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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第66 讲 常见晶体类型、晶胞结构分析与计算
本讲复习目标
1．掌握不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。
2．掌握分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等晶体的结构与性质的关系。
3．能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
夯基·知识精讲
一．晶体和晶胞
1．物质的聚集状态
（1）普通物质三态间的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移
动，在液态则介于二者之间。
（2）特殊物质的聚集状态等离子体是气态物质，离子液体是液体物质。
（3）更多的物质聚集状态：晶态、非晶态，塑晶态、液晶态等。
2．晶体与非晶体
（1）晶体与非晶体的区别
比较
晶体
非晶体
结构特征
结构粒子周期性有序排列
结构粒子相对无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
测定其是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X 射线衍射实验
实例
冰、NaCl、Fe
玻璃、石蜡
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（1）晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。
（2）同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。
（3）晶体、非晶体与几何外形无关。有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不
一定是晶体，如玻璃。晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。固体粉末状也可能是
晶体，如K2Cr2O7粉末、KNO3粉末。
（4）具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
（2）获得晶体的三条途径
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
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置：所有晶胞都是平行排列，取向相同。
③形状：一般而言晶胞都是平行六面体，但不一定是最小的“平行六面体”。
4．晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法
（1）原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额
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
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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。
（3）当晶胞为六棱柱时，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2 个六棱柱所共有，即
顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有、、、属于该六棱柱。
（4）审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存
在的原子个数决定，且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。
5．坐标参数、晶胞参数的分析与计算
（1）原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置
原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既
能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根
据晶体结构的特点，通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型(面心立方最密堆积)和镁型(六方最密堆积)两
种晶体类型。
（2）晶胞参数——描述晶胞的大小和形状
①金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式(设棱长为a)
面对角线长＝a。
4r＝a (r 为原子半径)。
体对角线长＝a。
3
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4r＝a (r 为原子半径)。
②宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
③晶体中粒子间距离的计算
（3）立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断
判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl 晶体中，Na＋周围的
Na＋数目(Na＋用“”表示)：
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每个面上有4 个，共计12 个。
【例题1】玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列有关玻
璃的说法错误的是( )
A．玻璃内部微粒排列是无序的
B．玻璃熔化时吸热，温度不断上升
C．光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶体
D．利用X 射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
【答案】C
【解析】根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体，因
此没有固定的熔点，A、B 对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C 错；区分晶体与非晶体最科学
的方法是对固体进行X 射线衍射实验，D 对。
【例题2】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
【答案】A
【解析】自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A 错误；碳玻璃和C60均是由碳元素
形成的不同的单质，所以互为同素异形体，B 正确；金刚石与碳玻璃互为同素异形体，性质差异主要表现
在物理性质上，化学性质上也有差异，D 正确。
【例题3】已知X、Y、Z 三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化
学式正确的是( )
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A．ZXY3
B．ZX2Y6
C．ZX4Y8
D．ZX8Y12
【答案】A
【例题4】单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是( )
A．S 位于元素周期表p 区
B．该物质的化学式为H3S
C．S 位于H 构成的八面体空隙中
D．该晶体属于分子晶体
【答案】D
【例题5】碳化钨是耐高温耐磨材料。下图为碳化钨晶体的部分结构，碳原子嵌入金属的晶格间隙，并不
破坏原有金属的晶格，形成填隙化合物。
(1)在该结构中，每个钨原子周围距离其最近的碳原子有________个。
(2)假设该部分晶体的体积为V cm3，碳化钨的摩尔质量为M g·mol－1，密度为d g·cm－3，则阿伏加德罗常
数的值NA用上述数据表示为________。
【答案】(1)6 (2)
二．晶体类型、结构和性质
1．四种晶体类型的比较
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类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子、自
由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作
用力
范德华力
(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
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
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
难溶于常见溶剂
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
电和热的良导体
晶体不导电，水
溶液或熔融态导
电
物质类别及举例
大多数非金属单
质、气态氢化
物、酸、非金属
氧化物(SiO2除
外)、绝大多数
有机物(有机盐
除外)
部分非金属单质
(如金刚石、
硅、晶体硼)、
部分非金属化合
物(如SiC、
SiO2)
金属单质与合金
(如Na、Al、
Fe、青铜)
金属氧化物(如
K2O、
Na2O)、强碱
(如KOH、
NaOH)、
绝大部分盐(如
NaCl)
（1）共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。
（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阴离子，如金属晶
体。
（3）共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710 ℃，MgO 的熔点为2852
℃。
（4）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97 ℃，尿素的熔点为
132.7 ℃。
（5）石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚
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石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
（6）由原子形成的晶体不一定是共价晶体，如由稀有气体原子形成的晶体是分子晶体。
2．分子晶体
（1）概念：只含分子的晶体称为分子晶体。
（2）粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键
结合。
（3）常见的分子晶体
①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。
③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。
④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
（4）物理性质：分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。
（5）分子晶体的结构特征
①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。
②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4 个紧邻的
水分子。
冰的晶体结构如图：
（6）结构模型
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12 个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4 个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O 的冰中，最多可形
成2mol“氢键”。
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3．共价晶体
（1）构成微粒及其相互作用
（2）物理性质
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
（3）常见的共价晶体。
（4）结构模型
①金刚石晶体中，每个C 与另外相邻4 个C 形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是
六元环。含有1 mol C 的金刚石中，形成的共价键有2mol。
SiO
②
2 晶体中，每个Si 原子与4 个O 原子成键，每个O 原子与2 个硅原子成键，最小的环是12 元
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环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si 原子，1 mol SiO2中含有4mol Si—O 键。
4．金属晶体
（1）金属键
①概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有
金属原子维系在一起。
②成键粒子是金属阳离子和自由电子。
③金属键的强弱和对金属性质的影响：
a．金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属
键越弱；反之，金属键越强。
b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。
（2）金属晶体
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。
③用电子气理论解释金属的性质：
5．离子晶体
（1）构成粒子：阴离子和阳离子。
（2）作用力：离子键。
（3）配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
（4）离子晶体结构的决定因素
①几何因素：晶体中正负离子的半径比。
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②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
（5）离子晶体的性质
熔、沸点
熔、沸点较高，难挥发
硬度
硬度较大，难以压缩
溶解性
一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶
导电性
固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电
（6）结构模型
NaCl
①
型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6 个Cl－，每个Cl－同时吸引6 个Na＋，配位数为6。每个晶
胞含4 个Na＋和4 个Cl－。
CsCl
②
型：在晶体中，每个Cl－吸引8 个Cs＋，每个Cs＋吸引8 个Cl－，配位数为8。
6．过渡晶体与混合型晶体
（1）过渡晶体
纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏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，因而通常当作离子晶体来处理，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价
晶体来处理。
（2）混合型晶体
像石墨这样的晶体是一种混合型晶体，既有共价键，又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构，
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层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3，平均每个正六边形拥有的碳
原子个数是2，呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2p 电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p
轨道相互平行而且相互重叠，使p 轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的
导电性。
7．晶体熔点高低的比较
（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）同种类型晶体熔、沸点的比较
①共价晶体
→→→
如熔点：金刚石>碳化硅>硅。
②离子晶体
一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的
熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。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。
③分子晶体
a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如熔、沸
点：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，如熔、沸点：
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，如熔、沸点：
CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：
④金属晶体
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金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜
Mg＜Al。
8．晶体类型的判断方法
（1）依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐是离子晶体。
②由非金属元素组成的物质(铵盐、金刚石、石墨、晶体硅、SiO2、碳化硅、晶体硼等除外)是分子晶
体。
③金属单质或合金是金属晶体。
（2）依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点多数较高。
②共价晶体熔点很高。
③分子晶体熔点低。常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg 除外)。
④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低(如汞、铯)。
（3）依据导电性判断
①熔融状态时能导电的化合物为离子晶体。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体。
④金属晶体是电的良导体。
（4）依据硬度和机械性能判断
①离子晶体硬度较大、硬而脆。
②共价晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有较低的(如钠、钾等)，且具有延展性。
【例题1】下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型、物质发生状态变化所克服的粒子间的相
互作用也相同的是( )
A．SO3和HCl
B．KCl 和Mg
C．NaCl 和H2O
D．CCl4和SiO2
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【答案】A
【例题2】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．在NaCl 晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4 个Ca2＋
C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D．该气态团簇分子的分子式为EF
【答案】D
【解析】氟化钙晶胞中，Ca2＋位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，故B 正确；气态团簇分子不同于晶
胞，气态团簇分子中含有4 个E 原子、4 个F 原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D 错误。
【例题3】金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是( )
A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6 个碳原子
B．在金刚石中每个C 原子连接4 个六元环，石墨中每个C 原子连接3 个六元环
C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D．金刚石中碳原子数与C—C 数之比为1 4∶，而石墨中碳原子数与C—C 数之比为1 3∶
【答案】A
【解析】金刚石中每个C 原子连接12 个六元环，石墨中每个C 原子连接3 个六元环，B 项错误；金刚石中
碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C 项错误；金刚石中每个碳原子与周围其他4 个碳原
子形成共价键，而每个共价键为2 个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×＝2，故碳原
子数与C—C 数之比为1 2∶；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3 个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳
原子平均形成的共价键数为3×＝1.5，故碳原子数与C—C 数之比为2 3∶，D 项错误。
【例题4】
(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__________________________________。
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(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___________________________________。
【答案】
(1)离子键 FeF3为离子晶体，FeBr3的化学键以共价键为主，属于分子晶体
(2)离子晶体 K＋的半径大于Na＋，K2O 的晶格能小于Na2O
(3)联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键
(4)BN 两种晶体均为共价晶体，N 和B 原子半径较小，键能较大，熔点较高
(5)ⅥA 两者均为分子晶体且结构相似，H2Te 相对分子质量比H2S 大，分子间作用力更强 两者均为分子
晶体，H2O 分子间存在氢键
【例题5】
(1)金属镍粉在CO 气流中轻微加热，生成无色易挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体结构。试推测Ni(CO)4的
晶体类型是________，Ni(CO)4易溶于________(填标号)。
A．水
B．四氯化碳
C．苯
D．硫酸镍溶液
(2)实验测得铝元素与氯元素形成化合物的实际组成为Al2Cl6，其球棍模型如图所示。已知Al2Cl6在加热时
易升华，Al2Cl6属于________晶体(填晶体类型)。Na[Al(OH)4]属于________晶体(填晶体类型)，存在的化学
键有____________________。
(3)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是在高温(>750 ℃)氢气氛围下通过三溴化硼和三溴化磷
反应制得的，可知BP 为________晶体。
【解析】(1)分子晶体 BC (2)分子 离子 离子键、极性共价键、配位键 (3)共价
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四．晶体的有关计算
1．确定晶胞中原子坐标与投影图
晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3 个分别≤1 的数在立体坐标系中表示出来。
注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z 轴的单位标准不一定相同。
（1）钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图
①粒子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6 的原子坐标为(0，1，1)，7 为(1，1，1)，
9 为。
②x、y 平面上的投影图：
（2）铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图
①粒子坐标：若1(0，0，0)，13，12，则15 的原子坐标为，11 为。
②x、y 平面上的投影图：
（3）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
①若a 原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4 的坐标分别为、、、。
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②x、y 平面上的投影图：
（4）沿体对角线投影
①钾型晶胞
②铜型晶胞
2．空间利用率的计算方法
（1）空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
空间利用率＝×100%。
（2）空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。
如：六方晶胞(如图)。
S＝2r×r＝2r2
h＝r
V(球)＝2×πr3
V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3
空间利用率＝×100%＝×100%≈74%
【例题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( )
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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
【答案】C
【解析】晶胞中V 原子位于顶角和体心，数目为1＋8×＝2；O 原子位于上下面上和体内，数目为2＋4×＝
4，二者原子数目之比为1 2∶，故氧化物的化学式为VO2，故A 正确；晶胞V 原子位于顶角和体心，符合体
心立方的堆积方式，故B 正确；体心V 原子的配位数为6，O 原子的配位数为3，所以V 原子的配位数与
O 原子的配位数之比为2 1∶，故C 错误；m＝ g，V＝a3 pm3＝(a×10－10)3cm3，ρ＝＝ g·cm－3，故D 正确。
【例题2】
(1)金属锰有多种晶型，其中δ-Mn 的结构为体心立方堆积，晶胞参数为a pm。δ-Mn 中锰的原子半径为
________pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA，δ-Mn 的密度ρ＝________ g·cm－3(列出计算式)。
(2)MgO 具有NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得MgO 的晶
胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。MnO 也属于NaCl 型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则
r(Mn2＋)为________nm。
(3)Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O
的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
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【答案】(1)a (2)0.148 0.076 (3)
【解析】
(1)δ-Mn 的结构为体心立方堆积，设锰原子的半径为r，则体对角线为4r，则有a＝4r，r＝a；一个晶胞中
含有锰原子的数目为8×＋1＝2，ρ＝＝＝ g·cm－3。
(2)因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4 倍，即4r(O2－)＝a，解得r(O2－)＝×0.420
nm≈0.148 nm；MnO 也属于NaCl 型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数＝2r(O2－)＋2r(Mn2＋)，则r(Mn2＋)＝
＝0.076 nm。
(3)由题给图示可知，Li 原子位于晶胞内部，O 原子位于顶角和面心，因此一个晶胞有8 个Li 原子，O 原子
个数为6×＋8×＝4，因此一个Li2O 晶胞的质量为 g，一个晶胞的体积为(0.466 5×10－7)3cm3，即该晶体密度
为 g·cm－3。
【例题3】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)。
【答案】共价 4 ×100%
【解析】立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；晶胞中每个N 原子连接
4 个B 原子，氮化硼的化学式为BN，所以晶胞中每个B 原子也连接4 个N 原子，即硼原子的配位数为4；
晶胞中N 原子数为4，B 原子数为8×＋6×＝4，晶胞的质量m＝ g，晶胞的体积V＝＝ cm3＝ cm3，B、N
原子总体积V′＝4×[＋]＝×(x3＋y3)×10－30 cm3，晶胞中原子的空间利用率为×100%＝×100%＝×100%。
【例题4】钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz 和xy 平面投影分别如图所示：
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①该超导材料的最简化学式为__________。
Fe
②
原子的配位数为__________。
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________g·cm－
3(列出计算式)。
【答案】①KFe2Se2 ②4 ③
【解析】①由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8×＋1＝2，均位于棱上和体内的硒
原子的个数为8×＋2＝4，均位于面上的铁原子个数为8×＝4，该物质的晶胞结构如图所示：
，则超导材料最简化学式为KFe2Se2。②由平面投影图可知，铁原子的配位数为4。③设晶体的密度为d
g·cm－3，由晶胞的质量公式可得： g＝abc×10－21×d g，解得d＝。
【例题5】XeF2 晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个
XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如
A 点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F 键长为r pm，则B 点原子的分数坐标为______；晶胞中A、B
间距离d＝______pm。
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【答案】2 (0,0，)
【解析】图中大球的个数为8×＋1＝2，小球的个数为8×＋2＝4，根据XeF2的原子个数比可知大球是Xe 原
子，小球是F 原子，该晶胞中有2 个XeF2分子；由A 点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单
位长度都记为1，B 点在棱的处，其坐标为(0,0，)；
图中y 是底面对角线的一半，y＝a pm，x
＝(－r)pm，所以d＝＝ pm。
提能·课后精练
1．（23·24 上·海淀·阶段练习）物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配不正确的是
选项
性质差异
结构因素
A
沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)
范德华力大小
B
熔点：AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华)
晶体类型
C
酸性：CF3COOH(pKa=0.23)远强CH3COOH(pKa=4.76)
羟基极性强弱
D
稳定性：H2O 的分解温度(3000℃)远大于H2S(900℃)
有无氢键
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】
A．正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子间作用力小，所以沸
点较低，A 正确；
B．AlF3为离子化合物，形成的晶体为离子晶体，熔点较高，AlCl3为共价化合物，形成的晶体为分子晶
体，熔点较低，则AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华)，B 正确；
C．由于电负性F>H，C-F 键极性大于C-H 键，使得羧基上的羟基极性增强，氢原子更容易电离，酸性增
强，C 正确；
D．H2O 的分解温度(3000℃)远大于H2S(900℃)是因为氧原子半径小于硫，电负性氧大于硫，形成的氢氧键
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键能远大于氢硫键键能，D 错误；
故选D。
2．（23·24 上·阶段练习）生产、生活中常见的下列物质中，晶体类型不同于其他晶体的是
A．冰
B．冰晶石
C．干冰
D．冰醋酸
【答案】B
【详解】
A．冰成分为水，为分子晶体；
B．冰晶石为Na3AlF6，属于离子晶体；
C．干冰为二氧化碳，为分子晶体；
D．冰醋酸为乙烯，为分子晶体；
故选B。
3．（23·24 上·开学考试）某离子液体结构中，Q、R、T、X、Y 和Z 是原子序数依次增大的短周期主族元
素，基态T 原子和Y 原子最外层均有两个单电子，Q、R、X 和Z 质子数均为奇数且和为22。下列说法错
误的是
A．电负性：Q<T
B．化合物中X 和R 均为sp3杂化
C．该离子液体难挥发，可用作溶剂
D．该离子液体中含非极性键，不含配位键
【答案】D
【详解】
Z 的原子序数最大，Z 只形成1 个共价键，Q、R、X 和Z 质子数为奇数，且奇数和为22 比较小，所以Z 为
F；基态T 原子和Y 原子最外层均有两个单电子，所以T 为C、Y 为O、X 为N；由结构逆推，Q 为H；R
的质了数为22-1-7 -9=5，则R 为B；
A．电负性：H<C，A 正确；
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B．化合物中N 和B 均形成4 个共价键，均为sp3杂化，B 正确；
C．离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质，离子液体难挥发，可用作溶剂，C 正确；
D．该离子液体中含C—C 非极性键，B—F 之间形成配位键，D 错误；
故选：D。
4．（22·23 下·河北·阶段练习）
在气态和液态时，分子结构如图所示。下列关于
分子的说法中错
误的是
A．每个原子都达到8 电子稳定结构
B．分子中5 个P-Cl 键键能不都相同
C．键角(Cl-P-Cl)有90°、120°、180°三种
D．
受热后生成的
的空间构型是三角锥形
【答案】A
【详解】
A．P 原子最外层有5 个电子，形成5 个共用电子对，所以PCl5中P 的最外层电子数为10，不满足8 电子稳
定结构，故A 错误；
B．键长越短，键能越大，键长不同，所以键能不同，故B 正确；
C．上下两个顶点与中心P 原子形成的键角为180°，中间为平面结构，构成三角形的键角为120°，顶点与
平面形成的键角为90°，所以键角( Cl-P-Cl)
∠
有120°、90°、180°几种，故C 正确；
D．三氯化磷分子中，P 原子价层电子对数=3+ 1/2×(5-3×1)=4，且含有1 个孤电子对，所以其空间构型为三
角锥形，故D 正确；
故选A。
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5．（22·23 下·南通·模拟预测）下列有关物质结构与性质的说法不正确的是
A．
分子中存在配位键，N 原子提供孤电子对
B．
(结构如图)中B 原子、O 原子均采用
杂化
C．
中与氮原子相连的氢带部分正电荷，与硼原子相连的氢带部分负电荷
D．
与
的原子总数、电子总数均相等，熔点比
低
【答案】B
【详解】
A．NH3BH3分子中存在
配位键，N 原子提供孤电子对，A 正确；
B．
中，B 原子形成了3 个
键，B 原子的最外层无孤对电子，所以B 的价层电子对数为3，B 原子
采用sp2杂化，而O 原子形成2 个
键，O 的最外层上有2 对孤对电子，所以O 的价层电子对数为2+2=4，
所以O 采用sp3杂化，B 错误；
C．在NH3BH3中，电负性N＞H＞B，使与N 相连的H 常带部分正电荷，与B 相连的H 带部分负电荷，C
正确；
D．NH3BH3的极性强于CH3-CH3，分子的极性越强，分子间作用力越强，熔沸点越高，因此NH3BH3的熔
点更高，D 正确；
故答案为：B。
6．（22·23 下·大连·阶段练习）下列说法错误的是
A．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象
B．X 射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的方法
C．等离子体是一种特殊的液体，由带电的阳离子、电子及电中性粒子的组成
D．液晶既有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性
【答案】C
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【详解】
A．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象，A 正确；
B．用X 射线衍射实验可有效区分晶体和非晶体，B 正确；
C．等离子体是一种特殊的气体，是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，
不是液体，C 错误；
D．液晶既有液体的流动性，也具有类似晶体的各向异性，D 正确；
故答案选C。
7．（23·24 上·阶段练习）
晶胞结构如图所示，若晶胞参数为apm，
表示阿伏加德罗常数的
值。下列说法错误的是
A．
B．若以N 为顶点建立晶胞，则Fe 位于棱心的位置
C．相邻两铁原子间最短距离为
D．晶体密度为
【答案】D
【详解】
A．晶胞中Cu 个数为
，Fe 个数为
，N 个数为1，则
，故A 正确；
B．若以N 为顶点建立晶胞，则Fe 位于棱心的位置，按照均摊法棱心位置Fe 原子数为3 个，故B 正确；
C．相邻两铁原子间最短距离为
的棱长，即
，故C 正确；
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D．晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积，其中晶胞体积为
，晶胞的质量为
，
晶体的密度为
，故D 错误；
故答案为D。
8．（23·24 上·南京·阶段练习）N、O、Na、Mg 是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是
A．碱性：NaOH＜Mg(OH)2
B．第一电离能：I1(Na)＜I1(Mg)
C．原子半径：r(N)＜r(O)
D．N2、Na2O、Mg 的晶体类型相同
【答案】B
【详解】
A．Na 的金属性强于Mg，则NaOH 的碱性强于Mg(OH)2，A 错误；
B．同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势，且镁3s 轨道全满，较为稳定，第一电离能较大，B 正
确；
C．同周期元素，从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径N>O，C 错误；
D．氮气是分子晶体，Na2O 为离子晶体，Mg 为金属晶体，晶体类型不同，D 错误；
故答案选B。
9．（24·25 上·一模）W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Z 元素基态原子L 层电
子数是电子层数的3 倍。这四种元素组成的化合物(结构如图)可用于合成超分子聚合物。下列说法错误的
是
A．XZ2晶体属于共价晶体
B．元素W、X、Y 都可以与Z 形成多种化合物
C．电负性：Z＞Y＞X＞W
D．超分子具有自组装和分子识别的特征
【答案】A
【详解】
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由Z 元素原子L 层电子数是电子层数的3 倍可知Z 为O 元素，再结合图中结构简式，可知W、X、Y 分别
为H、C、N 元素。
A．CO2晶体属于分子晶体，故A 错误；
B．W、X、Y 分别为H、C、N 元素，能与O 元素形成H2O、H2O2，CH4、C2H4，NH3、N2H4等多种化合
物，故B 正确；
C．非金属性越强其电负性越大，由非金属性：O>N>C>H，电负性：O>N>C>H，故C 正确；
D．超分子的两大特性是具有自组装和分子识别特征，故D 正确；
故选A。
10．（23·24 上·阶段练习）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；
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】
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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。
11．（23·24 上·杨浦·阶段练习）磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有
层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层
结构俯视图如图2 所示。
根据图1 和图2 的信息，下列说法错误的是
A．黑磷区中 P-P 的键能不完全相同
B．黑磷与石墨都属于混合型晶体
C．石墨区中C 原子的杂化方式为 sp2
D．石墨与黑磷的结合区中，P 原子与C 原子不共平面
【答案】D
【详解】
A．根据黑磷烯中P—P 键的键长不相同，则黑磷区中P—P 键的键能不完全相同，故A 正确；
B．黑磷与石墨类似，也具有层状结构，可知两者晶体类型也相似，均为混合型晶体，故B 正确；
C．石墨区，每个碳原子与周围3 个C 原子成键，碳原子为sp2杂化，故C 正确；
D．石墨碳原子为sp2杂化，与六元环中碳原子相连的原子与六元环共面，则石墨与黑磷的交界结合区域
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中，磷原子与碳原子共平面，故D 错误；
故选：D。
12．（23·24 上·郴州·一模）类推的思维方法可解决不少化学问题，但类推的结论最终要经过实践的检验才
能确定其正确与否。下列几种类推结论中，你认为正确的是
A．沸点：Cl2＜Br2＜I2，则沸点：H2＜N2＜O2
B．金属性：Fe>Cu，则氧化性：Fe3＋＜Cu2＋
C．Fe3O4 可表示为 FeOFe2O3，则 Pb3O4 可表示为 PbOPb2O3
D．CO2 与 Na2O2 反应只生成 Na2CO3 和 O2，故SO2 与 Na2O2 反应也只生成 Na2SO3 和 O2
【答案】A
【详解】
A．氯气、溴、碘是双原子非金属单质，都属于分子晶体，氯气、溴、碘的沸点依次增大，说明相对分子
质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，氢气、氮气、氧气也是双原子非金属单质，也都属于分子晶
体，则氢气、氮气、氧气的相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，沸点依次升高，推论正确，
故A 正确；
B．溶液中的铁离子与铜反应生成亚铁离子和铜离子，由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知，铁离子的氧
化性强于铜离子，则推论不正确，故B 错误；
C．铅元素的常见化合价为+2、+4，由原子个数比不变可知，四氧化三铅可表示为2PbOPbO2，则推论不
正确，故C 错误；
D．二氧化硫具有还原性，与过氧化钠反应生成硫酸钠，则推论不正确，故D 错误；
故选A。
13．（23·24 上·阶段练习）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
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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
【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。
14．（23·24 上·海淀·期中）BeCl2可以以单体、二聚体和多聚体的形式存在。下列关于BeCl2的说法不正确
的是
A．单体是非极性分子
B．二聚体的沸点比单体更高
C．多聚体是平面结构
D．二聚体和多聚体中均存在配位键
【答案】C
【详解】
A．单体BeCl2中心原子Be 周围的价层电子对数为2+
=2，为直线形结构，分子中正负电荷中心重
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合，是非极性分子，A 正确；
B．BeCl2为共价化合物，形成分子晶体，二聚体的相对分子质量比单体大，则二聚体中分子间作用力比单
体大，故二聚体的沸点比单体更高，B 正确；
C．由题干图示信息可知，多聚体中Be 周围的价层电子对数为4，呈正四面体结构，而不是平面结构，C
错误；
D．已知Be 的最外层上只有2 个电子，结合题干图示信息可知，二聚体和多聚体中均存在Be←Cl 配位
键，D 正确；
故答案为：C。
15．（23·24 上·阶段练习）硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可形成多种化合物。某化合物是潜
在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z 轴方向的投影均为图2。
下列说法错误的是
A．Se 的基态原子价电子排布式为
B．该化合物的晶体类型是离子晶体
C．该化合物的化学式为
D．距离K 最近的
八面体有4 个
【答案】C
【详解】
A．Se 是34 号元素，其价电子排布式为
，A 正确；
B．该化合物中含
，属于离子晶体，B 正确；
C．晶胞中
全部在晶胞体内，一个晶胞中
的个数为8；
八面体分别位于顶角和面心，一个晶胞
中
八面体的个数为
，因此该化合物的化学式为
，C 错误；
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D．与K 最近的
八面体结构，位于三个面心和顶点，共4 个，D 正确．
故选C。
16．（23·24 上·绵阳·阶段练习）Ⅰ.锂离子电池是近年来的研究热点，常见的锂离子聚合物电池材料有石
墨、LiAsF6、LiPF6、 LiMn2O4等。回答下列问题：
(1)As 的价电子排布式为 ，Mn 在周期表中的位置 (周期和族)，Li、O、P、As 四种
元素电负性由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(2)LiPF6的阴离子中心原子的价层电子对数为 。
(3)一种类石墨的聚合物g—C3N4可由三聚氰胺 制得。三聚氰胺分子中氮原子杂化类型有 ；三
聚氰胺分子能溶于水，主要原因是 。
Ⅱ.四方ZrO2晶胞如图所示。
(4)Zr4＋离子在晶胞中的配位数是 ，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为
g·cm-3。(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO 后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1-xOy， 则根据化
合价计算y= (用x 表达)。
【答案】
(1)4s24p3 第四周期、第VIIB 族 O＞P＞As＞Li
(2)6
(3)sp2、sp3 三聚氰胺与水分子间形成氢键
(4)8
2-x
【详解】
（1）As 为第四周期第VIA 族，价电子为最外层电子，价电子排布式为4s24p3；Mn 的核电荷数是25，在周
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期表的位置为第四周期、第VIIB 族；金属元素的电负性小于非金属元素，同周期，自左至右，电负性逐
渐增大，同主族，自上而下，电负性逐渐减小，所以Li、O、P、As 四种元素电负性由大到小的顺序为：O
＞P＞As＞Li；
（2）LiPF6的阴离子PF ，中心P 原子价层电子对数为6+
=6；
（3）三聚氰胺分子中，处于环上的N 原子采取sp2杂化，氨基中N 原子采取sp3杂化；三聚氰胺中有N 原
子，与水分子间形成氢键，故能溶于水；
（4）Zr4+位于晶胞顶点，每个晶胞中有一个O2-与Zr4+距离最近，且面心的Zr4+与4 个O2-相邻，则配位数为
8；晶胞中Zr4+位于顶点和面心，个数为8×
+6×
=4，O2-位于晶胞体心，个数为8，则一个晶胞含有4 个
ZrO2，质量为
，晶胞体积为a2c×10-30cm3，可知ρ=
=
g•cm-3；在ZrO2中掺杂
少量ZnO 后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1-xOy，化合物中Zn 为+2 价、Zr 为+4 价、O 为-2 价，则
2x+4×(1-x)=2y，y=2-x。
17．（23·24 上·喀什·阶段练习）从宏观和微观两个角度认识元素的单质及其化合物是学好中学化学的重要
基础。
(1)组成
的三种元素，其对应的简单离子半径由小到大的顺序为 。
(2)能用于比较Cl 与S 非金属性强弱的依据是_______。
A．熔沸点：硫单质>氯单质
B．酸性：
C．热稳定性：
D．氧化性：
(3)基态硫原子的价层电子排布图为 ，SO
的中心原子的杂化方式为 。比较键角大小：H2O
NH3(填“”大于“小于”“等于”)
(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，原因为 。GaAs 的熔点为1238℃，密度为
ρg•cm-3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 。已知A 点的原子坐标参数为(0，0，0)，B 点的
原子坐标参数为(1，1，1)，则C 点的原子坐标参数为 。若阿伏加德罗常数的值为NA，GaAs 的摩
尔质量为145g•mol-1，则Ga 原子和As 原子的最短距离为 pm(只列出计算式)。
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该晶胞中As 原子在x 轴方向的投影图是 (填标号)。
A．
B．
C．
D．
【答案】
(1)N3->O2->Na+
(2)D
(3)
sp3 小于
(4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体 共价晶体 (
，
，
)
×
×1010 A
【详解】
（1）组成
的三种元素，其对应的简单离子为N3-、O2-、Na+、电子数相同，核电荷数越大半径越
小，故简单离子半径为N3->O2->Na+；
（2）简单氢化物越稳定非金属性越强；最高价含氧酸酸性越强，对应的非金属元素非金属性越强；单质
的氧化性越强，对应的元素的非金属性越强，故能用于比较Cl 与S 非金属性强弱的依据是D；
（3）S 为16 号元素，基态硫原子的价层电子排布图为
，SO
的价层电子对数为
，故中心原子的杂化方式为sp3。孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对之间
的排斥作用，孤电子对越多，键角越小；H2O 中有2 对孤电子对，NH3中有1 对孤电子对，键角大小：H2O
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小于NH3。
（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，因为GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶
体的熔点高于分子晶体；
GaAs 的熔点为1238℃，熔点较高，根据晶胞结构可知Ga 与As 以共价键结合，属于共价晶体。已知A 点
的原子坐标参数为(0，0，0)，B 点的原子坐标参数为(1，1，1)，则C 点的原子坐标参数为(
，
，
)。
若阿伏加德罗常数的值为NA，GaAs 的摩尔质量为145g•mol-1，则Ga 原子和As 原子的最短距离为体对角
线的
，根据均摊法可知晶胞中含有4 个Ga 原子和4 个As 个，
，则Ga 原子和As 原子
的最短距离为
；前后面的投影在中心，顶点的As 在正方形4 个顶点，其余面上的As 投
影在棱心，故该晶胞中As 原子在x 轴方向的投影图是A。
18．（23·24 上·济南·阶段练习）回答下列问题：
(1)根据价层电子对互斥理论，当价层电子对数为5 时，轨道形状为三角双锥形，孤电子对数不同则分子空
间结构不同，孤电子对数为1、2、3 时，对应的分子或离子空间结构分别为变形四面体、
形、直线形，
则
的空间构型分别为 、 。
(2)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
方式堆积而成，则如图所示，图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。
原子的分
数坐标为 。该六方石墨晶体的密度为
。
配合物在许多尖端领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制、自组装超分子等方面有
广泛的应用。回答下列问题：
(3)茜草中的茜素与
、
生成的红色配合物X 是最早的媒染染料。
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配合物
中
的配体除
外还有 ，茜素水溶性较好的主要原因是 。
(4)向
溶液中滴加
溶液后，经提纯、结晶可得到
普鲁士蓝蓝色晶体。实验
表明，
通过配位键构成了晶体的骨架。其局部结构如图1，记为I 型立方结构。将I 型立
方结构平移、旋转、并置，可得到晶体的晶胞(如图2，记为II 型立方结构，下层左后的小立方体
未标
出)。
①可溶性氧化物(如
)有剧毒，但普鲁士蓝却无毒，请从结构角度解释普鲁士蓝无毒的原因是
。
②若
位于II 型立方结构的棱心和体心上，则
位于II 型立方结构的 上；若
的
摩尔质量为
，该蓝色晶体密度为
，II 型立方结构的边长为
，则阿伏加德罗常数的值
可表示为 。
【答案】
(1)直线形 变形四面体
(2)
(3)
、
①分子中含有亲水性的羟基、羰基；②能和水分子形成氢键；
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(4)普鲁士蓝中铁与氰基以配位键结合，剧毒的氰根离子几乎不可能游离出来 顶点和面心
【详解】
（1）
的孤对电子对数为
，
的孤对电子对数为
，所以
和
的空间构
型分别为直线形和变形四面体；
（2）根据图b 可得D 原子的分数坐标为
；A 层中面内的碳原子与相邻的3 个碳原子相切，所以底
面边长为
nm，石墨的层间距为c nm，故晶胞的高度为2c nm，晶胞的体为
，则晶胞的密度为
；
（3）配合物
中
的配体还有
、
，茜素水溶性较好的主要原因是①分子中含有亲水性的羟
基、羰基，②能和水分子形成氢键；
（4）①普鲁士蓝中铁与氰基以配位键结合，剧毒的氰根离子几乎不可能游离出来，因此普鲁士蓝本身是
无毒的；
②由8 个I 型立方结构平移、旋转、并置，可得到II 型立方结构，若Fe2+位于II 型立方结构的棱心和体心
上，则Fe3+位于II 型立方结构的顶点和面心上；若KFe[Fe(CN)6]的摩尔质量为Mg/mol，该蓝色晶体密度为
ρ g·cm-3，II 型立方结构的边长为a nm，则
，阿伏加德罗常
数的值可表示为
。
19．（23·24·渭南·模拟预测）近日，科学家利用铁配合物催化氮气选择性转化成肼。铁配合物结构如图所
示(Et 为乙基)。
回答下列问题：
(1)基态
最外层有 个电子，
转化为
时失去的是 轨道上的电子。
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(2)
所含元素中，电负性最大的元素是 。P 原子的杂化类型是 。
(3)
和
的相对分子质量相同，但是常温常压下，
呈液态，而
呈气态，其主要原因是
。
(4)
的VSEPR 模型为 。
最多能与
反应。
(5)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图所示。已知：
为阿伏加德罗常数的值，六棱柱底边的边长为
，
高为
，该晶体中Fe、N 原子个数最简比为 。该晶体的密度为
(只列计算式)。
【答案】
(1)14 3d
(2)N sp3
(3)N2H4分子间存在氢键，H2S 分子间只存在范德华力，氢键的作用力比范德华力强
(4)四面体形 2
(5)3:1
【详解】
（1）Fe 为26 号元素，基态Fe 原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe 原子失去最外层2 个电子得到
Fe2+，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6，最外层有2+6+6=14 个电子，
再失去1 个电子转化为
时
失去的是3d 轨道上的电子。
（2）Fe(depe)(N2)所含元素有C、N、H、P、Fe，电负性最大的元素是N；由图可知，P 原子形成3 个键，
并且孤电子对形成了配位键，杂化类型是sp3。
（3）N2H4和H2S 的相对分子质量相同，但是常温常压下，N2H4呈液态，而H2S 呈气态，其主要原因是：
N2H4分子间存在氢键，H2S 分子间只存在范德华力，氢键的作用力比范德华力强。
（4）NH3中心原子价层电子对数为3+
=4，VSEPR 模型为四面体形；N2H4是二元弱碱，1molN2H4
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最多能与2mol H+反应。
（5）由均摊法可知，Fe 原子的个数为3+12
+2
=6，N 原子的个数为2，该晶体中Fe、N 原子个数最
简比为3:1；该晶体的质量为
，密度为
。
20．（23·24 上·阶段练习）铁、钴、镍三种元素位于元素周期表中第4 周期第Ⅷ族，通常将铁钴镍三种元
素称为铁系元素，请回答：
(1)基态镍原子的价层电子排布式
(2)已知无水三氯化铁熔点为307.6℃，沸点约为306℃，可以升华，400℃以下的气态氯化铁主要通过配位
键以二聚体形式存在，据此判断氯化铁的晶体类型 ，氯化铁二聚体的结构式是
(3)铁系元素易通过配位键形成各种多环系化合物，钴酞菁是其中的一种。图1 是酞菁和钴酞菁的分子结
构，酞菁分子中所有原子共平面，下列说法正确的是___________
A．标注①②的N 原子的杂化方式是sp2，③的N 原子的杂化方式sp3
B．钴酞菁中元素的电负性由大到小顺序为：N>C>H>Co
C．钴酞菁中钴元素的化合价是+2
D．钴酞菁中的作用力有：离子键、氢键、配位键、π 键、σ 键
(4)邻苯二甲酸酐(
)和邻苯二甲酰亚胺(
)都是合成酞菁的原料，后者熔点高于前者，
主要原因是 。
(5)下图为一种常见锂离子电池电极材料的六棱柱结构单元及其沿垂直底面方向的投影图，其底面是正六边
形。
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①该电极材料物质的化学式为 。
②该晶体中Li 原子周围距离最近且相等的O 原子有 个。
【答案】
(1)3d84s2
(2)分子晶体
(3)BC
(4)后者存在分子间氢键
(5)Li2CoO3 6
【详解】
（1）Ni 核外有28 个电子，电子排布式[Ar]3d84s2；故答案为：3d84s2；
（2）三氯化铁熔点低，易升华，则三氯化铁为分子晶体；氯化铁主要通过配位键以二聚体形式存在，氯
化铁二聚体的结构式
；
故答案为：分子晶体；
；
（3）A.①②③中N 均有2 个σ 键，孤电子对数为：
=1，，则N 原子的杂化方式sp2，A 错误；
B.非金属性越强，电负性越大，电负性大小顺序为N＞C＞H>Co，B 正确；
C.钴酥菁分子中，失去了2H ，因此，钴离子的化合价为+2，C 正确；
D.钴酞菁中不存在离子键，D 错误；
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故答案为：BC；
（4）邻苯二甲酰亚胺可形成分子间氢键，使其分子间作用力增大，熔点更高；故答案为：后者存在分子
间氢键；
（5）①该晶胞中Li 原子个数为6，Co 原子个数为
，O 原子个数为
，三种原子
的个数比为2:1:3，则该物质的化学式为Li2CoO3；
②沿垂直底面方向的底面是正六边形，可知该晶体中Li 原子周围距离最近且相等的O 原子位于面上顶角的
2 个O 原子和面心的1 个O 原子、还有内点的3 个O 原子共有6 个。
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