晶體結構與性質-2025年高考化學一輪復習

考向18晶體結構與性質

至典翼祠

【2022?山東】C%.xSe是一種鈉離子電池正極材料，充放電過程中正極材料立方晶胞(示意

圖)的組成變化如圖所示，晶胞內未標出因放電產生的0價Cu原子。下列說法正確的是

Cu2TseNa,Cu2TseNaCuSeNa?Se

oSe2-ONa+、Cu\Cu?+可能占據的位置ONa+

A,每個C%一xSe晶胞中Ci?+個數為x

B.每個Na?Se晶胞完全轉化為C%.xSe晶胞，轉移電子數為8

C.每個NaCuSe晶胞中0價Cu原子個數為1-x

D.當NayC%-xSe轉化為NaCuSe時，每轉移(l-y)mol電子，產生(l-x)molCu原子

【答案】D

【解析】

【詳解】A.由晶胞結構可知，位于頂點和面心的硒離子個數為8x、+6x；=4,位于體內的

銅離子和亞銅離子的個數之和為8,設晶胞中的銅離子和亞銅離子的個數分別為a和b,則

a+b=8-4x,由化合價代數和為0可得2a+b=4x2,解得a=4x,故A錯誤；

B.由題意可知，NazSe轉化為Cu2*Se的電極反應式為Na2Se-e-+(2-x)Cu=Cu2-xSe+Na+,由

晶胞結構可知，位于頂點和面心的硒離子個數為8x1+6x；=4,則每個晶胞中含有4個

82

Na2Se,轉移電子數為4,故B錯誤；

+

C.由題意可知，Cu2-xSe轉化為NaCuSe的電極反應式為Cu2-xSe+e+Na=NaCuSe+(1-x)Cu,

由晶胞結構可知，位于頂點和面心的硒離子個數為8x^+6x；=4,則每個晶胞中含有4個

82

NaCuSe,晶胞中0價銅而個數為(4-4x),故C錯誤；

D.由題意可知，NayCu2-xSe轉化為NaCuSe的電極反應式為NayCu2.xSe+(l-y)e-+

Na+=NaCuSe+(1-x)Cu,所以每轉移(l?y)電子，產生(l-x)mol銅，故D正確；

故選De

1.晶體與非晶體

⑴晶體與非晶體的比較

晶體非晶體

結構特征原子在三維空間里呈周期性有序排列原子排列相對無序

自范性無

性質特征熔點固定不固定

異同表現各向異性各向同性

二者區(qū)別間接方法看是否有固定的熔點或根據某些物油t性質的各向異性

方法科學方法對固體進行X射線衍射實驗

(2)獲得晶體的途徑

①熔融態(tài)物質凝固。

②氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固（凝華）。

③溶質從溶液中析出。

2.晶胞

⑴概念：晶胞是描述晶體結構的基本單元，是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小重復單

7Lo

（2）晶體中晶胞的排列——無隙并置

①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。

②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

（3）晶胞中微粒數的計算方法——均攤法

①長方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數的計算：如某個粒子為N個晶胞所共有，則

該粒子有:屬于這個晶胞。中學中常見的晶胞為立方晶胞，立方晶胞中微粒數的計算方法如

圖lo

②非長方體晶胞

在六棱柱（如圖2）中，頂角上的原子有|屬于此晶胞，面上的原子有:屬于此晶胞，因此六棱

62

柱中鎂原子個數為叱+2,餐，硼原子個數為6。

位于有1/8屬于

頂角該立方體

而有1/4屬于

棱上該立方體

礪有1/2屬于

面上該立方體

祈完全屬于OMg?B

內部該立方體

圖1圖2

考點二晶體類型、結構與性質

1.四種晶體類型的比較

類型

分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體

比較

構成粒子分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子

粒子間的相互范德華力（某些

共價鍵金屬鍵離子鍵

作用力含氫鍵）

硬度較小很大有的很大，有的很小較大

熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高

難溶于一般一般不溶于水，少數與大多易溶于水

溶解性相似相溶

溶劑水反應等極性溶劑

一般不具有晶體不導電，

一般不導電，溶

導電、傳熱性導電性，個別電和熱的良導體水溶液或熔融

于水后有的導電

為半導體態(tài)導電

2.過渡晶體

大多數晶體是這四種晶體類型之間的過渡晶體，以離子晶體和共價晶體之間的過渡為例，如

Na?。、AI2O3中既有離子鍵成分，也有共價鍵成分，Na?。中離子鍵成分占62%,因而通常

當作離子晶體來處理，AL03中離子鍵成分占41%,因而通常當作共價晶體來處理。

3.常見晶體結構模型

⑴共價晶體

金剛石二氧化硅

①金剛石晶體中，每個C與相鄰生個C形成共價鍵，C—C—C夾角是109。28，，最小的環(huán)是

六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價鍵是2mol。

②SiO2晶體中，每個Si原子與生個0原子成鍵，每個。原子與爰個Si原子形成共價鍵，

最小的環(huán)是十二元環(huán),在“硅氧”四面體中，處于中心的是用原子，1molSiCh中含有4moi

Si—Oo

(2)分子晶體

①干冰晶體中，每個C02分子周圍等距且緊鄰的C02分子有12_個。

干冰的結構模型(晶胞)冰的結構模型

②冰晶體中，每個水分子與相鄰的生個水分子以氫鍵相連接，含ImolHzO的冰中，最多可

形成2mol氫鍵。

(3)離子晶體

+y-

oCr^Na~Cs+

①NaCl型：在晶體中，每個Na卡同時吸引a個C廣，每個C「同時吸引6個Na卡,配位數為

6o每個晶胞含生個Na+和生個C「。

②CsCl型：在晶體中，每個C「吸引區(qū)個Cs+,每個Cs+吸引區(qū)個C「，配位數為8。

(4)混合型晶體

石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力,平均每個正六邊形擁有的碳原子個數

是2,C原子采取的雜化方式是他。

1.下列有關物質的結構與性質說法錯誤的是

A.石墨晶體中，層內導電性強于層間導電性

B.工業(yè)鹽酸中，因含有［FeC、］而呈亮黃色

C.氟的電負性大于氯，所以三氟乙酸的pKa比三氯乙酸大

D.干冰中CO?的配位數大于冰中水分子的配位數，這與水分子間形成氫鍵有關

2.有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm,下列說法

錯誤的是

A.該物質的化學式為TiNB.Ti與Ti的最近距離是*qpm

C.Ti的配位數為6D.與N距離相等且最近的N有12個

3.金剛石、石墨烯和石墨烘的局部結構如圖所示。

金剛石石墨場

下列有關敘述正確的是

A.三者互為同分異構體B.石墨煥的化學性質比金剛石更穩(wěn)定

C.金剛石中原子數和共價鍵數之比為1：4D.石墨烯中碳原子數與六元環(huán)數之比為2：1

4.（1）鈉、鉀、鋁、車目、鴇等金屬晶體的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于1個體心立方

晶胞的金屬原子數目是。氯化鈉晶體的晶胞如圖1,則Cs+位于該晶胞的,

而C「位于該晶胞的,Cs+的配位數是o

（2）銅的氫化物的晶體結構如圖2所示，寫出此氫化物在氯氣中燃燒的化學方程式：

（3）圖3為F-與Mg2+、K+形成的某種離子晶體的晶胞,其中“?！北硎镜碾x子是（填

離子符號）。

（4）實驗證明：KC1、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結構與NaCl晶體結構相似（如圖4

所示），已知3種離子晶體的晶格能數據如下表：

離子晶體NaClKC1CaO

晶格能/（k『mo「）7867153401

則這4種離子晶體（不包括NaCl）熔點從高到低的順序是。其

中MgO晶體中一個Mg2+周圍和它最鄰近且等距離的Mg?+有個。

圖1圖2圖3圖4

5.現有幾組物質的熔點（七）數據:

A組B組C組D組

金剛石：3550℃Li：181℃HF：—83℃NaCl：801℃

硅晶體：1410℃Na：98℃HC1：一115℃KC1：776℃

硼晶體：2300℃K：64℃HBr：—89℃RbCl：718℃

二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：—51℃CsCl：645℃

據此回答下列問題：

(1)A組屬于晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是o

(2)B組晶體共同的物理性質是(填序號)。

①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性

(3)C組中HF熔點反常是由于__________________________________________________

(4)D組晶體可能具有的性質是(填序號)。

①硬度?、谒芤耗軐щ姠酃腆w能導電④熔融狀態(tài)能導電

(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因為

1.(2022?重慶巴蜀中學高三階段練習)化學與生產、生活、科技、環(huán)境等關系密切。下列

說法正確的是

A.汽車尾氣催化轉化器可有效減少CO2,的排放，實現“碳中和”

B.制造焊錫時，把鉛加入錫，形成原電池，從而增加錫的抗腐蝕能力

C.2022年冬奧會衣物采用石墨烯紡織物柔性發(fā)熱材料，石墨烯屬于混合型晶體

D.聚氯乙烯塑料通過加聚反應制得，可用于制作不粘鍋的耐熱涂層

2.(2022?湖北?高三階段練習)碑化錢是繼硅之后研究最深入、應用最廣泛的半導體材料,

其結構與硫化鋅相似，其晶胞結構如下圖1所示，圖2為晶胞沿z軸的1：1平面投影圖，

己知圖中囚球的原子坐標參數為(0,0,0),回球為(1,1,1),下列說法錯誤的是

A.Ga的配位數是4

B.晶胞參數為2亞apm

C.晶胞中離As原子距離最近且相等的As原子有8個

D.晶胞中離回球距離最遠的黑球的坐標參數為(；，；，；)

3.(2022?重慶巴蜀中學高三階段練習)螢石是制作光學玻璃的原料之一，其主要成分氟化

鈣的晶胞結構如圖1所示。下列說法錯誤的是

A.F位于元素周期表p區(qū)B.該晶體屬于離子晶體

產位于Ca2+構成的四面體空隙D.每個Ca?+周圍距離最近且等距的戶有4

下面是一些晶體的結構示意圖。

(1)下列關于晶體的說法正確的是(填字母)。

A.晶體的形成與晶體的自范性有關

B.可以用X-射線衍射儀區(qū)分晶體和非晶體

C.石蠟是非晶體，但有固定的熔點

D.晶胞就是晶體

(2)圖甲表示的是晶體的二維平面示意圖，a、b中可表示化學式為AX3的化合物的是

(填“a”或"b”)。

(3)圖乙表小的是金屬銅的晶胞。

①該晶胞“實際”擁有的銅原子數是,銅原子的配位數為。

②該晶胞稱為(填字母)。

A.六方晶胞B.體心立方晶胞C.面心立方晶胞

(4)NiO、FeO的晶體結構相同，且r(Fe2+)>r(Ni2+),NiO的熔點為1960℃,則FeO的

熔點(填“>”或“<")1960℃,判斷的依據是

5.(1)A12O3,SiC、Si、金剛石中屬于原子(共價)晶體的有,

其熔點由高到低的順序為,理由是=

(2)干冰、冰二者的熔點較高的是________,其理由是-

(3)CS2熔、沸點高于CO2的理由是__________________________________________

（4）BN、MgB"、SiCk的熔點由高到低的順序為

（5）NaF的熔點（填“>”"=”或“<"）［=」BF7的熔點，其原因是

［）題練）

1.（2022江蘇）下列說法正確的是

A.金剛石與石墨烯中的C-C-C夾角都為120。

B.SiH4.SiCl,都是由極性鍵構成的非極性分子

C.錯原子QGe）基態(tài)核外電子排布式為4s24P2

D.WA族元素單質的晶體類型相同

2.（2021廣東節(jié)選）理論計算預測，由汞（Hg）、楮（Ge）、睇（Sb）形成的一種新物質

X為潛在的拓撲絕緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體（晶胞如圖9a所示）中部分Ge原子

被Hg和Sb取代后形成。

①圖9b為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結構，它不是晶

胞單元，理由是。

②圖9c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數目為；該晶胞中

粒子個數比Hg：Ge：Sb=o

③設X的最簡式的式量為M,則X晶體的密度為g/cm3（列出算式）。

3.（2020?全國H卷節(jié)選）Ti的四鹵化物熔點如下表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，

自TiCk至TiL熔點依次升高，原因是

化合物

TiF4TiCl4TiBr4Til4

熔點/℃377-24.1238.3155

4.(2020?全國I卷節(jié)選)LiFePCU的晶胞結構示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別

形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結構。每個晶胞中含有LiFePCM

的單元數有個。

電池充電時,LiFePCU脫出部分Li+,形成LiiFePCh，結構示意圖如(b)所示，則x=,

n(Fe2+):n(Fe3+)=。

5.(2020?全國III卷節(jié)選)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固

體儲氫材料。研究發(fā)現，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結構，晶胞參數分別為apm、

6pm、cpm,a=￡=y=90。。氨硼烷的2*2*2超晶胞結構如圖所示。

氨硼烷晶體的密度/>=g-cnT3(列出計算式，設以為阿伏加德羅常數的值)。

修考看翦

基礎練

I.【答案】C

【詳解】A.石墨晶體中每一層會形成大兀鍵產生可以自由移動的電子使得石墨可以導電,

因此層內導電性強于層間導電性，A正確；

B.工業(yè)鹽酸中含有部分鐵離子，鐵離子和氯離子生成［FeClJ,因含有［FeCl,「而呈亮黃色,

B正確；

C.氟的電負性大于氯，使得三氟乙酸酸性強于三氯乙酸，三氟乙酸的Ka值較大，故三氟

乙酸的P七比三氯乙酸更小，C錯誤；

D.干冰是面心立方堆積，水配位數與生成氫鍵有關，干冰中CO2的配位數大于冰中水分子

的配位數，這與水分子間形成氫鍵有關，D正確；

故選C。

2.【答案】B

【詳解】A.該晶胞中，Ti（黑球）的個數為1+12'!=4,N（白球）的個數為8X^+6X1=4,

482

則Ti和N的個數比為1:1,該物質的化學式為TiN,A正確；

B.該晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm,則Ti與Ti的最近距離是血apm,B錯誤；

C.如圖所示，與Ti距離相等且最近的N有6個，則Ti的配位數為6,C正確；

D.與N距離相等且最近的N有12個，D正確；

故選B。

3.【答案】D

【詳解】A.同分異構體是分子式相同、結構不同的化合物；三者不是互為同分異構體，A

錯誤；

B.石墨煥中含碳碳叁鍵，化學性質較活潑，金剛石中碳原子均是飽和鍵，化學性質在常溫

下非常穩(wěn)定，B錯誤；

C.金剛石中1個碳原子與4個碳原子相連形成4個共價鍵，每個共價鍵為相鄰2個碳原子

共用，故原子數和共價鍵數之比為1：（4x1）=1:2,C錯誤；

D.石墨烯中1個碳原子被相鄰3個環(huán)共用，每個環(huán)上有6個碳原子，則碳原子數與六元環(huán)

數之比為為（6x；）：1=2：1,D正確；

故選D。

4.【答案】（1）2體心頂點8

占燃

（2）2CuH+3C12=^^2CUC12+2HC1

（3）F"（4）TiN>MgO>CaO>KCl12

【解析】（1）體心立方晶胞中，1個原子位于體心，8個原子位于立方體的頂點，故1個

晶胞中金屬原子數為8XL+1=2；氯化鈉晶胞中，Cs+位于體心，C「位于頂點，Cs+的配位

8

數為8。（2）由晶胞可知，微粒個數比為1：1,化學式為CuH,CuH與CL反應，產物為CuCl2

和HC1,化學方程式為2CuH+3cL3點^燃2CuC12+2HCl。（3）由晶胞結構可知，黑球有1個,

灰球有1個，白球有3個，由電荷守恒可知"（Mg2+）：〃（K+）：或『）=1：1：3,故白球為F

，（4）從3種離子晶體的晶格能數據知道，離子所帶電荷越多、離子半徑越小，離子晶體的

晶格能越大，離子所帶電荷數：Ti3+>Mg2\離子半徑：Mg2+<Ca2+,所以熔點：

TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個Mg2+周圍和它最鄰近且等距離的Mg2+有12個。

5.【答案】（1）原子共價鍵（2）①②③④

（3）HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多（只要答出HF分子間能形成氫

鍵即可）（4）②④（5）D組晶體都為離子晶體，廠（Na+）5K+）5Rb+）<r（Cs+）,在離子所帶電

荷數相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高

【解析】（1）A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。（2）B組為金屬

晶體，具有①②③④四條共同的物理性質。（3）HF中含有分子間氫鍵，故其熔點反常。（4）D

組屬于離子晶體，具有②④兩條性質。（5）D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關。

提升練

1.【答案】C

【詳解】A.汽車尾氣催化轉化器可將CO轉化為CO?不能減少CO2的排放，A錯誤；

B.錫比鉛活潑，兩者形成原電池，錫做負極，加速錫的腐蝕，B錯誤；

C.石墨烯可導電，具有金屬晶體的性質，原子間形成共價鍵，具有共價晶體的性質，石墨

烯屬于混合型晶體，C正確；

D.聚氯乙烯塑料中加入增塑劑會釋放有毒物質，不可用于制作不粘鍋的耐熱涂層，D錯誤;

故答案選C。

2.【答案】C

【詳解】A.由碎化線的晶胞可知，晶胞中與Ga原子距離最近且相等的As原子的個數為4,

則Ga原子的配位數為4,選項A正確；

B.圖中白球與黑球的投影距離為apm,則晶胞體邊長為2x7^apm,晶胞參數為2及pm,

選項B正確；

C.晶胞中離As原子距離最近且相等的As原子共有12個（同層4個，上層4個，下層4

個），選項C錯誤；

D.根據各個原子的相對位置可知，晶胞中離回球距離最遠的黑球即和因球直接相連的黑球,

其原子坐標參數為（5，!，!）,選項D正確；

444

答案選C。

3.【答案】D

【詳解】A.F位于第二周期VHA族，為元素周期表p區(qū)，故A正確；

B.由圖可知，該晶胞由Ca2+和F-組成，為離子晶體，故B正確；

C.由晶胞結構圖可知，F距離最近且等距的Ca2+為4個，所以F-位于Ca2+構成的四面體

空隙，故C正確；

D.由面心的Ca2+可知，每個Ca2+周圍距離最近且等距的b有8個，故D錯誤；

故答案選D。

4.【答案】（1）AB（2）b（3）?412②C（4）<兩者均為離子晶體，且陰、陽離子電荷

數均為2,但Fe?+的離子半徑較大，FeO的晶格能小，因此FeO的熔點較低

【解析】（1）在一定條件下，物質能形成具有幾何形狀的晶體，這個過程與晶體的自范

性有關，A項正確；區(qū)別晶體與非晶體最可靠的方法是對固體進行X-射線衍射實驗，B項

正確；非晶體沒有固定的組成，沒有固定的熔點，C項錯誤；晶體是由數量龐大的晶胞無隙

并置而成的，D項錯誤。（2）a中每個黑球周圍有6個白球，而每個白球周圍有3個黑球，故

黑球與白球數目之比為1：2,b中每個黑球周圍有6個白球，而每個白球周圍有2個黑球，

故黑球與白球數目之比為1：3,a所示物質的化學式為AX2、b所示物質的化學式為AX3。

（3）①根據晶胞結構和均攤法知，該晶胞中Cu原子個數=8x：+6x；=4；在銅的晶胞中，頂

點上的銅原子被8個晶胞共有，每個晶胞中與1個頂點上銅原子距離最近的銅原子數是3,

每個面上的銅原子被2個晶胞共有，所以銅原子的配位數是3/8x1=12。②晶胞中銅原子位

2

于頂點和面心，即該晶胞稱為面心立方晶胞，C項正確。（4）NiO和FeO均為離子晶體，且

晶體中陰、陽離子所帶電荷數均相同，由于半徑：Fe2+>Ni2+,則晶格能：FeO<NiO,由此

判斷熔點：NiO>FeO=

5.【答案】（l）SiC、Si、金剛石金剛石〉SiOSiC—C鍵、C—Si鍵、Si—Si鍵的鍵長依

次增大，鍵能依次減小，熔點依次降低

（2）冰冰晶體中分子間存在氫鍵

（3）CS2和C02均為分子晶體，CS2的相對分子質量大，分子間作用力大，因此CS2熔、沸點

iWj于CO2

（4）BN>MgBr2>SiCl4

（5）>兩者均為離子化合物，且離子所帶電荷數均為1,但后者離子半徑大，離子鍵較弱，

因此熔點較低

【解析】（l）SiC、Si、金剛石為原子晶體，原子晶體中共價鍵鍵長越短，鍵能越大，熔、沸

點越高。（2）冰晶體中含有氫鍵，熔點比干冰高。（3）CS2、C02均為分子晶體，組成、結構相

似，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高。（4）BN為原子晶體，MgBr2為離子

晶體，SiC14為分子晶體，故熔點：BN>MgBr2>SiCl4=

真題練

1.【答案】B

【詳解】

A.金剛石中的碳原子為正四面體結構，C-C-C夾角為109。28，，故A錯誤；

B.SiH’的化學鍵為Si-H,為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子；SiCl4

的化學鍵為Si-Cl,為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子，故B正確；

C.銘原子QGe)基態(tài)核外電子排布式為內］3不。4s24P2,故C錯誤；

D.WA族元素中的碳元素形成的石墨為混合晶體，而硅形成的晶體硅為原子晶體，故D錯

誤；

故選B。

2.【答案】由圖9c可知，圖9b中Sb、Hg原子取代位置除圖9b外還有其它形式41：

2xM

1.2-----------r

301xx2y

【詳解】

(6)①對比圖9b和圖9c可得X晶體的晶胞中上下兩個單元內的原子位置不完全相同，不符

合晶胞晶胞是晶體的最小重復單位要求，故答案為：由圖9c可知，圖9b中Sb、Hg原子取

代位置除圖9b外還有其它形式。

②以晶胞上方立方體中右側面心中Hg原子為例，同一晶胞中與Hg距離最近的Sb的數目為

2,右側晶胞中有2個Sb原子與Hg原子距離最近，因此X的晶體中與Hg距離最近的Sb

的數目為4；該晶胞中Sb原子均位于晶胞內，因此1個晶胞中含有Sb原子數為8,Ge原子

位于晶胞頂點、面心、體心，因此1個晶胞中含有Ge原子數為1+8X!+4XJ=4,Hg原子

82

位于棱邊、面心，因此1個晶胞中含有Hg原子數為+4x^=4,則該晶胞中粒子個數

24

比Hg：Ge：Sb=4：4：8=1：1：2,故答案為：4；1：1：2。

4xM

③1個晶胞的質量m=