2023届高考化学一轮复习《第37讲　晶体结构与性质》

高考化学一轮复习:第37讲晶体结构与性质

【考纲解读】

考纲解读考向预测

1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其1.本部分内容在高考选考题中

物理性质。进行考查，大约占6〜8分。

2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间2.高考考查点是：

作用力的区别。①晶体常识；

3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。②分子晶体与原子晶体；

4.了解分子晶体结构与性质的关系。③金属晶体；

④离子晶体。

5.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶

体的结构与性质的关系。它是原子结构和化学键知识的

延伸提高，其中对四大晶体做了

6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理

阐述，结合数学立体几何的知

性质。了解金属晶体常见的堆积方式。

识，充分认识和挖掘典型晶胞的

7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关

结构，形象、直观地认识四种晶

的计算。

体。

【思维导图】

核心素养思维导图

1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及Ulk结构：平行六■体.■柱.六■柱

二或予晶体，暂帛石、

晶体的类型，能从不同角度分析晶体的

F用,YQ靖1*4

组成粒子、结构特点，能从宏观和微观X

构一石■履状结构，金属总体：内**枳模P

相结合的视角分析与解决实际问题。勺

ft口的汁！1AfA（4；等

2.证据推理与模型认知：能运用典型-8a-一编博点.京■性.糖电.S热性

晶体模型判断晶体的结构特点及组成

并进行相关计算。

3.变化观念与平衡思想：认识不同晶

体类型的特点，能从多角度、动态的分

析不同晶体的组成及相应物质的性质。

【名师备考建议】

晶体结构与性质为高考必考内容，晶体结构知识主要考查晶体构成微粒的直径、核间距、晶体密度、

晶胞参数等的计算，配位数、化学式的判断，利用原子分数坐标判断晶体中原子的相对位置。晶体性质知

识主要考查晶体类型的判断，晶体熔沸点高低的比较及原因解释。难度以中等或中等偏难为主，高考命题

围绕陌生物质的晶体密度、晶胞参数计算，晶体中原子的空间位置判断等知识点，考查考生触类旁通、具

体问题具体分析处理的能力。

2023年高考备考应掌握教材中典型的分子晶体（冰、干冰、碘单质）、离子晶体（NaCl、CsCKCaF?）、

金属晶体（Cu、Mg等）、原子（共价）晶体（金刚石、SiCh等）的结构特点，建立常见晶体结构的思维模型。关

注社会热点、科技前沿成果中涉及的新型物质的结构，并能运用晶体模型理论对新型物质的结构进行判断，

对其性质进行预测和解释。熟练掌握运用均抻法和数学思维解决不同晶体模型的有关计算。

预计2023年高考会选择有社会价值或科研价值的新颖素材创设命题情境，考查以下几点：

(1)根据所给晶胞，计算所含粒子数、化学式。

(2)能写出晶胞中某些粒子的坐标点。

(3)能计算出晶胞中某些特殊点之间的距离。

(4)能根据所给量计算出晶胞的密度。

(5)熟悉四种晶体类型，能根据已知性质判断晶体类型。

(6)会比较各类不同晶体的熔、沸点大小。

(7)会分析常见晶体中粒子的位置关系。

有对于晶体结构与性质的考查会更遵循新课标和新教材的变化，试题设计会更好地体现宏观辨识与微

观探析化学学科核心素养的要求。

02/101

【真题再现•辨明考向】

1.（2023届八省八校第一次联考）FeS2具有良好半导体性能。FeS?晶体与NaCl晶体的结构相似，如图

给出了FeS2晶胞中的Fe?+和位于晶胞体心的Sf（S＞中的ST键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他Sf

已省略）。下列有关该FeS2晶体的说法错误的是

--------

0-0S5•Fe2+

A.一个晶胞中S厂的数目为2B.Fe2+的配位数为6

C.该晶体中存在非极性键D.晶胞中其他S歹均位于棱心

答案：A

解析：A.根据均摊法，一个晶胞中Fe2+为8x]+6xJ=4,则根据FeS?化学式可知，一个晶胞中S夕的

oZ

数目为4,A错误；

B.FeS2晶体与NaCl晶体的结构相似，图中离体心Sf最近的Fe?+有6个，配位数为6,则Fe?+的配

位数也为6,B正确；

C.S厂中存在硫硫非极性键，C正确；

D.FeSz晶体与NaCl晶体的结构相似，晶胞中其他S歹均位于棱心，一个晶胞中S广为12x；+l=4,

D正确；

2.（2022年湖北卷）某立方卤化物可用于制作光电材料•，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是

A.Ca?+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+

C.该物质的化学式为KCaF3D.若V换为C「，则晶胞棱长将改变

答案：B

解析：A.Ca2+配位数为与其距离最近且等距离的F的个数，如图所示，Ca2+位于体心，F位于面心,

所以Ca?+配位数为6,A正确;

B.丁与K+的最近距离为棱长的乎，F-与Ca2+的最近距离为棱长的/所以与*距离最近的是Ca?+,

B错误；

C.K+位于顶点，所以K+个数68=1,F位于面心，F-个数46=3,Ca?+位于体心，所以Ca?+个数=1,

oZ

综上，该物质的化学式为KCaF3,C正确；

D.F-与C「半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；

3.(2022年新高考山东卷)Cu2rse是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意

QSe2-ONa+、Cu+、Cu"可能占据的位置©Na+

A.每个Cu2-xSe晶胞中CF+个数为x

B.每个Nazse晶胞完全转化为Cu2rse晶胞，转移电子数为8

C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为l—x

D.当NayCu2fse转化为NaCuSe时，每转移(l-y)mol电子，产生(l-x)molCu原子

答案：D

解析：A.由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8x1+6x^E,位于体内的铜离子和亚

82

铜离子的个数之和为8,设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b,则a+b=8-4x,由化合价代数

和为0可得2a+b=4x2,解得a=4x,故A错误；

B.由题意可知，NazSe转化为Cu“Se的电极反应式为Na2Se-eT(2-x)Cu=Cu2.xSe+Na+,由晶胞结

构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8x1+6x^=4,则每个晶胞中含有4个NazSe,转移电子数为4,

82

故B错误；

C.由题意可知，Cu%xSe转化为NaCuSe电极反应式为Cu2-xSe+e-+Na+=NaCuSe+(l-x)Cu,由晶

11

胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8X8+6X2=4,则每个晶胞中含有4个NaCuSe,晶胞中0价

铜而个数为(4—4x),故C错误；

D.由题意可知，Na＞，Cu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2rSe+(l-y)s+Na+=NaCuSe+(l

04/101

—x）Cu,所以每转移（1—y）电子，产生（1—x）mol铜，故D正确;

4.（2022年T8第二次联考）在锂电池领域，电池级Li?O主要用作固体锂电池电解质材料和锂离子动

力电池的正极材料，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为acm。下列说法正确的是（）

*Li

OO

A.Li+在晶胞中的配位数为8

B.?Li+和。2-离子之间只有静电引力

昱

C.Li+和O"的最短距离为8acm

120

D.阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞密度为"八•苏g?cm-3

答案：D

解析：A.由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子距离最近的氧离子有4个，则锂离子的配位数为4,故A

错误；

B.氧化锂是离子晶体，晶体中除了存在锂离子和氧离子之间的静电引力外，含有原子核与原子核、

电子与电子之间的斥力，故B错误；

C.由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子与氧离子之间的距离为体对角线的：，则最短距离为由acm,

44

故C错误；

11

D.由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的氧离子个数为8xg+6xE=4,位于体内的锂离子个数为

4x30120

8,设晶胞密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式为a3d=不一，解得d==y,故D正确；

NA川通

5.（2021年湖北卷）某立方晶系的睇钾（Sb—K）合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞

结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（）

0K

•Sb

图a图b

A.该晶胞的体积为a3xl0-36cm-3B.K和Sb原子数之比为3：1

D.K和Sb之间的最短距离为5Pm

C.与Sb最邻近的K原子数为4

答案：B

解析：A.该晶胞的边长为axlO-Wm,故晶胞的体积为（axlO」Ocm）3=a3xl（y30cm3,A项错误；

B.该晶胞中K的个数为12号+9=12,Sb的个数为8x/+6x1=4,故K和Sb原子数之比为3：1,B

项正确；

C.以面心处Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子数为8,C项错误；

D.K和Sb的最短距离为晶胞体对角线长度的;，即乎apm,D项错误。

6.（2021年辽宁卷）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

解析：A.S的价电子排布式为：3s23P:故S位于元素周期表p区，A正确；

B.由该物质形成晶体的晶胞可知：S个数为8xJ+l=2,H个数为：12x1+6xJ=6,故H、S原子个

O4Z

数比为3:1,故该物质的化学式为H3S,B正确；

06/101

C.S位于H构成的八面体空隙中，如图所示，一■一U,C正确；

D.由于该晶体是一种新型超导材料，说明其是由阴、阳离子构成的，故该晶体属于离子晶体，D错

误；故答案为：D。

7.（2021年天津卷）下列各组物质的晶体类型相同的是（）

A.SiCh和SO3B.b和NaClC.Cu和AgD.SiC和MgO

答案：C

解析：A.SiCh为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A错误；

B.卜为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B错误；

C.Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C正确；

D.SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D错误；

8.（2021年江苏卷）通过下列实验可从L,的CC14溶液中回收L。

'的CCU溶液。如热浓N小溶液q■不靠「旃■褊养加林献施溶液.记

-------------②分离溶液I----------------------1②过海、济故[..—I

下列说法正确的是（）

A.NaOH溶液与b反应的离子方程式：I2+2OFT=「+103一+氏0

B.通过过滤可将水溶液与CCL分离

C.向加酸后的上层清液中滴加AgNO3溶液生成Agl沉淀，1个Agl晶胞（如图）中含14个I

D.回收的粗碘可通过升华进行纯化

答案：D

解析：A.选项所给离子方程式元素不守恒，正确离子方程式为：3L+6OH=51+lCh+3比0,A

错误；

B.水溶液与CCI4不互溶，二者应分液分离，B错误；

C.根据均摊法，该晶胞中所含r的个数为8xJ+6x1=4,C错误；

D.碘易升华，回收的粗碘可通过升华进行纯化，D正确；

9.（2020届山东卷）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（）

A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6

B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度

C.SiEh中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4

D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C,难形成p-p兀键

答案：C

解析：键长越短，键能越大，分子越稳定，A项正确；SiC与金刚石结构相似，属于共价晶体，硬度

大，熔点高，B项正确：SiH4中Si也为一4价，且SiE还原性强于CK，C项错误；兀键是p轨道电子以

“肩并肩''方式相互重叠形成的，半径越大越不易形成，D项正确。

10.（2023年浙江1月选考节选）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：

（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：⑶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8xJ+6x：=4个Si,8个P,故该化合物的化学式为SiP2。

OZ

11.（2022年全国甲卷节选）2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，

实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯（CH2=CH»与四氟乙烯（CF2=CF2）的共聚物

（ETFE）制成。回答下列问题：

（5）萤石（CaF2）是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是；若该立方

晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为pm。

08/101

OX

•Y

答案：（5）Ca?+坐apm

解析：（5）根据萤石晶胞结构，浅色X离子分布在晶胞的顶点和面心上，则1个晶胞中浅色X离子共

有8x$6x*4个，深色Y离子分布在晶胞内部，则1个晶胞中共有8个深色Y离子，因此该晶胞的化学

式应为XY2,结合萤石的化学式可知，X为Ca2+；根据晶胞，将晶胞分成8个相等的小正方体，仔细观察

CaF2的晶胞结构不难发现F位于晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心，小立方体边长为

1a,体对角线为半工，Ca?+与F之间距离就是小晶胞体对角线的一半，因此晶体中正负的核间距的最小的

距离为当apm,故答案为：Ca2+,坐apm。

12.（2022年全国乙卷节选）卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问

题：

（4）a-Agl晶体中r离子作体心立方堆积（如图所示），Ag+主要分布在由r构成的四面体、八面体等空隙

中。在电场作用下，Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，a-Agl晶体在电池中可作

为。

已知阿伏加德罗常数为NA，则a—Agl晶体的摩尔体积V,”=m3?mol-'（列出算式）。

123

答案：（4）电解质|[7VAx（5O4xlO）]

解析：（4）由题意可知，在电场作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移，因此a-Agl晶体是优

良的离子导体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为8x$l=2个，依据化学式Agl可知,

N2

银离子个数也为2个，晶胞的物质的量n=^~mol=^-mol,晶胞体积V=a3pm3=（504x1012）3m3,则a-Agl

1233

晶体的摩尔体积Vm=：="O4x；0-)皿=l[yyAx(504xl0-)lm/mol»

叱1

13.(2022年广东卷节选)硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应

用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一

种含Se的新型AIE分子IV的合成路线如下：

Ininiv

(6)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于

加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1,

沿x、y、z轴方向的投影均为图2。

①X的化学式为.

②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为pg?cm-3,则X中相邻K之间的最短距离为.

nm例出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。

答案：(6)①K2SeB「6②!1X3竺"xl()7

2

有8xq+6x1=4,则X的化学式为KzSeB%；故答

解析：(6)①根据晶胞结构得到K有8个,

案为：K2SeBr6o

②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为0g?cm-3,设晶胞参数为anm,得到°=心

10/101

M,gmo「神

::墨I，=Pg-，解得a/1Mxi（fnm,X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半即

NAP

—x3/-x107nm;故答案为:

2

14.（2022年河北卷节选）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物（简写为CZTS）,是一种低价、无污

染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：

（6）如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。

①该物质的化学式为。

②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，例如图中

311

A原子的坐标为（小i|）,则B原子的坐标为。

答案：（6）①Cu2ZnSnS4②（；,|）

解析：（6）①由晶胞结构可知，位于顶点和体心的锌原子个数为8x3+1=2,位于面上的铜原子个数为

8X1=4,位于面心和棱上的锡原子个数为2X；+4X"=2,位于体内的硫原子个数为8,则该物质的化学式为

Cu2ZnSnS4,故答案为：Cu2ZnSnS4;

②若将晶胞先分为上下两个相等的正方体后再将每个正方体继续分为8个相等的小正方体，则B原子

位于上面的正方体分割成的8个小立方体中位于右下后方的小立方体的体心，由A原子的坐标为弓3，1|1）

可知，B原子的坐标为（；1,本3|5）,故答案为：（%1j35

15.（2022年新高考山东卷节选）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为

Ni（CN）x?Zn（NH3）y?zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示（H原子未画出），每个苯环只有一半属于该

晶胞。晶胞参数为a=l#c,a=P=y=90°«回答下列问题：

ONi2+

OZn2+

(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni?+与Z*+的配位数之比为；x:y:z=；晶胞中有

d轨道参与杂化的金属离子是.

A.2s轨道B.2P轨道C.sp杂化轨道D.sp2杂化轨道

答案：(2)2:32:1:1Zn2+

11

解析：(2)由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：2x2=1,ZM+个数为：8x8=1,含有

11X

CN一为:8X2=4,NH3个数为:8x4=2,苯环个数为：4x2=2,则该晶胞的化学式为:Ni(CN)4?Zn(NH.3)2?2c6H6,

且晶胞中每个N原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为：4,Zi?+周围形成的配位键数目为:

6,则Ni2+与Zn?+的配位数之比为4:6=2:3；x:y:z=4:2:2=2:l:l；由以上分析可知，Ni?+的配位数为4,则

神+采用sp3杂化，而ZM+的配位数为6,ZM+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是

Zn2+,故答案为:2:3；2:1:1；Zn2+；

16.(2021年高考全国甲卷)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态

阳光”计戈I。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答

下列问题：

(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrCh固溶体。四方

ZrCh晶胞如图所示。Zd+离子在晶胞中的配位数是,晶胞参数为apm、apm、cpm,该晶体密度

为g-cm%写出表达式)。在ZrCh中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为

ZnxZri.xOy,则y=(用x表达)。

12/101

4x91+8x16

2-3＜）2-x

答案：（4）8acx^AxlO

解析：（4）以晶胞中右侧面心的ZF+为例，同一晶胞中与ZF+连接最近且等距的-数为%同理可知右

侧晶胞中有4个。2-与ZP+相连，因此Zd+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；1个晶胞中含有4个ZrCh微粒,

1个晶胞的质量m=--------------------------——,1个晶胞的体积为

4x91+8x16

_____m----N2----g

10io230

(ax10-cm)x(ax1Ocm)x(cx10-,°cm)=acx10-cm\因此该晶体密度=—=-------J-----

Va2cxlO-3ocm3

4x91+8x16

—~~石布gym,；在ZrO中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZaZrifOy，其中Zn

acx/V.x1u2

元素为+2价，Zr为+4价，O元素为-2价，根据化合物化合价为。可知2x+4x（l-x）=2y,解得y=2-x,故答

4x91+8x16

23()；

案为：acx/VAxlO-2d。

17.（2021年高考全国乙卷）过渡金属元素铝（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着

广泛应用。回答下列问题:

（4）在金属材料中添加AlCn颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCn具有体心四方

结构，如图所示，处于顶角位置的是原子。设Cr和A1原子半径分别为g和3,则金属原子空间

占有率为%（列出计算表达式）。

8兀（2*+靖）

、:"xlOO

答案：（4）A13a-c

解析：（4）已知AlCn具有体心四方结构，如图所示，黑球个数为8x1+l=2,白球个数为8x/+2=4,

结合化学式AlCrz可知，白球为Cr,黑球为Al,即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和A1原子半径分别

为rcr和卬，则金属原子的体积为"宜x4+.x2=8兀（2区+喝）,故金属原子空间占有率

333

8兀（2电+4），、z.

3—J8兀（2点+4）8兀（2瑞+靖）

=-----------xlOO%="；--<xlOO%,故答案为：A1；-'xlOOo

a-c3a2c3a2c

18.（2021年广东卷）很多含疏基（-SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合

物I可与氧化汞生成化合物II«

（6）理论计算预测，由汞（Hg）、错（Ge）、睇（Sb）形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶

体可视为Ge晶体（晶胞如图9a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。

①图9b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是

②图9c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为；该晶胞中粒子个数比

Hg:Ge：Sb=o

③设X的最简式的式量为Mt,则X晶体的密度为g/cm3（列出算式）。

答案：（6）①由图9c可知，图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还有其它形式

②41：1：2③.如W-

301xx2y

解析：（6）①对比图9b和图9c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶

胞晶胞是晶体的最小重复单位要求，故答案为：由图9c可知，图9b中Sb、Hg原子取代位置除图9b外还

有其它形式。

②以晶胞上方立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2,右侧

14/101

晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4；该晶胞中

Sb原子均位于晶胞内，因此1个晶胞中含有Sb原子数为8,Ge原子位于晶胞顶点、面心、体心，因此1

个晶胞中含有Ge原子数为l+8x/+4x1=4,Hg原子位于棱边、面心，因此1个晶胞中含有Hg原子数为6x1

+4X1=4,则该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb=4：4：8=1：1：2,故答案为：4；1：1：2,

4xM

@1个晶胞的质量m=r(T,1个晶胞的体积V=(xxlO-7cm)2x(yxlO-7cm)=x2yxl(y21cm3,则X

6.02xlO23

4xM

[r

-6-.-0-2--x-1-(-)2—3622xM2xM

晶体的密度为丝=rg/cm3,故答案为:r

22

Vx2yxlO^'crn3301xxy301xxy

19.(2021年高考河北卷)KH2PCM晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4

晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题:

(7)分别用。、•表示HzPOj和K+,KH2P04晶体的四方晶胞如图⑻所示，图(b)、图(c)分别显示的是

H2POJ、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:

①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度g?cm-3(写

出表达式)。

解析：(6)由题中信息可知，n个磷酸分子间脱去(n-1)个水分子形成链状的多磷酸，因此，如果有n个

磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则可脱去n个水分子得到(HP03%，其失去H+后得到相应的酸根，故

该酸根可写为PQ3J，

(7)①由晶胞结构可知，HzPOj位于晶胞的顶点、面上和体心，顶点上有8个、面上有4个，体心有1

个，故晶胞中H2POJ的数目为8X：+4X：+1=4；K+位于面上和棱上，面上有6个，棱上4个，故晶胞中

OZ

K+的数目为6x：+4xj=4。因此，平均每个晶胞中占有的HzPOj和K+的数目均为4,若晶胞底边的边长

均为apm、高为cpm,则晶胞的体积为cn?,阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为

O

②由图（a）、（b）、（c）可知，晶胞在x轴方向的投影图为,选B。

20.（2021年高考湖南卷）硅、错（Ge）及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:

（3）下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。

①己知化合物中Ge和O的原子个数比为1：4,图中Z表示原子（填元素符号），该化合物的化

学式为:

②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,a=p=y=90o,则该晶体的密度p=g.cm_3

（设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示）。

740

2

答案：（3）①OMg2GeO4②'-------X10'

abcNA

解析：（3）①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内的X原子为8xJ+6x；+4x%3=8,

位于体内的Y原子和Z原子分别为4和16,由Ge和O原子的个数比为1：4可知，X为Mg原子、Y为

Ge原子、Z为O原子，则晶胞的化学式为Mg2GeO4,故答案为：O;Mg2GeO4；

4x185740

②由晶胞的质量公式可得：—-^=abcxlO-21xp,解得p=—^-xl（）2ig/cm3,故答案为：

NAabcNA

Exl也

abcNA

21.（2021年山东卷）非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：

16/101

(4)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g,3。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为；晶胞中A、B间距离d=

prrio

答案：(4)2（0,0,一）

c

解析：⑷图中大球的个数为8x1+l=2,小球的个数为8x」+2=4,根据XeF2的原子个数比知大球

84

是Xe原子，小球是F原子，该晶胞中有2个XeFz分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个

Z/

坐标系的单位长度都记为1,B点在棱的工处，其坐标为(0,0,-)；/'/图中y是底面对角线

CC

y/2C所以d=Jx2+y2=Jga?+（]-r『pnio

的一半，y=—a,x=--r

22

22.(2021年天津卷)铁单质及其化合物的应用非常广泛。

(1)基态Fe原子的价层电子排布式为。

(2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B,其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原

子数为o每个晶胞B中含Fe原子数为

细胞A细胞B

答案：（l）3d64s2（2）84

解析：(l)Fe为26号元素，所以基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,故答案为：3d64s2；

（2）由图可知，晶胞A中Fe的配位数为8,所以每个Fe原子紧邻的原子数为8。根据原子均摊法，每

个晶胞B中含Fe原子数为8xJ+6x1=4,故答案为：8；4

OZ

23.（2021年福建卷）类石墨相氮化碳（g—C3NQ作为一种新型光催化材•料，在光解水产氢等领域具有广

阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂（0、S等）能提高其光催化活性。（g-C3N4）具有和石墨相似的层状

结构，其中一种二维平面结构如下图所示。

回答下列问题:

（5）每个基本结构单元（图中实线圈部分）中两个N原子（图中虚线圈所示）被O原子代替，形成O掺杂的

g-C3N4（OPCN）oOPCN的化学式为o

答案：（5）C3N3。

解析：（5）从基本结构单元分析得知，N原子的成键有连两个C原子和连三个C原子的两种情况，连

两个C原子的N原子完全属于该基本结构单元，连三个C原子的N原子处在中心的完全属于该基本结构

单元，处在“顶点”上的属于三个基本结构单元，故一个基本结构单元含有6个C原子和7+3x1=8个N原

子；将图中虚线圈所示的N原子用O原子代替，则O原子完全属于该基本结构单元，故该基本结构单元

含有6个C原子、6个N原子、2个O原子，则形成O掺杂的g—C3N4（OPCN）的化学式为C3N3O。

24.（2021年浙江选考26）（1）用质谱仪检测气态乙酸时，谱图中出现质荷比（相对分子质量）为120的峰,

原因是。

（2）金属线（Ga）位于元素周期表中第4周期IIIA族，其卤化物的熔点如下表：

GaF3GaChGaBrs

熔点/℃>100077.75122.3

GaF3熔点比GaCb熔点高很多的原因是

答案：（1）两个乙酸分子通过氢键形成二聚体（

（2）GaF3是离子晶体，GaCb是分子晶体；离子键强于分子间作用力

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解析：(1)质谱检测乙酸时，出现质荷比为120的峰，说明可能为两分子的乙酸结合在一起，由于乙酸

分子中存在可以形成氢键的O原子，故这种结合为以氢键形式结合的二聚体(故答

案为：两个乙酸分子通过氢键形成二聚体()；

(2)F的非金属性比C1强，比较GaF3和GaCb的熔点可知1，GaFs为离子晶体，GaCb为分子晶体，离

子晶体中主要的作用为离子键，分子晶体中主要的作用为分子间作用力，离子键强于分子间作用力，故

GaF3的熔点高于GaCb，故答案为：GaFs是离子晶体，GaCb是分子晶体；离子键强于分子间作用力。

25.(2020年全国卷I,35)Goodenough等人因在锂离子电池及钻酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面

的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：

(4)LiFePCM的晶胞结构示意图如(a)所示。其中。围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通

过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有个。

(a)LiFePO，(b)Li1_1FePOl(c)FePO,

电池充电时，LiFeCU脱出部分Li+,形成Lii-FePCU，结构示意图如(b)所示，则x=，n(Fe2

'):"(FeA)=o

答案：(4)4磊或0.：3

解析：(4)根据(a)图，小圆点为Li+,位于顶点的Li.有8个，位于棱上的