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考点21 晶体结构与性质
1．3 年真题考点分布
年
份
卷区
考点分布
晶体的类型
晶体的化学式
晶胞的计算
晶体的物理性质
综合应用
202
3
重庆
√
√
江苏
√
√
√
广东
√
北京
√
浙江
√
√
山东
√
√
湖南
√
√
湖北
√
√
辽宁
√
√
全国
√
√
202
2
天津
√
√
√
河北
√
北京
√
√
辽宁
√
√
江苏
√
√
山东
√
√
√
√
湖南
√
湖北
√
√
202
1
江苏
√
√
海南
√
√
√
√
辽宁
√
√
√
山东
√
√
√
√
2．命题规律及备考策略
【命题规律】近3 年新高考卷对于该专题主要考查：
1．晶体的类型，侧重晶体与非晶体的判断
2．晶胞的计算，侧重化学式、密度的计算，配位数的分析与判断
3.晶体的物理性质，侧重熔沸点和硬度的比较与判断
【备考策略】能多认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相
结合的视角分析与解决实际问题，理解“结构决定性质”的观念；能够根据典型物质的晶体晶胞结构模型推测
各类物质的晶体晶胞结构，根据晶胞参数进行晶体密度、粒子空间利用率的有关计算；能够认识不同晶体类型
的特点，根据晶体的不同类型分析判断晶体的有关性质(如熔沸点、硬度等)。
【命题预测】晶体结构与性质是高中化学的重要内容，也是每年高考的热点之一，以晶体结构及晶体内部结构
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粒子间的相互作用为主线，主要涉及晶体与非晶体、晶体类型、晶体结构和性质、晶体密度的计算等，常见题
型为选择题和填空题，本部分考查内容的规律性强，命题空间广阔，考查方式会向多方位、多层次发展。
考法
1 晶体的构型
1．晶体：
（1）晶体的定义：微观粒子在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。
（2）晶体的特性：有规则的几何外形（自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发的呈现封闭的、规则的多面体
外形）；有确定的熔点；各向异性：在不同的方向上表现不同的性质；具有特定的对称性。
2. 晶胞：由于晶体中的微粒排列呈现周期性，因此研究晶体结构时只需找出最小的重复单元加以分析，就知道
整个晶体的结构了。
（1）概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
（2）晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。
（3）均摊法求化学式：均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。若某个粒子为N 个晶胞所共有，则该粒子
有1/N 属于此晶胞。以正方体晶胞为例，晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献为：顶点原子1/8 属于此晶胞、棱
上原子1/4 属于此晶胞、面上原子1/2 属于此晶胞、体内原子完全属于此晶胞。
（4）有关晶胞各物理量的关系：若1 个晶胞中含有x 个微粒，则1 mol 该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM
g；又1 个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1 mol 晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝
ρa3NA。
3.晶体的结构：在金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，由于金属键、离子键和分子间作用力均没有方向
性，因此，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的其他原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的
能量，使晶体变得比较稳定----即排列服从紧密堆积原理；对原子晶体，受共价键的方向性和饱和性的影响，其
空间排列与方向性一致。
（1）金属晶体：金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。
①金属Po（钋）中金属原子堆积方式是简单立方堆积，原子的配位数为6，一个晶胞中含有1 个原子。
②金属Na、K、Cr、Mo（钼）、W 等中金属原子堆积方式是体心立方堆积，原子的配位数为8，一个晶胞中含
有2 个原子。
③金属Mg、Zn、Ti 等中金属原子堆积方式是六方堆积，原子的配位数为12，一个晶胞中含有2 个原子。
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④金属Au、Ag、Cu、Al 等中金属原子堆积方式是面心立方堆积，原子的配位数为12，一个晶胞中含有4 个原
子。
（2）离子晶体：阴阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。
①NaCl 晶体：晶胞中每个Na+周围吸引着6 个Cl－，这些Cl－构成的几何图形是正八面体，每个Cl－周围吸引着
6 个Na+，Na+、Cl－个数比为1：1，每个Na+与12 个Na+等距离相邻，每个氯化钠晶胞含有4 个Na+和4 个Cl－。
（绿色为Cl-，桔黄色为Na+）
②CsCl 晶体：晶胞中每个Cl—（或Cs+）周围与之最接近且距离相等的Cs+（或Cl—）共有8 个，这几个Cs+（或
Cl—）在空间构成的几何构型为立方体，在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有6 个，这几个Cs+在空间构成
的几何构型为正八面体，一个氯化铯晶胞含有1 个Cs+和1 个Cl— 。（绿色为Cl-，黑色为Cs+）
③ZnS 晶体：晶胞中S2-以面心立方堆积，Zn2+占据S2-围成的八个正四面体空隙中的四个互不相邻的正四面体空
隙。每个硫离子周围距离最近且相等的锌离子有4 个，每个锌离子周围距离最近且相等的硫离子有4 个。一个
ZnS 晶胞中含有4 个Zn2+和4 个S2-。（棕色为Zn2+，黑色为S2-）
（3）原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。
①金刚石：晶体中每个C 原子和4 个C 原子形成4 个共价键,成为正四面体结构，C 原子与碳碳键个数比为1：
2，最小环由6 个C 原子组成，每个C 原子被12 个最小环所共用；每个最小环含有1/2 个C 原子。
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②SiO2：晶体中每个Si 原子周围吸引着4 个O 原子，每个O 原子周围吸引着2 个Si 原子，Si、O 原子个数比为
1：2，Si 原子与Si—O 键个数比为1：4，O 原子与Si—O 键个数比为1：2，最小环由12 个原子组成。
（4）分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。干冰属于分子晶体，晶胞中每个CO2
分子周围最近且等距离的CO2有12 个，1 个晶胞中含有4 个CO2。
（5）石墨属于过渡性晶体。是分层的平面网状结构，层内C 原子以共价键与周围的3 个C 原子结合，层间为范
德华力。晶体中每个C 原子被3 个六边形共用,平均每个环占有2 个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单
键数之比为2：3。
【典例1】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO 组成的化合物。
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1－x 代表，则该化合物的化学式表示为
____________ ；通过测定密度ρ 和晶胞参数，可以计算该物质的x 值，完成它们关系表达式：ρ ＝
____________________g·cm－3。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________、________。
【解析】由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm 个数为4×＝2，Fe 个数为1＋4×＝2，As 个数为4×＝
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2，O 或F 个数为8×＋2×＝2，即该晶胞中O 和F 的个数之和为2，F－的比例为x，O2－的比例为1－x，故该化
合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。1 个晶胞的质量为 g＝ g，1 个晶胞的体积为a2c pm3＝a2c×10－30 cm3，故密度
ρ＝ g·cm－3。原子2 位于底面面心，其坐标为；原子3 位于棱上，其坐标为。
【答案】SmFeAsO1－xFx
【归纳总结】
（1）金属晶体的四种晶胞结构模型分析
晶胞模型
配位数
6
8
12
12
原子半径(r)和晶胞边长(a)
的关系
2r＝a
2r＝
—
2r＝
一个晶胞内原子数目
1
2
2
4
（2）晶胞原子坐标参数
通过原子坐标既能确定晶胞中各原子的相对位置，又可以计算原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体
的密度。如
①CsCl 型离子晶体的离子分数坐标：Cs＋为(0，0，0)；Cl－为。
②NaCl 型离子晶体的离子分数坐标：Cl－为(0，0，0)，，，；Na＋为，，，。
③ZnS 型离子晶体的离子分数坐标：Zn2＋为(0，0，0)，，，；S2－为，，，。
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。
（3）典型晶胞结构模型的投影图
晶胞结构模型
x、y 平面上的投影图
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注意画或判断投影图时，一定要注意x、y、z 轴的方向，上面结构模型中的原子也可以换为不同的原子，但在
投影图中的位置不变。
【典例2】(1) 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)。
(2) FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度
的计算表达式为________g·cm －3；晶胞中Fe2 ＋位于S 所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为
________nm。
(3)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R 代表)。R 的晶体密度为d g·cm－
3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y 个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y 的计算表
达式为_____________________________。
(4) 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。
【解析】(1)1 个氧化锂晶胞含O 的个数为8×＋6×＝4，含Li 的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可
得Li2O 的密度为 g·cm－3。
(2)该晶胞中Fe2＋位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，S 位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为
×4 g÷(a×10－7 cm)3＝×1021 g·cm－3。根据晶胞结构，S 所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的
连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。
(3)该晶胞的体积为(a×10－7 cm)3，根据×M＝(a×10－7)3d，可求出y＝(或×10－21)。
(4)因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4 倍，则有[4r(O2－)]2＝2a2，解得r(O2
－)＝×0.420 nm≈0.148 nm；MnO 也属于NaCl 型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代入数据
解得r(Mn2＋)＝0.076 nm。
【答案】(1) (2)×1021 a
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(3)(或×10－21) (4)0.148 0.076
（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________。
（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________。
(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a g·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)
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（7）如图为Na2S 的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g·cm－3，试计算Na＋与S2－的最短距
离为________ cm(阿伏加德罗常数用NA表示 ，只写出计算式)。
（8）用晶体的X射线衍射法对Cu 的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体
的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu 的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为
NA，要求列式计算)。
【解析】（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BO。（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 ＝x。所以最短距离为x·＝
·×1010 pm。（7）晶胞中，个数为8×＋6×＝4，○个数为8，其个数之比为1∶2，所以代表S2－，○代表Na＋。
设晶胞边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×78a＝ ，面对角线为× cm，面对角线的为× cm，边长的为× cm，所以
其最短距离为 cm＝ cm。（8）设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64，a＝ ，面对角线为a，面对角线的
为Cu 原子半径，r＝× cm≈1.27×10－8cm。
【答案】（1）CuH（2）＋3 价（3）5(4)MgB2 (5)BO（6）×1010（7） （8）12 × ≈1.27×10－8
考法
2 晶体的性质
1．四种晶体类型的比较
项目
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
组成微粒
阴、阳离子
原子
分子
金属离子和自由电子
微粒间作用力
离子键
共价键
分子间作用力
金属键
熔沸点
较高
高
低
不同金属差别很大
硬度
较大
大
小
不同金属差别很大
导电性
水溶液及熔融
时导电
一般为非导体，
非导体，在水溶液
中可能导电
导体
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实例
NaCl、
NH4Cl、
CaO、BaSO4
金刚石、晶体硅、
SiO2、金刚砂SiC
He、CO2、HCl、
H2O、NH3
Fe、Cu、Al
2. 晶体类型的判断方法
（1）依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；
原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作
用力，即范德华力；金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。
（2）依据物质的类别判断：金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是离子
晶体；大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、
绝大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶
体化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(常温汞除外)与合金是金属晶体。
（3）依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000 余度；原子晶体熔点高，常在1 000 度至
几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
（4）依据导电性判断：离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子
晶体中的电解质(主要指酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体
是电的良导体。
（5）依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大或硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属
晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
3.晶体熔沸点的比较方法：
(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：原子晶体＞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
①原子晶体： ―→―→―→
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：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H2O＞
H2Te＞H2Se＞H2S；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；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，CH3OH
＞CH3CH3；同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
④金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜
Mg＜Al。
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【典例3】(1)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似，其中C 原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是
________，SiC 和晶体Si 的熔、沸点高低顺序是________________。
(2)氧化物MO 的电子总数与SiC 的相等，则M 为________(填元素符号)。MO 是优良的耐高温材料，其晶体结
构与NaCl 晶体相似。MO 的熔点比CaO 的高，其原因是_____。
(3)C、Si 为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C 与O 原子间形
成σ 键和π 键，SiO2中Si 与O 原子间不形成π 键。从原子半径大小的角度分析，C、O 原子间能形成π 键，而
Si、O 原子间不能形成π 键的原因是____________。
SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点：CO2________SiO2(填“<”“＝”或“>”)。
(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4 种晶体的构成微粒种类分别是_______________，
熔化时克服的微粒间的作用力分别是___________________________。
【解析】(1)SiC 与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化
方式是sp3，则SiC 晶体中C 原子杂化方式为sp3；因为SiC 的键长小于SiSi，所以熔、沸点高低顺序：SiC>Si。
(2)SiC 电子总数是20 个，则该氧化物为MgO；晶格能与所构成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，
MgO 与CaO 的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO 晶格能大，熔点高。
(3)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π 键。SiO2为原
子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。
(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子
构成，以分子间作用力结合。
答案：(1)sp3 共价键 SiC>Si
(2)Mg Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO 晶格能大
(3)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π 键 原子 分
子 <
(4)原子、原子、原子、分子 共价键、共价键、共价键、分子间作用力
【易错警示】判断晶体类型的5 种方法
1．依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
(1)离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。
(2)原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。
(3)分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用为分子间作用力。
(4)金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。
2．依据物质的分类判断
(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)，气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有
机物(除有机盐外)是分子晶体。
(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
(4)金属单质是金属晶体。
3．依据晶体的熔点判断
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(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
4．依据导电性判断
(1)离子晶体水溶液及熔化时能导电。
(2)原子晶体一般为非导体。
(3)分子晶体为非导体，而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，使分子内的化学键断
裂形成自由离子也能导电。
(4)金属晶体是电的良导体。
5．依据硬度和机械性能判断
(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。
(2)原子晶体硬度大。
(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，且具有延展性。
注意上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析，如金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂
等熔点很高，而汞、镓、铯等熔点却很低；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97.8
℃，尿素的熔点为 132.7 ℃；原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO 的熔点为2 852 ℃，石英的熔点为
1 710 ℃。
【典例4】(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1 个体心立方晶胞的金属
原子数目是____________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的
________，Cs＋的配位数是____________。
(2)铜的氢化物的晶体结构如图2 所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式： _________。
(3)图3 为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。
(4)实验证明，KCl、MgO、CaO、TiN 这4 种晶体的结构与NaCl 晶体结构相似(如图4 所示)，已知3 种离子晶体
的晶格能数据如下表：
离子晶体
NaCl
KCl
CaO
晶格能/(kJ·mol－1)
786
715
3 401
则这4 种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是___________。
MgO 晶体中一个Mg2＋周围与它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。
【解析】(1)体心立方晶胞中，1 个原子位于体心，8 个原子位于立方体的顶点，故1 个晶胞中金属原子数为8×
＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为
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1∶1，化学式为CuH，＋1 价的铜与－1 价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2 和
HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1 个，灰球有1 个，白球有3 个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝
1∶1∶3，故白球为F－。(4)从3 种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体
的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；
MgO 晶体中一个Mg2＋周围与它最邻近且等距离的Mg2＋有12 个。
【答案】(1)2 体心 顶点 8
(2)2CuH＋3Cl2=====2CuCl2＋2HCl
(3)F－ (4)TiN>MgO>CaO>KCl 12
（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=565.76 pm，其密度为__________g·cm-3（列出计
算式即可）。③GaF3的熔点高于1 000 ℃，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d g/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 ℃
1 289 ℃
1 360 ℃
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MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1，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_____。甲烷晶体的晶胞如右图所示，
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______________________。
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（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1 mol La 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a pm，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c pm，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）。
(7)碳化硅SiC 是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体：
①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是________(填序号)。
(8)①科学家把C60和K 掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如
图所示，该物质中K 原子和C60分子的个数比为________。
②继C60 后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点Si60>N60>C60，而破坏分子所需要的能量
N60>C60>Si60，其原因是_________。
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【解析】（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(
，
，
)；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＝ 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
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线的一半，则两原子之间的距离为＝c （pm）。(7)这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子
晶体的有⑤⑥。一般来说，原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点；对于原子晶体，键长Si—Si>Si
—C>C—C，相应键能Si—Si<Si—C<C—C，故它们的熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。(7)①K 处于晶胞表面：
12×＝6，C60处于晶胞顶点和体心：8×＋1＝2。故K 原子和C60分子的个数比为：6∶2＝3∶1。②熔点与分子间
作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
【答案】（1）①(
，
，
)；②
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）金属；①3:1；②
③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） c(7)③④①②⑥⑤
(8)①3∶1 ②结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，
故熔点：Si60>N60>C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越
多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60>C60>Si60。
【基础过关】
1．（2023·河北沧州·沧州市第二中学校联考三模）锌晶胞如图1 所示，锌一二氧化锰电池如图2 所示。下列叙
述中正确的是
已知：锌晶胞的底边长为apm，高为bpm；NA为阿伏加德罗常数的值；2M 表示2mol•L-1。
A．放电过程中，Mn2+向负极区迁移
B．正极质量减少5.22g 时，减少的锌晶胞数为0.01NA
C．锌晶体的密度为ρ=
g•cm-3
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D．Zn 的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2
B【详解】A．根据图2，交换膜为阴离子交换膜，硫酸根离子向负极区迁移，A 项错误；
B．正极的电极反应式为
，5.22g
的物质的量为0.06mol，负极的电极
反应式为
，根据电子守恒，溶解的锌为0.06mol，而1 个锌晶胞含6 个锌原子，故减少的锌晶
胞数为0.01NA，B 项正确；
C．根据六棱柱体积计算方法以及密度公式直接计算锌密度，
cm ，故密度为ρ=
g•cm-3，C 项错误；
D．Zn 的价电子排布式为
，D 项错误。
故选B。
2．（2023·湖南衡阳·衡阳市八中校考三模）某水性钠离子电池电极材料由
、
、
、
组成，其立
方晶胞嵌入和嵌出
过程中，
与
含量发生变化，依次变为格林绿、普鲁士蓝、普鲁士白三种物质，
其过程如图所示。下列说法错误的是
A．普鲁士蓝中
与
个数比为1：2
B．格林绿晶体中
周围等距且最近的
数为6
C．每个
晶胞完全转化为
晶胞，转移8 个
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D．若普鲁士白的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为
A【详解】A．根据均摊原则，普鲁士蓝晶胞中含Fe:
、CN-数为
、Na+数为4，根据化合价代数和等于0，可知Fe2+ 与Fe3+个数比为1:1，A 错误；
B．根据晶胞图，格林绿晶体中
周围等距且最近的
数为6，B 正确；
C．每个
晶胞有8 个
完全转化为
晶胞，转移8 个
，C 正确；
D．根据均摊原则，普鲁士白晶胞中含Fe:
、CN-数为
、Na+数为
8，若普鲁士白的晶胞棱长为a pm ，则其晶体的密度为
=
，D 正确；
故选A。
3．（2023·广东梅州·统考三模）
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
B．
晶体中距离
最近的
的数目为12
C．若晶胞边长均为
，则
和
之间的最短距离为
D．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
C【详解】A．
位于顶点和面心，个数为
，
位于棱心和体心，个数为
，阴、阳
离子个数比为
，A 项正确；
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B．
晶体的晶胞中，该晶体中距离
最近的
的数目为12，B 项正确；
C．
与
之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半，即
和
之间的最短距离为
，C 项错误；
D．由晶胞结构可知，晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心，D 项正确；
故选C。
4．（2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模）下列有关说法不正确的是
A．MgO 的离子键的键能大于CaO 的
B．干冰和
的晶体类型相同
C．如图所示的晶胞的化学式为
D．DNA 双螺旋的两个螺旋链通过氢键相互结合
B【详解】A．
的半径小于
，所以
的离子键的键能大于
的，A 正确；
B．干冰
为分子晶体，
为共价晶体，二者的晶体类型不相同，B 错误；
C．如图所示的晶胞，
在体心，个数为1，
在顶点，个数为
，
在棱上，个数为
，所以
该晶胞的化学式为
，C 正确；
D．DNA 双螺旋含有N、H 原子，两个螺旋链通过氢键相互结合，D 正确；
故选B。
5．（2023·江苏盐城·盐城中学校考二模）已知：2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g)
，下列说法正
确的是
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A．该反应的平衡常数可表达为
B．该反应一定能自发进行
C．降温有利于提高
的平衡转化率
D．NaCl 晶胞(如图所示)中每个
周围与其距离最近的
有6 个
C【详解】A．该反应的平衡常数可表达为
，故Ａ错误；
B．由题干信息可知，该反应的
，
，当
时，反应能自发进行，故该反应在低温条件
下易自发进行，故Ｂ错误；
C．该反应为放热反应，降温平衡正向移动，有利于提高
的平衡转化率，故Ｃ正确；
D．NaCl 晶胞(如图所示)中每个
周围与其距离最近的
有12 个，故D 错误。
答案为：C。
6．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）氧气传感器40XV 主要用于工业安全方面测量环境中氧
气气体浓度，量程符合0~ 30%范围内使用。一种测定O2含量的气体传感器如图1 所示。传感器工作时，仅
Ag+能在 α -AgI 晶体里迁移，O2透过聚四氟乙烯进入传感器，AgI 的物质的量增加。α-AgI 晶体中I-离子作体心
立方堆积(如图2 所示)，Ag+主要分布在由I-构成的四面体、八面体等空隙中。下列有关说法不正确的是
A．正极反应式为I2+2Ag+ +2e-= 2AgI
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B．负极反应式为Ag+I--e-=AgI
C．电位计读数越大， O2含量越高
D．α-AgI 晶体的摩尔体积Vm=
m3·mo1-1
B【详解】A．传感器工作时，仅Ag+能在 α -AgI 晶体里迁移，O2透过聚四氟乙烯进入传感器，AgI 的物质的
量增加，根据原电池原理，AlI3减少，发生反应4AlI3 +3O2 = 6I2 + 2Al2O3，正极反应式为I2+2Ag+ +2e-= 2AgI，
故A 正确；
B．负极反应式为Ag-e-=Ag＋，故B 错误；
C．根据反应原理发生反应4AlI3 +3O2 = 6I2 + 2Al2O3，O2浓度越大，产生的I2越多，则穿过电位计的电子越多，
故C 正确；
D．根据公式
，
，所以
， α-AgI 晶体中I-离子作体心立方堆积，
２，
（504
10-12）
3m3，故D 正确；
所以本题选B．
7．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）Cu 及其化合物在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列
问题：
(1)通过如图1 所示反应可以实现铜离子的富集，进行回收。
①基态铜原子的核外电子有 种空间运动状态。与Cu 元素同周期，基态原子有2 个未成对电子的金属元
素有 种。下列状态的铜中，电离最外层一个电子所需能量最高的是 (填序号)。
a.[Ar]3dl04s1 b.[Ar]3d94s2 c.[Ar]3d10 d.[Ar]3d9 e.[Ar]3d84s1
②M 所含元素的第一电离能由大到小顺序是 (用元素符号表示)。
③化合物X 中的中心铜离子的配位数是 ，图1 反应中断裂和生成的化学键有 (填序号)。
a.离子键 b.p－pσ 键 c.极性键 d.氢键 e.配位键
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(2)4－甲基咪唑(
)也可与Cu2+形成配合物，4－甲基咪唑分子中1 号N 原子的孤电子对因参与形成
大π 键，电子云密度降低。1 号N 原子杂化方式为 ， (填“1”或“3”)号N 原子更容易与Cu2+形成
配位键。
(3)图2 是MgCu2的拉维斯结构，Mg 以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方
式排列的Cu。图3 是沿立方格子对角面取得的截面。Mg 原子的半径为 pm，该晶胞中原子的空间利用
率为 。
(1) 15 3 d N＞O＞H＞C 4 ce
(2) sp2 3
(3)
a (
)÷a3×100%[或
]×100%
【详解】（1）①基态Cu 原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，共占据15 个轨道，有15 种空间运动状
态；与Cu 元素同周期，基态原子有2 个未成对电子的金属元素有Ti：[Ar]3d24s2，Ni：[Ar]3d84s2，Ge：
[Ar]3d104s24p2三种金属元素；a、[Ar]3dl04s1代表基态铜原子，b、[Ar]3d94s2代表激发态铜原子，c、[Ar]3d10代表
基态Cu+，d、 [Ar]3d9代表基态Cu2+，e、[Ar]3d84s1代表激发态Cu2+，同一元素，电离能逐级增大，基态更稳定，
故电离最外层一个电子所需能量最高的是d。
②M 所含元素为C、N、O、H，同一周期元素，从左向右第一电离能呈增大的趋势，但第V A 元素的第一电离
能比相邻元素的大，第一电离能由大到小顺序是：N＞O>H>C。
③由化合物X 的结构式可知，Cu 与2 个O、2 个N 形成配位键，中心铜离子的配位数是4；由图1 反应中断裂
化学键有—O—H 极性共价键，生成了配位键，故选c、e。
（2）形成大π 键时环上的原子都共平面，则1 号N 原子杂化方式为sp2；4 一甲基咪唑分子中1 号N 原子的孤电
子对因参与形成大π 键，则1 号N 原子不易给出孤电子对，故3 号N 原子更容易与Cu2+形成配位键。
（3）Mg 原子之间最短距离为体对角线的1/4，由于边长是a pm，则体对角线是
，则Mg 原子之间最短
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距离为
pm，故Mg 原子的半径为
pm。由晶胞截面图可知，Cu 原子半径为面对角线的八分之一，则
。Mg 原子位于顶点和面心，个数为
，16 个Cu 原子位于体内，该晶胞中原子的
空间利用率为
。
8．（2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模）铁、锰、铬、锌、铜及其化合物在生产生活中应用广泛。
回答下列问题：
(1)基态Fe 原子的价电子排布式为 。
(2)第二电离能：
(填“>”“<”或“=”)。
(3)一种香豆素衍生物(CHP)可作为测定
的荧光探针，其原理如图所示。
①CHP 所含元素(C、O、N)的电负性从大到小的顺序为 (填元素符号，下同)；其第一电离能从大到小的顺
序为 。
②CHP—Zn 中N 原子的杂化类型为 。
(4)
的一种晶体中，氧原子的堆积模型为面心立方最密堆积(如图所示)，Mn(Ⅱ)填充在氧原子围成的正四面
体空隙中，Mn(Ⅲ)填充在氧原子围成的正八面体空隙中。
已知：
晶胞的体积为
，
表示阿伏加德罗常数，则该晶体的密度为
(用含
、V 的代
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数式表示)。
(1)3d64s2
(2)>
(3) O＞N＞C N＞O＞C sp2，sp3
(4)
【详解】（1）Fe 为26 号元素，电子排布式是[Ar]3d64s2，价电子排布式3d64s2；
故答案为：3d64s2；
（2）铬电子排布式3d54s1，失第二个电子要破坏3d 层半满结构，而锰3d54s2，失第二个电子刚好使4s 失完，锰
失第一个电子能量较大，但第二个电子容易电离。但是由于4s 和3d 能级3d 大，铬会比锰大一点；
故答案为：＞；
（3）①元素的非金属越强，电负性越大，则O＞N＞C，同周期元素，随着原子序数增大，第一电离能越大，
但ⅤA 元素＞ⅥA 元素，则N＞O＞C；
故答案为：O＞N＞C；N＞O＞C；
②由CHP—Zn 结构可知，N 的价层电子对数分别为3、4，则杂化方式为sp2，sp3；
故答案为：sp2，sp3；
（4）根据
；
故答案为：
。
【能力提升】
1．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的四种短周期主族元
素。甲、乙、丙依次为元素X、Y、Z 与元素W 形成的化合物，丁为Z 的最高价氧化物对应水化物的浓溶液。
常温下，丙为红棕色气体，乙能使澄清石灰水变浑浊。上述物质转化关系如图所示，下列说法错误的是
A．H2W2为非极性分子，H2W 为极性分子，且沸点： H2W2> H2W
B．若Y 的最高价氧化物的晶胞参数为apm，则其晶胞密度为
，距离最近的两个分子之间
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的距离为
a pm
C．电负性： W>Z>Y>X； 第一电离能： Z>W>X>Y
D．Z 的最高价氧化物对应水化物的酸根离子的空间构型为三角锥形，Z 原子发生sp2杂化
C【解析】由于丙为红棕色气体，又是Z 与W 组成的化合物，故Z 为N，W 为O，由于乙能使澄清石灰水变浑
浊，乙初步推断为CO2，则Y 单质与N 的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液也就是浓硝酸反应生成CO2和
NO2，则Y 为C，由于C 与浓硝酸反应生成CO2、NO2、H2O，故X 应为H 元素。
A．H2O2为极性分子，A 错误；
B．CO2的晶胞中最近的距离为面心CO2分子到顶点CO2分子之间的距离，应为
，B 错误；
C．电负性：O>N>C>H；第一电离能：N>O>H>C，C 正确；
D．NO 的空间构型为平面三角形，N 原子发生sp3杂化，D 错误；
故答案为C。
2．（2023·吉林长春·东北师大附中校考模拟预测）钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负
极的新型电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒
电池工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0 价Cu 原子。下列说法错误的
是
A．每个Cu2-xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
B．在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu
D．充电时外电路中转移lmol 电子，两极质量变化差为23g
D【解析】由题意可知，Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；
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A．根据“均摊法”， 每个Cu2-xSe 晶胞中含
个Se，则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4×（2-x）
个，设铜离子、亚铜离子分别为a、b，则a+b=4×（2-x），由化合价代数和为零可知，2a+b=4×2，解得a=4x，
故A 正确；
B．由晶胞图示可知，在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心，故B 正确；
C．充分放电时，正极Cu2-xSe 得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-
x)Cu，故C 正确；
D．充电时外电路中转移lmol 电子，阳极释放出1mol 钠离子，质量减小23g，阴极生成1mol 钠，质量增加
23g，两极质量变化差为46g，故D 错误；
故选D。
3．（2023·黑龙江绥化·统考模拟预测）某种新型储氢材料的立方晶胞结构如图所示，其中八面体中心为M 金属
离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。已知该储氢材料的摩尔质量为188
g·mol-1，晶胞参数为a nm。下列说法正确的是
A．M 为铜元素
B．每个晶胞中含有12 个NH3
C．该储氢材料晶胞的体积为a3×10-27 cm3
D．晶胞中M 金属离子与B 原子数之比为1∶2
D【解析】某种新型储氢材料的立方晶胞结构如图所示，其中八面体中心为M 金属离子，顶点均为NH3配体，
八面体位于顶点和面心，八面体的个数为8×
＋6×
＝４，1 个八面体中有1 个M 和6 个NH3，晶胞中含4 个
M 和24 个NH3；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子，四面体位于体内，四面体的个数为8，1 个四面体中
有1 个B 和4 个H，晶胞中含8 个B 和32 个H；据此作答。
A．晶胞中M、NH3、B、H 的个数之比为4∶24∶8∶32=1∶6∶2∶8，晶体的化学式为M(NH3)6(BH4)2，该储氢
材料的摩尔质量为188g/mol，M 的相对原子质量为188-6×17-2×15=56，M 为Fe 元素，A 项错误；
B．1 个八面体中有6 个NH3，1 个晶胞中含4 个八面体，则每个晶胞中含有4×6=24 个NH3，B 项错误；
C．晶胞参数为anm=a×10-7cm，该储氢材料晶胞的体积为(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3，C 项错误；
25
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D．晶胞中M 金属离子与B 原子数之比为4∶8=1∶2，D 项正确；
答案选D。
4．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）化学式为
的笼形包合物四方晶胞结构
如图所示(H 原子未画出)，晶胞中N 原子均参与形成配位键，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为
a=b≠c，
则下列叙述正确的是
A．Zn 在元素周期表d 区
B．设晶体中
原于的杂化方式为
C．
D．Ni2+与Zn2+的配位数之比为2：3
D【详解】A．Zn 在元素周期表中位置为第4 周期第IIB 族，即位于ds 区，A 错误；
B．晶胞中镍离子配位数为4，即晶体中
原于的杂化方式为
，B 错误；
C．由晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为2
=1，Zn2+个数为8
=1，含有CN-为8
=4，NH3个
数为8
=2，苯环个数为4
=2，则该晶胞的化学式为
，则x:y:z=4:2:2=2:1:1，C
错误；
D．晶胞中每个N 原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为4，Zn2+周围形成的配位键数目为6，则
Ni2+与Zn2+的配位数之比为4:6=2:3，D 正确；
故选D。
5．（2023·山西·校联考模拟预测）地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，它们的基本结构单位是
硅氧四面体[
](图1)。石英晶体中的硅氧四面体相连构成螺旋链(图2)。天然硅酸盐组成复杂，硅、氧原子通
过共用氧原子形成各种不同的硅酸根阴离子，一种层状硅酸根阴离子结构如图3 所示。下列说法正确的是
26
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A．基态Si 原子的原子核外的电子有14 种空间运动状态
B．二氧化硅中硅原子的配位数是2
C．图2 中Si 原子的杂化轨道类型是
D．图3 层状硅酸根阴离子结构中硅和氧的原子个数比为2∶5
D【详解】A．1 个原子轨道称为1 种空间运动状态，基态Si 原子的电子排布式为
，原子核外的
电子的空间运动状态数目为
，即有8 种空间运动状态，A 错误；
B．二氧化硅中硅原子的配位数是4，B 错误；
C．
晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体，所以Si 原子的杂化轨道类型是
，C 错误；
D．由图3 可知，每个硅氧四面体分别以三个顶角氧和其他相邻的三个硅氧四面体共享，根据均摊法，每个硅
氧四面体含有的氧原子数为
，含有的硅原子数为1，则硅和氧的原子个数比为
，D 正确；
故选D。
6．（2023·山东淄博·统考三模）
是锂离子电池正极材料，晶体中
围绕
形成八面体，八面体共棱形
成层状空间结构，与
层交替排列。在充放电过程中，
(Ⅲ)与
(Ⅳ)相互转化，
在层间脱出或嵌入，晶
胞组成变化如图所示。下列说法正确的是
27
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A．
中
B．每个
晶胞中
与Co(Ⅳ)个数比为
C．每个
晶胞转化为
晶胞转移的电子数为4
D．相同质量的
分别转化为
与
转移电子数之比为
B【详解】A．由图可知，
中
的个数为2+8
=3，
中
的个数为1+8
=2，则
，
x=
，故A 错误；
B．由A 可知
中
，设每个
晶胞中Co(Ⅳ)的个数为a，
(Ⅲ)的个数为b，根据化合价
代数和为零可知，
+4a+3b=2×2，a+b=1，解得a=
，b=
，
与Co(Ⅳ)个数比为
，故B 正确；
C．
中
的个数为1+8
=2，
中
的个数为1+4
=
，每个
晶胞转化为
晶胞过程中失去
个
，转移的电子数为
，故C 错误；
D．每个
晶胞转化为
转移的电子数为
，
中
的个数为2+8
=3，每个
晶胞转化为
过程中得到1 个
，转移1 个电子，则相同物质的量的
分别转化为
与
转移电子数之比为
，故D 错误；
28
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故选B。
7．（2023·河南郑州·郑州外国语学校校考模拟预测）Cu 元素及其化合物在工农业生产和生活中有重要用途。请
回答下列问题：
(1)基态Cu 原子价电子排布图为 ，其原子核外电子占据的最高能层符号为 ，其最外层电子的电
子云形状为 。
(2)4－甲基咪唑(
)可与Cu+形成配合物。4－甲基咪唑中，1 号N 原子的孤电子对因参与形成大π
键，电子云密度降低。
①4－甲基咪唑中 (填“1”或“3”)号N 原子更容易与Cu+形成配位键。4－甲基咪唑中的大π 键可表示为
。(表示方法为Π
，n 为成环原子个数，m 为形成大π 键电子个数)
②配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因素。若用某结构相似的含O 配
体与Cu+配位，所得配合物的稳定性比含N 配体低，可能的原因是 。
(3)甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，结构如图。
甘氨酸铜中铜原子的杂化方式为 。(填“sp3”或“dsp2”)
(4)O、Cu、Ba、Hg 形成的某种超导材料的晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为
g•cm-3。
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(1)
N 球形
(2) 3 π 电负性：O＞N，O 对孤电子对吸引力强，使得O 作配体时配位能力弱
(3)dsp2
(4)
【详解】（1）Cu 为29 号元素，价电子排布式为3d104s1；其原子核外电子占据的最高能层为第4 层，最外层为
4s；
故答案为：
；N；球形；
（2）①由题意可知，4-甲基咪唑中1 号氮原子的孤电子对因参与形成大Π 键，使电子云密度降低，所以3 号氮
原子易提供孤电子对与亚铜离子形成配位键；每个N 原子形成3 个
键，且4 个N 原子失去了2 个电子，最后
N 原子剩余价电子数为5×4-2-3×4=6 个，即参与形成大Π 键电子数为6，成环原子数为5，可表示为
；故答案
为：
；
②4-甲基咪唑中氧元素的电负性强于氮元素，氧原子对孤电子对吸引力强，所以氧原子做配体时，提供孤电子
对与亚离子形成配位键的能力弱于氮原子；
故答案为：电负性：O＞N，O 对孤电子对吸引力强，使得O 作配体时配位能力弱；
（3）甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，则甘氨酸铜中Cu、与铜形成
键的2 个O、2 个N 处于同一平面，
则铜原子的杂化类型为dsp2 杂化；
30
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（4）由晶胞结构可知，O 原子的个数为
，Cu 原子个数为
，Ba 原子个数为2，Hg 原子个
数为
，0、Cu、Ba、Hg 原子的个数比为4:1:2:1，设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为
=
g•cm-3。
8．（2023·山东·校联考模拟预测）锰及其化合物在化学实验室和化工生产应用非常广泛，回答下列问题：
(1)乙酰丙酮锰(Ⅲ)是一种广泛用于苯酚类化合物氧化偶联的试剂，Me 表示
，中心离子为
离子，采用
杂化，其结构如图1 所示。
乙酰丙酮锰(Ⅲ)中含有 个配位键(
表示阿伏伽德罗常数)，该物质中碳原子的VSEPR 模型为
。若中心离子含有单电子，则配合物为顺磁性物质，则乙酰丙酮锰(Ⅲ) 顺磁性(填“有”或“无”)。
基态原子中，与Mn 同周期中且单电子数与
相同的元素是 。
(2)酸性
能把
氧化成
，
能形成如图2 所示大
键，而羧基酸性随大
键
电子云密度的增大而减弱，则
、
、
酸性从强到弱顺序是 ，
沸点低于
原因是 。
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(3)Mn(Ⅱ)位于
围成的八面体空隙中，形成无限螺旋链的络离子，同一条链内原子作用很强，其形成晶胞结构
图沿x、y 晶轴方向投影如图a 所示，晶胞俯视图如图b 所示，晶胞参数为
、
和
，则该晶胞所带电
荷为 ，阿伏伽德罗常数的值为
，该晶体的密度为
(用含
、a、b 的式子表
示)。
(1) 6NA (正)四面体形、(正)三角形 有 Fe
(2)
的分子量高于
，范德华力大
(3) -4
【详解】（1）乙酰丙酮锰(Ⅲ)的中心离子为
离子，说明配体带一个负电荷，结构如图所示
，氧与
结合都是通过配位键结合，则
乙酰丙酮锰(Ⅲ)中含有
配位键，所含数目
为6NA；乙酰丙酮锰(Ⅲ)中碳原子有两种，一种是双键碳，一种是甲基中的碳，因此VSEPR 模型是平面三角形
和四面体；由于中心离子
采用
杂化，余下三个d 轨道和四个电子，因此会有单电子，则乙酰丙酮锰
(Ⅲ)有顺磁性；
的价电子为
，有四个单电子，基态原子中，与Mn 同周期中，还是四个单电子的是铁
。
（2）F 电负性强，吸引电子能力强，使羧基大
键电子云密度减小，
酸性增强，其次是氯，
次之，乙酸酸性最弱；
分子量高于
，范德华力强，同时Cl 电负性小于F，对
大
键电子云吸引程度弱，氧的电子云密度大，形成分子间氢键强度大，沸点高。
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（3）Mn(Ⅱ)位于
围成的八面体空隙中，图a 中略大的球为Mn(Ⅱ)，周围小球为氯离子，一个氯被两个Mn(Ⅱ)
共用，根据均分，可得Mn(Ⅱ)：
，根据两个图可知，Mn(Ⅱ)位于8 个顶点、4 个棱心、2 个面心、1 个
体心，则Mn(Ⅱ)个数为
4 个，再根据比例关系判断出有12 个
，因此该晶胞带电荷数为
；晶胞密度
。
【真题感知】
1．（2023·江苏·统考高考真题）元素C、Si、Ge 位于周期表中ⅣA 族。下列说法正确的是
A．原子半径：
B．第一电离能：
C．碳单质、晶体硅、SiC 均为共价晶体
D．可在周期表中元素Si 附近寻找新半导体材料
D【详解】A．同主族元素原子半径从上往下原子半径增大，故原子半径：
，A 错误；
B．同周期主族元素，从上往下原子半径增大，更易失电子，第一电离能：
，B 错误；
C．晶体硅、SiC 均为共价晶体，碳单质中金刚石为共价晶体，而石墨为混合晶体，C60为分子晶体，C 错误；
D．周期表中元素Si 附近存在许多准金属，可在其周围寻找半导体材料，D 正确。
故选D。
2．（2023·湖南·统考高考真题）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
。阿伏加德罗常数的值为
。下列说法错误的是
A．晶体最简化学式为
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B．晶体中与
最近且距离相等的
有8 个
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
C【详解】A．根据晶胞结构可知，其中K 个数：8×
=1，其中Ca 个数：1，其中B 个数：12×
=6，其中C 个
数：12×
=6，故其最简化学式为
，A 正确；
B．根据晶胞结构可知，
位于晶胞顶点，Ca2+位于体心，每个
为8 个晶胞共用，则晶体中与
最近且距离
相等的
有8 个，B 正确；
C．根据晶胞结构可知，晶胞中B 和C 原子构成的多面体有14 个面，C 错误；
D．根据选项A 分析可知，该晶胞最简化学式为
，则1 个晶胞质量为：
，晶胞体积为a3×10-
30cm3，则其密度为
，D 正确；
故选C。
3．（2023·湖北·统考高考真题）镧La 和H 可以形成一系列晶体材料
，在储氢和超导等领域具有重要应用。
属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，
中的每个H 结合4 个H 形成类似
的结构，
即得到晶体
。下列说法错误的是
A．
晶体中La 的配位数为8
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B．晶体中H 和H 的最短距离：
C．在
晶胞中，H 形成一个顶点数为40 的闭合多面体笼
D．
单位体积中含氢质量的计算式为
C【详解】A．由
的晶胞结构可知，La 位于顶点和面心，晶胞内8 个小立方体的中心各有1 个H 原子，若
以顶点La 研究，与之最近的H 原子有8 个，则La 的配位数为8，故A 正确；
B．由
晶胞结构可知，每个H 结合4 个H 形成类似
的结构，H 和H 之间的最短距离变小，则晶体中H
和H 的最短距离：
，故B 正确；
C．由题干信息可知，在
晶胞中，每个H 结合4 个H 形成类似
的结构，这样的结构有8 个，顶点数为
4 8=32，且不是闭合的结构，故C 错误；
D．1 个
晶胞中含有5 8=40 个H 原子，含H 质量为
g，晶胞的体积为(484.0 10-10cm)3=(4.84 10-
8)3cm3，则
单位体积中含氢质量的计算式为
，故D 正确；
答案选C。
4．（2023·辽宁·统考高考真题）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
g∙cm-3
B．图1 中O 原子的配位数为6
C．图2 表示的化学式为
D．
取代产生的空位有利于
传导
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C【详解】A．根据均摊法，图1 的晶胞中含Li：8×
+1=3，O：2×
=1，Cl：4×
=1，1 个晶胞的质量为
g=
g，晶胞的体积为(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，则晶体的密度为
g÷(a3×10-30cm3)=
g/cm3，A 项正确；
B．图1 晶胞中，O 位于面心，与O 等距离最近的Li 有6 个，O 原子的配位数为6，B 项正确；
C．根据均摊法，图2 中Li：1，Mg 或空位为8×
=2。O：2×
=1，Cl 或Br：4×
=1，Mg 的个数小于2，根
据正负化合价的代数和为0，图2 的化学式为LiMgOClxBr1-x，C 项错误；
D．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，说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传
导，D 项正确；
答案选C。
5．（2023·全国·统考高考真题）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(
)。回答下列问题：
(1)基态
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：
物质
熔点/℃
800.7
与
均为第三周期元素，
熔点明显高于
，原因是 。分析同族元素的氯化物
、
、
熔点变化趋势及其原因 。
的空间结构为 ，其中
的轨道杂化形式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c 轴的投影图如下所示，晶胞
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中含有 个
。该物质化学式为 ，B-B 最近距离为 。
【答案】(1)
O＞Si＞Fe＞Mg +2
(2)钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而
为分子晶体 随着同族元素的电子层数的增多，其熔点
依次升高，其原因是：
、
、
均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间
作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大 正四面体
(3) 3
【详解】（1）
为26 号元素，基态
原子的价电子排布式为
。元素的金属性越强，其电负性越小，元
素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石(
)中，各元素电负性大小顺序为O＞Si＞Fe＞
Mg；因为
中
、
、
的化合价分别为+2、+4 和-2，x+2-x=2，根据化合物中各元素的化合价的
代数和为0，可以确定铁的化合价为+2。
（2）
与
均为第三周期元素，
熔点明显高于
，原因是：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，
其熔点较高；而
为分子晶体，其熔点较低。由表中的数据可知，
、
、
熔点变化趋势为：
随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，其原因是：
、
、
均形成分子晶体，分子
晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用
力依次增大。
的空间结构为正四面体，其中
的价层电子对数为4，因此
的轨道杂化形式为
。
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（3）由硼镁化合物的晶体结构可知
位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有
个
，由晶胞沿c 轴的投影图可知本题所给晶体结构包含三个晶胞，则晶胞中Mg 的个数为
1；晶体结构中
在正六棱柱体内共6 个，则该物质的化学式为
；由晶胞沿c 轴的投影图可知，B 原子在
图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2 倍，顶点到对边的垂线长度为
，
因此B-B 最近距离为
。
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