高考化学总复习第十单元物质结构与性质 第4讲 晶体结构与性质

第4讲晶体结构与性质

复习目标

1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。

2.了解分子晶体、离子晶体结构与性质的关系。3.了解共价晶体的特征，能描述金

刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。4.理解金属键的含义，能用金

属键理论解释金属的一些物理性质。5.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的

组成并进行相关的计算。6.了解配位键的含义，能运用配位键知识解释配合物的

某些典型性质。

考点一晶体与晶胞

基础自主夯实

1.晶体与非晶体

晶体非晶体

结构特征组成微粒画周期性有序排列组成微粒陶相对无序排列

自范性画有国无

性质特

熔点圆醒国不固定

征

异同表现而各向异性阚各向同性

区别二者的科学方法对固体进行由X射线衍射实验

实例冰、NaCkFe玻璃、石蜡

2∙获得晶体的三条途径

（1）回!熔融态物质凝固。

（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。

1

(3)陶溶质从溶液中析出。

3.晶胞

(1)概念：描述晶体结构的画基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

①无隙：相邻晶胞之间没有同任何间隙。

②并置：所有晶胞画平行排列、回取向相同。

③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。

误点查正请指出下列各说法的错因

⑴具有规则几何外形的固体一定是晶体。

错因：非晶体也可能具有规则的外形，如玻璃。

(2)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。

错因：冰中除存在范德华力还存在氢键。

⑶区分晶体和非晶体最可靠的方法是看固体是否具有固定的熔点。

错因：对固体进行X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的方法。

⑷固体SiCh一定是晶体。

错因：无定形的SiCh并不是晶体。

(5)缺角的NaCl晶体久置会慢慢变为完美的立方体块。

错因：晶体在固态时不具有自范性。

(6)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。

错因：立方晶胞中，顶点上的原子被8个晶胞共用。

课堂精讲答疑

1.晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。

2

2.习惯上晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定

是最小的“平行六面体

3.晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法

(1)晶胞任意位置上的一个粒子如果是被几个晶胞所共有，那么，每个晶胞对

这个粒子分得的份额就是5

⑵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

同为8个晶胞所共有.

r*位于顶点♦]

-------专粒子属于该晶胞

同为4个晶胞所共有,

•位于棱上∙I

-------十粒子属于该晶胞

粒

子

同为2个晶胞所共有.

••位于面上•

土粒子属于该晶胞

L位于内部■•整个粒广都屈于该品胞

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，每个六边形占最

(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、面心的微粒分别有小本本

；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)。

4.晶胞密度与晶体中粒子间距离的计算

(1)晶胞中的几组几何公式(设棱长为。)

3

①面对角线长=啦a。

②体对角线长=小a。

:O4r=√5a（r为原子半径）。

F

④°C01O4r=啦a（r为原子半径）。

..∙O∙∙'

（2）晶胞参数与晶胞密度的关系

角度一物质的聚集状态晶体与非晶体

1.下列关于物质的聚集状态的叙述，不正确的是（）

A.固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成

B.等离子体是由电子、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

C.等离子体具有良好的导电性和流动性，与其含有带电且能自由移动的粒

子有关

D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性

4

答案A

2.如图是物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是

()

A.两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体

B.I形成的固体物理性质有各向异性

c∙π形成的固体一定有固定的熔点

D.二者的X射线衍射图谱是相同的

答案B

E规律小结

(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体Siθ2和非晶体Sio2。

(2)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。

(3)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。

角度二晶体化学式的确定

3.已知X、丫、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()

5

A.ZXY3B.ZX2Y6

C.ZX4Y8D.ZX8Yi2

答案A

4.（2021.辽宁高考）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（）

6

*H

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

角度三晶胞的分析应用

5.某晶体的晶胞结构如图所示，X（C）位于立方体的顶点，Y（O）位于立方体的

体心。设该晶体的摩尔质量为Mg∙moΓ',晶体的密度为〃g∙cm",阿伏加德

罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cmo

3I------

答案√272PNA

解析由题意知，该晶胞中含有T个XY2（或Y2X）,设晶胞的边长为。cm,则

6

有"NA=JO=］祟K则晶体中两个距离最近的X之间的距离为

6.(2022.江西新余市高三期末质量检测)碳化鸨是耐高温耐磨材料。下图为碳

化管晶体的部分结构，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。

o铝原子

。碳原子

(1)在该结构中，每个铝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VCm3,碳化鸨的摩尔质量为Mg∙mol-∣,密度

为dg∙cm”,则阿伏加德罗常数的值NA用上述数据表示为o

答案(1)6(2)招

E规律方法立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断

棱：D

顶点：

面心：

体心：

〃①A周围有4个B,B周围有12个A

②A周围有2个C,C周围有6个A

③B周围有6个D,D周围有2个B

④B周围有8个C,C周围有8个B

⑤C周围有12个D,D周围有4个C

、⑥A周围有4个D,D周围有4个A

考点二晶体的组成结构和性质

基础自主夯实

7

1•金属键

(1)概念：金属阳离子与自由电子之间的作用。

(2)本质——电子气理论

该理论认为金属原子脱落下来的画价电子形成遍布整块晶体的“画电子

气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

(3)金属晶体的物理性质及解释

当金属受到外力作用时,晶体中的各

原子层就会发生画相对滑动，但排列

延展性|一方式研不变，金属离子与自由电子形

成的金属键没有被破坏，所以金属有

良好的延展性

在外加电场的作用下，金属晶体中的

卜导&性I一电子气做网定向移动而形成电流•呈

现良好的导电性

电子气中的自由电子在热的作用下与

I导良性I-金属原子频繁碰撞,从而引起两者能

量的交换

2.四种典型晶体的比较

型

比缸、分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体

金属阳离子、自

构成粒子国分子位］原子画阴、阳离子

由电子

粒子间的相互画范德华力

厨共价键国金属键而］离子键

作用力(某些含氢键)

有的面很大,

硬度网较小画很大「②较大

有的「川很小

8

有的回很宣，

熔、沸点同较低叵很S时较高

有的「向很低

一般不导电,溶一般不具有导晶体不导电,水

电和热的良导

导电、传热性于水后有的导电性,个别为半溶液或熔融态

体

电导体导电

3.过渡晶体与混合型晶体

⑴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。

⑵混合型晶体

像石墨这样的晶体是一种混合型晶体。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠

回!范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是匝Ia,呈画应

杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道画垂直于碳原子平面。由于

所有的P轨道相互国王行而且相互画重叠，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国导电性。

4.几种常见的晶体模型

⑴共价晶体

9

154pmK109o28l

二氧化硅

①金刚石晶体中，每个C与另外国生个C形成共价键，C—C键之间的夹角

是109。28,最小的环是画］六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有画

2molo

②SiO2晶体中，每个Si原子与画生个。原子成键，每个。原子与国2_个

硅原子成键，最小的环是画12_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是画Si

原子，ImolSiCh中含有画4molSi-O键。

(2)分子晶体

①干冰晶体中，每个CCh分子周围等距且紧邻的Co2分子有函1ɪ个。

F冰的结构模型(晶胞)

②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的回生个水分子以氢键相连接，含1

molH2O的冰中，最多可形成回2mol“氢键”。

(3)离子晶体

∙CΓONa*

①NaCI型：在晶体中，每个Na+同时吸引回鱼个C「，每个Cl'同时吸引叵

10

色个Na+,配位数为回6。每个晶胞含回生个Na+和圆生个Cl-。

②CSCl型：在晶体中，每个CI-吸引回、个Cs+,每个Cs+吸引国区个。

配位数为回固。

B误点查正请指出下列各说法的错因

(1)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。

错因：AICh晶体由金属元素和非金属元素组成，但其为分子晶体。

(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。

错因：金属晶体由自由电子与金属阳离子构成，则在晶体中有阳离子，不一

定有阴离子。

(3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。

错因：共价晶体的熔点可能比金属晶体的低，如铝的熔点比硅的熔点高。

(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。

错因：金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，如金属汞在常温下为液体，

硫为固体。

(5)离子晶体一定都含有金属元素。

错因：NHtCl是不含金属元素的离子晶体。

(6)分子晶体中均存在共价键。

错因：单原子分子形成的分子晶体中不存在共价键。

课堂精讲答疑

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。

11

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°C,MgO

o

的熔点为2852Co

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

o

素的熔点为132.7Co

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-'°

m,比金刚石中碳碳共价键的键长(l∙54xlθ-∣Om)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。

7.同种类型晶体熔点高低的比较

(1)共价晶体

原子半径越小ITl键长越短ITl键能越大I-I熔点越高

如熔点：金刚石〉碳化硅〉硅。

(2)离子晶体

一般地说，离子所带的电荷数越多(主要因素)，离子半径越小，熔点就越高,

如熔点：Ahθ3>NaCl>CsCIo

(3)分子晶体

①具有氢键的分子晶体熔点反常的高。如熔点：H2O>H2Te>H2Se>H2So

组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，如熔点：

SnH4>GeH4>SiH4>CH40

②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，其熔点

越高，如熔点：CO>N2O

③对于有机物的同分异构体，支链越多，熔点越低。如熔点：

12

CH

I3

CH3-CH-CH2-CH3>CH3-C-CH3

CH..-CH,-CH2-CH2-CH3>C⅛CH3o

(4)金属晶体

金属离子半径越小，离子所带的电荷数越多，其金属键越强，金属熔点越高,

如熔点：Na<Mg<Al0

题组巩固提升

角度一常见晶体类型的判断

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.SCh和HClB.KCl和Mg

C.NaCl和H2θD.Cel4和SiCh

答案A

2.(1)金属银粉在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.硫酸镇溶液

(2)实验测得铝元素与氯元素形成化合物的实际组成为AhCl6,其球棍模型如

图所示。已知AbCk在加热时易升华，AbCk属于晶体(填晶体类型)。

NafAl(OH)4］属于晶体(填晶体类型)，存在的化学键有

13

（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°C）氢气氛

围下通过三漠化硼和三漠化磷反应制得的，可知BP为晶体。

答案（1）分子晶体BC（2）分子离子离子键、极性共价键、配位键⑶

共价

一方法技巧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K20、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（钱盐、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、锋）。

（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。

14

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。

角度二晶体熔、沸点的比较

3.下列比较正确的是()

A.熔沸点：单晶硅〉碳化硅〉金刚石

B.熔沸点：MgO>NaCl>KCl

C.熔沸点：Na>Mg>Al

D.熔沸点：02>I2>Hg

答案B

4.(1)氯化铝的熔点为190℃,而氟化铝的熔点为1290℃,导致这种差异

的原因为O

(2)CuO的熔点比CuS的高，原因是o

(3)硅烷(Si〃H2"+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变

化关系的原因是o

15

答案（I）Aleb是分子晶体，而A1F3是离子晶体

⑵氧离子半径小于硫离子半径，所以CUO的离子键强，熔点较高

（3）同是分子晶体，硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强（或其他合

理答案）

角度三常见晶体的结构

5.如图是从Nael或CSCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于

从NaCl晶体中分割出来的结构图是（）

A.图①和图③B.图②和图③

C.图①和图④D.只有图④

答案C

6.干冰、石墨、C60、氟化钙和金刚石的结构模型如图所示（石墨仅表示出其

中的一层结构）：

16

CaF2晶胞（∙Ca"OFɔ金刚公品胞

回答下列问题：

(1)干冰晶胞中，每个CO2分子周围有一个与之紧邻且等距的CO2分子。

(2)由金刚石晶胞可知，每个金刚石晶胞占有一个碳原子。

(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是一o

(4)在CaFz晶体中，Ca?+的配位数是一，F-的配位数是一。

(5)固态时，C60属于晶体。

答案(1)12(2)8(3)2(4)84

(5)分子

E规律方法

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卡数目(Na+用"。”表示)：

三维坐标系

每个面上有4个，共计12个。

考点三配合物与超分子

基础自主夯实

1.配位键

由一方提供空轨道，另一方提供画孤电王对形成的化学键，即“电子对给予

17

—接受”键，是一类特殊的网共价键。如[CU（H2O）4]2+中铜离子与水分子之间的

化学键是由画旦Q提供孤电子对给予国足形成的。

2.配合物

⑴定义：通常把同金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些瓯分子或

离子（称为画配体或配位体）以画配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简

称配合物。

（2）配合物的组成

配体：含有厨孤电子对的分子或离子,如NH3、H20、CΓXBr^SCN

-等。

中心离子（或原子）：一般是金属离子，特别是同过渡金属离子,如Cu2+s

Fe3+等。

配位数：直接同中心原子（或离子）配位的含有孤电子对的分子（或离子）的数

目。中心原子（或离子）的配位数一般为2、4、6、8等。

如：

■内界国外界

^CU（NH3）4]^SO?

蚓中心离子0配体（提供配位数

（提供空轨道）孤电『•对）

3.配合物的生成实验探究

少量靠水足量氨水2+

（I）CuSO4溶液-----二CU（OH）2（蓝色沉淀）------------->[Cu（NH3）4]

（深蓝色）,其反应的离千方程式为画CP+2NH3∙H2O=Cu（OH）2I+2NH4,

画CU(OH)2+4NH3=fCu(NH3)4∣2++20ET。

KSCN)容;夜

3+

(2)FeCh溶液------------>Fe(SCN)3(红色)，KSCN溶液检验Fe0

18

⑶NaCl溶液AgNo3溶液＞AgCl(白色沉淀)-⅛[Ag(NH3)2]+,反应的离子

方程式为画C「+Ag+=AgCll,画AgCI+2NH3=fAg(NH3)2]++C「。

4.超分子

(1)超分子的定义及其结构特点

超分子是由所两种或两种以上的分子通过阿分子间相互作用形成的分子

聚集体。这里的分子也包含离子。超分子这种分子聚集体，有的是厨有限的,

有的是画无限伸展的。

(2)超分子的特性

超分子的重要特征是画分子识别和国自组装。

误点查正请指出下列各说法的错因

(1)含配位键的化合物就是配合物。

错因：NH中含配位键，但其不属于配合物。

(2)配位键是一种特殊的共价键，属于兀键。

错因：配位键属于o键。

(3)配位化合物中的配体均为分子。

错因：配体可以是分子也可以是离子。

(4)配合物[Cu(H2O)4]SO4中，中心离子是Cu2+,配体是SOV,配位数是1。

错因：配体是H2θ,配位数是4。

(5)配合物[Cu(H2O)4]SO4中，CiP+提供孤电子对。

错因：出。提供孤电子对，CiP+提供空轨道。

(6)超分子是两种及以上分子以非共价键形式形成的有限的分子聚集体。

错因：有的超分子是无限伸展的。

19

课堂精讲答疑

1.配位键与共价键的关系

(1)形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供

孤电子对，另一方提供空轨道；普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同

提供的。

(2)配位键与普通共价键实质是相同的：它们都被成键原子双方共用。如NHj

中虽然有一个N-H键形成过程与其他3个N-H键形成过程不同，但是一旦形

成之后，4个共价键就完全相同。

(3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4],也可以存在

于离子之中(如NH3)。

2.配合物的形成条件

(1)配位体有孤电子对。

(2)中心原子(或离子)有空轨道。

3.配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，

ECo(NH3)5Cl]Cl2-LCo(NH3)5Cl?++

---------------V--------------'

∖U

如内界外界，而内界微粒很难电离，因此，

配合物[CO(NH3)50]C12内界中的Cr不能被Ag+沉淀，只有外界的C「才能与硝

酸银溶液反应产生沉淀。

题组巩固提升

角度一配位键与配合物

1.下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2∙H2O的说法正确的是()

A.配体是Cl-和H2θ,配位数是9

20

B.中心离子是Ti'+,配离子是[TiCl(H2O)5F+

C.内界和外界中的C「的数目比是1:2

D.加入足量AgNO3溶液，所有Cl-均被完全沉淀

答案C

解析配合物[TiCl(H2O)5]Cl2∙H2O中配体是CI-和H2O,配位数是6,A错

误；中心离子是Ti3+,B错误；加入足量AgNo3溶液，外界CI-与Ag+反应，内

界中CI-不与Ag+反应，D错误。

2.⑴对于R[Fe(CN)6]配合物中含有的化学键有,

3

其中配离子为,配体的电子式为O1mol[Fe(CN)6]

-中含有。键的数目为(用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。

(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4p+配离子。已知NF3与

NH3的空间结构都是三角锥形，但NF3不易与Cu?+形成配离子，其原因是

2+

___________________________________________________________________o[Cu(NH3)4]

的结构可表示为(用"f"表示配位键)o

答案(1)离子键、(极性)共价键、配位键

3-

[Fe(CN)6]Γ:C：：N：V12NA

(2)N、FsH三种元素的电负性：F>N>H,在NF3中，共用电子对偏向氟原

子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤电子对难与C/+形成配位键

「NH312+

H3N→CU*-NH3

t

NH3]

角度二超分子

3.冠酸是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见

21

的三种冠酸，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同

而与不同金属离子作用。

.O

•()

（I）Li+的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li+与氧原子

的一对孤电子对作用形成稳定结构W（如图）。

①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为o

②W中Li+与孤电子对之间的作用属于（填字母）。

A.离子键B.共价键

C.配位键D.氢键

E.以上都不是

⑵冠醛Y能与K+形成稳定结构，但不能与Li+形成稳定结构。理由是

（3）烯煌难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯燃中溶入冠醴Z,

氧化效果明显提升。

①水分子中键角（填“>”“<”或"="）109。281

②已知：冠醛Z与KMno4可以发生如图所示的变化。加入冠醛Z后，烯烧

的氧化效果明显提升的原因是o

KMno()QQQ1

答案（1）①K②C

（2）Li+半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内。原子的孤电子对作用形成稳

22

定结构

（3）①<②冠醛Z可溶于烯烧，加入冠酸Z后，进入冠醛Z中的K+因静电

作用将Mno了带入烯姓中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果

高考真题演练

1.（2022・山东高考）A1N、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚

石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是（）

A.GaN的熔点高于AlN

B.晶体中所有化学键均为极性键

C.晶体中所有原子均采取sp3杂化

D.晶体中所有原子的配位数均相同

答案A

解析Al和Ga均为第HIA族元素，N属于第VA族元素，AIN、GaN为结

构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga的，N-Al的键长小于N-Ga

的，则N-Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN

的熔点低于AIN,A错误。

2.（2022.湖北高考）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6

B.与F-距离最近的是K+

C.该物质的化学式为KCaF3

23

D.若F-换为C「，则晶胞棱长将改变

答案B

ʌ/ɔ1

解析F-与K+的最近距离为棱长的与，F-与Ca2+的最近距离为棱长的2,

所以与F-距离最近的是Ca?+,B错误。

3.(2022.山东高考改编)CU2-Se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(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0

价CU原子。下列说法正确的是()

Cι∣2-iSeNaVCLI2-«SftNaCnSeNajSe

OSe2-ONa∖Cιf,CUA可能占据的位置。词

A.每个CU2一xSe晶胞中CP个数为X

B.每个NazSe晶胞完全转化为Cu2-Se晶胞，转移电子数为4

C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-%

D.当NavCu2..vSe转化为NaCuSe时,每转移(1-y)mol电子，产生(I-X)mol

Cu原子

答案D

解析由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8x*+6x；=4,设

晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为。和仇则α+8=8-4x,由化合价代数

和为。可得2"+0=4x2,解得α=4x,故A错误；NazSe转化为Cu2一XSe的电极

反应式为NazSe-2e-+(2-x)CU==CU2-Se+2Na+,由晶胞结构可知，每个晶胞

中含有4个NazSe,转移电子数为8,故B错误；Cu2_.Be转化为NaCUSe的电极

反应式为CU2一xSe+e-+Na+==NaCuSe+(l-x)Cu,由晶胞结构可知，每个晶胞

中含有4个NaCuSe,晶胞中O价铜原子的个数为(4-4x),故C错误；Na.vCu2一XSe

24

+

转化为NaCuSe的电极反应式为NavCu2_.<Se+(1-ʃ)e-+(1-y)Na=NaCuSe+

(l-x)Cu,所以每转移(l-y)mol电子，产生(l-x)mol铜，故D正确。

4.(2022.海南高考节选)以CU20、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具

有能耗低、效率高的优势。回答问题：

(1)基态O原子的电子排布式为其中未成对电子有

________个。

(2)CusZn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是

(3)酸菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酸菁分子结

构如图，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取

0⅛Ocq

________杂化。邻苯二甲酸酊('N和邻苯二甲酰亚胺(％))都是合成酥菁

的原料，后者熔点高于前者，主要原因是O

(4)金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子。Zn与氨水

反应的离子方程式为o

(5)Z∏O晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能。Zn-N

键中离子键成分的百分数小于Zn-O键，原因是

答案(I)IS22s22p4或[He]2s22p42

25

(2)自由电子在外加电场中作定向移动

(3)sp2两者均为分子晶体，后者能形成分子间氢键，使分子间作用力增大，

熔点更高

2+

(4)Zn+4NH3+ZH2O=[Zn(NH3)4]+20H-+H2↑

(5)电负性0>N,。对电子的吸引能力更强，Zn和。更易形成离子键

5.(1)(2022.全国甲卷节选)萤石(CaFA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αpm,正负离子的

核间距最小为pm。

(2)(2022.全国乙卷节选)①卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色

晶体X和红棕色液体Y。X为O解释X的熔点比Y高的原因

②α-AgI晶体中「离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由「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。因止匕，a-Agl晶体在电池中可作为O

3

已知阿伏加德罗常数为NA,则a-Agl晶体的摩尔体积Vm=m∙mol

F列出算式)。

26

(3)(2022.辽宁高考节选谋种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属

离子，顶点均为NE配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质

量为188g∙mol-,则M元素为(填元素符号)；在该化合物中，M离子的

价电子排布式为o

•代表巡夕”

小/硼原子

。代表

(4)(2022.湖南高考节选)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz

和孙平面投影分别如图所示:

①该超导材料的最简化学式为

②Fe原子的配位数为

③该晶胞参数。=。=04nm、c=1.4nm0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)。

(5)(2022.山东高考节选)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为

Ni(CN),v∙Zn(NH3))，∙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a=厚c,a=8=γ=90°°回答下列问题:

27

晶胞中N原子均参与形成配位键,Ni2+与Zn2+的配位数之比为;X：

>:Z=；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______o

答案(I)Ca2+坐a

(2)①CsClCsCl为离子晶体，ICl为分子晶体②电解质

NAX(504×10^12)3

2

(3)Fe3d6

(4)①KFe2Se2②4

2x(39+56x2+79x2)

③

NA(0.4×0.4×1.4)×10^21

(5)2：32：1：1Zn2+xNi2+

解析(1)根据萤石晶胞结构，X离子分布在晶胞的顶点和面心上，则1个晶

胞中X离子共有8x：+6x；=4个，Y离子分布在晶胞内部，贝IJl个晶胞中共有8

个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Ca?+;

根据晶胞结构图，将晶胞分成8个相等的小立方体，仔细观察CaFz的晶胞结构不

难发现F-位于晶胞中8个小立方体的体心,小立方体边长为乎pm,体对角线为手

αpm,Ca?+与F-之间的距离就是小立方体体对角线的一半，因此晶体中正负离子

的核间距的最小距离为pm。

(2)②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α-AgI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

28

子的个数为8x∕+1=2个，依据化学式Agl可知，银离子个数也为2个，晶胞的

N2

物质的量〃=麻mol=麻mol,晶胞体积V=fl3pm3=(504×10^l2)3m3,则α-AgI

∣

V(504xl(Γ2)3tn3NAX(504×10^l2)3，

晶体的摩尔体积Vm=/=------------ɔ------------m3∙mol^ɪo

⅛m°1

(3)由图可知，“•”代表M(NH3)6,"c”代表BH4,面心立方最密堆积的晶胞中，

“•”处于8个顶角和6个面心，则每个晶胞中含“•”的个数为8x"+6x；=4,8个

%”均处于晶胞内部,则和干'的个数之比为4：8=1：2,故该晶体的化学式为

l

M(NH3)6∙(BH4)2;又知该化合物的摩尔质量为188g∙moΓ,则有M(M)+17x6

+15x2=188,解得M∙(M)=56,故M元素为Fe。化合物Fe(NH3)6∙(BHφ中，

NR整体为0价，BHi中B为+3价，H为-1价，贝IJFe为+2价，基态Fe原子

核外电子排布式为[Ar]3d64s2,失去4s轨道上的2个电子得到Fe?+,故Fe?+的价

电子排布式为3d6o

(4)①由平面投影图可知其晶胞结构如图所示，晶胞中位于顶点和体心的钾原

子个数为8x(+1=2,位于面上的铁原子个数为8x^=4,位于棱上和体内硒原子

的个数为8×∣+2=4,则超导材料最简化学式为KFe2Se2o

②由晶胞结构可知，铁原子的配位数为4。

③设晶体的密度为dg∙cm-3,由晶胞的质量公式可得：

2×(39+56×2+79×2)π,2×(39+56×2+79×2)

瓦="cX10-×d,解得4=一N,∖abc×T0f—=

29

2×(39+56×2+79×2)

NA(0.4×0.4×1.4)×10-21°

6.(1)(2021•全国甲卷节选)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/Zrθ2固溶体。四方Zro2晶胞如图所示。Z/+离子

在晶胞中的配位数是_______,晶胞参数为。pmsapm、Cpm,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ZmZr-Qv,贝IJy=(用X表达)。

OoOZr

(2)(2021.天津高考节选)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o

(3)(2021•河北高考节选)分别用。、•表示H2P01和K+,KH2PO4晶体的四方晶

胞如图(a)所示，图(b)、图(C)分别显示的是H2PO*、K+在晶胞XZ面、yz面上的位

置：

①若晶胞底边的边长均为αpm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶

体的密度为g∙cmT(写出表达式)。

30

②晶胞在X轴方向的投影图为(填标号)。

4×91+8×16

答案⑴80⅛׉×10-2-尤

(2)84

⑶所尚②B

解析(1)以晶胞中右侧面心的Z/+为例，同一晶胞中与Z/+距离最近且等距

的。2一数为4,同理可知右侧晶胞中有4个。2-与Z/+相连，因此Z/+离子在晶

胞中的配位数是4+4=8;1个晶胞中含有4个Zro2微粒，1个晶胞的质量加=

4mol×91g∙moΓ1+8mol×16g∙moΓ1C,

瓦，1个晶胞的体积V=^cXIO、。cm?,因此

4x91+8x16

mNAg4×91+8×16,

该晶体密度"=∙=Rχ]cr3。Cnf=RxNX1尸。g∙cm-；在ZrO2中掺杂少

量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnrZrjvQv,其中Zn元素为+2价，

Zr为+4价,0元素为-2价,根据化合物中各元素化合价代数和为。可知2x+4x(1

-x)=2y,解得y=2-

(3