还要克服层与层之间的作用力，所以熔沸点很高，故答案为: C60是由分子构成的，它
发生物理变化时只要克服分子间作用力，石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间
的一种过渡型晶体，它熔化时要克服很强的共价键之外还要克服层与层之间的作用力；
（3）由晶胞结构可知，每个晶胞中含有8
+6
= 4 个C60分子，则该条件下C60的
摩尔体积为
，故答案为：
；
（4）由晶胞结构可知，晶体中正四面体空隙为8 个，正八面体空隙为4 个，则该超导
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材料中，平均一个C60晶胞需掺杂12 个M 原子，故答案为：12。
6．铁及铁的化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题:
(1)工业上常利用Fe2+与CN—形成稳定Fe(CN)
(六氰合亚铁离子)的特性来处理含CN—
的工业废水。在CN—中C 原子的杂化方式为 ，写出CN—的电子式:
。
(2)三氯化铁易溶于水，也易溶于乙醚等有机溶剂。它在300℃以上易升华，在400℃时
其蒸气中有以配位键结合的双聚分子存在，其结构如图所示。
请判断三氯化铁的晶体类型为 ，并将其结构式中配位键标出 。
(3)应用于合成氨反应的催化剂(铁)的表面上存在氮原子，如图为氮原子在铁的晶面上
的单层附着局部示意图(图中黑色小球代表氮原子，灰色大球代表铁原子)。则图示铁颗
粒表面上氮原子与铁原子的个数比为 。
【答案】(1) sp
(2) 分子晶体
(3)1:2
【详解】（1）CN-为直线形，C 原子的杂化方式为sp；CN-中碳氮均为8 电子结构，电
子式
；
（2）根据已知信息，该晶体在300℃以上易升华，在400℃时其蒸气，熔沸点较低，
故为分子晶体；分子中铁提供空轨道、氯提供孤电子对形成配位键，图示为
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；
（3）由图可知，1 个氮原子周围有4 个铁，而1 个铁周围有2 个碳，则氮原子与铁原
子的个数比为1:2。
7．填空。
(1)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为
Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数A 为(0，0，0)；B 为(
，0，
)；C 为(
，
，
0)。则D 原子的坐标参数为 。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知
Ge 单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
③GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是 。
(2)单质铜及镍都是由 键形成的晶体。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所
示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。②若合金的密度为dg/cm3，晶
胞参数a= nm。
③第IIA 族金属碳酸盐分解温度如下：
BeCO3
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
分解温度
100℃
540℃
960℃
1289℃
1360℃
分解温度为什么越来越高？ 。
(3)GaAs 的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如左图所示。该晶体的类型为
，Ga 与As 以 键键合。Ga 和As 的摩尔质量分别为MGag·mol-1和
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MAsg·mol-1，原子半径分别为rGapm 和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs 晶胞中
原子的体积占晶胞体积的百分率为 。甲烷晶体的晶胞如图所示，该晶胞中
含有 个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因 。
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种镍镧合金储氢后的
晶胞结构示意图，该合金储氢后，含1molLa 的合金可吸附H2的数目为 。
(5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子
位于面心，则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为 ；若该晶体的晶
胞棱长为apm，则该合金密度为 g/cm3(列出计算式，不要求计算结果，阿
伏加德罗常数的值为NA)
(6)砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓
晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为cpm，则密度为 g·cm-3(用含c 的式子
表示，设NA为阿伏加德罗常数的值)，a 位置As 原子与b 位置As 原子之间的距离为
pm(用含c 的式子表示)。
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【答案】(1) (
，
，
)
由于GaF3是离子晶体，
GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高
(2) 金属 3:1
阳离子半径越小对氧的吸引力
越大，夺取氧的能力越强
(3) 原子晶体 共价键
4 甲烷
分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下
很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小
(4)3 mol
(5) 1 3
∶
(6)
【详解】（1）①根据各个原子的相对位置可知，D 在各个方向的1/4 处，所以其坐标
是(
，
，
)；②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge 原子数是
8×1/8+6×1/2+4=8，所以晶胞的密度
=
cm3；③由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶
体GaF3的熔沸点高；
（2）铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；①根据均摊法计算，
晶胞中铜原子个数为6×1/2=3，镍原子的个数为8×1/8=1，则铜和镍原子的数量比为
3：1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d g/cm3，根据
ρ=m÷V，则晶胞参数a=
nm；③在离子晶体中，离子半径越小晶
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格能越大，所以在第ⅡA 族金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧的吸引力越大，就越
容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA 族金属碳酸盐中，随着原子序数的增加，原子
半径增大，碳酸盐的分解温度也增大；
（3）GaAs 的熔点为1238℃，密度为ρ g·cm-3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所
以晶体的类型为原子晶体，其中Ga 与As 以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca
和As 的个数均是4 个，所以晶胞的体积是
。二者的原子半径分别为
rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的
百分率为
×100%＝
；根据图像知，甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以
甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，
分子间作用力很小，所以在常温常压下甲烷以气体形式存在而不能形成晶体；
（4）由晶胞可知，晶胞中La 位于顶点，平均含有8×
＝1，Ni 位于面心和体心，共
含有8×
＋1＝5，H2位于棱上和面心，共有8×
＋2×
＝3，则含1 mol La 的合金
可吸附H2的物质的量为3 mol；
（5）在晶胞中，Au 原子位于顶点，Cu 原子位于面心，该晶胞中Au 原子个数＝8×
＝1，Cu 原子个数＝6×
＝3，所以该合金中Au 原子与Cu 原子个数之比＝1 3∶，晶胞
体积V＝（a×10－10cm）
3，每个晶胞中铜原子个数是3、Au 原子个数是1，晶胞质量为
g，则晶胞密度ρ＝
g÷（a×10－10cm）
3＝
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g·cm－3；
（6）晶胞中Ga 原子数为6×
＋8×
＝4，As 原子数为4，则ρ＝
＝
＝
g·cm－3；a 位置As 原子与b 位置As 原子之间的距离为晶胞立方体体对角
线的一半，则两原子之间的距离为
＝
c (pm)。
8．磷元素和铝元素形成的化合物AlP 因杀虫效率高、廉价易得而被广泛使用。已知
AlP 的熔点为2 000 ℃，其晶胞结构如图所示：
(1)磷化铝的晶体类型为 。
(2) A、B 点的原子坐标如图所示，则C 点的原子坐标为 。
(3)磷化铝的晶胞参数a＝546.35 pm，其密度为 g·cm－3(列出计算式即可，
用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)共价晶体
(2)
(3)
【详解】（1）AlP 的熔点为2 000 ℃，熔点高，因此磷化铝的晶体类型为共价晶体；
（2）根据A、B 点的原子坐标可判断C 点的原子坐标为(
)；
（3）晶胞中P 原子个数是6×
＋8×
＝4，Al 原子个数是4，磷化铝的晶胞参数a＝
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546.35 pm，则其密度为
g·cm－3。
9．回答下列问题
(1)测定大气中PM2.5浓度的方法之一是β射线吸收法，β射线放射源可用
85Kr，已知Kr
晶体的晶胞结构如图一所示，设晶体中与每个Kr 原子紧邻的Kr 原子有m 个，晶胞中
含Kr 原子为n 个，则
＝ (填数字)。
(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图二，其中白球所示原
子位于立方体的顶角或面心，黑球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有
个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是 。
【答案】(1)3
(2) 8 C 原子与O 原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性
【详解】（1）晶胞中与每个Kr 原子紧邻的Kr 原子上中下层各有4 个，共有12 个，
晶胞中Kr 原子有8×
＋6×
＝4 个，则
＝3。
（2）每个冰晶胞平均含有水分子数为8×
＋6×
＋4＝8；金刚石中，C 原子为sp3杂
化，冰晶胞中O 原子也为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性，故冰晶胞
与金刚石晶胞微粒排列方式相同。
10．填空。
(1)Cu 元素与H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物
的化学式为 。
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(2)下图是由Q、R、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R 为＋2 价，
G 为-2 价，则Q 的化合价为 。
(3)已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n= 。
(4)硼化镁晶体在39K 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 。
(5)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸
根，则多硼酸根离子符号为 。
(6)Cu 与F 形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为ag·cm-3，则Cu 与F 最
近距离为 pm。(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简；
图中为Cu，为F)
【答案】(1)CuH
(2)＋3 价
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(3)5
(4)MgB2
(5)BO
(6)
【详解】（1）根据晶胞结构可以判断：Cu：2×
＋12×
＋3＝6；H：6×
＋1＋3＝
6，所以化学式为CuH；
（2）晶胞中Q、R、G 的个数为：R 有8×
＋1＝2，G 有8×
＋8×
＋4×
＋2＝8，
Q 有8×
＋2＝4，则R、G、Q 的个数之比为1 4 2
∶∶，则其化学式为RQ2G4。由于R 为
＋2 价，G 为－2 价，所以Q 为＋3 价；
（3）晶胞中La、Ni 的个数为： La 有2×
＋12×
＝3，Ni 有12×
＋6×
＋6＝15，
化学式为LaNi5，所以n＝5；
（4）每个Mg 周围有6 个B，而每个B 周围有3 个Mg，所以其化学式为MgB2；
（5）从图可看出，每个
单元中，都有一个B 和一个O 完全属于
这个单元，剩余的2 个O 分别被两个结构单元共用，所以B O
∶＝1 (1
∶
＋2/2)＝1 2∶，化学
式为
；
（6）设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：8×
＋6×
＝4；F：4，其化学式为
CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)， x＝
。最短距离为小立方体体对角线的一半，小
立方体的体对角线为
＝
。所以最短距离为
＝
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pm。
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