新高考化学一轮复习考点精讲精练第33讲 四种晶体性质比较、晶胞相关计算 讲义（2份，原卷版+解析版）

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【知识点1】四种晶体类型的性质比较
1．四种晶体类型的比较
（1）共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。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）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 ℃。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 ℃。
（4）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1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
2．晶体熔点高低的比较
（1）不同类型晶体熔、沸点的比较
一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。
（2）同种类型晶体熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小
【例1】下列晶体中熔点最低的是
A．铜B．冰醋酸C．氮化硅D．硫酸钡
【例2】物质性质与组成元素的性质有关，下列对物质性质差异解释错误的是
A．AB．BC．CD．D
【例3】下列关于物质性质比较或事实分析正确的是
A．AB．BC．CD．D
【例4】物质结构差异会引起物质性质差异。下列事实解释错误的是
A．AB．BC．CD．D
【例5】完成下列问题。
(1)NH3的沸点比PH3高，原因是 。
(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是 。
(3)Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是 。
(4)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是 。
【知识点2】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≤1的数在立体坐标系中表示出来。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
（2）铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图
（3）金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图
（4）沿体对角线投影
【例1】稀磁半导体的立方晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．该晶体中，每个原子周围紧邻且距离相等的原子共有6个
B．该晶体的密度为
C．b点原子的分数坐标为
D．晶胞x轴方向的投影图为
【例2】化合物属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数，)。M、、的原子分数坐标分别为，，，下列说法错误的是
A．化合物的化学式为B．的配位数为6
C．的原子分数坐标为D．化合物的密度为
【例3】的某种氧化物的四方晶胞及其在平面的投影如图所示，晶胞边长为单位长度，①号原子的原子分数坐标。当晶体有原子脱出时，出现空位，使晶体具有半导体性质。下列说法错误的是
A．
B．每个原子与6个原子配位
C．②号原子的原子分数坐标
D．当晶体有原子脱出时，出现空位，的化合价升高
【例4】金刚石是天然存在的最坚硬的物质，其高硬度、优良的耐磨性和热膨胀系数低等特点使得它在众多领域中都有着广泛的应用。如图甲、乙是金刚石晶胞和沿晶胞面对角线的投影，下列说法错误的是
A．晶胞中由碳原子构成的四面体空隙中填充的原子占晶胞中原子数目的50%
B．图乙中2号位置对应的原子分数坐标为或
C．图乙中3、4、6、7号为晶胞体内碳原子沿面对角线的投影
D．金刚石晶体的密度为
【例5】高纯具有优异的物理和化学性质，其晶体类型较多，其中锐钛矿型晶胞结构如图甲，晶胞中位于形成的八面体空隙中，晶胞在直角坐标系轴方向的投影如图乙。设为阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是
A．该晶胞中含有Ti原子数目为4B．的配位数为6
C．体心与顶点之间的距离为D．晶体密度为
【知识点3】晶体密度、粒子间距离的计算
1、晶体密度的计算公式推导过程
2、晶体中粒子间距离的计算：
【例1】硫代硫酸镁()常用于浸金工艺中，的晶胞结构如图所示，边长分别为、。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，下列说法错误的是
A．晶胞中的个数为4
B．该晶体的密度为
C．可与稀硫酸反应产生刺激性气味的气体
D．浸金过程中，中的两个硫原子均可做配位原子
【例2】钛氧化物由于其储量丰富、结构稳定而被广泛应用于电化学存储。科学家通过改造金红石相最终形成岩盐相纳米晶体，可用于大量储锂和储钠，为钠锂离子电池的续航问题提供了新思路。如图所示，为该晶体释放与储存锂钠离子的过程，下列叙述正确的是
A．X晶体的化学式为
B．O原子周围最近的O原子有8个
C．已知A原子的坐标为，原子坐标为，则C原子的坐标为
D．若X为储锂晶体，其密度为
【例3】是一种新型钠离子电池的正极材料，其相对分子质量为，如图立方体是其晶胞的1/8(未画出)。下列说法正确的是
A．该晶体的化学式为
B．晶体中与每个距离最近且相等的有12个
C．晶体的密度为
D．可能在每个立方体的中心位置
【例4】铜氧化物超导体的研究突破揭开了超导领域的新篇章。一种电子型铜氧化物(相对分子质量为)超导体的晶体结构如图甲所示。
下列有关该晶体说法正确的是
A．电子型铜氧化物化学式可表示为
B．M原子与N原子之间的距离为
C．电子型铜氧化物的密度为
D．图甲沿x轴或沿y轴的投影均可用图乙表示
【例5】硒化锌材料不溶于水，其对热冲击具有很强的承受能力，使它成为高功率激光器系统中的成对电子数的最佳光学材料。硒化锌晶胞结构如图所示。设晶体密度为，代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．该晶胞中硒原子的配位数为6
B．和在周期表中都位于区，属于过渡元素
C．和最近距离为
D．若的原子坐标为，则的原子坐标为
【知识点4】晶体空间利用率的计算
（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。
空间利用率＝eq \f(球体积,晶胞体积)×100%。
（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)。
【例1】由铜元素和氯元素组成某物质的晶胞如图所示，下列说法错误的是：
A．该物质的化学式为CuCl
B．的配位数与的配位数相等
C．已知1号离子坐标为(，，0)，则2号离子的坐标为(，，)
D．若、的半径分别为和，该晶胞边长为a，这两种离子的空间占有率为
【例2】一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，A点、B点原子的分数坐标分别为、，下列说法错误的是
A．该晶体的化学式为B．C点原子的分数坐标为
C．晶胞中四面体空隙的占有率为50%D．晶胞中C、D间距离
【例3】化合物K是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料，其晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数为。Cu的半径为pnm、In的半径为qnm、S的半径为rnm。下列说法错误的是
A．K的化学式为
B．距离In最近S的个数为4个
C．A原子到B原子的距离为
D．晶体的空间占有率为
【例4】砷化镓是优良的半导体材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
已知：①设砷和镓的原子半径分别为和，砷化镓晶体的密度为，表示阿伏加德罗常数的值；
②晶胞中原子体积占空间体积的百分率，即原子的空间占有率。
A．原子的坐标参数为
B．
C．若该晶胞的边长为，则晶胞中原子的空间占有率为
D．该晶胞的俯视投影图为
【例5】金属镍及其化合物在工业、科研等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ni²⁺的价层电子轨道表示式为 ，与Ni同周期且基态原子未成对电子数相同的有 (填元素符号)。
(2)是一种重要的配合物，其中“piaH”是吡啶—2—甲酰胺的缩写，结构如图，为双螯配体。该配合物中的配位数为 ，在配合物中，两个“piaH”与分别螯合形成两个五元环，则五元环中提供孤电子对的原子可能的组合是 (用“α”“β”“γ”表示)。
(3)NiO晶体为NaCl型结构，将它在氧气中加热，部分被氧化为，成为。已知的摩尔质量为69.1 g⋅ml，则标明Ni价态的化学式为 (示例：)，晶体中镍离子的占有率为 。
(4)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。NiAs晶体结构如图甲所示，其晶胞俯视图如图乙所示。A点原子的分数坐标为，则B点原子的分数坐标为
，A、B两点间距离为 pm。
【知识点5】立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断
（1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。
（2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
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“eq \a\vs4\al(○)”表示)：
每个面上有4个，共计12个。
【例1】有一种属面心立方最密堆积的固体暴露到钾蒸气中，可得到通式为的系列化合物，可作低温超导材料；经检测，元素都以形式存在。图1、图2分别表示足球烯的分子结构模型正视图和某种化合物的晶胞示意图。下列有关说法正确的是
A．每个分子中有30个碳碳双键、20个五边形、12个六边形
B．系列化合物晶体熔化后均能导电，且熔点比晶体低
C．图2所示化合物的化学式为，其中离最近且等距的数目为8
D．一定温度下，化合物能与反应，生成并释放气体
【例2】某离子化合物的晶胞结构如图1所示，沿轴方向阳离子的投影如图2所示，为阿伏加德罗常数的值，离子化合物的摩尔质量为，晶体的密度为。
下列叙述错误的是
A．该离子化合物中阴、阳离子个数比为
B．晶体中与阴离子中心原子最近且等距离的阳离子有8个
C．晶体的密度
D．晶胞顶点与体心的阴离子中心原子间的距离为
【例3】合金晶体有(甲)、(乙)两种结构。设为阿伏加德罗常数的值，已知：M的坐标为，下列说法错误的是
A．与晶体的密度之比为
B．中，Au周围最近且等距的Ti的个数为12
C．图乙中，N的坐标为
D．图乙中，Ti-Au间最近距离为
【例4】二氧化钌()为深蓝色结晶，属于四方晶系，不溶于水及酸，溶于熔融烧碱生成钌酸钠，主要用作化工催化剂，是制作电阻和电容器的重要原料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．该晶体溶于熔融烧碱生成
B．晶胞中与O最近且等距的Ru有3个
C．晶胞中与Ru紧邻的O围成的空间几何体为正十二面体
D．和均属于离子晶体
【例5】某含磷化合物的立方晶胞结构如图所示，已知晶胞参数为apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该化合物的晶体类型属于离子晶体
B．与Ca距离最近且相等的Cl原子数为4
C．该晶体的密度为
D．将该化合物加入含少量石蕊的水中，无明显现象
第33讲 四种晶体性质比较、晶胞相关计算 （练习）
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求．
1．下列各组物质中，化学键类型和晶体类型都相同的是
A．Ar和KB．NaCl和NaOHC．和D．和
2．在普通铝中加入少量和后，形成一种称为拉维斯相的(结构如图)微小晶粒，其分散在中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，“坚铝”是制造飞机的主要材料。
已知：该结构中以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中填入以四面体方式排列的。则晶体结构中镁原子之间的最短距离为
A．B．C．D．
3．下列化学用语或图示表达正确的是
A．氮化硅的分子式为
B．氧的基态原子轨道表示式为
C．氯化铯的晶胞为
D．邻羟基苯甲醛分子内氢键表示为
4．离子晶体的熔点差异较大。下列离子晶体的熔点最低的是
A．B．C．D．
5．近日，科学家研究利用CaF2晶体释放出的和F-脱除硅烷，拓展了金属氟化物材料的生物医学功能。下列说法错误的是
A．F、Si和Ca，原子半径依次增大
B．与的晶体类型及氧原子的杂化方式均相同
C．图中A处原子分数坐标为(0，0，0)，则B处原子分数坐标为(，，)
D．脱除硅烷反应速率依赖于晶体提供自由氟离子的能力，脱硅能力
6．下列描述错误的是
A．稳定性：
B．熔点：晶体晶体
C．配离子稳定性：
D．中心原子杂化轨道的数目：
7．某新型储氢材料的晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是
A．与最近且距离相等的有12个
B．晶胞的化学式为
C．的空间结构为正四面体形
D．晶体的密度为
8．下列有关物质结构与性质说法错误的是
A．石墨晶体是层状结构，可作固体润滑剂
B．金属晶体在外加电场作用下可失去电子，故金属晶体能导电
C．纤维素的结构为，故纯棉不宜作速干衣的面料
D．咪唑()为五元芳香杂环化合物，①号比②号更易形成配位键
9．某含钙化合物(相对分子质量为)的晶胞结构如图甲所示，图乙是晶胞底面平面图。已知晶胞参数，，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．该化合物的化学式为B．图乙中与的距离为
C．1的坐标为(a，0，0)，则2的坐标为D．该晶体的密度为
10．汞及其化合物在我国应用的历史久远，可用作医药、颜料等。两种含汞化合物的晶胞结构如图所示，其中甲为四方晶胞结构，乙为立方晶胞结构。下列说法不正确的是
A．已知A点的坐标，则的分数坐标为
B．丙是乙晶胞的俯视图
C．乙中相邻的和之间的距离为
D．每个甲、乙晶胞中含有的阴阳离子数目之和不相等
11．下列关于物质的性质与原因解释匹配不正确的是
A．AB．BC．CD．D
12．皮萨草具有重要的药用价值，其主要成分是一种配合物，由和配离子M构成，其晶胞结构如图甲，沿x、y、z轴方向的投影均为图乙。
下列说法错误的是
A．的配位数为8
B．晶体的化学式为
C．若X的原子坐标为，则Y的原子坐标为
D．若处于晶胞的8个顶点，则其余还位于体心、6个面心和12个棱心
13．二氧化铈()是一种重要的催化剂，在其立方晶胞中掺杂，占据原来的位置，可以得到更稳定的结构。已知：晶胞中与最近的的核间距为；的空位率。(设为阿伏加德罗常数的值)
下列叙述正确的是
A．晶胞中的配位数是4B．的晶胞参数为
C．“掺杂新晶体”中的空缺率为D．的晶体密度
14．设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的有几项
①的溶液中的数目小于
②化合物中离子键百分数：
③与足量水反应，所得溶液中的数目为
④1.45g熟石膏中的钙离子数目大于
⑤晶体中含离子数目为
A．1项B．2项C．3项D．4项
15．可组成一种拓扑绝缘体材料，其立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．La原子位于Bi原子构成的正四面体空隙中
B．Bi原子和Pt原子之间的最短距离为
C．该晶体的密度为
D．若坐标取向不变，将a点Pt原子平移至晶胞面的面心，则b点Pt原子位于棱上
二、非选择题：本题共5小题，共55分。
16．非金属氮化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
(1)尿素是平面结构的分子，分子结构如图所示，基态原子简化的电子排布式为 ，、、的电离能由大到小顺序为 ，C、N原子杂化方式分别为 。
(2)配离子结构如图所示，位于正八面体的中心，则1个配离子中共价键的个数为 ，的空间结构有 种。
(3)羟胺（）的水溶液呈碱性，其碱性原理与氨水相似，同浓度的氨水和羟胺两种溶液的碱性较强的是 （填“”或“”），原因是 。
(4)一种新型的氮碳化合物的晶体属于四方晶系，其沿着y轴的投影如图1所示，晶胞参数及侧视图如图2所示。
已知A原子的分数坐标为，则B原子的分数坐标为 。
(5)尿素分子是无色或白色针状晶体，该晶体属于四方晶系，晶胞参数anm、bnm、cnm（a=b≠c），，晶胞结构如图1，若用箭头代表尿素分子如图2，该晶体的密度为 。
17．铜、金可形成许多结构与性质特殊的化合物。回答下列问题：
(1)齐文化博物馆汉代器物上的颜料“中国蓝”的成分为BaCuSi4O10，其基态铜离子的价电子排布式为 ，基态O原子核外电子的空间运动状态有 种。硅氧四面体结构如图a表示，图b和图c分别是由数个构成的多硅酸根，若Si原子数为n(n≥3)，则其化学式可表示为 。
(2)用青霉胺(见图2)可解铜盐中毒，青霉胺分子中S原子的轨道杂化方式为 ；键角：H2S NH3(填“”或“”)；第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有 (用元素符号表示)；青霉胺易溶于水的主要原因为 。
(3)由Au、Cs和Cl组成的晶胞属于四方晶系，结构如图所示，2、3为两种不同价态和化学环境的Au，。则两种环境Au的配离子化学式分别为 。点1原子的分数坐标为(0，0，0)，则点2原子的分数坐标为 。
18．金属元素在材料中有广泛应用，回答下列问题：
(1)镁铝合金在航空航天领域发挥着举足轻重的作用，下列说法正确的是_____(填序号)。
A．镁的第一电离能比铝高，镁的第二电离能比铝低
B．化学键中离子键成分的百分数：Al2O3>MgO
C．镁的熔点比铝高，硬度比铝小
D．电解熔融的MgO、Al2O3分别制备金属镁、铝
(2)钛铝合金是制造航空航天及武器装备热端部件的理想材料(如图一)。基态Ti原子价电子的电子排布图为(轨道表示式) 。该合金的化学式是 ，密度为 g·cm-3。
(3)钠离子电池的正极材料Nax[MnFe(CN)6]在充、放电过程中某时刻的晶胞示意图如图二所示。Nax[MnFe(CN)6]中存在的化学键有配位键、 。该时刻的晶胞所示的Nax[MnFe(CN)6]中，x= 。
19． 配位化合物在催化反应、材料合成、生物医药及环境治理等领域发挥关键作用。
Ⅰ．铜元素在生命体系和超导领域研究中发挥着至关重要的作用。
(1)以5-磺基水杨酸和咪唑衍生物为配体合成了单核心的铜配合物如图所示：
咪唑()具有类似苯环的芳香性，上图标号为②、③的N原子p轨道能提供一对电子的是 (填标号)。
(2)上图中酚羟基中的H原子始终与苯环共面，①号O原子的杂化方式为 ，a处C-O键键长 乙醇中C-O键键长(填“”或“=”)，原因：一是a处C、O原子的杂化轨道中s成分多，形成的键强，键长短；二是 。
Ⅱ．Hg是第一种被发现的超导体，Hg最外层有2个电子。
(3)HgCl2分子的空间结构为 ；实验室用K2[HgI4]鉴别NH，反应生成[NH2Hg2O]I(黄色沉淀)，[NH2Hg2O]+ 中Hg2+的配位数为2，画出 [NH2Hg2O]+ 的结构简式 。
(4)已知阴、阳离子的电子云在离子极化作用下发生变形，离子半径越大，变形性越大，电子云重叠程度越大。稳定性[HgI4]2- [HgCl4]2-(填 “>” “碳化硅>硅。
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，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
分子晶体
①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>H2S。
②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。
③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>CH3CH3。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如熔、沸点：
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。
性质差异
主要原因
A
沸点：
电离能：
B
酸性：
电负性：
C
硬度：金刚石>晶体硅
原子半径：
D
熔点：
离子电荷：
选项
物质性质比较或事实
原因分析
A
非金属性：C>Si
B
熔沸点：邻羟基苯甲醛