晶体结构与性质 专项训练-2025年高考化学一轮复习（新高考专用）

考点21晶体结构与性质

考情探究

1.3年真题考点分布

考点分布

年份卷区

晶体的类型晶体的化学式晶胞的计算晶体的物理性质综合应用

重庆qq

江苏qqq

广东q

北京q

浙江qq

2023

山东q

湖南q

湖北qq

辽宁qq

全国qq

天津qqq

河北

北京qq

辽宁q

2022

江苏qq

山东qq

湖南q

湖北qq

江苏qq

海南qqqq

2021

辽宁qqq

山东qqqq

2.命题规律及备考策略

【命题规律】近3年新高考卷对于该专题主要考查：

1.晶体的类型，侧重晶体与非晶体的判断

2.晶胞的计算，侧重化学式、密度的计算，配位数的分析与判断

3.晶体的物理性质，侧重熔沸点和硬度的比较与判断

【备考策略】能多认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结

合的视角分析与解决实际问题，理解“结构决定性质”的观念；能够根据典型物质的晶体晶胞结构模型推测各类物

质的晶体晶胞结构，根据晶胞参数进行晶体密度、粒子空间利用率的有关计算；能够认识不同晶体类型的特点，

根据晶体的不同类型分析判断晶体的有关性质（如熔沸点、硬度等）。

【命题预测】晶体结构与性质是高中化学的重要内容，也是每年高考的热点之一，以晶体结构及晶体内部结构粒

子间的相互作用为主线，主要涉及晶体与非晶体、晶体类型、晶体结构和性质、晶体密度的计算等，常见题型为

选择题和填空题，本部分考查内容的规律性强，命题空间广阔，考查方式会向多方位、多层次发展。

考点梳理

考法1晶体的构型

1.晶体：

（1）晶体的定义：微观粒子在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。

（2）晶体的特性：有规则的几何外形（自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发的呈现封闭的、规则的多面体

外形）；有确定的熔点；各向异性：在不同的方向上表现不同的性质；具有特定的对称性。

2.晶胞：由于晶体中的微粒排列呈现周期性，因此研究晶体结构时只需找出最小的重复单元加以分析，就知道

整个晶体的结构了。

（1）概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。

（2）晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。

（3）均摊法求化学式：均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。若某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有

1/N属于此晶胞。以正方体晶胞为例，晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献为：顶点原子1/8属于此晶胞、棱上

原子1/4属于此晶胞、面上原子1/2属于此晶胞、体内原子完全属于此晶胞。

（4）有关晶胞各物理量的关系：若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol该晶胞中含有无mol微粒，其质量为xMg；

又1个晶胞的质量为3g（“3为晶胞的体积，单位为cn?）,贝［|1mol晶胞的质量为那必g,因止匕有皿="心。

3.晶体的结构：在金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构中，由于金属键、离子键和分子间作用力均没有方向性，

因此，都趋向于使原子或分子吸引尽可能多的其他原子或分子分布于周围，并以密堆积的方式降低体系的能量,

使晶体变得比较稳定--即排列服从紧密堆积原理；对原子晶体，受共价键的方向性和饱和性的影响，其空间排

列与方向性一致。

（I）金属晶体：金属原子通过金属键形成的晶体称为金属晶体。

①金属Po（车卜）中金属原子堆积方式是简单立方堆积，原子的配位数为6,一个晶胞中含有1个原子。

②金属Na、K、Cr、Mo（铝）、W等中金属原子堆积方式是体心立方堆积，原子的配位数为8,一个晶胞中含

有2个原子。

③金属Mg、Zn、Ti等中金属原子堆积方式是六方堆积，原子的配位数为12,一个晶胞中含有2个原子。

*

④金属Au、Ag、Cu、Al等中金属原子堆积方式是面心立方堆积，原子的配位数为12,一个晶胞中含有4个原

子。

（2）离子晶体：阴阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。

①NaCl晶体：晶胞中每个Na+周围吸引着6个C广，这些CF构成的几何图形是正八面体，每个CF周围吸引着6

个Na+,Na+、CC个数比为1：1,每个Na+与12个Na+等距离相邻，每个氯化钠晶胞含有4个Na+和4个CP。

（绿色为C「，桔黄色为Na+）

②CsCl晶体：晶胞中每个CL（或Cs+）周围与之最接近且距离相等的Cs+（或CL）共有8个，这几个Cs+（或

C1-）在空间构成的几何构型为立方体，在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有6个，这几个Cs+在空间构成

的几何构型为正八面体，一个氯化葩晶胞含有1个cs+和1个ci—。（绿色为cr,黑色为cs+）

③ZnS晶体：晶胞中S2一以面心立方堆积，Zn?+占据S2-围成的八个正四面体空隙中的四个互不相邻的正四面体空

隙。每个硫离子周围距离最近且相等的锌离子有4个，每个锌离子周围距离最近且相等的硫离子有4个。一个

ZnS晶胞中含有4个ZB和4个（棕色为Zn2+,黑色为S2'）

（3）原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。

①金刚石：晶体中每个C原子和4个C原子形成4个共价键,成为正四面体结构，C原子与碳碳键个数比为1：2,

最小环由6个C原子组成，每个C原子被12个最小环所共用；每个最小环含有1/2个C原子。

②SiCh：晶体中每个Si原子周围吸引着4个O原子，每个O原子周围吸引着2个Si原子，Si、O原子个数比为

1：2,Si原子与Si—0键个数比为1：4,0原子与Si—0键个数比为1：2,最小环由12个原子组成。

（4）分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。干冰属于分子晶体，晶胞中每个C02

分子周围最近且等距离的C02有12个，1个晶胞中含有4个C02»

（5）石墨属于过渡性晶体。是分层的平面网状结构，层内C原子以共价键与周围的3个C原子结合，层间为范

德华力。晶体中每个C原子被3个六边形共用，平均每个环占有2个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单

键数之比为2：3。

典例引领

4*^4...........

【典例1】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe-Sm-As-F-0组成的化合物。

一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中广和。2-共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1—无代表，则该化合物的化学式表示为

;通过测定密度p和晶胞参数，可以计算该物质的尤值，完成它们关系表达式：p=

g-cm、。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1中原子1的坐标为七，1,1),则原子2和3的坐标分别为、

【解析】由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm个数为4x；=2,Fe个数为l+4x；=2,As个数为4x3

=2,0或F个数为8x1+2xJ=2,即该晶胞中。和F的个数之和为2,F的比例为羽0?一的比例为i一尤，故该

OZ

1个人晶口胞阳的质l量曰为AL」2X[-1-5-0-+--5-6-+--7-5-+瓦16-X--(-1--一--无--)-+-1-9-x-]1

化合物的化学式为SmFeAsCh一工艮。

2[281+16(1-x)+19x]人口ggum-,3,2[281+16(l—x)+19x]

瓦g,1个晶胞的体积为a2cpm3=a2cxl030cm3,故密度p=crcN^xIO-30

g-cm-3o原子2位于底面面心，其坐标为G，0)；原子3位于棱上，其坐标为(0,0,

.田上、2[281+126(1—x)30+19x]<11八二0八,1、

【二案】SmFeAsOi-禺6zcNAxlO_2,°J(°，2)

【归纳总结】

(1)金属晶体的四种晶胞结构模型分析

1,p

1

1(

晶胞模型0

>：8---

1i―

(——014

配位数681212

原子半径⑺和晶胞边长⑷的

2CL2-2——2-2

关系

一个晶胞内原子数目1224

(2)晶胞原子坐标参数

通过原子坐标既能确定晶胞中各原子的相对位置，又可以计算原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的

密度。如

图1

①CsCl型离子晶体的离子分数坐标：Cs+为(0,0,0)；C1T1。2)°

②NaCl型离子晶体的离子分数坐标:C广为(0,0,0)，G，o)，g，°)2,f)；Na+为(^，,，弓，°>。)，

(0,0),(0,0,；)。

③ZnS型离子晶体的离子分数坐标:Zi?+为(0,0,0),G，义,0),&0,„Os」为仔，|>"件£)，

O,Iy&i9

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。

（3）典型晶胞结构模型的投影图

晶胞结构模型x、y平面上的投影图

>□

夕1

V____J1

：OH

9..1

V____J

)Q~Q~

7LT

。\O°ol>.

户O7LL

人K。

aak--O--y-O--1

Cl>„1十

又0

注意画或判断投影图时，一定要注意x、y、z轴的方向，上面结构模型中的原子也可以换为不同的原子，但在投

影图中的位置不变。

【典例2】（1）LizO具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA，

则Li2O的密度为g-cmq列出计算式）。

（2）FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为anm、FeSz相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度

的计算表达式为g.cm-3；晶胞中Fe2+位于S夕所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为

nmo

（3）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4C1（用R代表）。R的晶体密度为dg-cnT

3,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个［（N5）6（H3O）3（NH4）4C1］单元，该单元的相对质量为M,则y的计算表

达式为。

（4）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a=0.420nm,则r。-）为nmoMnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a，=0.448nm,则r（M「+）为

nmo

oo

Q_A__4>__--JO

,*---4.IT

<!>^--a

【解析】(1)1个氧化锂晶胞含。的个数为8X1+6X1=4,含Li的个数为8,lcm=107nm,代入密度公式计算可

oZ

小3士心d8x7+4x16

侍L”0的密度为必(0.4665x10-7)3g9m。

(2)该晶胞中Fe2+位于棱上和体心，个数为121+1=4,S夕位于顶点和面心，个数为84+6x；=4,故晶体密度

为普MgMaxlorcm^^xUig.cm-。根据晶胞结构，S厂所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面

心之间的连线之长，即为晶胞边长的半，故该正八面体的边长为芈anm。

(3)该晶胞的体积为(axl(T7cm>,根据祢xM=(axl(T，那，可求出>=吟尹(或£^\10-21)。

2

(4)因为。2一采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是。2-半径的4倍，则有[44O2-)]2=2〃，解得r(O

~)=^x0.420nm-0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(MiD+Zr。-)=#,代入数据

角星得r(Mn2+)=0.076nm。

【答案】⑴NA(晨黑缶7)3⑵悬x吁球

602〃3d、、QdNA_

(3)M(或F-xlOO211)(4)0.1480.076

即时检测

(l)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为

(2)下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为+2价，G为一2价，则Q的化

合价为________

(3)已知桐保合金LaNi”的晶胞结构如下图，则LaNi“中”

(4)硼化镁晶体在39K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的

透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为。

(5)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号

为o

(6)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为ag-cm-3,则Cu与F最近距离为pm。

(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简；图中。为Cu,。为F)

(7)如图为Na2s的晶胞，该晶胞与CaFz晶胞结构相似，设晶体密度是2g-cmr,试计算Na卡与S?一的最短距离

为cm(阿伏加德罗常数用2VA表示，只写出计算式)。

(8)用晶体的X-射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体

的密度为9.00g-cmF,晶胞中该原子的配位数为；Cu的原子半径为cm(阿伏加德罗常数为NA,

要求列式计算)。

【解析】(1)根据晶胞结构可以判断：Cu(・)：2x1+12x1+3=6；H()：6x|+l+3=6,所以化学式为CuH。

(2)晶胞中Q、R、G的个数为：R有8$+l=2,G有8x；+8x：+4xT+2=8,Q有8x(+2=4,则R、G、Q

的个数之比为1：4：2,则其化学式为RQ2G4。由于R为+2价，G为一2价，所以Q为+3价。(3)晶胞中La、

Ni的个数为：La有2x1+12x1=3,Ni有12x£+6xJ+6=15,化学式为LaNis，所以"=5。(4)每个Mg周围有

6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为MgB2。(5)从图可看出，每个

一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以B：0=1：(1+2/2)=1：2,

3

化学式为BO50(6)设晶胞的棱长为尤cm,在晶胞中，Cu：8x|+6x1=4；F：4,其化学式为CuFoa-xWA=4M(CuF),

尤=力嘤吗最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为'住+笠+牛=埠。所以最短距

\1VAy，，，z

离为骞(7)晶胞中，目个数为8x[+6x)=4,0个数为8,其个数之比为1：2,所以

叵|代表S2一,。代表Na+。设晶胞边长为acm,则〃3.".NA=4X78〃=面对角线为陋xcm,面

对角线的《为李X(/黑cm,边长的%▼黑cm,所以其最短距离为y乎=非梁+田《/需

cm=*cm。(8)设晶胞的边长为acm,贝!|/.Q刈=4*64,a=面对角线为噌。，面对角线

的1为Cu原子半径，r=芈x00x6^02x1023cm~1-27xl0~8cm»

【答案】(1)CuH(2)+3价(3)5(4)MgB2⑸BO?(6)军后寻刚⑺坐(8)12乎x

3/4x64r

9.00X6.02X1023~127X10

考法2晶体的性质

1.四种晶体类型的比较

项目离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体

组成微粒阴、阳离子原子分子金属离子和自由电子

微粒间作用力离子键共价键分子间作用力金属键

熔沸点较高高低不同金属差别很大

硬度较大大小不同金属差别很大

导电性水溶液及熔融一般为非导体，非导体，在水溶液导体

时导电中可能导电

实例NaCkNHQ、金刚石、晶体硅、He、82、HC1、Fe、Cu、Al

CaO>BaSO4SiO2＞金刚砂SiCH2O、NH3

2.晶体类型的判断方法

（1）依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；

原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用

力，即范德华力；金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

（2）依据物质的类别判断：金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子

晶体；大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）、气态氢化物、非金属氧化物（中。2除外）、酸、

绝大多数有机物（有机盐除外）是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体

化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质（常温汞除外）与合金是金属晶体。

（3）依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度；原子晶体熔点高，常在1000度至几

千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。

（4）依据导电性判断：离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子

晶体中的电解质（主要指酸和非金属氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是

电的良导体。

（5）依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大或硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属

晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。

3.晶体熔沸点的比较方法：

⑴不同类型晶体熔、沸点的比较：

①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体〉离子晶体〉分子晶体。

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

⑵同种晶体类型熔、沸点的比较

①原子晶体：|原子半径越小|一>|键长越短|一>|键能越大|―>|熔沸点越高

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>CsCL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：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H2O>H2Te

>H2Se>H2S；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SnH4>GeH4>SiH4>CH4；

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CO>N2,CH3OH>CH3CH3；

同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CHLCHLCHLCHLCH*

CH,

CH,—CH—CH：—CH>CH­C—CH»

I3SI

CH3CH,

④金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<

Mg<Al»

☆典例引领

【典例3]（l）SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为，微粒间存在的作用力是

,SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是o

(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结

构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是。

(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiCh的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO?中C与O原子间形

成◎键和兀键，SiCh中Si与O原子间不形成兀键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成71键，而

Si、。原子间不能形成兀键的原因是。

SiCh属于晶体，C02属于晶体，所以熔点：C02Si02(填”或">”)。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CCh4种晶体的构成微粒种类分别是,

熔化时克服的微粒间的作用力分别是o

【解析】(l)SiC与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方

式是sp3,则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为SiC的键长小于SiSi,所以熔、沸点高低顺序：SiOSio

(2)SiC电子总数是20个，则该氧化物为MgO；晶格能与所构成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO

与CaO的离子电荷数相同，Mg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大，熔点高。

(3)Si的原子半径较大，Si、。原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的兀键。SiCh为原

子晶体，CCh为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2o

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构

成，以分子间作用力结合。

答案：(l)sp3共价键SiOSi

(2)MgMg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大

(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的兀键原子分

子<

(4)原子、原子、原子、分子共价键、共价键、共价键、分子间作用力

【易错警示】判断晶体类型的5种方法

1.依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断

(1)离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。

(2)原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。

(3)分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用为分子间作用力。

(4)金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。

2.依据物质的分类判断

⑴金属氧化额如K2O、Na2C>2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)，气态氢化物、非金属氧化物(除SiCh外)、酸、绝大多数有机

物(除有机盐外)是分子晶体。

(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。

(4)金属单质是金属晶体。

3.依据晶体的熔点判断

(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。

4.依据导电性判断

(1)离子晶体水溶液及熔化时能导电。

(2)原子晶体一般为非导体。

(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂

形成自由离子也能导电。

(4)金属晶体是电的良导体。

5.依据硬度和机械性能判断

(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。

(2)原子晶体硬度大。

(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，且具有延展性。

注意上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析，如金属晶体的熔、沸点差别很大，如鸨、钳等

熔点很高，而汞、钱、铭等熔点却很低；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97.8℃,

尿素的熔点为132.7℃；原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO的熔点为2852℃,石英的熔点为1710℃□

【典例4】(1)钠、钾、铭、铜、鸨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。氯化专色晶体的晶胞如图1,则Cs+位于该晶胞的,而。一位于该晶胞的,

Cs+的配位数是o

(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*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)，已知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NaCl)熔点从高到低的顺序是

【解析】(1)体心立方晶胞中，1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8x1+

O

1=2；氯化葩晶胞中，Cs+位于体心，cr位于顶点，Cs+的配位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为1：1,化

学式为CuH,+1价的铜与一1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCL和HC1。(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+)：M(K+):n(F-)=l：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：Ti3+>Mg2+,离子半径：Mg2+<Ca2+,所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg?

+周围与它最邻近且等距离的Mg2+有12个。

【答案】（1）2体心顶点8

占燃

（2）2CuH+3C12^^2CUC12+2HC1

（3）F-（4）TiN>MgO>CaO>KCl12

☆即时检测

（1）晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中

原子坐标参数A为（0,0,0）；B为（4，0,-）；C为（,，1,0）。则D原子的坐标参数为0②晶胞

2222

参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为g-cm-3（列出计算式

即可）。③GaF3的熔点高于1000℃,GaCh的熔点为77.9℃,其原因是。

（2）单质铜及银都是由键形成的晶体。某银白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与银原

子的数量比为=②若合金的密度为dg/cn?,晶胞参数々=nmo

③第IIA族金属碳酸盐分解温度如下:

BeCC)3MgCOsCaCOsSrCO3BaCOs

分解温度100℃540℃960℃1289℃1360℃

分解温度为什么越来越高？。

（3）GaAs的熔点为1238℃,密度为0g.em汽其晶胞结构如左图所示。该晶体的类型为,Ga与As以

键键合。Ga和As的摩尔质量分别为Afcag-mol」和MAsg-mol",原子半径分别为「Gapm和「ASpm,阿伏加德罗

常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。甲烷晶体的晶胞如右图所示，该晶胞中

含有个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因_______________________。

（4）金属锲与镯（La）形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种保镯合金储氢后的晶胞结构示意图，该

合金储氢后，含1molLa的合金可吸附H2的数目为

（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中

金原子（Au）与铜原子（Cu）个数比为；若该晶体的晶胞棱长为apm,则该合金密度为g/cm3„

（列出计算式，不要求计算结果，阿伏加德罗常数的值为NA）

（6）碑化钱为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方碑化钱晶胞的结构如图所示,

其晶胞边长为cpm,则密度为gem"（用含。的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值），a位置As

原子与b位置As原子之间的距离为pm（用含c的式子表示）。

OAs原子OGa原子

（7）碳化硅SiC是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体:

①晶体硅②硝酸钾③金刚石④碳化硅⑤干冰⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是（填序号）。

（8）①科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如

图所示，该物质中K原子和C60分子的个数比为

②继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象:熔点Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60,

其原因是o

【解析】（1）①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的1/4处，所以其坐标是（1，---）；根据晶胞

444

结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8x1/8+6x172+4=8,所以晶胞的密度

m_8x73g/mol_8x73_8x73

373；

x(565.76pmxl0-'°cm/pm)3"6.02xl023x(565.76xlO-10)3§-6.02x565.763xlOcm③由于GaF3是离子晶体，GaCb是分

子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高。(2)铜和银属于金属，则单质铜及银都是由金属键形成的晶体；①根

据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6xl/2=3,镣原子的个数为8xl/8=l,则铜和银原子的数量比为3：1；②根

据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni,若合金的密度为dg/cn?,根据p=m.v,则晶胞参数a=

1

2513

-----------~-xl07nm；③在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第HA族金属碳酸盐中，阳

L6.O2xlO23x6/J

离子半径越小对氧的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第nA族金属碳酸盐中，随着原子序数的

增加，原子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大。(3)GaAs的熔点为1238C,密度为〃g-cm-3,其晶胞结构如

图所示，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca和

4

—x(A/Ga+MAs)

As的个数均是4个，所以晶胞的体积是」---------。二者的原子半径分别为Rapm和rAspm,阿伏加德罗常

P

数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为“4_xlOO%=

4x铲(疝+戊3)a><1in01o

4

■X(A/Ga+〃As)

Nx

P

々'I"'。帽+如)xl00%；根据图像知，甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子

3g+4)

晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小，所以在常温常压下甲烷以气体形式

存在而不能形成晶体。(4)由晶胞可知，晶胞中La位于顶点，平均含有8x：=l,Ni位于面心和体心，共含有8x)

oZ

+1=5,以位于棱上和面心，共有8*+2x^=3,则含1molLa的合金可吸附H2的物质的量为3mol；(5)在

晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数=8x：=l,Cu原子个数=6x)=3,所以

oZ

该合金中Au原子与Cu原子个数之比=1：3,晶胞体积V=(6zxlO-locm)3,每个晶胞中铜原子个数是3、Au

原子个数是1,晶胞质量为197164x3则晶胞密度也、处9gXaxlorOcm)3(197+64x3)xlO30

=AWgw

75x4+70x4

一3；(6)晶胞中Ga原子数为6x1+8x|=4,As原子数为4,则〃=$=丁看啜4g-cm-3；a位置

As原子与b位置As原子之间的距离为晶胞立方体体对角线的一半，则两原子之间的距离为|\产7=坐。(pm)o

(7)这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶体的有⑤⑥。一般来说，原子晶体的熔点〉离子

晶体的熔点〉分子晶体的熔点；对于原子晶体，键长Si—Si>Si—OC—C,相应键能Si—Si<Si—C<C—C,故它

们的熔点：金刚石〉碳化硅>晶体硅。(7)①K处于晶胞表面：12x1=6,C60处于晶胞顶点和体心：8x1+l=2o故

Zo

K原子和C60分子的个数比为：6：2=3：1。②熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共

价键。

【答案】（1）①（1，-）;②一穿73~rxlO'③由于GaF3是离子晶体，GaCb是分子晶体，所以离子

4446.02x565.763

晶体GaF3的熔沸点高（2）金属；①3:1；②「251下③阳离子半径越小对氧的吸引力越大,夺

L6.O2xIO23xd]x

取氧的能力越强（3）原子晶体；共价键4万X1O-3。7VQ（23+%3）4甲烷分子间靠分子间作用

AXLUU/O

3（MGa+MAJ.

力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量