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2024届高考化学一轮总复习第十二章物质结构与性质第三节晶体结构与性质课件
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这是一份2024届高考化学一轮总复习第十二章物质结构与性质第三节晶体结构与性质课件，共60页。PPT课件主要包含了核外电子层数越，考点二，冰的结构模型，②配位键的表示方法，②超分子的实例，－1NA，②计算晶体的密度，2分子晶体，2配位，N或氮等内容，欢迎下载使用。
[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。((2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。((3)晶体有自范性但其微粒排列无序。(
(4)晶体有固定的熔点，可用此方法区分晶体与非晶体。(
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。((6)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。(
错因：非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点
答案：(1)×的高低。
错因：晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形、
固定的熔点、各向异性。只有同时具备这三个特点的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形。(3)× 错因：晶体有自范性且其微粒有序排列。(4)√
错因：不同晶体粒子可能直径不同、粒子间距不同，
晶胞大小形状也不一定相同。(6)√
2.因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用 X 射线衍射进行测定，测得 A、B 两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
则 A、B 两种晶胞中含有的铁原子数分别是：____、____个。答案：2 4
3.碳酸盐在一定温度下会发生分解，如煅烧石灰石可以得到CaO，这是由于受热时碳酸根发生分解，放出二氧化碳。
(1) 根据表中数据，第二主族元素阳离子半径大小顺序是____________，与核外电子排布的关系是____________。(2)MCO3 金属阳离子半径与碳酸盐分解温度的关系是_____________________________________________________________。
答案：(1)r(Mg2+)＜r(Ca2+)＜r(Sr2+)＜r(Ba2+)
多，半径越大(2)金属阳离子的半径越小，氧化物 MO 晶格能越大，碳酸盐MCO3 越易分解，越不稳定
考点一 晶体与晶胞1.晶体与非晶体
(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
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。
常见晶体类型及晶体结构
1.四类晶体模型(1)分子晶体
干冰的结构模型(晶胞)
①干冰晶体中，每个CO2 分子周围等距且紧邻的CO2 分子有12个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含 1 ml H2O 的冰中，最多可形成 2 ml 氢键。(2)共价晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C形成共价键，C—C键之间的夹角是 109°28′，最小的环是六元环。含有1 ml C的金刚石中，形成的共价键有2 ml。
②SiO2 晶体中，每个Si 原子与4 个O成键，每个O 原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 Si 原子，1 ml SiO2 中含有 4 ml Si—O 键。
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。③用电子气理论解释金属的性质：
2.四种晶体类型的比较
3.过渡晶体与混合型晶体(1)过渡晶体
①过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如 Na2O 等。同样偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理，如 Al2O3、SiO2 等。
①石墨结构特点为层状结构，同层内碳原子采取 sp2 杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构；层与层之间靠范德华力维系。
②石墨的二维结构内，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。
③性质：熔点很高、质软、易导电等。
(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三
每个面上有 4 个，共计 12 个。
(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu 等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“ ”表示)：
4.配合物与超分子(1)配合物①配位键
是由一个原子(或离子)提供孤电子对，另一个原子(或离子)接
受孤电子对。形成“电子对给予—接受”键。
用 A→B 表示，其中 A 表示提供孤电子对的原子，B 表示接
③配位化合物(简称配合物)
a.定义：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或
离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。
①概念：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成
a.冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的
b.分离 C60 和 C70
③超分子两个的重要特征——分子识别、自组装。
考向1 晶胞的结构及相关计算
(2)(2021 年广东卷节选)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(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_____________________。
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＝_____________。③设 X 的最简式的式量为 Mr，则 X 晶体的密度为_________
4 ml×91 g·ml ＋8 ml×16 g·ml
个晶胞的质量 m(晶胞)＝
解析：(1)以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+最近且等距离的O2－有4个，同理可知右侧晶胞中也有4个O2－，故在晶胞中Zr4+的配位数为4＋4＝8。1个晶胞中含有4个ZrO2微粒，1
两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单位要求。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，右侧晶胞中也有 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
2.(2021 年湖南卷节选)如图是 Mg、Ge、O 三种元素形成的某
则每个晶胞对这个粒子分得的份额就是—。
利用“均摊法”进行晶胞的相关计算
(1)“均摊法”原则和方法
①原则：晶胞任意位置上的一个粒子若被 n 个晶胞所共有，
②长方体(包括立方体)晶胞中不同位置粒子数的计算：
③“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子数的计算：
(2)晶胞结构的相关计算①确定晶体的化学式
以一个晶胞为研究对象，根据m＝ρ·V，其一般的计算规律和
×N＝ρ×a3，其中M为晶体的摩尔质量，N为晶
胞所占有的粒子数，NA 为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞参数。③计算晶体中微粒间距离的方法
④计算原子的空间利用率
空间利用率＝ 。
⑤晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中几组公式(设棱长为 a)
考向2 晶体类型的判断及性质比较
3.(1)(2021 年全国甲卷节选)太阳能电池板主要材料为单晶硅
或多晶硅。单晶硅的晶体类型为________________。
(2)(2021 年湖南卷节选)硅、锗(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)(2020 年天津卷节选)Fe、C、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________________。
(4)(2019 年全国Ⅰ卷节选)一些氧化物的熔点如下表所示：
解释表中氧化物之间熔点差异的原因：__________________________________________________________________________。
解析：(1)单晶硅中Si原子形成空间网状结构，类似于金刚石，属于共价(原子)晶体。(2)晶体硅和碳化硅都是共价(原子)晶体，Si原子半径大于C，则键长：Si—Si＞Si—C，键能：Si—Si＜Si—C，键能越大，共价(原子)晶体的熔点越高，故熔点较高的是SiC。(3)三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，离子半径 Fe2+>C2+>Ni2+，离子键按 FeO、CO、NiO 的顺序依次增强，而离子键越强，离子晶体的熔点越高，故其熔点由高到低的顺序为 NiO>CO>FeO。(4)Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2 为分子晶体。离子
半径：Mg2+＞Li＋，则离子键的强弱：MgO＞Li2O；由于相对分子质量：P4O6＞SO2，则分子间作用力：P4O6＞SO2，故熔点大小顺序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2。 答案：(1)共价(原子)晶体 (2)SiC (3)NiO>CO>FeO (4)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体，离子键MgO＞Li2O，分子间作用力(相对分子质量)P4O6＞SO2
4.(1)(2020 年全国Ⅱ卷节选)Ti 的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自 TiCl4 至 TiI4 熔点依次升高，原因是_______________________________________________________。
(2)(2020 年山东卷节选)Sn 为ⅣA 族元素，单质 Sn 与干燥 Cl2反应生成 SnCl4。常温常压下 SnCl4 为无色液体，其固体的晶体类型为____________。
解析：(1)根据表格中数据，可以得出 TiF4 的熔点最高，其晶体类型应该为离子晶体，其他三种卤化物晶体类型应该为分子晶体，根据影响晶体熔点的因素，离子键强度大于分子间作用力，所以 TiF4 熔点最高，其他三种卤化物随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高。(2)SnCl4 常温下为无色液体，说明其熔、沸点低，应为分子晶体。
答案：(1)TiF4 为离子晶体，熔点高，其他三种均为共价(原子)晶体，随相对分子质量的增大其分子间作用力增大，熔点逐渐升高
考向3 确定原子的坐标参数(或分数坐标)
(2)(2020 年山东卷节选)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CdSnAs2 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)。CdSnAs2 晶体中与单个Sn 键合的 As 有________个。
6.(2019 年全国Ⅱ卷节选)一种四方结构的超导化合物的晶胞
考向4 晶胞投影图的分析及应用
8.(1)以 Zn 为顶点的 ZnGeP2 晶胞结构如图所示。
①Zn 的配位数为________。
②以 Ge 为顶点的晶胞中，Zn 原子位于______________。
(2)氮、铜形成的一种化合物，为立方晶系晶体，晶胞参数为a pm，沿面对角线投影如图所示。已知该晶胞中原子的分数坐标
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，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)①4 ②棱心、面心 (2)8
考向5 配合物与超分子
9.(1)(2021 年全国乙卷节选)三价铬离子能形成多种配位化合
[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是
________，中心离子的配位数为________。
(2)(2020 年全国Ⅲ卷节选)NH3BH3 分子中，N—B 化学键称为
________键，其电子对由________提供。
(3)(2020 年江苏卷节选)[Fe(H2O)6]2+ 中与 Fe2+ 配位的原子是
________(填元素符号)。
(4)(2020 年山东卷节选)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1 ml 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________ ml。
通过螯合作用形成配位键，右侧—NO2 中 N 原子与Cd形成共价键，故 1 ml 该配合物形成的配位键有 6 ml。
答案：(1)N、O、Cl
解析：(1)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中心离子是Cr3+，配位体为NH3、H2O和Cl－，故中心离子的配位数为3＋2＋1＝6；提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl。(2)NH3BH3分子中，N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，形成配位键(N→B)。(3)[Fe(H2O)6]2+中，H2O是配位体，O原子提供孤电子对与Fe2+配位。(4)Cd2+配合物中，
解析：(1)乙二胺的两个 N 可提供孤电子对与金属离子形成配位键，因此乙二胺能与 Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子；由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此 Cu2+与乙二胺形成的化合物稳定性相对 Mg2+较高。(2)根据题目信息可知氯化铁
蒸汽状态下以双聚分子存在，其结构式为
与4个Cl成键，因此Fe的配位数为4。(3)[Cu(OH)4]2－中Cu2+提供空轨道，OH－提供孤电子对，OH－只有O有孤电子对，因此[Cu(OH)4]2－中的配位原子为O。
答案：(1)乙二胺的两个 N 提供孤电子对给金属离子形成配位
11.(2021 年襄阳期末)2016 年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激(如pH 变化、吸收光子、电子得失等)时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类似于机械运动
的某种热运动，下列说法不正确的是(
A.驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量B.分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一D.光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动答案：B
[方法技巧] 判断配位数及配位键的稳定性
(1)判断配位数：配位数就是在配位体中与中心原子(或离子)成键的配位原子的总数。若是由单齿配体(1 个配体提供 1 个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目。若是由双齿配体(1 个配体提供 2 个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目×2。
(2)判断配位键的稳定性：一般情况下，与同种金属原子(或离子)形成配位键时，配位原子的电负性越小，形成配位键就越稳定。例如，电负性：N[Cu(H2O)4]2+。
1.(2022 年湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞
结构如图所示。下列说法错误的是(
A.Ca2+的配位数为6B.与F－距离最近的是K＋C.该物质的化学式为KCaF3D.若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变
2.(2022 年山东卷)AlN、GaN 属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在 N—Al 键、N—Ga 键。下列
A.GaN 的熔点高于 AlNB.晶体中所有化学键均为极性键C.晶体中所有原子均采取 sp3 杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同
解析：因为 AlN、GaN 为结构相似的共价晶体，由于 Al 原子的半径小于 Ga，N—Al 的键长小于 N—Ga 的，则 N—Al 的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故 GaN 的熔点低于 AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B 正确；金刚石中每个 C 原子形成 4 个共价键(即 C 原子的价层电子对数为 4)，C 原子无孤电子对，故 C 原子均采取 sp3 杂化；由于 AlN、GaN 与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子均采取 sp3 杂化，C 正确；金刚石中每个 C 原子与其周围4个C原子形成共价键，即 C 原子的配位数是 4，由于 AlN、GaN 与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子的配位数也均为 4，D 正确。
3.(2021 年全国乙卷)在金属材料中添加 AlCr2 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，处于顶角位置的是________原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为 rCr 和 rAl，则金属原子空间占有率为________%(列出计算表达式)。
4.(2022 年广东卷节选)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物 X 是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图 1 所示，沿 x、y、z 轴方向的投影均为图 2 所示。
有8×— ＋6×— ＝4，
解析：(1)根据晶胞结构得到K有8个，
1 18 2
则 X 的化学式为 K2SeBr6。(2)设 X 的最简式的式量为 Mr，晶体密度为
[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。((2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。((3)晶体有自范性但其微粒排列无序。(
(4)晶体有固定的熔点，可用此方法区分晶体与非晶体。(
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。((6)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。(
错因：非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点
答案：(1)×的高低。
错因：晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形、
固定的熔点、各向异性。只有同时具备这三个特点的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形。(3)× 错因：晶体有自范性且其微粒有序排列。(4)√
错因：不同晶体粒子可能直径不同、粒子间距不同，
晶胞大小形状也不一定相同。(6)√
2.因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用 X 射线衍射进行测定，测得 A、B 两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
则 A、B 两种晶胞中含有的铁原子数分别是：____、____个。答案：2 4
3.碳酸盐在一定温度下会发生分解，如煅烧石灰石可以得到CaO，这是由于受热时碳酸根发生分解，放出二氧化碳。
(1) 根据表中数据，第二主族元素阳离子半径大小顺序是____________，与核外电子排布的关系是____________。(2)MCO3 金属阳离子半径与碳酸盐分解温度的关系是_____________________________________________________________。
答案：(1)r(Mg2+)＜r(Ca2+)＜r(Sr2+)＜r(Ba2+)
多，半径越大(2)金属阳离子的半径越小，氧化物 MO 晶格能越大，碳酸盐MCO3 越易分解，越不稳定
考点一 晶体与晶胞1.晶体与非晶体
(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
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。
常见晶体类型及晶体结构
1.四类晶体模型(1)分子晶体
干冰的结构模型(晶胞)
①干冰晶体中，每个CO2 分子周围等距且紧邻的CO2 分子有12个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含 1 ml H2O 的冰中，最多可形成 2 ml 氢键。(2)共价晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C形成共价键，C—C键之间的夹角是 109°28′，最小的环是六元环。含有1 ml C的金刚石中，形成的共价键有2 ml。
②SiO2 晶体中，每个Si 原子与4 个O成键，每个O 原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 Si 原子，1 ml SiO2 中含有 4 ml Si—O 键。
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。③用电子气理论解释金属的性质：
2.四种晶体类型的比较
3.过渡晶体与混合型晶体(1)过渡晶体
①过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如 Na2O 等。同样偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理，如 Al2O3、SiO2 等。
①石墨结构特点为层状结构，同层内碳原子采取 sp2 杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构；层与层之间靠范德华力维系。
②石墨的二维结构内，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。
③性质：熔点很高、质软、易导电等。
(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三
每个面上有 4 个，共计 12 个。
(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu 等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“ ”表示)：
4.配合物与超分子(1)配合物①配位键
是由一个原子(或离子)提供孤电子对，另一个原子(或离子)接
受孤电子对。形成“电子对给予—接受”键。
用 A→B 表示，其中 A 表示提供孤电子对的原子，B 表示接
③配位化合物(简称配合物)
a.定义：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或
离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。
①概念：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成
a.冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的
b.分离 C60 和 C70
③超分子两个的重要特征——分子识别、自组装。
考向1 晶胞的结构及相关计算
(2)(2021 年广东卷节选)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(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_____________________。
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＝_____________。③设 X 的最简式的式量为 Mr，则 X 晶体的密度为_________
4 ml×91 g·ml ＋8 ml×16 g·ml
个晶胞的质量 m(晶胞)＝
解析：(1)以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+最近且等距离的O2－有4个，同理可知右侧晶胞中也有4个O2－，故在晶胞中Zr4+的配位数为4＋4＝8。1个晶胞中含有4个ZrO2微粒，1
两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单位要求。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，右侧晶胞中也有 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
2.(2021 年湖南卷节选)如图是 Mg、Ge、O 三种元素形成的某
则每个晶胞对这个粒子分得的份额就是—。
利用“均摊法”进行晶胞的相关计算
(1)“均摊法”原则和方法
①原则：晶胞任意位置上的一个粒子若被 n 个晶胞所共有，
②长方体(包括立方体)晶胞中不同位置粒子数的计算：
③“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子数的计算：
(2)晶胞结构的相关计算①确定晶体的化学式
以一个晶胞为研究对象，根据m＝ρ·V，其一般的计算规律和
×N＝ρ×a3，其中M为晶体的摩尔质量，N为晶
胞所占有的粒子数，NA 为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞参数。③计算晶体中微粒间距离的方法
④计算原子的空间利用率
空间利用率＝ 。
⑤晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中几组公式(设棱长为 a)
考向2 晶体类型的判断及性质比较
3.(1)(2021 年全国甲卷节选)太阳能电池板主要材料为单晶硅
或多晶硅。单晶硅的晶体类型为________________。
(2)(2021 年湖南卷节选)硅、锗(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)(2020 年天津卷节选)Fe、C、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________________。
(4)(2019 年全国Ⅰ卷节选)一些氧化物的熔点如下表所示：
解释表中氧化物之间熔点差异的原因：__________________________________________________________________________。
解析：(1)单晶硅中Si原子形成空间网状结构，类似于金刚石，属于共价(原子)晶体。(2)晶体硅和碳化硅都是共价(原子)晶体，Si原子半径大于C，则键长：Si—Si＞Si—C，键能：Si—Si＜Si—C，键能越大，共价(原子)晶体的熔点越高，故熔点较高的是SiC。(3)三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，离子半径 Fe2+>C2+>Ni2+，离子键按 FeO、CO、NiO 的顺序依次增强，而离子键越强，离子晶体的熔点越高，故其熔点由高到低的顺序为 NiO>CO>FeO。(4)Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2 为分子晶体。离子
半径：Mg2+＞Li＋，则离子键的强弱：MgO＞Li2O；由于相对分子质量：P4O6＞SO2，则分子间作用力：P4O6＞SO2，故熔点大小顺序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2。 答案：(1)共价(原子)晶体 (2)SiC (3)NiO>CO>FeO (4)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体，离子键MgO＞Li2O，分子间作用力(相对分子质量)P4O6＞SO2
4.(1)(2020 年全国Ⅱ卷节选)Ti 的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自 TiCl4 至 TiI4 熔点依次升高，原因是_______________________________________________________。
(2)(2020 年山东卷节选)Sn 为ⅣA 族元素，单质 Sn 与干燥 Cl2反应生成 SnCl4。常温常压下 SnCl4 为无色液体，其固体的晶体类型为____________。
解析：(1)根据表格中数据，可以得出 TiF4 的熔点最高，其晶体类型应该为离子晶体，其他三种卤化物晶体类型应该为分子晶体，根据影响晶体熔点的因素，离子键强度大于分子间作用力，所以 TiF4 熔点最高，其他三种卤化物随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高。(2)SnCl4 常温下为无色液体，说明其熔、沸点低，应为分子晶体。
答案：(1)TiF4 为离子晶体，熔点高，其他三种均为共价(原子)晶体，随相对分子质量的增大其分子间作用力增大，熔点逐渐升高
考向3 确定原子的坐标参数(或分数坐标)
(2)(2020 年山东卷节选)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CdSnAs2 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)。CdSnAs2 晶体中与单个Sn 键合的 As 有________个。
6.(2019 年全国Ⅱ卷节选)一种四方结构的超导化合物的晶胞
考向4 晶胞投影图的分析及应用
8.(1)以 Zn 为顶点的 ZnGeP2 晶胞结构如图所示。
①Zn 的配位数为________。
②以 Ge 为顶点的晶胞中，Zn 原子位于______________。
(2)氮、铜形成的一种化合物，为立方晶系晶体，晶胞参数为a pm，沿面对角线投影如图所示。已知该晶胞中原子的分数坐标
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，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)①4 ②棱心、面心 (2)8
考向5 配合物与超分子
9.(1)(2021 年全国乙卷节选)三价铬离子能形成多种配位化合
[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是
________，中心离子的配位数为________。
(2)(2020 年全国Ⅲ卷节选)NH3BH3 分子中，N—B 化学键称为
________键，其电子对由________提供。
(3)(2020 年江苏卷节选)[Fe(H2O)6]2+ 中与 Fe2+ 配位的原子是
________(填元素符号)。
(4)(2020 年山东卷节选)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1 ml 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________ ml。
通过螯合作用形成配位键，右侧—NO2 中 N 原子与Cd形成共价键，故 1 ml 该配合物形成的配位键有 6 ml。
答案：(1)N、O、Cl
解析：(1)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中心离子是Cr3+，配位体为NH3、H2O和Cl－，故中心离子的配位数为3＋2＋1＝6；提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl。(2)NH3BH3分子中，N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，形成配位键(N→B)。(3)[Fe(H2O)6]2+中，H2O是配位体，O原子提供孤电子对与Fe2+配位。(4)Cd2+配合物中，
解析：(1)乙二胺的两个 N 可提供孤电子对与金属离子形成配位键，因此乙二胺能与 Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子；由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此 Cu2+与乙二胺形成的化合物稳定性相对 Mg2+较高。(2)根据题目信息可知氯化铁
蒸汽状态下以双聚分子存在，其结构式为
与4个Cl成键，因此Fe的配位数为4。(3)[Cu(OH)4]2－中Cu2+提供空轨道，OH－提供孤电子对，OH－只有O有孤电子对，因此[Cu(OH)4]2－中的配位原子为O。
答案：(1)乙二胺的两个 N 提供孤电子对给金属离子形成配位
11.(2021 年襄阳期末)2016 年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激(如pH 变化、吸收光子、电子得失等)时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类似于机械运动
的某种热运动，下列说法不正确的是(
A.驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量B.分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一D.光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动答案：B
[方法技巧] 判断配位数及配位键的稳定性
(1)判断配位数：配位数就是在配位体中与中心原子(或离子)成键的配位原子的总数。若是由单齿配体(1 个配体提供 1 个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目。若是由双齿配体(1 个配体提供 2 个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目×2。
(2)判断配位键的稳定性：一般情况下，与同种金属原子(或离子)形成配位键时，配位原子的电负性越小，形成配位键就越稳定。例如，电负性：N
1.(2022 年湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞
结构如图所示。下列说法错误的是(
A.Ca2+的配位数为6B.与F－距离最近的是K＋C.该物质的化学式为KCaF3D.若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变
2.(2022 年山东卷)AlN、GaN 属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在 N—Al 键、N—Ga 键。下列
A.GaN 的熔点高于 AlNB.晶体中所有化学键均为极性键C.晶体中所有原子均采取 sp3 杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同
解析：因为 AlN、GaN 为结构相似的共价晶体，由于 Al 原子的半径小于 Ga，N—Al 的键长小于 N—Ga 的，则 N—Al 的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故 GaN 的熔点低于 AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B 正确；金刚石中每个 C 原子形成 4 个共价键(即 C 原子的价层电子对数为 4)，C 原子无孤电子对，故 C 原子均采取 sp3 杂化；由于 AlN、GaN 与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子均采取 sp3 杂化，C 正确；金刚石中每个 C 原子与其周围4个C原子形成共价键，即 C 原子的配位数是 4，由于 AlN、GaN 与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子的配位数也均为 4，D 正确。
3.(2021 年全国乙卷)在金属材料中添加 AlCr2 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，处于顶角位置的是________原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为 rCr 和 rAl，则金属原子空间占有率为________%(列出计算表达式)。
4.(2022 年广东卷节选)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物 X 是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图 1 所示，沿 x、y、z 轴方向的投影均为图 2 所示。
有8×— ＋6×— ＝4，
解析：(1)根据晶胞结构得到K有8个，
1 18 2
则 X 的化学式为 K2SeBr6。(2)设 X 的最简式的式量为 Mr，晶体密度为
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