第66讲 常见晶体类型晶胞结构分析与计算-2024年高考化学复习

备战2024年高考化学【一轮•夯基提能】复习精讲精练

第66讲常见晶体类型、晶胞结构分析与计算

本讲复习目标

1.掌握不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。

2.掌握分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等晶体的结构与性质的关系。

3.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

「瞿夯基•知识精讲

一.晶体和晶胞

1.物质的聚集状态

（1）普通物质三态间的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动,

在液态则介于二者之间。

（2）特殊物质的聚集状态等离子体是气态物质，离子液体是液体物质。

（3）更多的物质聚集状态：晶态、非晶态，塑晶态、液晶态等。

2.晶体与非晶体

（1）晶体与非晶体的区别

比较晶体非晶体

结构特征结构粒子周期性有序排列结构粒子相对无序排列

自范性有无

性质特征熔点固定不固定

异同表现各向异性各向同性

间接方法测定其是否有固定的熔点

二者区别方法

科学方法对固体进行X射线衍射实验

实例冰、NaCl、Fe玻璃、石蜡

（1）晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。

（2）同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。

（3）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KzCnCh粉末、KN03粉末。

（4）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。

（2）获得晶体的三条途径

①熔融态物质凝固。

②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。

③溶质从溶液中析出。

3.晶胞

（1）概念：描述晶体结构的基本单元。

（2）晶体中晶胞的排列一无隙并置

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞都是平行排列，取向相同。

③形状：一般而言晶胞都是平行六面体，但不一定是最小的“平行六面体”。

4.晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法

（1）原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被〃个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额

就是L

n

（2）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

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

（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J、K：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）。

5.坐标参数、晶胞参数的分析与计算

（1）原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置

原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既

能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根

据晶体结构的特点，通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型（面心立方最密堆积）和镁型（六方最密堆积）两

种晶体类型。

（2）晶胞参数——描述晶胞的大小和形状

①金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式（设棱长为«）

②宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系

③晶体中粒子间距离的计算

（3）立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断

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

1@A周围有4个D,D周围有4个A

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+数目（Na+用“。”表示）：

每个面上有4个，共计12个。

【例题1】玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列有关玻璃

的说法错误的是（）

A.玻璃内部微粒排列是无序的

B.玻璃熔化时吸热，温度不断上升

C.光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶体

D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶

【答案】c

【解析】根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体，因

此没有固定的熔点，A、B对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C错；区分晶体与非晶体最科学的

方法是对固体进行X射线衍射实验，D对。

【例题2】C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法

错误的是（）

A.具有自范性B.与C60互为同素异形体

C.含有sp3杂化的碳原子D.化学性质与金刚石有差异

【答案】A

【解析】自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；碳玻璃和C60均是由碳元素形

成的不同的单质，所以互为同素异形体，B正确；金刚石与碳玻璃互为同素异形体，性质差异主要表现在物

理性质上，化学性质上也有差异，D正确。

【例题3］已知X、Y、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（）

A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8YI2

【答案】A

【例题4】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

【例题5】碳化鸨是耐高温耐磨材料。下图为碳化鸨晶体的部分结构，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。

(1)在该结构中,每个鸨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忆cm3,碳化鸨的摩尔质量为Mg.mor］，密度为dgcm〉，则阿伏加德罗常数

的值NA用上述数据表示为。

【答案】(1)6(2普

aV

二.晶体类型、结构和性质

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

比较

金属阳离子、自

构成粒子分子原子阴、阳离子

由电子

粒子间的相互作范德华力

共价键金属键离子键

用力(某些含氢键)

有的很大，有的

硬度较小很大较大

很小

有的很高，有的

熔、沸点较低很高较高

很低

大多易溶于水等

溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂

极性溶剂

晶体不导电，水

一般不导电，溶一般不具有导电

导电、导热性电和热的良导体溶液或熔融态导

于水后有的导电性

电

金属氧化物（如

大多数非金属单K2O>

部分非金属单质

质、气态氢化物、

（如金刚石、硅、金属单质与合金Na2O）>强碱

酸、非金属氧化

物质类别及举例晶体硼）、部分非（如Na、Al、Fe、

（如KOH、

物（SiO2除外）、

金属化合物（如青铜）

、

绝大多数有机物NaOH）

SiC、SiO2）

（有机盐除外）绝大部分盐（如

NaCl）

（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。

（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℃,MgO的熔点为2852

（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℃,尿素的熔点为

132.7℃„

（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1.42x10-1。m,比金刚石

中碳碳共价键的键长（1.54x10-1。m）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。

2.分子晶体

（1）概念：只含分子的晶体称为分子晶体。

（2）粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结

合。

（3）常见的分子晶体

①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。

②部分非金属单质，如卤素（X2）、氧（02）、硫（S8）、氮网2）、白磷（P4）、C60等。

③部分非金属氧化物，如C02、S02、P4o6>P4O10等。

④几乎所有的酸，如H2s。4、HN03>H3P。4、H2SQ3等。

⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

（4）物理性质：分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。

（5）分子晶体的结构特征

①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。

②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的

水分子。

冰的晶体结构如图：06

（6）结构模型

①干冰晶体中，每个C02分子周围等距且紧邻的C02分子有12个。

②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含ImolILO的冰中，最多可形成

2moi“氢键”。

3.共价晶体

U）构成微粒及其相互作用

（2）物理性质

①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。

②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。

（3）常见的共价晶体。

（4）结构模型

①金刚石晶体中，每个C与另外相邻4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109。28，，最小的环是

六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。

②SiO2晶体中，每个Si原子与4个。原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是12元环,

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

4.金属晶体

（1）金属键

①概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属

原子维系在一起。

②成键粒子是金属阳离子和自由电子。

③金属键的强弱和对金属性质的影响：

a.金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键

越弱；反之，金属键越强。

b.金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。

（2）金属晶体

①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。

②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。

③用电子气理论解释金属的性质：

5.离子晶体

（1）构成粒子：阴离子和阳离子。

（2）作用力：离子键。

（3）配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。

（4）离子晶体结构的决定因素

①几何因素：晶体中正负离子的半径比。

②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。

③键性因素：离子键的纯粹程度。

（5）离子晶体的性质

熔、沸点熔、沸点较高，难挥发

硬度硬度较大，难以压缩

溶解性一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶

导电性固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电

（6）结构模型

①NaCl型：在晶体中，每个Na卡同时吸引6个C广，每个C「同时吸引6个Na卡,配位数为6。每个晶

胞含4个Na卡和4个C「。

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

6.过渡晶体与混合型晶体

(1)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。

(2)混合型晶体

像石墨这样的晶体是一种混合型晶体，既有共价键，又有金属键和范德华力。石墨晶体是层状结构，

层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3,平均每个正六边形拥有的碳原

子个数是2,呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2P电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p

轨道相互平行而且相互重叠，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

导电性。

7.晶体熔点高低的比较

(1)不同类型晶体熔、沸点的比较

①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体〉离子晶体〉分子晶体。

②金属晶体的熔、沸点差别很大，如鸨、粕等熔、沸点很高，汞、他等熔、沸点很低。

(2)同种类型晶体熔、沸点的比较

①共价晶体

原子半径越小|一|键长越短一|键能越大|一1熔点越高

如熔点：金刚石>碳化硅,硅。

②离子晶体

一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，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>CsClo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

a.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，如熔、沸点：

H2O>H2Te>H2Se>H2So

b.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，如熔、沸点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。

c.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，如熔、沸点：

CO>N2,CH3OH>CH3CH3O

d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：

④金属晶体

金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<

Mg<AL

8.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K2O、Na2C）2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（镂盐、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、钠）。

（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。

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。

【例题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.S03和HC1B.KC1和Mg

C.NaCl和H2OD.CCL和SiO2

【答案】A

【例题2】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是（）

A.在NaCl晶体中，距C「最近的Na+形成正八面体

B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2+

C.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构

D.该气态团簇分子的分子式为EF

【答案】D

【解析】氟化钙晶胞中，Ca2+位于顶点和面心，数目为8xl+6xL=4,故B正确；气态团簇分子不同于晶

82

胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4,故D错误。

【例题3】金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是（）

A.金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子

B.在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环

C.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp?

D.金刚石中碳原子数与C—C数之比为1:4,而石墨中碳原子数与C—C数之比为1：3

【答案】A

【解析】金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中

碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp?杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原

子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4x1=2,故碳原

2

子数与C—C数之比为1：2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个

碳原子平均形成的共价键数为3x1=15故碳原子数与C—C数之比为2：3,D项错误。

2

[例题4]

(l)FeF3具有较高的熔点(高于1000°C),其化学键类型是，FeBn的相对分子质量大于FeF3,但其

熔点只有200℃,原因是o

(2)已知：K2O的熔点为770℃,NazO的熔点为1275℃,二者的晶体类型均为,的熔点

低于Na2O的原因是-

(3)已知氨(NIL,熔点：一77.8℃、沸点：一33.5℃),联氨(N2H4,熔点：2℃、沸点：113.5℃),解释其熔、

沸点高低的主要原因：o

⑷己知氮化硼与碑化钱属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是(填化学式)，其理由是

(5)S位于周期表中第族，该族元素氢化物中，ITe比H2s沸点高的原因是,RO比HzTe

沸点高的原因是。

【答案】

(1)离子键FeF3为离子晶体，FeBn的化学键以共价键为主，属于分子晶体

(2)离子晶体K+的半径大于Na+,K2O的晶格能小于NazO

(3)联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键

(4)BN两种晶体均为共价晶体，N和B原子半径较小，键能较大，熔点较高

(5)VIA两者均为分子晶体且结构相似，ILTe相对分子质量比H2s大，分子间作用力更强两者均为分子

晶体，H2O分子间存在氢键

【例题5】

(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Al2c16,其球棍模型如图所示。已知Al2c16在加热时

易升华，Al2c16属于晶体(填晶体类型)。Na[Al(OH)4]属于晶体(填晶体类型)，存在的化学

键有.O

(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℃)氢气氛围下通过三澳化硼和三澳化磷

反应制得的，可知BP为________晶体。

【解析】(1)分子晶体BC(2)分子离子离子键、极性共价键、配位键(3)共价

四.晶体的有关计算

1.确定晶胞中原子坐标与投影图

晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别W1的数在立体坐标系中表示出来。

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。

(1)钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图

①粒子坐标：若1(0,0,0),3(1,1,0),5(01,0,1),则6的原子坐标为(0,1,1),7为(1,1,1),

9为Q2，3

②x、y平面上的投影图：i——

(2)铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图

①粒子坐标：若1(0,0,0),13"’?0),121'?J,则15的原子坐标为L1'J,11为L?0

S3

②x、y平面上的投影图：1

(3)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图

则原子1、2、3、4的坐标分别为4J、L4'J

①若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1,

Q1n(33ri

b4JL44J0

②X、y平面上的投影图：51

（4）沿体对角线投影

①钾型晶胞

②铜型晶胞

2.空间利用率的计算方法

（1）空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。

球体积

空间利用率=xlOO%。

晶胞体积

（2）空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。

如：六方晶胞（如图）。

S—2r^\[ir—2\[ir2

球）=2'加3

/（球）尸

空间利用率=------——x100%=3—x100%~74%

v（晶胞）8后

【例题1】钢的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm。下列说法错误的是（）

A.该机的氧化物的化学式为VO2

B.V原子在该晶体中的堆积方式为体心立方

C.V原子的配位数与O原子的配位数之比为1：2

2451+16x2

D.该晶胞的密度为g-cm

”10-1。3x6.02x1023

【答案】c

【解析】晶胞中V原子位于顶角和体心，数目为1+8x1=2；O原子位于上下面上和体内，数目为2+4x1=

82

4,二者原子数目之比为1：2,故氧化物的化学式为VO2,故A正确；晶胞V原子位于顶角和体心，符合

体心立方的堆积方式，故B正确；体心V原子的配位数为6,O原子的配位数为3,所以V原子的配位数

2x51+4x16

与0原子的配位数之比为2：1,故C错误;m=---------g，V—a3pm3=10-1。)3cm3,〃=,

NA

2x51+16x2一

2,cm,故D正确。

flXlO_103x6.02x1023

【例题2】

⑴金属铳有多种晶型，其中3Mn的结构为体心立方堆积，晶胞参数为apm。BMn中铳的原子半径为

pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA,BMn的密度?=g-crrT3(列出计算式)。

(2)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。=0.420nm,则)为nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为#=0.448nm,则

r(Mn2+)为nm。

(3)Li2。具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665mn,阿伏加德罗常数的值为NA,则U2O

的密度为g-cnT3(列出计算式)。

2义558x7+4x16

【答案】⑴(2)0.1480.076(3)一

33

NARaxlOTNA0.4665x107

(l)3Mn的结构为体心立方堆积，设镒原子的半径为八则体对角线为4/，则有3a=分，一个晶胞

中含有镒原子的数目为8x1+1=2,m=2M=2x55

Pg-cm

8V7VAqxi(r1?3NM3

(2)因为02-是面心立方最密堆积方式，面对角线是。2-半径的4倍，即4厂(02-)=也。，解得r(O2-)=^x0,420

nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2r(C)2-)+2«Mn2+),则r(Mn2+)=

0.448nm—2x0.148nm,,

--------------------=0A.0A76nm

2o

(3)由题给图示可知，Li原子位于晶胞内部，O原子位于顶角和面心，因此一个晶胞有8个Li原子，。原子

2

个数为6X1+8XL=4,因此一个LizO晶胞的质量为郎土生”g,一个晶胞的体积为(0.4665xl0-7)3cm3,即

28NA

8x7+4x16

该晶体密度为一g-cm

NR0.4665x1073

【例题3】立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼

属于晶体，其中硼原子的配位数为o已知：立方氮化硼的密度为dg-cnr3,B原子半径为

xpm,N原子半径为ypm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为（列

出化简后的计算式）。

【答案】共价4m47VAx100%

75x1030

【解析】立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；晶胞中每个N原子连接

4个B原子，氮化硼的化学式为BN,所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4；

100

晶胞中N原子数为4,B原子数为8xl+6』=4,晶胞的质量g,晶胞的体积/=m=9cm』项

82NApddNA

cm3,B、N原子总体积X=4X[4"芯乂；0\钿a;i。i=Txa3+y3）xio-3。晶胞中原子的空

/+货X1030,,i,

间利用率为《X100%=-^------------------X100%=工^—匕----U100%o

VW075x1030

dNA

【例题4】钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：

①该超导材料的最简化学式为o

②Fe原子的配位数为o

③该晶胞参数。=6=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德罗常数的值为2VA,则该晶体的密度为g-cnT3（歹！J

出计算式）。

【答案】①KFezSez②4③—39+56x2+79*2

7VAXQ.4X0.4X1.4x10「21

【解析】①由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8乂1+1=2,均位于棱上和体内的硒

8

原子的个数为8x52=4,均位于面上的铁原子个数为8x；=4,该物质的晶胞结构如图所示:

则超导材料最简化学式为KFezSe?。②由平面投影图可知，铁原子的配位数为4。③设晶体的密度为“g-cm

—a曰g钻出且八r-曰2义39+56x2+79x277初/曰7义39+56x2+79x2

3,由晶胞的质量公式可得：------------------'g=qbcxl02ix[g,斛得2-----------------

7VAXQ.4X0.4X1.4X10-21

【例题5】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,k1)o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=pm。

【答案】2(0,0,-)'go2十r2

c\122

【解析】图中大球的个数为8x1+1=2,小球的个数为82+2=4,根据XeF2的原子个数比可知大球是Xe

84

原子，小球是F原子，该晶胞中有2个XeF2分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的

单位长度都记为1,B点在棱的4处，其坐标为(0,0,今；图中V是底面对角线的一半，歹pm,

x=(1—r)pm,所以d="a+y2=步十;二2pm。

A卜提能•课后精练

1.(2324上•海淀•阶段练习)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配不正确的是

选项性质差异结构因素

A沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)范德华力大小

B熔点：A1F3(1O4O℃)远高于AlCb(178℃升华)晶体类型

羟基极性强弱

C酸性：CF3coOH(pKa=0.23)远强CH3COOH(pKa=4.76)

有无氢键

D稳定性：H2O的分解温度(3000℃)远大于H2S(900℃)

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【详解】

A.正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子间作用力小，所以沸点

较低，A正确；

B.AIF3为离子化合物，形成的晶体为离子晶体，熔点较高，AlCb为共价化合物，形成的晶体为分子晶体,

熔点较低，则A1F3（1O4O℃）远高于AlCb（178℃升华），B正确；

C.由于电负性F>H,CF键极性大于CH键，使得竣基上的羟基极性增强，氢原子更容易电离，酸性增强,

C正确；

D.七0的分解温度（3000℃）远大于H2s（900℃）是因为氧原子半径小于硫，电负性氧大于硫，形成的氢氧键

键能远大于氢硫键键能，D错误；

故选D。

2.（2324上•阶段练习）生产、生活中常见的下列物质中，晶体类型不同于其他晶体的是

A.冰B.冰晶石C.干冰D.冰醋酸

【答案】B

【详解】

A.冰成分为水，为分子晶体；

B.冰晶石为Na3AlF6,属于离子晶体；

C.干冰为二氧化碳，为分子晶体；

D.冰醋酸为乙烯，为分子晶体；

故选B。

3.（2324上•开学考试）某离子液体结构中，Q、R、T、X、Y和Z是原子序数依次增大的短周期主族元

素，基态T原子和Y原子最外层均有两个单电子，Q、R、X和Z质子数均为奇数且和为22。下列说法错

误的是

A.电负性：Q<T

B.化合物中X和R均为sp3杂化

C.该离子液体难挥发，可用作溶剂

D.该离子液体中含非极性键，不含配位键

【答案】D

【详解】

Z的原子序数最大，Z只形成1个共价键，Q、R、X和Z质子数为奇数，且奇数和为22比较小，所以Z为

F；基态T原子和Y原子最外层均有两个单电子，所以T为C、Y为O、X为N；由结构逆推，Q为H；R

的质了数为22179=5,则R为B；

A.电负性：H<C,A正确；

B.化合物中N和B均形成4个共价键，均为sp3杂化，B正确；

C.离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质，离子液体难挥发，可用作溶剂，C正确；

D.该离子液体中含C—C非极性键，B—F之间形成配位键，D错误；

故选：D。

4.(2223下•河北•阶段练习)PCL在气态和液态时，分子结构如图所示。下列关于PCk分子的说法中错误

的是

A.每个原子都达到8电子稳定结构

B.分子中5个PC1键键能不都相同

C.键角(C1PC1)有90。、120。、180。三种

D.PCk受热后生成的PCh的空间构型是三角锥形

【答案】A

【详解】

A.P原子最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以PCb中P的最外层电子数为10,不满足8电子

稳定结构，故A错误；

B.键长越短，键能越大，键长不同，所以键能不同，故B正确；

C.上下两个顶点与中心P原子形成的键角为180。，中间为平面结构，构成三角形的键角为120。，顶点与

平面形成的键角为90。，所以键角(NC1PC1)有120。、90。、180。几种，故C正确；

D.三氯化磷分子中，P原子价层电子对数=3+l/2x(53xl)=4,且含有1个孤电子对，所以其空间构型为三

角锥形，故D正确；

故选Ao

5.(2223下•南通・模拟预测)下列有关物质结构与性质的说法不正确的是

A.NH3BH3分子中存在配位键，N原子提供孤电子对

B.BjO：（结构如图）中B原子、。原子均采用s/杂化

C.NH3BH3中与氮原子相连的氢带部分正电荷，与硼原子相连的氢带部分负电荷

D.CH3cH3与NH3BH3的原子总数、电子总数均相等，熔点比NH3BH3低

【答案】B

【详解】

A.NH3BH3分子中存在N-»B配位键，N原子提供孤电子对，A正确；

B.BQ］中，B原子形成了3个。键，B原子的最外层无孤对电子，所以B的价层电子对数为3,B原子采

用sp2杂化，而。原子形成2个。键，O的最外层上有2对孤对电子，所以。的价层电子对数为2+2=4,所

以。采用sp3杂化，B错误；

C.在NH3BH3中，电负性N>H>B,使与N相连的H常带部分正电荷，与B相连的H带部分负电荷，C

正确；

D.NH3BH3的极性强于CH3cH3,分子的极性越强，分子间作用力越强，熔沸点越高，因此NH3BH3的熔点

更高，D正确；

故答案为：Bo

6.（2223下•大连•阶段练习）下列说法错误的是

A.晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象

B.X射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的方法

C.等离子体是一种特殊的液体，由带电的阳离子、电子及电中性粒子的组成

D.液晶既有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性

【答案】C

【详解】

A.晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象，A正确；

B.用X射线衍射实验可有效区分晶体和非晶体，B正确；

C.等离子体是一种特殊的气体，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，不

是液体，C错误；

D.液晶既有液体的流动性，也具有类似晶体的各向异性，D正确；

故答案选C。

7.(2324上•阶段练习)Fe，Cu,,N晶胞结构如图所示，若晶胞参数为apm,'表示阿伏加德罗常数的值。

下列说法错误的是

A.无：了=3:1

B.若以N为顶点建立晶胞，则Fe位于棱心的位置

C.相邻两铁原子间最短距离为走apm

2

64+3x56+14

D.晶体密度为一赤-------g-cm-3

【答案】D

【详解】

A.晶胞中Cu个数为8x：=l,Fe个数为6义g=3,N个数为1,则x:y=3:l,故A正确；

82

B.若以N为顶点建立晶胞，则Fe位于棱心的位置，按照均摊法棱心位置Fe原子数为3个，故B正确；

C.相邻两铁原子间最短距离为它的棱长，即正apm,故C正确；

22

64+3x56+14

D.晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积，其中晶胞体积为/xlO及cmS,晶胞的质量为-----------g,

64+3x56+14,64+3x56+14

晶体的密度为鹏,10一3。8Cm-3“xlO-g-cm-\故D错误；

a砥

故答案为D。

8.(23-24上•南京•阶段练习)N、()、Na、Mg是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是

A.碱性：NaOH<Mg(OH)2B.第一电离能：Ii(Na)<Ii(Mg)

C.原子半径：r(N)<r(O)D.N2、Na2O,Mg的晶体类型相同

【答案】B

【详解】

A.Na的金属性强于Mg,则NaOH的碱性强于Mg（OH）2，A错误;

B.