知识点09 晶体的分析与计算-2026年高考化学二轮复习讲义（含答案）

这是一份知识点09 晶体的分析与计算-2026年高考化学二轮复习讲义（含答案），共17页。学案主要包含了第一步 分析晶体结构，第二步 进行相关计算，第三步 逐项判断等内容，欢迎下载使用。

晶体结构的分析及相关计算在高考考查中难度较大，命题时多以新技术、新发明为情景，以化学式或晶胞中微粒数确定为基础，考查晶体的密度、相对原子质量、NA等计算、配位数确定等。四个选项的考查角度一般各不相同，分别从不同角度进行设问。
有关晶体结构的分析和计算主要从晶体（晶胞）的结构入手，侧重于考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证和批判性思维能力，试题将凸显情境的陌生度越来越高，与其他化学模块的融合越来越多等特点，体现高考评价体系“四翼”中的对应用性、综合性和创新性的要求。
流程建模
技法清单
技法01 常见晶体的结构模型
1．常见晶体的结构
(1)常见离子晶体的结构
(2)常见共价晶体的结构
(3)常见分子晶体——干冰晶体的结构
①CO2分子位于立方体晶胞的顶点和面心
②干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键
③每个晶胞有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高
(4)混合型晶体——石墨晶体的结构
①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中电子可在整个平面中运动
②层与层之间以范德华力相结合
③石墨的二维平面结构内，每个碳原子的配位数为3，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
④石墨晶体中C原子数与C—C数之比为2∶3，即12 g石墨晶体中含1.5NA个C—C共价键
⑤石墨的典型物理性质是导电性、润滑性和高熔、沸点，其熔点比金刚石的还高
2．金属晶体的堆积模型
(1)金属原子在在二维空间的排列方式
金属晶体中的原子可以看成直径相等的球体，在平面上（即二维空间），有两种排列方式：

图① 图②
图①的排列方式为非密置层，原子的配位数为4；图②的排列方式为密置层，原子的配位数为6。
(2)金属晶体的堆积模型
技法02 有关晶体的计算
1．用“均摊法”计算晶胞中的微粒数
(1)平行六面体晶胞中微粒计算方法
(2)非长方体晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
2．晶胞参数(边长)与半径的关系
3．晶体密度及微粒间距离的计算
4．空间利用率
空间利用率=eq \f(晶胞中含有原子(离子)的体积,晶胞体积)×100%。
将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。
技法03 晶胞中原子的分数坐标与投影图
1．常见晶胞中原子的分数坐标
(1)简单立方体模型粒子坐标
(2)体心晶胞结构模型的原子坐标和投影图
(3)面心立方晶胞结构模型的原子坐标和投影图
(4)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
2．常见晶体的投影
技法04 晶体的性质和熔、沸点比较
1．四中典型晶体的比较
2．晶体熔、沸点高低的比较方法
(1)不同类型晶体的熔、沸点
不同类型晶体：一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体。
有的离子晶体熔点很高，如MgO。有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。
(2)同类晶体的熔沸点比较方法
①离子晶体：
一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如KF>KCl>KI；CaCl2>KCl。
②共价晶体：
共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶体硅。
③金属晶体：
金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。
一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。
④分子晶体：
a．比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点升高，若形成分子内氢键，则熔、沸点降低。
b．对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。
c．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。
d．在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
类型01 立方晶胞图像
母题精讲1．（2025·湖南卷）掺杂的铋酸钡具有超导性。替代部分形成(摩尔质量为)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有6个
B．晶胞中含有的铋离子个数为8
C．第一电离能：
D．晶体的密度为
思维解析【答案】A
【第一步 分析晶体结构】晶胞中Bi位于8个顶角，O位于12条棱心，Ba或K位于体心。
【第二步 进行相关计算】①晶胞中含有的铋离子个数为个，O2-位于棱心，有个，Ba或K位于体心，有1个。
②晶胞的质量是，晶胞体积是，则晶体的密度是：。
【第三步 逐项判断】
A．铋离子位于顶点，与其最近且距离相等的位于棱心，有6个，分别位于上下、前后、左右，A正确；
B．晶胞中含有的铋离子个数为个，B错误；
C．Ba是碱土金属，金属性强于Ca，其易失电子，第一电离能小于O，C错误；
D．晶胞中Ba或K位于体心，个数为总和1，位于棱心，有，所以晶胞的质量是，晶胞体积是，则晶体的密度是：，D错误；
故选A。
变式应用
1． （2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷）晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当时，其立方晶胞结构如图。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．与W最近且等距的O有6个
B．x增大时，W的平均价态升高
C．密度为时，
D．空位数不同，吸收的可见光波长不同
2．（2025·云南卷）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是
A．每个晶胞中个数为12
B．该晶胞在yz平面的投影为
C．取代后，该电解质的化学式为
D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等
类型02 其他晶体结构图像
母题精讲 2．（2025·安徽卷）碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为。下图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．碘晶体是混合型晶体
B．液态碘单质中也存在“卤键”
C．碘晶体中有个“卤键”
D．碘晶体的密度为
思维解析【答案】A
【第一步 分析晶体结构】碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。
变式应用
1．（2025·贵州·高考真题）常温常压下，Li和N2反应生成红棕色、具有高度离子导电性的α−Li3N。α−Li3N由a、b两层构成，其a、b层及晶体结构如图。
下列说法正确的是
A．每生成1 ml α−Li3N，转移1 ml电子
B．相邻Li与N间的作用力：层间>层内
C．N周围最近且等核间距的Li数目为6D．α−Li3N的晶体类型为共价晶体
2．（2025·浙江1月卷）某化合物的晶胞如图所示，下列说法不正确的是
A．晶体类型为混合晶体
B．与二价铁形成配位键
C．该化合物与水反应有难溶物生成
D．该化合物热稳定性比高
巩固提升
1．（2025·陕西、山西、青海、宁夏卷）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为，阿伏加德罗常数的值为，下列说法错误的是
A．沿晶胞体对角线方向的投影图为
B．和B均为杂化
C．晶体中与最近且距离相等的有6个
D．和B的最短距离为
2．（2025·湖北卷）晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法正确的是
A．一个晶胞中含有4个O原子
B．晶胞中分子的取向相同
C．1号和2号S原子间的核间距为
D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个
3．（2025·河北卷）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是
A．该物质的化学式为
B．体心原子的分数坐标为
C．晶体的密度为
D．原子Q到体心的距离为
4．（2025·重庆卷）化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是
A．X中存在键
B．X属于混合型晶体
C．X的化学式可表示为
D．X中C原子上有1对孤电子对
5．（2025·广西·高考真题）Mg−Z型晶态半导体材料由Mg与碳族元素(Z)形成，其立方晶胞结构如图。已知：晶胞参数a(Mg−Si)=634 pm,a(Mg−Ge)=639 pm。下列说法正确的是
A．与Z紧邻的Mg有4个
B．晶胞内Mg之间最近的距离为22a
C．晶胞密度：ρ(Mg−Ge)>ρ(Mg−Si)
D．若Mg−Sn晶胞顶点Sn替换为Ge，则n(Sn)n(Ge)=13
6．（2025·江西·高考真题）CeO2晶格中的O被去除，产生一个氧空位(VO)，VO相对原点的分数坐标为14,34,14，则图中Ce3+的分数坐标分别为
A．0,12,12,1,12,12B．12,0,12,(1,0,0)
C．0,12,0,12,0,12D．0,12,12,12,12,0
7．（2025·四川·高考真题）CaCO3的四方晶胞(晶胞参数α=β=γ=90°，省略CO32−中的氧，只标出C4+)和CaO的立方晶胞如图所示，NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是
A．CaCO3晶胞中1位C4+的分数坐标为0,0,14
B．CaCO3晶胞中2位和3位Ca2+的核间距为4.89apm
C．CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4:15
D．CaO晶体密度小于CaCO3晶体密度
8．（2024·广西·高考真题）一定条件下，存在H−缺陷位的LiH晶体能吸附N2使其分解为N，随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是
A．c>0.5aB．半径：rH−>rH
C．b=dD．LiH晶体为离子晶体
9．（2024·重庆·高考真题）储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示，MgH2的摩尔质量为M g/ml，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是
A．H-的配位数为2
B．晶胞中含有2个Mg2+
C．晶体密度的计算式为2MNAa2cg/cm3
D．Mg2+(i)和Mg2+(ii)之间的距离为a2+2c22nm
10．（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是
A．Nb的配位数是6
B．Nb和O最短距离为22anm
C．晶体密度ρ=6×93+16NA×a3×10−21g/cm3
D．M的分数坐标为12，12，12
11．（2024·贵州·高考真题）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
A．富勒烯C60是分子晶体
B．图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
12．（2024·甘肃·高考真题）β-MgCl2晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是
A．电负性：Mg