考向18 晶体结构与性质-2023年高考化学一轮复习考点微（新高考地区专用）

考向18晶体结构与性质

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【2022•山东】Cu2.xSe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

QSe2-ONa+、Cu+、Ci?+可能占据的位置©Na*

A.每个Cu2“Se晶胞中Q?+个数为x

B.每个Na?Se晶胞完全转化为Cu“Se晶胞，转移电子数为8

C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1-x

D.当NayCu^Se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】

【详解】A.由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8x2+6x；=4,位于体内的铜离子和亚铜离

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，Na?Se转化为Cu2-xSe的电极反应式为Na2Se-e+(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8x：+6xg=4,则每个晶胞中含有4个NazSe,转移电子数为4,故B错误;

8

C.由题意可知，Cu2rse转化为NaCuSe电极反应式为Cs一xSe+e-+Na+=NaCuSe+(l-x)Cu,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NaCuSe,晶胞中。价铜而个数

8

为(4-4x),故C错误；

+

D.由题意可知，NayCs-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y)e+Na=NaCuSe+(I-x)Cu,所

以每转移(l・y)电子，产生(l・x)mol铜，故D正确；

故选Do

考点一晶体与晶胞

1.晶体与非晶体

(1)晶体与非晶体的比较

晶体非晶体

结构特征原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序

自范性直无

性质特征熔点固定不固定

异同表现各向异性各向同性

二者区别间接方法看是否有固定的烬点或根据某些物理E性质的各向异性

方法科学方法对固体进行X射线衍射实验

(2)获得晶体的途径

①燧融态物质凝固。

②色态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。

③溶质从溶液中析出。

2.晶胞

⑴概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。

（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：所有晶胞平行排列、取向相同。

（3）晶胞中微粒数的计算方法——均摊法

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，则该粒子有言属于

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，顶角上的原子有卷属于此晶胞，面上的原子有£属于此晶胞，因此六棱柱中镁原子个数

为12$+2x/=3,硼原子个数为6。

位于有1/8属于

顶角该立方体

位于有1/4属于

楂上~该立方体

位于有1/2属于

面上该立方体

位于完全属于OMg*B

内部该立方体

图1图2

考点二晶体类型、结构与性质

.1.四种晶体类型的比较

类型

分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体

比

构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子

粒子间的相互范德华力（某些

共价键金属键离子键

作用力含氢键）

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一般不溶于水，少数与大多易溶于水

溶剂水反应等极性溶剂

一般不具有晶体不导电，

一般不导电，溶

导电、传热性导电性，个别电和热的良导体水溶液或熔融

于水后有的导电

为半导体态导电

2.过渡晶体

大多数晶体是这四种晶体类型之间的过渡晶体，以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例，如Na?。、AI2O3

中既有离子键成分，也有共价键成分，NazO中离子键成分占62%,因而通常当作离子晶体来处理，AbO.,

中离子键成分占41%,因而通常当作共价晶体来处理。

3.常见晶体结构模型

(1)共价晶体

金刚石二氧化硅

①金刚石晶体中，每个C与相邻生个C形成共价键，C—C-C夹角是109。281最小的环是六元环。含有1

molC的金刚石中，形成的共价键是2mo1。

②SiCh晶体中，每个Si原子与生个。原子成键，每个。原子与叁个Si原子形成共价键，最小的环是十二

元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是豆原子，1molSiCh中含有4moiSi—0。

(2)分子晶体

①干冰晶体中，每个C02分子周围等距且紧邻的CO2分子有12_个。

干冰的结构模型(晶胞)冰的结构模型

②冰晶体中，每个水分子与相邻的生个水分子以氢键相连接，含1molH20的冰中，最多可形成2moi氢键。

(3)离子晶体

oCfwNa+

①NaCl型：在晶体中，每个Na+同时吸引色个C「，每个Cl一同时吸引6个Na卡,配位数为&每个晶胞含

生个Na.和生个C1,

②CsCl型：在晶体中，每个C「吸引区个Cs+,每个Cs+吸引&个C「，配位数为8。

(4)混合型晶体

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

取的杂化方式是应。

［基础练)

i.下列有关物质的结构与性质说法错误的是

A.石墨晶体中，层内导电性强于层间导电性

B.工业盐酸中，因含有［FeClJ而呈亮黄色

C.氟的电负性大于氯，所以三氟乙酸的pK,比三氯乙酸大

D.干冰中C0?的配位数大于冰中水分子的配位数，这与水分子间形成氢键有关

2.有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为apm,下列说法错误的是

B.Ti与Ti的最近距离是等apm

A.该物质的化学式为TiN

C.Ti的配位数为6D,与N距离相等且最近的N有12个

3.金刚石、石墨烯和石墨焕的局部结构如图所示。

金刚石石墨烯石墨焕

下列有关叙述正确的是

A.三者互为同分异构体B.石墨快的化学性质比金刚石更稳定

C.金刚石中原子数和共价健数之比为1：4D.石墨烯中碳原子数与六元环数之比为2：1

4.(1)钠、钾、铭、车目、铝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。氯化钠晶体的晶胞如图1,则Cs+位于该晶胞的,而C「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：KC1、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，己知3

种离子晶体的晶格能数据如下表：

离子晶体NaClKC1CaO

晶格能/(kJ・mo「)7867153401

则这4种离子晶体(不包括Na。)熔点从高到低的顺序是。其中MgO晶体中

一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg?+有个。

5.现有几组物质的熔点(℃)数据:

A组B组c组D组

金刚石：3550℃Li：181℃HF：—83℃NaCl：801℃

硅晶体：1410℃Na：98℃HC1：—115℃KCl：776℃

硼晶体：2300℃K：64℃HBr：—89℃RbCl：718℃

二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：—51℃CsCl：645c

据此回答下列问题：

(DA组属于晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是

(2)B组晶体共同的物理性质是(填序号)。

①有金属光泽②导电性③导热性④延展性

(3)C组中HF熔点反常是由于__________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。

①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电

(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为

1.(2022•重庆巴蜀中学高三阶段练习)化学与生产、生活、科技、环境等关系密切。下列说法正确的是

A.汽车尾气催化转化器可有效减少CO”的排放，实现“碳中和”

B.制造焊锡时，把铅加入锡，形成原电池，从而增加锡的抗腐蚀能力

C.2022年冬奥会衣物采用石墨烯纺织物柔性发热材料，石墨烯属于混合型晶体

D.聚氯乙烯塑料通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层

2.(2022•湖北•高三阶段练习)神化像是继硅之后研究最深入、应用最广泛的半导体材料，其结构与硫化

锌相似，其晶胞结构如下图1所示，图2为晶胞沿z轴的1：1平面投影图，己知图中④球的原子坐标参数

为(0,0,0),命球为(1,1,1),下列说法错误的是

图1图2

A.Ga的配位数是4

B.晶胞参数为2&apm

C.晶胞中离As原子距离最近且相等的As原子有8个

D.晶胞中离®球距离最远的黑球的坐标参数为(:，

3.(2022・重庆巴蜀中学高三阶段练习)萤石是制作光学玻璃的原料之一，其主要成分氟化钙的晶胞结构如

图1所示。下列说法错误的是

A.F位于元素周期表p区B.该晶体属于离子晶体

C.F位于Ca”构成的四面体空隙D.每个Ca?+周围距离最近且等距的P有4个

4.下面是一些晶体的结构示意图.

*A

(1)下列关于晶体的说法正确的是.(填字母)。

A.晶体的形成与晶体的自范性有关

B.可以用X-射线衍射仪区分晶体和非晶体

C.石蜡是非晶体，但有固定的熔点

D.晶胞就是晶体

(2)图甲表示的是晶体的二维平面示意图，a、b中可表示化学式为AX3的化合物的是(填“a”或

“b”)。

(3)图乙表示的是金属铜的晶胞。

①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是,铜原子的配位数为。

②该晶胞称为(填字母)。

A.六方晶胞B.体心立方晶胞C.面心立方晶胞

(4)NiO、FeO的晶体结构相同，且*Fe2+)＞r(Ni2+),NiO的熔点为1960℃,则FeO的熔点(填

”＞，，或“＜，，)]960℃,判断的依据是___________________________________

5.(DAI2O3、SiC、Si、金刚石中属于原子(共价)晶体的有,其熔点由高到

低的顺序为,理由是。

(2)干冰、冰二者的熔点较高的是,其理由是。

(3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是_________________________________________

(4)BN、MgBn、SiCL的熔点由高到低的顺序为1

lr+

、II

\/

N

(5)NaF的熔点(填"才"=”或"v")[J[BF]的熔点，其原因是

真题练

1.（2022江苏）下列说法正确的是

A.金刚石与石墨烯中的C-CC夹角都为120

B.SiH4、SiCL都是由极性键构成的非极性分子

C.错原子的Ge）基态核外电子排布式为4s24P2

D.1VA族元素单质的晶体类型相同

2.（2021广东节选）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M,则X晶体的密度为g/cm3（列出算式）。

3.（2020•全国H卷节选）Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCL至TiL熔

点依次升高，原因是O

化合物

TiF4TiCl4TiBr4Til4

熔点/℃377-24.1238.3155

4.（2020•全国I卷节选）LiFePOq的晶胞结构示意图如（a）所示。其中O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LiFePCU的单元数有个。

(a)LiFePOj(b)Li|.vFePO4(c)FePO4

电池充电时，LiFePCU脱出部分Li卡,形成LinFePCU,结构示意图如（b）所示，则x=,n（Fe2

一）：n（Fe＞）=„

5.（2020・全国HI卷节选）氨硼烷（NH3BH3）含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。研

究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为apm、6pm、cpm,a=6=y=90。。

氨硼烷的2x2x2超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度p=g-cm-3（列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值）。

基础练

I.【答案】C

【详解】A.石墨晶体中每一层会形成大兀键产生可以自由移动的电子使得石墨可以导电，因此层内导电性

强于层间导电性，A正确；

B.工业盐酸中含有部分铁离子，铁离子和氯离子生成［FeCl］一，因含有［FeCL］而呈亮黄色，B正确;

C.氟的电负性大于氯，使得三氟乙酸酸性强于三氯乙酸，三氟乙酸的Ka值较大，故［氟乙酸的pK,比三.

氯乙酸更小，C错误;

D.干冰是面心立方堆积，水配位数与生成氢键有关，干冰中C0?的配位数大于冰中水分子的配位数，这与

水分子间形成氢键有关，D正确；

故选C。

2.【答案】B

【详解】A.该晶胞中，Ti(黑球)的个数为l+12xg=4,N(白球)的个数为8x：+6x；=4,则Ti和N的

个数比为1:1,该物质的化学式为TiN,A正确；

B.该晶胞中N、Ti之间的最近距离为apm,则Ti与Ti的最近距离是0apm,B错误；

C.如图所示，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6,C正确；

D,与N距离相等且最近的N有12个，D正确；

故选B。

3.【答案】D

【详解】A.同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物；三者不是互为同分异构体，A错误；

B.石墨焕中含碳碳叁键，化学性质较活泼，金刚石中碳原子均是饱和键，化学性质在常温下非常稳定，B

错误；

C.金刚石中1个碳原子与4个碳原子相连形成4个共价键，每个共价键为相邻2个碳原子共用，故原子数

和共价键数之比为1：(4x3)=1:2,C错误；

D.石墨烯中1个碳原子被相邻3个环共用，每个环上有6个碳原子，则碳原子数与六元环数之比为为

(6xg)：1=2：1,D正确；

故选D。

4.【答案】(1)2体心顶点8

⑵2CuH+3cb叁蹙2CUCL+2HC1

(3)F(4)TiN>MgO>CaO>KCl12

【解析】(1)体心立方晶胞中，I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8X：+1=2；氯化钠晶胞中，Cs+位于体心，C厂位于顶点，Cs'的配位数为8。(2)由晶胞可知，微粒个

数比为1：1,化学式为CuH,CuH与Cb反应，产物为CuCk和HCL化学方程式为2CuH+3c卜型整2CuCb

+2HCL(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“(Mg2+):n(K)):

〃(『)=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：Ti?〜Mg2+,离子半径：Mg2+<Ca2+,所以熔点：

TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg?+有12个。

5.【答案】（1）原子共价键（2）①②③④

（3）HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多（只要答出HF分子间能形成氢键即可）（4）②

④（5）D组晶体都为离子晶体，r（Na'）＜r（K^）＜r（Rb'）＜r（Cs+）,在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小,

晶格能越大，熔点就越高

【解析】（1）A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。（2）B组为金属晶体，具有①②

③④四条共同的物理性质。（3）HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。（4）D组属于离子晶体，具有②④两条

性质。（5）D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。

提升绿

1.【答案】C

【详解】A.汽车尾气催化转化器可将CO转化为CO2不能减少CC）2的排放，A错误；

B.锡比铅活泼，两者形成原电池，锡做负极，加速锡的腐蚀，B错误；

C.石墨烯可导电，具有金属晶体的性质，原子间形成共价键，具有共价晶体的性质，石墨烯属于混合型晶

体，C正确；

D.聚氯乙烯塑料中加入增塑剂会释放有毒物质，不可用于制作不粘锅的耐热涂层，D错误；

故答案选C。

2.【答案】C

【详解】A.由神化像的晶胞可知，晶胞中与Ga原子距离最近且相等的As原子的个数为4,则Ga原子的

配位数为4,选项A正确；

B.图中白球与黑球的投影距离为apm,则晶胞体边长为2x0apm,晶胞参数为20pm,选项B正确；

C.品胞中离As原子距离最近且相等的As原子共有12个（同层4个，上层4个，下层4个），选项C错

误；

D.根据各个原子的相对位置可知，晶胞中离®球距离最远的黑球即和④球直接相连的黑球，其原子坐标

参数为（!，I，!），选项D正确；

444

答案选C。

3.【答案】D

【详解】A.F位于第二周期VHA族，为元素周期表p区，故A正确；

B.由图可知，该晶胞由Ca2+和F组成，为离子晶体，故B正确；

C.由晶胞结构图可知，F距离最近且等距的Ca2+为4个，所以F位于Ca2+构成的四面体空隙，故C正确；

D.由面心的Ca2+可知，每个Ca?+周围距离最近且等距的广有8个，故D错误；

故答案选D。

4.【答案】⑴AB（2）b（3）①412②C（4）<两者均为离子晶体，且阴、阳离子电荷数均为2,但Fe?

+的离子半径较大，FeO的晶格能小，因此FeO的熔点较低

【解析】（1）在一定条件下，物质能形成具有几何形状的晶体，这个过程与晶体的自范性有关，A项正

确；区别晶体与非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验，B项正确：非晶体没有固定的组成，

没有固定的熔点，C项错误；晶体是由数量庞大的晶胞无隙并置而成的，D项错误。（2）a中每个黑球周围有

6个白球，而每个白球周围有3个黑球，故黑球与白球数目之比为1：2,b中每个黑球周围有6个白球，而

每个白球周围有2个黑球，故黑球与白球数目之比为1：3,a所示物质的化学式为AX2、b所示物质的化学

式为AX3。（3）①根据晶胞结构和均摊法知，该晶胞中Cu原子个数=8xg+6xJ=4；在铜的晶胞中，顶点上

的铜原子被8个晶胞共有，每个晶胞中与1个顶点上铜原子距离最近的铜原子数是3,每个面上的铜原子被

2个晶胞共有，所以铜原子的配位数是3x8x；=12。②晶胞中铜原子位于顶点和面心，即该晶胞称为面心立

方晶胞，C项正确。（4）NiO和FeO均为离子晶体，且晶体中阴、阳离子所带电荷数均相同，由于半径：Fe2

+>Ni2+,则晶格能：FeO<NiO,由此判断熔点：NiO>FeO»

5.【答案】（l）SiC、Si、金刚石金刚石>SiC>SiC—C键、C—Si键、Si—Si键的键长依次增大，键能依

次减小，熔点依次降低

（2）冰冰晶体中分子间存在氢键

（3）CS2和C02均为分子晶体，CS2的相对分子质量大，分子间作用力大，因此CS2熔、沸点高于C02

（4）BN>MgBr2>SiCl4

（5）>两者均为离子化合物，且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低

【解析】（l）SiC、Si、金刚石为原子晶体，原子晶体中共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高。（2）冰晶

体中含有氢键，熔点比干冰高。（3）CS2、CO2均为分子晶体，组成、结构相似，相对分子质量越大，范德华

力越大，熔、沸点越高。⑷BN为原子晶体，MgB”为离子晶体，SiCLi为分子晶体，故熔点：BN>MgBr2>SiCl4o

真题练

1.【答案】B

【详解】

A.金刚石中的碳原子为正四面体结构，C-C-C夹角为109。281故A错误；

B.SiH&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；SiCl」的化学键为

Si-CU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；

C.楮原子&Ge）基态核外电子排布式为[Ar]35。4s24P。故C错误；

D.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原子晶体，故D错误;

故选Bo

2xM

2.【答案】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41：1：2r

301xx2y

【详解】

（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；+4xg=4,Hg原子位于棱边、面心，因此1个晶胞中含有Hg原子数为6xg+4x：=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

③1个晶胞的质量m