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专题十五 晶体类型与晶胞结构分析与计算
1.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。
2.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。
3.了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
4.掌握切割法计算的一般方法，能根据晶胞中微粒的位置计算晶胞的化学式。
5.掌握晶体密度与晶胞参数计算的一般步骤。
考点一 常见晶体类型及性质
1．四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
分子
原子
金属阳离子、自由
电子
阴、阳离子
微粒间的相互作
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
一般不具有导电
性，个别为半导
电和热的良导体
晶体不导电，
水溶液或熔融
1
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后有的导电
体
态导电
2．离子晶体的晶格能
(1)定义
将1 mol 离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量，单位：kJ·mol－1。
(2)影响因素
①离子所带的电荷数：离子所带的电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
③离子晶体的结构类型。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
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12 个。
②冰晶体中，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2 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
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
2
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金刚石
a.碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′
b.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
c.最小碳环由6 个碳原子组成，每个碳原子被12 个六元环共用
d.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，内部
的C 在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶胞中含有8 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4 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2 个硅氧正四面体共用，晶体中Si 原
子与O 原子个数比为1 2∶
c.最小环上有12 个原子，包括6 个O 原子和6 个Si 原子
d.1 mol SiO2晶体中含Si—O 数目为4NA
e.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。每个SiO2
晶胞中含有8 个Si 原子和16 个O 原子
(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
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。
CaF
③
2型：在晶体中，每个Ca2＋吸引8 个F－，每个F－吸引4 个Ca2＋，每个晶胞含4 个Ca2＋，8 个F－。
(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
3
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石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C 原子
采取的杂化方式是sp2。
1．分子晶体不导电，溶于水后也都不导电( )
2．沸点：HF<HCl<HBr<HI( )
3．离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电( )
4．共价晶体的熔点一定比离子晶体的高( )
5．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子( )
6．金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光( )
【提示】1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×
1.（2023·北京卷第1 题）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是
A. 三种物质中均有碳碳原子间的σ 键
B. 三种物质中的碳原子都是sp3杂化
C. 三种物质的晶体类型相同
D. 三种物质均能导电
【答案】A
【解析】原子间优先形成σ 键，三种物质中均存在σ 键，A 项正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，
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石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp 杂
化，B 项错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合晶体，C 项错误；金刚石中没有自由
移动电子，不能导电，D 项错误；故选A。
2. （2023·重庆卷第9 题）配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列说法错误的
是
A. 中心原子的配位数是4
B. 晶胞中配合物分子的数目为2
C. 晶体中相邻分子间存在范德华力
D. 该晶体属于混合型晶体
【答案】D
【解析】由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知，中心原子M 周围形成了4 个配位键，故中心原子
M 的配位数是4，A 正确；由题干图示晶胞结构可知，晶胞中配合物分子的数目为
=2，B 正
确；由题干信息可知，该晶体为由分子组成的分子晶体，故晶体中相邻分子间存在范德华力，C 正确；由
题干信息可知，该晶体为由分子组成的分子晶体，D 错误；故选D。
3.（2023·浙江选考第17 题）（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___________。
【答案】（3）共价晶体 SiP2
【解析】（3）Si 与P 形成的某化合物晶体的晶胞如图可知，原子间通过共价键形成的空间网状结构，形
成共价晶体；根据均摊法可知，一个晶胞中含有
个Si，8 个P，故该化合物的化学式为SiP2。
4.（2022·江苏卷）下列说法正确的是
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A. 金刚石与石墨烯中的
夹角都为
B.
、
都是由极性键构成的非极性分子
C. 锗原子(
)基态核外电子排布式为
D. ⅣA 族元素单质的晶体类型相同
【答案】B
【解析】金刚石中的碳原子为正四面体结构，
夹角为109°28′，故A 错误；
的化学键为Si-H，
为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；
的化学键为Si-Cl，为极性键，为正四
面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B 正确；锗原子(
)基态核外电子排布式为[Ar]
，
故C 错误；ⅣA 族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为共价晶体，故D 错误；故
选B。
1．（2023·河北·校联考三模）实验室制取HF 的原理为
，氢氟酸可用来刻
蚀玻璃，发生反应：
。
的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为
。下列说法错
误的是
A．简单氢化物的稳定性：
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B．
、
、
三者的VSEPR 模型均为四面体形
C．
晶体与Si 晶体的晶体类型相同，二者均为良好的半导体
D．
晶体中
与
之间的最近距离为
【答案】C
【解析】A．非金属性：
，则简单氢化物的稳定性：
，A 正确；
B．
、
和
的中心原子的价层电子对数均为4，故VSEPR 模型均为四面体形，B 正确；
C．二氧化硅晶体和硅晶体均为共价晶体，共同点为熔点高、硬度大，不同点是二氧化硅晶体不导电，硅
晶体是良好的半导体材料，C 错误；
D．
晶体中
为面心立方最密堆积，
位于
围成的正四面体的空隙中，
与
之间的最近
距离为立方晶胞体对角线长的
，即为
，D 正确；
故选C。
2．（2023·山东菏泽·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
【答案】B
【解析】A．
的半径小于
，所以
的离子键的键能大于
的，A 正确；
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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。
3．（2023·湖北武汉·模拟预测）砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，熔点为1238℃，用于制作太阳能电池
的材料，其结构如图所示，其中以原子1 为原点，原子2 的坐标为(1，1，1)。下列有关说法中错误的是
A．原子3 的坐标为(
，
，
)
B．Ga 的配位数为4
C．GaAs 为共价晶体
D．若将Ga 换成Al，则晶胞参数将变小
【答案】A
【解析】A．由图可知，原子3 在x、y、z 轴上的投影分别为
，坐标为
，A 错误；
B．根据晶胞结构可知，Ga 的配位数为4，B 正确；
C．GaAs 的熔点为1238℃，硬度大，熔点高硬度大，故晶体类型为共价晶体，C 正确；
D．Ga 原子半径比Al 小，则若将Ga 换成Al，则晶胞参数将变小，D 正确；
故选A。
考点二 晶胞模型与晶胞参数计算
一、晶胞模型与切割法计算
1．晶胞中微粒数的计算方法——切割法
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(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
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
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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。
二、晶胞参数计算
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＝a。
②体对角线长＝a。
③体心立方堆积4r＝a(r 为原子半径)。
④面心立方堆积4r＝a(r 为原子半径)。
3．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
三、原子分数坐标、投影图
(一)晶胞原子分数坐标的确定
1．概念
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。原子分数坐标参
数表示晶胞内部各原子的相对位置。
2．原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1 个单位。
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(3)从原子所在位置分别向x、y、z 轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
(二)晶胞投影图
1．简单立方模型投影图
x、y 平面上的投影图：
2．体心立方模型投影图
x、y 平面上的投影图：
3．面心立方模型投影图
x、y 平面上的投影图：
4．金刚石晶胞模型投影图
x、y 平面上的投影图：
5．沿体对角线投影(以体心立方和面心立方为例)
(1)体心立方堆积
(2)面心立方最密堆积
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1.（2023·辽宁卷第14 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
【答案】C
【解析】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；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；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；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；故选
C。
2.（2023·湖北卷第15 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（ ）
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A.
晶体中La 的配位数为8
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
【答案】C
【解析】由LaH2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；由LaHX晶胞结构可知，每个
H 结合4 个H 形成类似CH4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；由题干信息可知，在LaHX晶胞中，每个H 结合4 个H 形成类似CH4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；1 个LaHX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LaHX单位体积中含氢质量的计
算式为
，故D 正确；故选C。
3.（2023·湖南卷第11 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
apm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是
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A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B. 晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+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
【答案】C
【解析】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KCaB6C6，A 正确；根据晶胞结构可知，K+位于晶胞体心，Ca 位于定点，则晶
体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8 个，B 正确；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；根据选项A 分析可知，该晶胞最简化学式为KCaB6C6，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。
4.（2023·全国乙卷第35 题）（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 轴的投影图如下所示，晶胞中含有_______个
。该物质化学式为_______，B-B 最近距离为
_______。
【答案】（3）3 MgB2
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【解析】（3）由硼镁化合物的晶体结构、晶胞沿c 轴的投影图可知，Mg 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Mg，B 在正六棱柱体内共6 个，则该物质的化学式为
MgB2；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
。
5.（2023·山东卷第16 题）（3）一定条件下，
和
反应生成
和化合物
。已知
属于四
方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数
)，其中
化合价为+2。上述反应
化学
方程式为_____。若阿伏加德罗常数的值为
，化合物
的密度
_____
(用含
的代数式表
示)。
【答案】（3）
【解析】（3）一定条件下，
、
和
反应生成
和化合物X。已知X 属于四方晶系，其中Cu
化合价为+2。由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为
、白球的个数为
、灰色球的个数为
，则X 中含有3 种元素，其个数比为1:2:4,由于其中
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Cu 化合价为+2、
的化合价为-1、K 的化合价为+1，根据化合价代数和为0，可以推断X 为
，上
述反应的化学方程式为
。若阿伏加德罗富数的值为
，晶胞的质量
为
，晶胞的体积为
，化合物X 的密度
。
1．（2024·江西·统考模拟预测）朱砂(硫化汞)在众多先秦考古遗址中均有发现，其立方晶系型晶胞如下
图所示，晶胞参数为anm，A 原子的分数坐标为
，阿伏加德罗常数的值为
，下列说法正确的是
A．S 的配位数是6
B．晶胞中B 原子分数坐标为
C．该晶体的密度是
D．相邻两个Hg 的最短距离为
【答案】C
【解析】A．由晶胞图知，S 的配位数是4，A 错误；
B．由A 原子的分数坐标为
，结合投影图知，晶胞中B 原子分数坐标为
，B 错误；
C．由晶胞图可知，S 有4×1=4 个，Hg 有
，故该晶体的密度是
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，C 正确；
D．相邻两个Hg 的最短距离面对角线的一半，为
，D 错误；
故选C。
2．（2024·吉林·统考模拟预测）镍酸镧电催化剂立方晶胞如图所示，晶胞参数为a，具有催化活性的是
，图①和图②是晶胞的不同切面。下列说法错误的是
A．催化活性：①>②
B．镍酸镧晶体的化学式为
C．
周围紧邻的O 有4 个
D．
和
的最短距离为
【答案】C
【解析】A．具有催化活性的是
，图②中没有Ni 原子，则催化活性：①>②，故A 正确；
B．镍酸镧电催化剂立方晶胞中含有1 个Ni，
=3 个O，8
=1 个La，镍酸镧晶体的化学式为
，故B 正确；
C．由晶胞结构可知，
在晶胞体心，O 在晶胞的棱心，则La 周围紧邻的O 有12 个，故C 错误；
D．由晶胞结构可知，
和
的最短距离为体对角线得一半，为
，故D 正确；
故选C。
3．（2024·广西·统考模拟预测）某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图1(为便于观察，省略了2 个图
2 的结构)，晶胞边长为apm。下列说法正确的是
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A．晶体的化学式为
B．晶胞中与1 个Mg 配位的Ni 有6 个
C．晶胞中2 个Ni 之间的最近距离为apm
D．镁镍合金中Mg、Ni 通过离子键结合
【答案】A
【解析】A．Ni 位于顶点和面心，根据均摊法，Ni 的个数为8×
+6×
=4，每个Ni 原子周围有6 个H，因
此H 有24 个，Mg 都在体内，因此Mg 有8 个，晶体的化学式为Mg2NiH6，A 正确；
B．由图像可知，Mg 周围距离最近且相等的Ni 有4 个，因此晶胞中与1 个Mg 配位的Ni 有4 个，B 错误；
C．由图像可知，晶胞中最近的2 个N 位于面的中心和顶点上，距离为面对角线的一半，即
apm，C 错
误；
D．Mg、Ni 均为金属，合金中Mg、Ni 通过金属键结合，D 错误；
故选A。
1．（2024·江苏南京·统考一模）氧元素是地球上存在最广泛的元素，也是与生命活动息息相关的主要元
素，其单质及化合物在多方面具有重要应用。氧元素存在多种核素，游离态的氧主要有
、
，工业上
用分离液态空气、光催化分解水等方法制取
。氢氧燃料电池是最早实用化的燃料电池，具有结构简单、
能量转化效率高等优点；25℃和
下，
的燃烧热为
。氧能与大部分元素形成
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氧化物如
、
、
、
、
、
、
等；过氧化物如
、
等可以作为优
秀的氧化剂。下列说法正确的是
A．
、
、
互为同素异形体
B．分子中键角大小：
C．
分子中
键和
键数目比为
D．如图所示
晶胞中有4 个铜原子
【答案】D
【解析】A．
16O、
17O、
18O 是氧元素的不同原子，互为同位素，不能互为同素异形体，故A 错误；
B．SO3中S 原子价层电子对个数=3+
=3 且不含孤电子对；SO2中S 原子价层电子对个数=2+
=3 且含有1 个孤电子对，孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，这
两种微粒空间构型依次是平面三角形、V 形，分子中键角大小：SO2＜SO3，故B 错误；
C．CO2分子结构为O=C=O，CO2分子中σ 键和π 键数目比为2：2=1：1，故C 错误；
D．如图所示Cu2O 晶胞中，铜原子位于晶胞内部，共有4 个铜原子，氧原子位于晶胞中心和8 个顶角，故
D 正确；
故选D。
2．（2024·辽宁沈阳·统考一模）某立方晶系的锑钾
合金可作为钾离子电池的电极材料，下图表示
晶胞。下列说法中错误的是
A．该晶胞的体积为
B．
和
原子数之比为
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C．与
最邻近的
原子数为4
D．该晶胞的俯视图为
【答案】D
【解析】A．
晶胞的体积为
，该晶胞的体积为
，A 正确；
B．根据图示
晶胞中平均含有
原子数为
，
原子数为
，
和
原子数之比为
，B 正确；
C．由图可知，
晶胞体心处
最邻近的
原子数为4，C 正确；
D．根据图示推出晶胞顶点、面心、内部存在
原子，该晶胞的俯视图为
，D 错误；
故选D。
3．（2024·河北·校联考模拟预测）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(
)，已知晶体硅的晶胞如图，下列说法错误的是
A．Fe2+价电子排布式为3d6，未成对电子数是4
B．橄榄石中各元素第一电离能和电负性大小顺序均为O>Si>Fe>Mg
C．硅的氯化物SiCl4分子是非极性分子，Si 的杂化方式是sp3
D．若单晶硅晶胞参数是anm，则Si 原子的原子半径为
【答案】D
【解析】A．铁元素的原子序数为26，基态亚铁离子的价电子排布式为3d6，3d 轨道中含有4 个未成对电
子，故A 正确；
B．金属元素的第一电离能和电负性小于非金属元素，同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势、电
负性依次增大，同主族元素，从上到下元素的第一电离能和电负性依次减小，则O 元素的第一电离能和电
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负性大于硅元素；元素的金属性越强，第一电离能和电负性越小，则四种元素的第一电离能和电负性大小
顺序均为O>Si>Fe>Mg，故B 正确；
C．四氯化硅分子中硅原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，则分子中硅原子的杂化方式是sp3杂
化，分子的空间构型为结构对称的正四面体形，属于非极性分子，故C 正确；
D．由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的硅原子与位于体对角线
处的硅原子的距离最近，则硅原子的原
子半径为
，故D 错误；
故选D。
4．（2024·广西·校联考模拟预测）氧化铈(CeO2)常用作玻璃工业添加剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，
Y3+占据原来Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构，这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性质和应
用。假设CeO2晶胞边长为apm，下列说法错误的是
A．CeO2晶胞中
与最近
的核间距为
B．CeO2立方晶胞中铈离子的配位数为4
C．CeO2晶胞中氧离子填充在铈离子构成的四面体空隙中
D．若掺杂Y2O3后得到n(CeO2) n(Y
∶
2O3)=0.8 0.1
∶
的晶体，则此晶体中O2−的空缺率为5%
【答案】B
【解析】A．CeO2晶胞中
与最近
的核间距为晶胞对角线长度的四分之一，即
，选项A 正
确；
B．由图知，CeO2立方晶胞中Ce 位于顶点和面心，O 位于8 个小立方体的体心，则铈离于的配位数为8，
选项B 错误；
C．结合选项B 可知，CeO2晶胞中氧离子填充在铈离子构成的四面体空隙中，选项C 正确；
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D．氧化铈(CeO2)立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，则未掺杂前每个晶胞中含4 个Ce8 个
O、若掺杂Y2O3后得到n(CeO2) n(Y
∶
2O3)=0.8 0.1
∶
的晶体，每个晶胞中Ce 与Y 共4 个时含
4×(0.8×2+0.1×3)=7.6 个O，则此晶体中O2−的空缺率
=5%，选项D 正确；
故选B。
5．（2024·河北·校联考一模）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
【分析】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。
【解析】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。
6．（2024·山东·校联考模拟预测）快离子导体是一类具有优良导电能力的固体电解质。图1(Li3SBF4)和图
2 是潜在的快离子导体材料的结构示意图。温度升高时，NaCl 晶体出现缺陷，晶体的导电性增强。该晶体
导电时，③迁移的途径有两条：
途径1：在平面内挤过2、3 号氯离子之间的狭缝(距离为x)迁移到空位。
途径2：挤过由1、2、3 号氯离子形成的三角形通道(如图3，小圆的半径为y)迁移到空位。
已知：氯化钠晶胞参数a=564pm，r(Na+)=95pm，r(Cl-)=185pm，
=1.4，
=1.7。
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下列说法不正确的是
A．第二周期元素中第一电离能介于B 和F 之间的元素有4 种
B．图1 所示晶体中，每个Li+与4 个呈四面体结构的离子相邻
C．氯化钠晶体中，Na+填充在氯离子形成的正八面体空隙中
D．温度升高时，NaCl 晶体出现缺陷，晶体的导电性增强，该晶体导电时，③迁移的途径可能性更大的是
途径1
【答案】D
【解析】A．第二周期元素第一电离能从左向右呈增大趋势，由于Be 的2s 轨道全满，N 的2p 轨道半满，
结构稳定，造成Be 和N 比同周期相邻元素的第一电离能高，因此第一电离能介于B 和F 之间的有Be、
C、N、O 共4 种，A 正确；
B．由图1 所示晶体结构可知，Li+位于棱心，正四面体结构的离子在体心，则每个Li+与4 个呈四面体结构
的离子相邻，B 正确；
C．
NaCl 晶胞中Na+周围有3 个Cl-，则在NaCl 晶体中，Na+周围等距离最近有6 个C1-，6 个C1-构成正
八面体结构，即Na+填充在C1-堆积而成的八面体空隙中，C 正确；
D．氯化钠晶胞参数a=564pm，则图2 的小立方的边长为其一半。由1、2、3 号氯离子形成的三角形为等
边三角形，边长等于图2 中面对角线长度，故三角形边长=
，即
，r(Cl-)=185pm，解得x=24.8pm，该距离比钠离子的直径小很多；等边三角形的内部
小圆的圆心是等边三角形的重心，其到三角形顶点的距离为
，就是这个三角形的高的三分之二，
所以，
，则y=38.7pm，则小圆的直径为77.4pm，这个空隙比x 大很多，
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Na+如果能挤过，那么挤过由1、2、 3 号氯离子形成的三角形通道相对容易些，即迁移可能性更大的途径
是途径2，D 错误；
故选D。
7．（2024·广西北海·统考一模）某铜的氯化物常作工业催化剂，其晶胞结构如图所示，晶胞中C、D 两原
子核间距为298pm。设阿伏加德罗常数的值为
，则下列说法正确的是
A．Cu 的+2 价比+1 价稳定，是因为最外层电子达到半充满结构
B．此氯化物的化学式为
C．晶胞中Cu 位于Cl 形成的四面体空隙
D．Cu 与Cl 的核间距为棱长的
倍
【答案】C
【解析】A．Cu 的+1 价最外层电子达到全充满结构(3d10)，所以+1 价稳定，故A 错误；
B．此晶体中Cl 位于顶点和面心，个数为
=4，Cu 位于晶胞内部，个数为4，Cu 和Cl 的原子个
数比为1 1∶，化学式为CuCl，故B 错误；
C．根据晶胞图可知，1 个Cu 与4 个Cl 相连，因此 Cu 位于Cl 形成的四面体空隙，故C 正确；
D．把立方体分为8 个小立方体，Cu 位于小立方体的体心，Cu 与Cl 的核间距为体对角线的一般，即为棱
长的
倍，故D 错误；
故选C。
8．（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模）氮化铬的晶胞结构如图所示，A 点分数坐标为(0，0，0)。氮
化铬的晶体密度为dg/cm3，摩尔质量为M g/mol，晶胞参数为anm，NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说
法正确的是
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A．铬原子的价电子排布式为
B．Cr 原子位于N 原子构成的四面体空隙中
C．距离Cr 原子最近的Cr 原子有8 个
D．
【答案】D
【解析】A．已知Cr 是24 号元素，根据洪特规则及特例可知，基态铬原子价层电子排布式为3d54s1，A 错
误；
B．由题干晶胞示意图可知，Cr 原子位于N 原子构成的八面体空隙中，B 错误；
C．由题干晶胞示意图可知，距离体心的Cr 原子最近的Cr 原子位于棱心，共有12 个，C 错误；
D．由题干晶胞示意图可知，N 原子位于顶点和面心，个数为8×
+6×
=4，Cr 原子位于棱心和体心，个
数为12×
+1=4，晶胞质量为
g，晶胞体积为（a×10-7）
3cm3，根据ρ=
可得，dg⋅cm-3=
，则a=
，D 正确；
故选D。
9．（2023·河北邯郸·统考一模）设
为阿伏加德罗常数的值。工业上用接触法制备硫酸的微流程如图：
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下列叙述正确的是
A．
和
生成
的反应是熵增反应
B．
完全转化成红色粉末和
时转移的电子数为
C．
的晶胞结构如图所示，
恰好切成
个如图所示的晶胞
D．上述工艺中使用足量的氧气可以将硫全部转化成硫酸
【答案】C
【解析】A．
和
生成
的反应方程式为
，是熵减反应，故A 错误；
B．
和O2反应方程式为
，O 元素化合价从0 到-2，所以
完全转化
成红色粉末和
时转移的电子数为
，故B 错误；
C．根据
的晶胞结构示意图，一个晶胞中含有4 个
，
物质的量为
，恰好
切成
个如图所示的晶胞，故C 正确；
D．
是可逆反应，无法全部转化，所以上述工艺中无法将硫全部转化成硫酸，故D 错
误；
故选C。
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10．（2023·吉林长春·统考一模）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
。设
为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．晶体的最简化学式为
B．晶体中与
最近且距离相等的
有4 个
C．晶胞中B 和C 原子构成的多面体有14 个面
D．晶体的密度为
【答案】B
【解析】A．根据均摊法，K 原子处在晶胞顶点，个数为
=1，Ca 原子处在体心，个数为1 个，B 原子
在晶胞每个面上有2 个，则个数为12
=6，C 原子每个面上有2 个，个数为12
=6，则晶胞的最简化学
式为
，故A 正确；
B．K 原子处在晶胞顶点，Ca 原子处在晶胞体心，1 个K 原子同时被8 个晶胞共有，则晶体中与
最近且
距离相等的
有8 个，故B 错误；
C．晶胞中B 和C 原子构成的多面体，同一个面上的B 和C 原子构成的面总共有6 个，晶胞每个顶点对应
1 个B 和C 原子构成的面，总共有8 面，合起来6+8=14，故C 正确；
D．晶胞的质量为
，晶胞的体积为v=a3 10-30cm3，则晶胞密度为
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，故D 正确；
答案B。
11．（2023·湖北武汉·联考一模）一种超导材料(仅由
三种元素组成)的长方体晶胞结构如图所示
(已知
，用
表示阿伏加德罗常数的值)：
下列说法正确的是
A．基态
失去
能级上的一个电子转化为
B．若
点原子分数坐标为
，则
点原子分数坐标为
C．
之间的距离为
D．晶体的密度为
【答案】D
【解析】A．基态
失去
能级上的一个电子转化为
，A 错误；
B．若
点原子分数坐标为
，则
点原子分数坐标为
，B 错误；
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C．
之间的距离为面对角线的
，数值为
，C 错误；
D．晶体结构中
的个数分别为：
，化学式为
，晶体
的密度为
，D 正确；
故选D。
12．（2023·辽宁·校联考三模）一种由Cu、In、Te 组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边
夹角均为90°，晶体中Te 原子填充在Cu、In 围成的四面体空隙中，A 点、B 点原子的分数坐标分别为
、
，下列说法错误的是
A．该晶体的化学式为
B．C 点原子的分数坐标为
C．晶胞中四面体空隙的占有率为50%
D．晶胞中C、D 间距离
【答案】D
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【解析】A．晶胞中位于顶点、面上、和体内的Cu 原子个数=
，位于面上、棱上的In 原
子个数=
，位于体内的Te 原子个数=8×1=8，则Cu、In、Te 的原子个数比为4:4:8=1:1:2，晶
体的化学式为CuInTe2，A 正确；
B．由位于顶点A 点和体心B 点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、
可知，晶胞边长为1，则位于体
对角线
处，面对角线
处的C 原子的分数坐标分别为
，B 正确；
C．由晶胞结构可知，In 原子形成的四面体空隙有8 个，形成的八面体空隙也有8 个，则四面体空隙的占
有率为
，C 正确；
D．由晶胞中C、D 形成的直角三角形的边长为
pm、
pm 可知，C、D 间距离d=
，D 错误；
故选D。
13．（2023·北京海淀·校考三模）钛酸钙是典型的钙钛矿型化合物，该类化合物具有特殊的理化性质，比
如吸光性、电催化性等，其晶体结构如图所示。下列说法正确的是
A．基态钛原子价电子排布式为4s23d2
B．钛酸钙的化学式为CaTiO2
C．每个晶胞中含有8 个Ca2+
D．每个Ca2+周围距离最近且等距的O2-有12 个
【答案】D
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【分析】每个晶胞中钛离子为1 个，晶胞的八个钙离子在立方体顶点上，六个氧离子在面心，根据均摊原
则，每个晶胞实际占有钙离子数目为
，氧离子数目为
，晶胞的化学式为CaTiO3。
【解析】A．Ti 为22 号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，可见其价层电子排布式为
3d24s2，A 错误；
B．每个晶胞中钛离子为1 个，晶胞的八个钙离子在立方体顶点上，六个氧离子在面心，根据均摊原则，
每个晶胞实际占有钙离子数目为
，氧离子数目为
，所以晶胞的化学式为CaTiO3，B 错
误；
C．每个晶胞实际占有钙离子数目为
，C 错误；
D．由晶胞结构可知，以顶点为研究对象，在1 个晶胞中Ca²⁺周围距离最近且等距的O2-有3 个，该顶点被
8 个晶胞共用，则每个Ca²⁺周围距离最近且等距的O2-有=3×8×
=12 个，D 正确；
故选D。
14．（2023·湖南长沙·联考模拟预测）科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示。下列说法
错误的是
A．晶体最简化学式为KCaB6C6
B．该晶体属于分子晶体
C．晶体中与Ca 最近且等距离的B 有12 个
D．晶体中C 原子的杂化类型为sp3
【答案】B
【解析】A．根据“均摊法”，该晶胞中含K（位于顶点）：8×
=1、Ca（位于体心）：1、B（位于面
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上）：12×
=6、C（位于面上）：12×
=6，则晶体最简化学式为KCaB6C6，A 项正确；
B．该晶体是一种高温超导材料，该晶体不可能属于分子晶体，B 项错误；
C．由晶胞结构可知，Ca 位于体心，B 位于面上，晶体中与Ca 最近等距离的B 有12 个，C 项正确；
D．C 位于面上，结合晶胞结构知，C 的价层电子对数为4，C 原子采取sp3杂化，D 项正确；
故选B。
15．（2023·河北唐山·统考模拟预测）AlxCoOy的立方晶胞如图所示，已知处在体心处的原子为Co，晶胞
参数anm，下列说法错误的是
A．x=1，y=3
B．该晶胞的密度为
C．该晶胞的俯视图为
D．晶体中一个Al 周围与其最近的O 的个数为6
【答案】D
【解析】A．黑球位于顶点，个数为
=1，白球位于面心，个数为
=3，钴原子位于体心，个数为
1，根据化合价代数和为0，则黑球为Al，白球为O，化学式为AlCoO3，即x=1，y=3，故A 说法正确；
B．晶胞的质量为
=
，晶胞的体积为(a×10-7)3cm3，则晶胞的密度为
g/cm3=
g/cm3，故B 说法正确；
C．俯视时，顶点黑球重合，侧面上的白球投影到棱的中线上，上下面心白球与体心重合，因此俯视图为
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，故C 说法正确；
D．与Al 距离最近的O 位于面心上，个数为12 个，故D 说法错误；
故选D。
16．（2023·湖南郴州·统考一模）
晶体硬度大、耐磨、耐高温，是飞行器红外增透的理想材料，其合成
途径之一为
立方晶胞结构如图所示(已知：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)。图中原子1 的坐标为
，下列说
法正确的是
A．
晶体属于分子晶体
B．
分子的空间构型是平面三角形
C．氢化物的稳定性与沸点：
D．原子2 和3 的坐标分别为
【答案】D
【解析】A．根据
晶体硬度大、耐磨、耐高温，可判断
是共价晶体，A 错误；
B．
中心原子P 为sp3杂化，其
键电子对数为3，孤电子对数为1，分子的空间构型是三角锥形，B 错
误；
C．元素的非金属性越强其简单氢化物的稳定性越强，则氢化物的稳定性
，氢化物的沸点
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与相对分子质量和氢键有关，氢化物的沸点为
，C 错误；
D．图中原子1 的坐标为
，则原子2 的坐标为
，原子3 的坐标为
，D 正确；
故选D。
17．（2023·山西晋城·校考模拟预测）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．晶体的密度为
B．晶体最简化学式为
C．晶体中与
最近且距离相等的
有12 个
D．昆胞中
和
原子构成的多面体有14 个面
【答案】C
【解析】A．根据均摊法，钙原子的个数为1，钾原子的个数为8×18=1，通过晶体密度公式ρ=
=
，故A 正确；
B．根据均摊法，钙原子的个数为1，钾原子的个数为8×18=1，硼原子、碳原子个数均为12×
=6，晶体
最简化学式为KCaB6C6，故B 正确；
C．晶体最简化学式为KCaB6C6，根据与Ca2+最近且距离相等的K+有8 个，可判断与K+最近且距离相等的
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Ca2+的个数也为8 个，故C 错误；
D．通过欧拉定理：顶点数+面数-棱数=2，则面数=棱数-顶点数+2=36-24+2=14，故D 正确；
故选C。
18．（2023·黑龙江大庆·校考模拟预测）CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的晶胞结构相似(如图所示)，
但CaC2晶体中含有哑铃形的
，使晶胞沿一个方向拉长，下列关于CaC2晶体的说法正确的是
A．每个 Ca2+ 周围距离最近且相等的
的数目为 6
B．CaC2晶体，每个晶胞中含有 4 个 Ca2+ 和 4 个
C．6.4 gCaC2晶体中含有 0.2 mol 阴离子
D．每个 Ca2+周围距离最近且相等的 Ca2+有 12 个
【答案】B
【解析】A．根据题意可知，存在C
使沿一个方向拉长，根据晶胞图可知，每个Ca2+周围距离最近且相
等的C
的数目为4，故A 错误；
B．CaC2晶体中，每个晶胞中含有Ca2+数目为
=4 个，C
的数目为
=4，故B 正确；
C．6.4gCaC2物质的量为0.1mol，CaC2中的阴离子为C
，则含阴离子物质的量为0.1mol，故C 错误；
D．该晶胞中沿一个方向拉长，导致晶胞的一个平面的长与宽不等，与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+应
为4 个，故D 错误；
故选B。
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