晶体结构与性质-2023年高考化学考试易错题（原卷版）

易错点17晶体结构与性质

易错题10。等离子体、液晶和离子液体的比较

等离子体液晶离子液体

构成电子、阳离子和电中性苯甲酸胆缶酯体积很大的阴离子、

粒子（分子或原子）阳离子

特性具有良好的导电性和具有液体的流动性、黏度、形难挥发、良好导电

流动性变性等，具有晶体的各向异性性、作溶剂

易错题【02】“均摊法”与晶胞计算

（1）长方体（包括立方体）晶胞中不同位置粒子数的计算:

f1位于顶点If同为8个晶胞所共有，:粒子属于该晶胞

O

网f|位于棱上|f同为4个晶胞所共有，:粒子属于该晶胞

,-----1------------------------

f|位于面上|f同为2个晶胞所共有，万粒子属于该晶胞

f|位于内部|f|整个粒子都属于该晶胞|

（2）“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子数的计算:

1

1-

棱上顶点上哈

-4&9—顶点上］

4

上

1面1

-棱上4-

22一J一・二、----棱上］

面

1底

1

--六'、'内部：1

2内部：12

三棱柱

六棱柱

（3）确定晶体的化学式

［分析晶］确之［晶胞中同种粒子］利用“均摊法''计算一晶胞中各种确定（各种粒子〕确定盅体的

［胞结词［的位置及个薮粒子的个数一的个数比一二化学式

（4）计算晶体的密度

—*■晶体密度

（5）原子空间利用率计算

易错题【03】四种晶体类型的比较

分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体

比

金属阳离子

构成粒子分子原子阴、阳离子

和自由电子

粒子间的相

分子间作用力共价键金属键离子键

互作用力

有的很大，

硬度较小很大较大

有的很小

有的很高，

熔、沸点较低很高较高

有的很低

难溶于任何溶常见溶剂难大多易溶于水等极

溶解性相似相溶

剂溶性溶剂

一般不导电，

一般不具有导电和热的晶体不导电，水溶液

导电、传热性溶于水后有的

电性良导体或熔融态导电

导电

易错题【04】晶体类型判断

（1）依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断

由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶

体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形

成的晶体为金属晶体。

（2）依据晶体的熔点判断

不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体〉离子晶体〉分子晶体。金属晶体的熔点差别很大,

如鸨、钳等熔点很高，葩等熔点很低。

易错题【05】晶体熔、沸点高低的比较

（1）看物质所属晶体类型，一般情况下，晶体的熔点：共价晶体〉离子晶体〉分子晶体。

（2）同类晶体熔、沸点判断思路：

共价晶体一共价键键能一键长一原子半径

四种晶

空笛睡一分子间作用力一相对分子质量（考虑分子间是否存在氢键）

体熔点

的比较离子晶体I-离子键强弱一离子所带电荷数、离子半径

金属晶体上金属键一价电子数、离子半径

易错题［06］晶胞投影图的分析

（1）分析晶胞沿X轴方向（yz）、y轴方向（xz）、z轴方向（xy）的投影图，确定晶胞中各

粒子的具体位置。

（2）结合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度、原子的空间利用率等。

（3）结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐标参数（或分数坐标）。

易错题【07】

典例分析

例题1、理论计算预测，由汞（Hg）、褚（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a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取

代后形成。

（1）图b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o

（2）图c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的最简式的式量为跖，则X晶体的密度为g/cnP（列出算式）。

【解析】（1）对比图b和图c可知,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，可能还有其他形式。

（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，则1个晶胞中含有Ge原子数为1+8义：+4义；=4；Hg原子

位于棱边、面心，则1个晶胞中含有Hg原子数为6xg+4xg=4,则该晶胞中粒子个数比Hg：

Ge：Sb=4：4：8=1：1：2。

（3）1个晶胞的质量片生如g,l个晶胞的体积V=（xxl0-7cm）2x（yxl0-7cm）=jt3xio—21cm3,

则X晶体的密度为？=23=要9<1021-3。

22,32

Vxyxl0-cmxyxNA0

【答案】(1)图b不具有“无隙并置”的特点

(2)41：1：2(3)年与'KF

xzyxN^

例题2、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。AlCr2

具有体心四方结构，如图所示。

(1)处于顶角位置的是原子。

(2)设Cr和A1原子半径分别为rcr和小，则金属原子空间占有率为%(列出计算表

达式)。

【解析】(1)AlCn具有体心四方结构，黑球个数为8X：+1=2,白球个数为8X；+2=4,结合

化学式A1C"推知，白球为Cr,黑球为Al,即处于顶角位置的是Al原子。

(2)设Cr和A1原子半径分别为2和小,则金属原子的总体积为铮x4+苧x2=219,

8兀(2r1r+r；i)ROOirfr3)

故金属原子空间占有率二一3—xlooy_8。。,匚2.%。

ac

800n(r1i+2r：r)

【答案】(1)A1(2)3aze

例题3、(1)OF2的熔、沸点(填“高于”或“低于”)CbO,原因是o

(2)硅、错(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域，晶体硅和碳化硅熔点较高的是

(填化学式)。

(3)H2S,CH4、H2O的沸点由高到低顺序为o

【解析】(1)OF2和CbO都是分子晶体，范德华力影响其熔、沸点，而相对分子质量越大，

范德华力越强，其熔、沸点越高。

(2)晶体硅和碳化硅都是共价晶体，Si原子半径大于C,则键长：Si—Si>Si—C,键能:

Si—Si<Si—C,而键能越大，共价晶体的熔点越高，故熔点较高的是Sic。

(3)H2S,CH4>H2O都形成分子晶体，氏0形成氢键，H2S,CH4只存在范德华力，且H2s

的相对分子质量大，范德华力大，其沸点高于CH4，故沸点：H2O>H2S>CH4O

【答案】(1)OF2和CbO都是分子晶体，结构相似，C12O的相对分子质量大，C12O的熔、

沸点高

(2)SiC

(3)H2O>H2S>CH4

例题4、(1)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(；，；，；)。已知Xe—F键长为rpm,

乙LL

则B点原子的分数坐标为；晶胞中A、B间距离d=—pm。

(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，称作原子的分数

坐标。四方晶系CdSnAsz的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90。，晶胞中部分原子的

分数坐标如下表所示。

一个晶胞中有个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(用分数坐标表

示)。CdSnAsz晶体中与单个Sn键合的As有个。

【解析】(2)坐标原点是黑球Cd(0,0,0),又知晶体的化学式为CdSnAsz，结合晶胞结构推

知，Sn是白球，As是灰球。有4个Sn位于棱上(折合为1个)，另外有6个Sn位于面上(折

合为3个)，共4个Sn。距离Cd(0,0,0)最近的Sn有两个,分数坐标分别为(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)。

观察图中白球和灰球的关系，可知与单个Sn结合的As有4个。

【答案】（1）2(0,0,-)Xj-r)2

C

(2)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4

例题5、（1）以Zn为顶点的ZnGePz晶胞结构如图所示。

①Zn的配位数为o

②以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于o

（2）氮、铜形成的一种化合物，为立方晶系晶体，晶胞参数为apm,沿面对角线投影如

图所示。已知该晶胞中原子的分数坐标为：Cu/o,O,|j；［o,1,OjJ1,O,OjN:（0,0,0）则

该晶胞中，与Cu原子等距且最近的Cu原子有个。

【解析】（1）①以体心的Zn为例，距离其最近且距离相等的原子有4个，所以配位数为4；

②结合晶胞结构示意图可知，若以以Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于棱心、面心。

（2）结合投影以及部分Cu、N原子的坐标可知N原子位于立方体的顶点，Cu原子位于棱

心，距离Cu原子相等且最近的Cu原子位于相邻的棱上，所以个数为8。

【答案】（1）①4②棱心、面心

(2)8

易错题通关

1.（2022・广东.佛山市南海区九江中学高三阶段练习）我国科学家以碳60为原料，制造出一

种单层碳60聚合物单晶新材料（局部结构如图）。下列有关说法不正确的是

A.单层聚合C6o与金刚石互为同素异形体

B.C60中的12c中子数为6

C.C60和石墨均为分子晶体

D.单层聚合碳60中有非极性共价键

2.（2022•江苏省包场高级中学高三开学考试）乙醛与新制氢氧化铜悬浊液反应的实验如下:

步骤1：向试管中加入2mLi0%NaOH溶液，边振荡边滴加4〜6滴2%CuSO,溶液，观察到

有蓝色絮状沉淀产生。

步骤2：再向试管中加入0.5mL乙醛溶液，加热，观察到有红色沉淀产生。

下列说法不走确的是

A.乙醛分子中元素的电负性：O>C>H

B.步骤1中可用过量的氨水代替NaOH溶液

C.上述实验说明新制氢氧化铜能被乙醛还原

D.上图所示的Cu2O晶胞中铜原子的配位数为2

3.（2022•辽宁朝阳・高三阶段练习）磷化硼是一种耐磨涂料，可用作金属的表面保护层。磷

化硼晶体晶胞（立方体）如图所示。已知原子坐标R为（0Q。），P?为（1』』），晶胞的密度为

pg-cm3,阿伏加德罗常数的值用NA表示。下列说法中正确的是

A.磷原子的配位数为12

B.图中a原子的坐标是停梳梳

C.磷化硼晶体的晶胞边长为

D.电负性：B>P

4.（2022•北京•高三开学考试）钠的一种氧化物的正方体晶胞如图所示（“・”或“。”均表示一个

简单离子）。下列说法正确的是

A.该氧化物的化学式为NazCh

B.晶胞中连接“。”与“•”的线段表示共价键

C.晶胞中与“。”最近且等距的“•”的数目为4

D.该晶体中“。”与“•”的核外电子排布相同

5.（2022・湖北•高三开学考试）金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5,熔点为

2700℃,其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是

A.该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高

B.C位于Si构成的正四面体空隙中

C.C—Si的键长为apm,则晶胞边长为2&apm

D.金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6

6.(2022•湖南•长郡中学高三阶段练习)通过反应4BI(g)+As4(g)T^4BAs(s,晶体)+6L(g)

可制备具有超高热导率半导体材料——BAs晶体。下列说法错误的是

图(a)图(b)图(c)

A.图(a)表示AS4结构，AS4分子中成键电子对数与孤对电子数之比为3：1

B.图(b)表示单质硼晶体52的基本结构单元，该基本单元为正二十面体

C.图(b)所示单质硼晶体的熔点为2180C,它属于共价晶体

D.图(c)表示BAs的晶胞结构，距离As原子最近且相等的B原子有4个

7.(2022.四川.盐亭中学一模)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，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAsz的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均

为90。，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。下列说法不正确的是

apm

XYZ

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.25

A.灰色大球代表As

B.一个晶胞中有4个Sn

C.CdSnAsz晶体中与单个Sn键合的As有2个

D.距离Cd(O,0,0)最近的Sn的分数坐标是(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)

8.（2022.重庆市育才中学高三开学考试）已知，图甲为金属钠的晶胞，晶胞边长为apm,

图乙为金属钠的晶胞截面，图丙为Li2s晶胞截面（已知Li2s的晶体结构与CaFz相似）。假设

OS2'

OL『

图丙

A.每个晶胞中含有的S2-数目为4

B.与Li+距离最近且相等的S2一有4个

C.与Li+距离最近且相等的Li+有12个

D.该晶胞中两个距离最近的Li+和S2-的核间距的计算表达式为

9.（2022•江苏南通.高三开学考试）NO?能与悬浮在大气中的海盐粒子作用，反应为

2NO2+NaCl=NaNO3+ClNO（CINO各原子均达到8电子稳定结构）。下列说法正确的是

A.NaNOs晶体属于分子晶体B.C1NO的结构式为C1-N=O

C.NaCl晶胞中Na+的配位数为12D.NO?是由极性键构成的非极性分子

10.（2022•山西・大同市第二中学校高三开学考试）某Ba-Ti-O晶体具有良好的电学性能，其

晶胞为立方晶胞（如图），晶胞参数为apm。设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的

是

A.化学式为BaTiOsB.Ba?+的配位数为6

933x1032

C.「4+位于-的八面体空隙D.晶体的密度为;、g-m-3

11.（2022•浙江•高三开学考试）已知非金属元素A、B、C、D是原子序数依次增大的4种

短周期元素，其中A是元素周期表中原子半径最小的元素，D是地壳中含量最多的元素，B

原子核外电子数是未成对电子数的3倍，E原子核外电子层数为4,其基态原子的内层轨道

全部排满电子，且最外层电子数与A相同。下列有关说法正确的是

A.元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为：D>OB

B.由A与C以个数比1：1组成的化合物中不可能含有离子键

C.A与B、A与C、A与D均能形成18电子的分子

D.如图为D和E两种元素组成的化合物的晶胞，则E离子的配位数为4

12.（2022•山东日照•高三开学考试）LiFePO,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。电池充电时，LiFePO,脱出讨+转化如图，下列说法正

确的是

(a)LiFePO4(b)Li]JePO4(c)FePO4

A.每个Li|JePC）4晶胞中Li+个数为1-x

B.ImolLiFeO,晶胞完全转化为L~FePO4晶胞，转移电子数为0」875NA

C.ImolLi/ePO’晶胞中+2价Fe原子个数为3.25$

D.当FePC>4转化为LijePO'时，每转移（1-x）mol电子，消耗4（l-x）molLi+

13.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。

（1）Zr4+离子在晶胞中的配位数是o晶胞参数为apm、apm、cpm,该晶体密度

为g-cm-3(写出表达式)。

(2)在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZri-xOy,则y=

14.GaAs的熔点为1238℃,密度为0g9四二，其晶胞结构如图所示。

①该晶体的类型为，Ga与As以键键合。

②Ga和As的摩尔质量分别为Afcag-mo「和MAsg-morI原子半径分别为rGapm和小pm,

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。

15.AS与C。形成的某种化合物的晶胞如图(a)所示，其中部分晶胞中As的位置如图(b)所示。

(1)该化合物的化学式为O

(2)若化合物的摩尔质量为Mg-mol1,密度为pg-cm-3oCo和As原子半径分别为npm和

r2pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为

(列出表达式即可)。

16.(1)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔

点由高到低的顺序为O

(2)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至丁山熔点依

次升高，原因是。

化合物TiF4TiCl4Til4

熔点/℃377-24.12155

(3)一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物

Li2OMgOP4O6SO2

熔点/℃1570280023.8-75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因：。

17.氮化钱是一种半导体