2026届高三化学二轮复习+20--小专题--晶体结构的判断试卷

这是一份2026届高三化学二轮复习+20--小专题--晶体结构的判断试卷，共8页。

化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，科学探究与创新意识，科学态度与社会责任”五个方面。晶胞问题就是典型的“证据推理与模型认知”理清各种模型尤其是面心立方中各种微粒以及各种微粒构成的体腔之间的关系，学生就能轻松解决证据推理的难点，同时也有利于提升学生的空间想象思维能力、模型认知能力和举一反三能力。
一．离子晶体——CsCl
二．离子晶体——NaCl
三．离子晶体——ZnS(立方)
四．离子晶体——CaF2
高三化学小专题第(14)期第二张 班级学号 姓名
“九大晶胞结构”看了又看
五．分子晶体——干冰
六．分子晶体——冰
七．共价晶体——金刚石
【总结】面心结构中的空隙填充思维：
金刚石 面心结构堆积 干冰
填一半 空隙
填满正四
面体空隙
填满正八
面体空隙

氯化钠 硫化锌 氟化钙
八．共价晶体——二氧化硅(方英石)
九．混合晶体——石墨
【总结】比较晶体熔、沸点的基本思路：
①常温下看状态：固体>液体>气体；②看晶体类型：一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体；
③都是共价晶体：比原子半径→键长→共价键键能；④都是分子晶体：比相对分子质量→分子间作用力；
⑤都是离子晶体：比离子半径、电荷数→离子键强弱；⑥都是金属晶体：金属离子半径、带电荷数→金属键。CsCl晶胞图
配位数
8（每个Cs+周围距离最近的Cl－有8个，每个Cl－周围距离最近的Cs+有 8个）
分摊
或
Cs+和Cl－构成正六面体，每个晶胞中实际拥有Cs+ 1个，Cl－ 1个。
所以晶体的化学式为CsCl。（1:1型的晶体，离子位置可以互换）
同种离子
堆积方式
Cs+空间排布： ，Cl－空间排布：
Cs+(或Cl－)围成简单立方构型，Cl－(或Cs+)填充立方空隙。
(简单立方构型的配位数为6，即一个Cs+周围有6个Cs+，Cl－同理)
同种离子
位置关系
构成正八面体：
每个Cs+周围距离最近的Cs+有 6个，每个Cl－周围距离最近的Cl－也是 6个。
投影图
垂直方向投影图： 或 ， 沿体对角线方向投影图：
切面图
→、
密度计算
若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为×1030 g·cm－3
CsCl性质
熔点645℃，沸点1290℃，易溶于水、乙醇，不溶于丙酮。
NaCl晶胞图
配位数
6（每个Na+周围距离最近的Cl－有6个，每个Cl－周围距离最近的Na+有6个）
分摊
每个晶胞中实际拥有Na+ 4个(12×+ 1)，Cl－4个(8×+ 6×)。
所以晶体的化学式为NaCl。（1:1型的晶体，离子位置可以互换）
同种离子
堆积方式
Cl－空间排布： ，Na+填充Cl－之间全部的正八面体空隙。
Na+ (或Cl－)一种离子围成面心立方构型，面心立方结构中微粒的配位数均为12。
(即一个Na+周围有12个Na+，一个Cl－周围有12个Cl－)
正四面体空隙
，NaCl晶胞中含有8个正四面体空隙。
正八面体空隙
构成正八面体：
NaCl晶胞中含有4个正八面体空隙(12棱×+ 1体心)。
投影图
垂直方向投影图： ， 沿体对角线方向投影图：
距离关系
4r(Cl－)=
原子坐标
若A(0,0,0)，则指定Na+(1,1,)、Cl－(,,1)
密度计算
若晶胞参数为a cm，则氯化钠晶体的密度为 g·cm－3
NaCl性质
熔点801℃，沸点1465℃，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于浓盐酸。
ZnS晶胞图
配位数
4（每个Zn2+周围距离最近的S2－有4个，每个S2－周围距离最近的Zn2+有 4个）
分摊
每个晶胞中实际拥有S2－4个(8×+ 6×)，Zn2+4个(在内部)。
所以晶体的化学式为ZnS。（1:1型的晶体，离子位置可以互换）
同种离子
堆积方式
S2－空间排布： ，Zn2+填充S2－之间50%(4个)正四面体空隙。
S2－(或Zn2+)一种离子围成面心立方构型，面心立方结构中微粒的配位数均为12。
(即一个S2－周围有12个S2－，一个Zn2+周围有12个Zn2+)
正四面体空隙
，Zn2+填充了4个正四面体空隙。
投影图
垂直方向投影图：， 沿体对角线方向投影图：
位置关系图
Zn2+处于内套立方体8个顶点的4个，两个Zn2+之间的距离为a
对角线切面图
或
原子坐标

若A(0,0,0)，则B(,,)、C(,,) 、D(,,) 、E(,,)
密度计算
若晶胞参数为a pm，则硫化锌晶体的密度为×1030 g·cm－3
ZnS性质
存在于闪锌矿中，不溶于水、易溶于酸，熔点1700℃，久置潮湿空气中转变为ZnSO4
CaF2晶胞图
配位数
每个Ca2+周围距离最近的F－有8个，每个F－周围距离最近的Ca2+有 4个
分摊
每个晶胞中实际拥有Ca2+4个(8×+ 6×)，F－8个(在内部)。
所以晶体的化学式为CaF2。（1:2型的晶体，离子位置不能互换）
同种离子
堆积方式
Ca2+空间排布 ，Ca2+围成面心立方构型，一个Ca2+周围有12个Ca2+
正四面体空隙
Ca2+ ，F－填充了100%(8个)正四面体空隙
投影图
垂直方向投影图：， 沿体对角线方向投影图：
位置关系图
F－处于内套立方体八个顶点位置，两个F－之间的距离为
对角线切面图

原子坐标

若A(0,0,0)，则B(,,)、C(,,) 、D(,,) 、E(,,)
密度计算
若晶胞参数为a cm，则氟化钙晶体的密度为 g·cm－3
CaF2性质
熔点1402℃，沸点2500℃，极难溶于水。与热的浓硫酸作用生成氢氟酸。
干冰晶胞图
， C60晶胞与干冰相似
配位数
配位数为12，CO2分子空间排布：
CO2分子排列成面心立方构型，每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。
分摊
每个晶胞中实际拥有CO2分子4个 (8×+ 6×)。
微粒间作用力
范德华力
取向
(碘分子的排列有2种不同的取向)
干冰晶胞中有4种取向的CO2分子(顶角一种取向，三对平行面分别为三种取向)
分子距离
设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为a pm。
密度计算
若晶胞参数为a cm，则干冰晶体的密度为 g·cm－3
CO2性质
干冰，－78.5 ℃(升华)， 常用于人工降雨、舞台表演、食品保鲜等。
冰晶胞图
冰晶体结构有多种，常见的是： 、
配位数
4，在冰晶体中，每个水分子通过“氢键”连接周围4个紧邻的分子，晶体中1 ml H2O平均有2 ml“氢键”。(液态水中，氢键数目减少，水蒸气中无氢键)
分摊
每个冰晶胞平均含有8个H2O分子((8×+ 6×+4)
微粒间作用力
范德华力、氢键 (水分子间的氢键具有方向性和饱和性)
为什么4℃水的密度最大？
冰中H2O分子以氢键结合的排列方式，使分子间空隙增大，密度减小，当融化时，热运动使冰的结构解体，水分子间空隙减小，密度增大，超过4℃时，分子的热运动加剧，分子间的距离增大，密度逐渐减小。
金刚石晶胞图
、
配位数
4，每个C原子与周围的4个C原子成键，形成正四面体构型，键角为109028＇。
分摊、杂化
每个晶胞中实际拥有C原子8个(8×+ 6×+4)，C原子杂化方式为sp3。
环与键
C原子围成的最小环为六元环，每个环中最多有4个C原子共平面
每个C原子被12个六元环共用，每个C－C被6个六元环共用。
C原子数与C－C键数之比为1:2。
正四面体空隙
外围C原子排布 (正四面体空隙)
再用C原子填充50%(4个)正四面体空隙。
投影图
垂直方向投影图：， 沿体对角线方向投影图：
位置关系图
内部碳原子处于内套立方体8个顶点的4个
对角线切面图
或
密度计算
若晶胞参数为a nm，则金刚石晶体的密度为×1021 g·cm－3
金刚石性质
熔点约3815.6℃，硬度非常大，俗称“金刚钻”，可制作工艺品、工业中的切割工具，
也是一种贵重宝石。
SiO2晶胞图
、
配位数
每个Si原子与周围的4个O原子成键，形成正四面体构型，键角为109°28′。
每个O原子与周围的2个Si原子成键，所以晶体的化学式为SiO2。
1ml SiO2晶体中含有4 ml Si－O键。
分摊、杂化
每个晶胞中实际拥有Si原子8个(8×+ 6×+4)，O原子16个。
Si原子、O原子杂化方式都是sp3。
环与键
Si、O原子围成的最小环为12元环，每个环中有6个Si原子和6个O原子
Si原子数与Si－O键数之比为1:4。
正四面体空隙
外围Si原子排布 (正四面体空隙)
再用Si原子填充50%(4个)正四面体空隙，Si－Si键中间插入O原子即可。
密度计算
若晶胞参数为a nm，则二氧化硅晶体的密度为×1021 g·cm－3
SiO2性质
天然SiO2晶体，是一种坚硬、脆性、不溶水的透明固体，常用于制造光学仪器等。
根据规律
发挥想象
金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维
骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与
它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。
请问图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少？
它们分别位于大立方体的什么位置？（ ）
A．12，大立方体的12条棱的中点
B．8，大立方体的8个顶角
C．6，大立方体的6个面的中心
D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心
【答案】A
石墨晶胞图
分摊
1个石墨晶胞中含有4个碳原子 (4=8×+4×+2×+1)
配位数
① 石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3。
② 石墨片层结构中，碳原子数、C-C键数、六元环数之比为2:3:1。
(即每个碳原子形成3个共价键，每个碳拥有1.5个共价键；每个碳原子被三个环共有，
每个环上拥有2个碳原子)
作用力
① 同层内，碳原子采用sp2杂化，键角120°，以共价键结合形成平面六元环结构；
② 层与层之间以范德华力相结合；
③ 每个C原子还有1个与碳环平面垂直的未杂化的p轨道，
并含有1个未成对电子，因此能够形成大π键；
④ 正是由于电子可以在整个六边形平面的网状结构中运动，因此石墨的大π
键具有金属键的性质，这就是石墨的沿层的平行方向导电性强的原因。
熔点高
石墨晶体中，层内C－C的键长为142 pm，而金刚石中C－C的键长为154 pm，石墨中键长短，键能大，所以石墨熔点>金刚石。
作润滑剂
石墨晶体中层与层之间的作用力为范德华力，由于范德华力较弱，层与层之间能发生相对滑动，故石墨具有润滑性。
学以致用
将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成名称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。
下列分析正确的是（ ）
A．钾石墨中碳原子的杂化方式是sp3杂化
B．题干中所列举的6种钾石墨属于有机高分子化合物
C．若某钾石墨的原子分布如图所示，则它所表示的是C12K
D．最近的两个K原子之间的距离为石墨中C－C键键长的2倍 【答案】D