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2020版高考一轮复习化学江苏专版学案：专题九第三十四讲晶体结构与性质
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第三十四讲
晶体结构与性质
[江苏考纲要求]
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1．了解分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
3．了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
4．能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
5．知道金属晶体的基本堆积方式。了解简单晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。
6．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
晶体常识
[教材基础—自热身]
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
比较
晶体
非晶体
结构特征
构成粒子周期性有序排列
构成粒子无序排列
性质
特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
测定其是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行 X射线衍射实验
(2)获得晶体的三条途径
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
2．晶胞
(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
[知能深化—扫盲点]
“均摊法”突破晶胞组成的计算
(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。
(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占。
[对点练]
1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是______，乙中a与b的个数比是______，丙中一个晶胞中有______个c离子和______个d离子。
答案：2∶1 1∶1 4 4
2．下图为离子晶体空间构型示意图(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：
A__________、B__________、C__________。
答案：MN MN3 MN2
3．(1)元素R为金属元素，其原子序数为27，元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，由R、Z两元素形成的某晶体的晶胞结构如图1所示，则该化合物的化学式为________(R、Z用具体元素符号表示)。
(2)元素X、Y为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如图2，该化合物的化学式为________________。
(3)某含有结晶水的铜的氯化物的晶胞结构如图3所示，该化合物的化学式是________。
(4)测定大气中PM2.5浓度的方法之一是β射线吸收法，β射线放射源可用 85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图4所示，设晶胞中含Kr原子为m个，与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有n个，则＝________(填数字)。
解析：(1)R为Co、Z为O，根据均摊法可知，在这个晶胞中氧离子位于棱上和体心，数目＝12×＋1＝4，钴离子位于顶点、面心，数目＝8×＋6×＝4，所以氧离子、钴离子个数比是1∶1，其化学式为CoO。(2)由题意知，X为Sc、Y为O。根据晶胞的结构，O原子全部在体内，故含有8个O原子，Ce原子位于顶点和面心，含有Ce原子的个数＝8×＋6×＝4，故化学式为CeO2。(3)晶胞中Cu2＋数目为8×＋2×＝2，Cl－数目为4×＋2＝4，H2O分子数目为8×＋4×＝4，故该物质化学式为CuCl2·2H2O。(4)与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有12个，晶胞中含Kr原子为8×＋6×＝4，则 m∶n＝4∶12＝1∶3。
答案：(1)CoO (2)CeO2 (3)CuCl2·2H2O (4)
[题点全练—过高考]
题点一 晶胞中微粒数目的计算
1．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为( )
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
解析：选B A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离子被1个晶胞占有，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。
2．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。
答案：(1)4 (2)ZnS
3．(2019·南京模拟)(1)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图1所示，该合金的化学式为___________。
(2)金的晶胞结构如图2所示，晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有________个。
(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图3。写出Fe3＋的外围电子排布式：__________，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)图4是Cu2O的晶胞，Cu原子配位数为________。
(5)Cu和Fe都可以形成多种氧化物。其中FexO晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。若FexO中的x＝0.92，则该此晶体化学式为________________(用FeFeO形式表示)。
解析：(1)根据原子均滩法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。(2)晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有12个。(3)铁是第26号元素，则Fe原子核外电子排布式为[Ar] 3d64s2，则Fe3＋的外围电子排布式为3d5；铁和氨气在640 ℃时可发生置换反应，产物之一的晶胞中Fe原子数＝6×＋8×＝4、N原子数＝1，即Fe4N，该反应的化学方程式8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2。(4)图4是Cu2O的晶胞，白球∶灰球＝∶4＝1∶2，则白球是O，灰球是Cu，则Cu原子配位数为2。(5)若FexO中的x＝0.92，用FeFeO形式表示FexO晶胞，则有a＋b＝0.92,2a＋3b＝2，联立解得a＝0.76，b＝0.16，则该此晶体化学式为FeFeO。
答案：(1)Ni3Al (2)12
(3)3d5 8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2
(4)2 (5)FeFeO
题点二 晶体密度及微粒间距离的计算
4．一种AlFe合金的立体晶胞如图所示。
请回答下列问题：
(1)该合金的化学式为________。
(2)若晶胞的棱长为a pm，则晶体的密度为________ g·cm－3，则此合金中最近的Fe原子与Al原子之间的距离为_______pm。
解析：(1)4个铝原子位于晶胞内；Fe原子数为1＋8×＋12×＋6×＝8，故该合金的化学式为Fe2Al。
(2)该晶体的密度为 g·cm－3≈ g·cm－3。最近的Fe原子和Al原子之间的距离，即体对角线的，面对角线、棱、体对角线构成直角三角形，故二者之间的最短距离为a pm。
答案：(1)Fe2Al (2) a
四类晶体的组成和性质
[教材基础—自热身]
1．四类晶体的比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
范德华力
(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
硬度
较小
很大
有的很大，有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高，有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
常见溶剂难溶
大多易溶于水等极性溶剂
导电性或传热性
一般不导电，
溶于水后有
的导电
一般不具
有导电性
电和热的
良导体
晶体不导电，
水溶液或熔融
状态下导电
物质类别及实例
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)
金属单质与
合金(如
Na、Al、Fe、
青铜)
金属氧化物
(如 K2O、
Na2O)、强碱
(如KOH、
NaOH)、绝大
多数盐(如
NaCl)
2.离子晶体的晶格能
(1)定义
气态离子形成 1_mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。
(2)影响因素
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
3．五类晶体结构模型
晶体
晶体结构
晶体详解
原子晶体
金刚石
①每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；
②键角均为109°28′；
③最小碳环由 6个碳原子组成且碳环上的原子不在同一平面内；
④每个碳原子参与4条C—C键的形成，碳原子数与C—C键数之比为1∶2
SiO2
①每个Si原子与4个O原子以共价键结合，形成正四面体结构；
②晶体中，n(Si)∶n(O)＝1∶2；
③最小环上有12个原子，即6个O,6个Si
分子晶体
干冰
①8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个
混合晶体
石墨
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是 sp2
金属晶体
简单立方堆积
典型代表Po(钋)，配位数为6，空间利用率52%
面心立方最密堆积
又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%
体心立方堆积
又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%
六方最密堆积
又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%
离子晶体
NaCl型
①每个Na＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距离且紧邻的Na＋有12个；
②每个晶胞中含4个Na＋和 4个Cl－
CsCl型
①每个Cs＋周围等距离且紧邻的Cl－有 8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；
②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
[知能深化—扫盲点]
提能点(一) 晶体类型的5种判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。③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。④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)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2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)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、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。②原子晶体的熔点很高。③分子晶体的熔点低。④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。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移动的离子，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、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] (1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)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1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。
[对点练]
1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是______________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________________。
(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_____________________________________。
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________________。
(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是__________________。
(8)其中含有极性共价键的原子晶体是______________________________________。
(9)不含共价键的分子晶体是________________，只含非极性键的原子晶体是________________。
答案：(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S(4)Na2S2 (5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石
提能点(二) 晶体熔、沸点的比较
1．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，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
2．同种类型晶体熔、沸点的比较
(1)原子晶体
原子半径越小、键长越短、键能越大，物质的熔、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，则晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
(3)分子晶体
①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3Cl>CH3CH3。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
如正戊烷>异戊烷>新戊烷
(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，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na
2．下表为钠的卤化物和硅的卤化物的熔点：
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
SiX4
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/℃
－90.2
－70.4
5.2
120.5
回答下列问题：
(1)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是________________________________________________________________________。
(2)NaF的熔点比NaBr的熔点高的原因是________________________________。SiF4的熔点比SiBr4的熔点低的原因是____________________________________。
(3)NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为______________，硬度大小为________________。
答案：(1)钠的卤化物是离子晶体，硅的卤化物是分子晶体
(2)F－半径比Br－半径小，NaF离子键键能比NaBr大 SiF4的相对分子质量比SiBr4小，SiF4的分子间作用力比SiBr4小 (3)NaF>NaBr NaF>NaBr
[题点全练—过高考]
题点一 晶体类型的判断
1．(1)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(2)NH4Cl固体的晶体类型是________________。
(3)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F。
上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有________(填序号)。
a．离子晶体 B．分子晶体
c．原子晶体 D．金属晶体
解析：(1)C60是由60个C原子形成的分子，属于分子晶体。而石墨在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(2)NH4Cl为离子化合物，为离子晶体。(3)在反应4NH3＋3F2NF3＋3NH4F中，NH3、F2、NF3为分子晶体；Cu为金属晶体；NH4F为离子晶体。
答案：(1)分子 混合 (2)离子晶体 abd
2．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是____________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为_____________________________________________________________________。
答案：(1)原子 共价键 (2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)
3．下面的排序不正确的是( )
A．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4
D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
解析：选A A项，金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，错误；B项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，正确；C项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高顺序为CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4，正确；D项，电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径由小到大，则晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，正确。
4．下列各组物质，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2
③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
解析：选D ①常温下O2为气体、I2为固体、Hg为液体，熔点由低到高的顺序为O2、Hg、I2，③熔点由低到高的顺序为Rb、K、Na，故①③错误。
题点三 常见晶体模型
5．如图所示是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是________(请用相应的编号填写)。
解析：冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。
答案：BC
6．碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60属于________晶体，金刚石属于________晶体。
解析：(1)金刚石、石墨、C60都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构、性质不同，互称为同素异形体。(2)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构。(3)C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；金刚石中碳碳原子间以共价键形成网状结构，故金刚石属于原子晶体。
答案：(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 原子
[课堂真题集训—明考向]
1．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为______________________________。
解析：能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)＝8×＝1，Fe位于面心，N(Fe)＝6×＝3，N位于体心，N(N)＝1，其化学式为Fe3CuN。
答案：Fe3CuN
2．(1)(2014·江苏高考)铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
(2)(2013·江苏高考)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为________。
②该化合物的化学式为________。
解析：(1)根据铜晶胞结构示意图可以看出，在每个铜原子周围与其距离最近的铜原子每层有4个，共有3层，所以铜晶体内每个铜原子周围与其距离最近的铜原子共有12个。
(2)X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，X为Zn；Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y为S。①由晶胞结构可知，X分别位于晶胞的顶点和面心，根据晶胞中原子的“分摊法”可计算一个晶胞中的X原子数为：8×1/8＋6×1/2＝4。②Y原子全部在晶胞中，故一个晶胞中含有4个Y原子。故该化合物的化学式为ZnS。
答案：(1)12 (2)①4 ②ZnS
3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。与K紧邻的O个数为________。
(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
解析：(1)由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。(2)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。
答案：(1)12 (2)体心 棱心
4.(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。则晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
解析：由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。
答案：3∶1
5．(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是__________________________________________________。
(2)GaAs的晶胞结构如图所示。该晶体的类型为__________，Ga与As以______键键合。
解析：(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(2)GaAs的熔点为1 238 ℃，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。
答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
(2)原子晶体 共价
晶体结构与性质
[江苏考纲要求]
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1．了解分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
3．了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
4．能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
5．知道金属晶体的基本堆积方式。了解简单晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。
6．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
晶体常识
[教材基础—自热身]
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
比较
晶体
非晶体
结构特征
构成粒子周期性有序排列
构成粒子无序排列
性质
特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
测定其是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行 X射线衍射实验
(2)获得晶体的三条途径
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
2．晶胞
(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
[知能深化—扫盲点]
“均摊法”突破晶胞组成的计算
(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。
(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占。
[对点练]
1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是______，乙中a与b的个数比是______，丙中一个晶胞中有______个c离子和______个d离子。
答案：2∶1 1∶1 4 4
2．下图为离子晶体空间构型示意图(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：
A__________、B__________、C__________。
答案：MN MN3 MN2
3．(1)元素R为金属元素，其原子序数为27，元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，由R、Z两元素形成的某晶体的晶胞结构如图1所示，则该化合物的化学式为________(R、Z用具体元素符号表示)。
(2)元素X、Y为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如图2，该化合物的化学式为________________。
(3)某含有结晶水的铜的氯化物的晶胞结构如图3所示，该化合物的化学式是________。
(4)测定大气中PM2.5浓度的方法之一是β射线吸收法，β射线放射源可用 85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图4所示，设晶胞中含Kr原子为m个，与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有n个，则＝________(填数字)。
解析：(1)R为Co、Z为O，根据均摊法可知，在这个晶胞中氧离子位于棱上和体心，数目＝12×＋1＝4，钴离子位于顶点、面心，数目＝8×＋6×＝4，所以氧离子、钴离子个数比是1∶1，其化学式为CoO。(2)由题意知，X为Sc、Y为O。根据晶胞的结构，O原子全部在体内，故含有8个O原子，Ce原子位于顶点和面心，含有Ce原子的个数＝8×＋6×＝4，故化学式为CeO2。(3)晶胞中Cu2＋数目为8×＋2×＝2，Cl－数目为4×＋2＝4，H2O分子数目为8×＋4×＝4，故该物质化学式为CuCl2·2H2O。(4)与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有12个，晶胞中含Kr原子为8×＋6×＝4，则 m∶n＝4∶12＝1∶3。
答案：(1)CoO (2)CeO2 (3)CuCl2·2H2O (4)
[题点全练—过高考]
题点一 晶胞中微粒数目的计算
1．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为( )
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
解析：选B A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离子被1个晶胞占有，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。
2．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。
答案：(1)4 (2)ZnS
3．(2019·南京模拟)(1)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图1所示，该合金的化学式为___________。
(2)金的晶胞结构如图2所示，晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有________个。
(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图3。写出Fe3＋的外围电子排布式：__________，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)图4是Cu2O的晶胞，Cu原子配位数为________。
(5)Cu和Fe都可以形成多种氧化物。其中FexO晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。若FexO中的x＝0.92，则该此晶体化学式为________________(用FeFeO形式表示)。
解析：(1)根据原子均滩法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。(2)晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有12个。(3)铁是第26号元素，则Fe原子核外电子排布式为[Ar] 3d64s2，则Fe3＋的外围电子排布式为3d5；铁和氨气在640 ℃时可发生置换反应，产物之一的晶胞中Fe原子数＝6×＋8×＝4、N原子数＝1，即Fe4N，该反应的化学方程式8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2。(4)图4是Cu2O的晶胞，白球∶灰球＝∶4＝1∶2，则白球是O，灰球是Cu，则Cu原子配位数为2。(5)若FexO中的x＝0.92，用FeFeO形式表示FexO晶胞，则有a＋b＝0.92,2a＋3b＝2，联立解得a＝0.76，b＝0.16，则该此晶体化学式为FeFeO。
答案：(1)Ni3Al (2)12
(3)3d5 8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2
(4)2 (5)FeFeO
题点二 晶体密度及微粒间距离的计算
4．一种AlFe合金的立体晶胞如图所示。
请回答下列问题：
(1)该合金的化学式为________。
(2)若晶胞的棱长为a pm，则晶体的密度为________ g·cm－3，则此合金中最近的Fe原子与Al原子之间的距离为_______pm。
解析：(1)4个铝原子位于晶胞内；Fe原子数为1＋8×＋12×＋6×＝8，故该合金的化学式为Fe2Al。
(2)该晶体的密度为 g·cm－3≈ g·cm－3。最近的Fe原子和Al原子之间的距离，即体对角线的，面对角线、棱、体对角线构成直角三角形，故二者之间的最短距离为a pm。
答案：(1)Fe2Al (2) a
四类晶体的组成和性质
[教材基础—自热身]
1．四类晶体的比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
范德华力
(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
硬度
较小
很大
有的很大，有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高，有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
常见溶剂难溶
大多易溶于水等极性溶剂
导电性或传热性
一般不导电，
溶于水后有
的导电
一般不具
有导电性
电和热的
良导体
晶体不导电，
水溶液或熔融
状态下导电
物质类别及实例
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)
金属单质与
合金(如
Na、Al、Fe、
青铜)
金属氧化物
(如 K2O、
Na2O)、强碱
(如KOH、
NaOH)、绝大
多数盐(如
NaCl)
2.离子晶体的晶格能
(1)定义
气态离子形成 1_mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。
(2)影响因素
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
3．五类晶体结构模型
晶体
晶体结构
晶体详解
原子晶体
金刚石
①每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；
②键角均为109°28′；
③最小碳环由 6个碳原子组成且碳环上的原子不在同一平面内；
④每个碳原子参与4条C—C键的形成，碳原子数与C—C键数之比为1∶2
SiO2
①每个Si原子与4个O原子以共价键结合，形成正四面体结构；
②晶体中，n(Si)∶n(O)＝1∶2；
③最小环上有12个原子，即6个O,6个Si
分子晶体
干冰
①8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个
混合晶体
石墨
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是 sp2
金属晶体
简单立方堆积
典型代表Po(钋)，配位数为6，空间利用率52%
面心立方最密堆积
又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%
体心立方堆积
又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%
六方最密堆积
又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%
离子晶体
NaCl型
①每个Na＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距离且紧邻的Na＋有12个；
②每个晶胞中含4个Na＋和 4个Cl－
CsCl型
①每个Cs＋周围等距离且紧邻的Cl－有 8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；
②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
[知能深化—扫盲点]
提能点(一) 晶体类型的5种判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。③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。④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)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2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)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、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。②原子晶体的熔点很高。③分子晶体的熔点低。④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。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移动的离子，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、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] (1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)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1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)短，所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。
[对点练]
1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是______________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________________。
(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_____________________________________。
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________________。
(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是__________________。
(8)其中含有极性共价键的原子晶体是______________________________________。
(9)不含共价键的分子晶体是________________，只含非极性键的原子晶体是________________。
答案：(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S(4)Na2S2 (5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石
提能点(二) 晶体熔、沸点的比较
1．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，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
2．同种类型晶体熔、沸点的比较
(1)原子晶体
原子半径越小、键长越短、键能越大，物质的熔、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，则晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
(3)分子晶体
①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3Cl>CH3CH3。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
如正戊烷>异戊烷>新戊烷
(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，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na
2．下表为钠的卤化物和硅的卤化物的熔点：
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
SiX4
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/℃
－90.2
－70.4
5.2
120.5
回答下列问题：
(1)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是________________________________________________________________________。
(2)NaF的熔点比NaBr的熔点高的原因是________________________________。SiF4的熔点比SiBr4的熔点低的原因是____________________________________。
(3)NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为______________，硬度大小为________________。
答案：(1)钠的卤化物是离子晶体，硅的卤化物是分子晶体
(2)F－半径比Br－半径小，NaF离子键键能比NaBr大 SiF4的相对分子质量比SiBr4小，SiF4的分子间作用力比SiBr4小 (3)NaF>NaBr NaF>NaBr
[题点全练—过高考]
题点一 晶体类型的判断
1．(1)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(2)NH4Cl固体的晶体类型是________________。
(3)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F。
上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有________(填序号)。
a．离子晶体 B．分子晶体
c．原子晶体 D．金属晶体
解析：(1)C60是由60个C原子形成的分子，属于分子晶体。而石墨在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(2)NH4Cl为离子化合物，为离子晶体。(3)在反应4NH3＋3F2NF3＋3NH4F中，NH3、F2、NF3为分子晶体；Cu为金属晶体；NH4F为离子晶体。
答案：(1)分子 混合 (2)离子晶体 abd
2．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是____________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为_____________________________________________________________________。
答案：(1)原子 共价键 (2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)
3．下面的排序不正确的是( )
A．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4
D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
解析：选A A项，金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，错误；B项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，正确；C项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高顺序为CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4，正确；D项，电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径由小到大，则晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，正确。
4．下列各组物质，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2
③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
解析：选D ①常温下O2为气体、I2为固体、Hg为液体，熔点由低到高的顺序为O2、Hg、I2，③熔点由低到高的顺序为Rb、K、Na，故①③错误。
题点三 常见晶体模型
5．如图所示是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是________(请用相应的编号填写)。
解析：冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。
答案：BC
6．碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60属于________晶体，金刚石属于________晶体。
解析：(1)金刚石、石墨、C60都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构、性质不同，互称为同素异形体。(2)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构。(3)C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；金刚石中碳碳原子间以共价键形成网状结构，故金刚石属于原子晶体。
答案：(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 原子
[课堂真题集训—明考向]
1．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为______________________________。
解析：能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)＝8×＝1，Fe位于面心，N(Fe)＝6×＝3，N位于体心，N(N)＝1，其化学式为Fe3CuN。
答案：Fe3CuN
2．(1)(2014·江苏高考)铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
(2)(2013·江苏高考)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为________。
②该化合物的化学式为________。
解析：(1)根据铜晶胞结构示意图可以看出，在每个铜原子周围与其距离最近的铜原子每层有4个，共有3层，所以铜晶体内每个铜原子周围与其距离最近的铜原子共有12个。
(2)X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，X为Zn；Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y为S。①由晶胞结构可知，X分别位于晶胞的顶点和面心，根据晶胞中原子的“分摊法”可计算一个晶胞中的X原子数为：8×1/8＋6×1/2＝4。②Y原子全部在晶胞中，故一个晶胞中含有4个Y原子。故该化合物的化学式为ZnS。
答案：(1)12 (2)①4 ②ZnS
3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。与K紧邻的O个数为________。
(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
解析：(1)由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。(2)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。
答案：(1)12 (2)体心 棱心
4.(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。则晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
解析：由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。
答案：3∶1
5．(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：
(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是__________________________________________________。
(2)GaAs的晶胞结构如图所示。该晶体的类型为__________，Ga与As以______键键合。
解析：(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(2)GaAs的熔点为1 238 ℃，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。
答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
(2)原子晶体 共价
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