高中高考总复习化学-第29讲　晶胞结构分析与计算课件

第29讲晶胞结构分析与计算高中总复习·化学课标要求

1.

明确原子坐标的含义，能够熟练应用原子坐标表示晶胞中原子的位置。2.

能够根据参数计算晶胞的密度、微粒之间的距离等，进一步培养“数形结合”的思想。考点·全面突破01素养提升

802真题·体验品悟03课时·跟踪检测04考点·全面突破锁定要点，聚焦应用

考点一典型的晶胞模型与配位数1.

四种典型晶胞中的配位数（1）晶体中原子（

）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

的是与该原子（或分子）距离相等且最近的原子（或分子）的数目。或分子（2）典型晶胞的结构和配位数晶胞类型晶胞结构模型配位数简单立方

⁠体心立方

⁠68晶胞类型晶胞结构模型配位数面心立方

⁠六方最密

⁠12122.

典型离子晶体的晶胞模型分析类别NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞

配位数

⁠

⁠

⁠F－：

⁠；Ca2＋：

⁠晶胞中所含离子数Cl－：

⁠Na＋：

⁠Cs＋：

⁠Cl－：

⁠Zn2＋：

⁠S2－：

⁠Ca2＋：

⁠F－：

⁠续表6844

8

4

4

1

1

4

4

4

8

类别NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型阴、阳离子间最短距离（b）和晶胞参数（a）之间的关系b＝

⁠ab＝

ab＝

⁠a空隙及占有率空隙阴离子面

心立方最

密堆积，

阳离子占

据八面体

空隙阴离子简单

立方堆积，

阳离子占据

立方体空隙阴离子面心

立方最密堆

积，阳离子

占据四面体

空隙阳离子面心立方

最密堆积，阴离

子占据正四面体

空隙占有率111

一晶胞结构分析1.

氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如

图，晶胞边长为a

pm，下列说法错误的是（

）A.

该晶体属于离子晶体C.Zn原子周围等距且最近的Zn原子数为6D.

该晶胞中含有4个O原子，4个Zn原子√

2.

（2024·葫芦岛模拟）镍的某种氧化物常用作催化剂，其晶胞结构如图所示。从该晶胞中能分割出来的结构图是（

）√解析：

根据晶胞图，氧离子在镍离子构成的正八面体的中心，镍离子

在氧离子构成的正八面体的中心，则能从晶胞中分割出来的结构图为D。二晶体中粒子配位数的计算3.

（2024·浙江强基联盟联考）金属元素M与F形成的氟化物晶胞结构如

图。已知该物质中M的配位数为8，则氟化物的化学式是

，F的配

位数为

⁠。

MF2

4

THANKS演示完毕感谢观看考点二晶胞的相关计算1.

晶胞参数晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，即晶胞特征参数，简称晶胞参

数，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ。2.

晶胞的相关计算（1）密度的计算

（2）微粒间距离的计算

（2）单位间的换算1

pm＝10－10

cm，1

nm＝10－7

cm。

一晶体密度、相对分子质量的相互计算1.

（2025·八省联考晋陕青宁卷）科研人员在高温高压条件下合成了类金

刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示，立方晶胞参数为a

pm。

NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（

）A.

该化合物为共价晶体，硬度大B.

晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4C.

晶胞中C—C键与C—N键的数目之比为2∶1√

2.

（2024·吉林高考18题节选）负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性

强。TiO2和RuO2晶体结构均可用如图表示，二者晶胞体积近似相等，RuO2

与TiO2的密度比为1.66，则Ru的相对原子质量为

（精确至1）。

101

二晶胞中微粒之间距离的计算3.

氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼和立方氮化

硼（如图）。立方氮化硼中N的配位数为

。已知立方氮化硼密度为d

g·cm－3，NA代

表阿伏加德罗常数的值，立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八

面体，该正八面体的边长为

pm（列式即可）。4

三晶胞中粒子空间利用率的计算5.

具有较高催化活性的材料金红石的晶胞结构如图所示。已知该晶体的密

度为d

g·cm－3，Ti、O原子半径分别为a

pm和b

pm，阿伏加德罗常数的值

为NA，则金红石晶体的空间利用率为

⁠

（列出计算式）。

晶胞中粒子空间利用率的计算方法（1）计算公式

（2）计算示例面心立方最密堆积

素养提升

8空间思维转换——原子分数坐标与投影图

1.

原子分数坐标（1）概念：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，称为原子分数坐标。

2.

典型晶胞结构模型的原子坐标参数与投影图（1）体心晶胞结构模型的原子坐标与投影图

②x、y平面上的投影图：

，沿体对角线投影图：

。（2）面心立方最密堆积结构模型的原子坐标与投影图

②x、y平面上的投影图：

，沿体对角线投影图：

。（3）金刚石晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图

②x、y平面上的投影图：

，沿体对角线投影图：

。

命题角度一晶胞中原子坐标、原子分数坐标

√

2.

（1）MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型，如图所示。

（0，1，

（0，1，1）

分数坐标确定的方法步骤命题角度二晶胞投影图分析

（2）晶胞在x轴方向的投影图为

（填字母）。解析：

由题图（a）可知，晶胞在x轴方向的投影图应为B选项中

的图。B

分析晶胞投影图的方法（1）分析晶胞沿x轴方向、y轴方向、z轴方向的投影图，确定晶胞

中各粒子的具体位置。（2）结合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度、原子的空间

利用率等。（3）结合三维坐标系及晶胞中粒子的位置，确定相关粒子的分数

坐标。真题·体验品悟感悟高考，明确方向

1.

（2024·湖北高考11题）黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au-Cu合金

的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是（

）A.Ⅰ为18K金B.Ⅱ中Au的配位数是12C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu＜Au-AuD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1√

2.

（2024·湖南高考12题）Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成

反应为2LiH＋C＋N2

Li2CN2＋H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是

（

）A.

合成反应中，还原剂是LiH和CB.

晶胞中含有的Li＋个数为4√

3.

（2024·江西高考12题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为a

nm，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√

4.

（1）（2024·广东高考18题节选）一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的

晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示

的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni

＝

，其立方晶胞的体积为

nm3。2∶1∶1

8a3

（2）（2024·北京高考15题节选）白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形

体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有

个。

4

课时·跟踪检测培优集训，提升素养

一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意）1.

F2和Xe在一定条件下生成的一种氟化物是强氧化剂。其晶体的晶胞结构

如图所示，则下列说法错误的是（

）A.F元素位于元素周期表p区B.

该氟化物的化学式为XeF2C.

晶胞中F位于Xe构成的八面体中心D.

晶胞中每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个1234567891011√

12345678910112.

（2024·忻州模拟）研究发现，铜钯催化剂可高效实现电催化CO还原制

备乙酸，铜钯晶胞的结构如图所示。已知：NA为阿伏加德罗常数的值，

Cu、Pd的原子半径分别为a

pm、b

pm。下列叙述正确的是（

）A.

该晶胞中Cu、Pd的原子个数之比为8∶1B.

该晶胞的边长为4a

pmC.

该晶胞中Pd的配位数为8D.

标准状况下，1.12

L

CH3COOH中含有的原子数目

为0.4NA√1234567891011

12345678910113.

Fe、Co、Ni均位于第四周期第Ⅷ族，属于副族元素。某Co-Ni合金的

立方晶胞结构如图所示，已知其晶胞参数为a

nm。下列说法错误的是

（

）A.

单质Fe中含有金属键B.

基态Fe原子核外电子排布式为3d64s2C.

晶体中，Co原子与Ni原子个数比为3∶1√1234567891011

12345678910114.

（2024·滨州模拟）某Sn和Nb形成的金属化合物的立方晶胞结构如图。下列说法正确的是（

）A.

该晶体属于金属晶体B.Sn周围距离最近的Sn原子个数为6C.

该晶胞沿x轴、z轴的投影图完全相同D.

该晶体在高温时导电能力更强√1234567891011解析：

Sn和Nb为金属元素，形成的金属化合物为金属晶体，A正确；

Sn原子位于晶胞的8个顶角，1个体心，体心Sn原子周围距离最近且相等的

Sn原子个数是8，故Sn周围距离最近的Sn原子个数为8，B错误；晶胞沿y

轴、z轴的投影图完全相同，投影图为

，与晶胞沿x轴投影图

不同，C错误；高温时，金属的电阻增加，导电能力减弱，D错误。12345678910115.

（2024·昆明模拟）ZnS荧光材料的研究从1868年法国化学家Sidot发现至今已有150多年的历史。其中立方ZnS的晶胞如图所示，其晶胞参数为a

nm。下列说法正确的是（

）A.

电负性：Zn＞SB.S元素在元素周期表中位于s区C.

基态Zn原子的价层电子排布式为4s2√1234567891011

12345678910116.

（2024·南昌三校联考）一种氧化锌（摩尔质量为81

g·mol－1）的立方晶

胞结构如图所示（用NA表示阿伏加德罗常数的值），下列说法错误的是

（

）C.

基态氧原子的核外电子有5种运动状态D.Zn是ds区元素，O是p区元素√1234567891011

12345678910117.

（2024·湖南师大附中月考）Mg2Si晶体的晶胞示意图如图。每个Mg原

子位于Si原子构成的四面体的中心，已知，Mg2Si的晶胞边长为a

cm，阿伏

加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是（

）A.

每个晶胞中含有4个Si原子B.

每个Si原子周围距离最近的镁原子有8个C.Mg2Si另一种晶胞的表示中，Si原子均位于晶胞内，则

Mg原子处于顶角和体心√1234567891011

12345678910118.

（2024·汕头潮阳实验学校期中）镓的某种化合物的晶胞结构如图所示

（晶胞参数为a

pm，1

pm＝10－10

cm，NA表示阿伏加德罗常数的值）。下

列说法正确的是（

）A.Ga元素位于元素周期表的ds区B.

晶体结构中N的配位数为6C.

该物质的化学式为Ga4N4√1234567891011

12345678910119.

石墨烯可转化为富勒烯（C60），科学家把C60和K掺杂在一起制造了一

种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a

pm。下列说法

不正确的是（

）A.C60和石墨烯互为同素异形体B.

该富勒烯化合物的化学式为K3C60C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为6√1234567891011

1234567891011二、非选择题（本题包括2小题）10.

（1）（2024·江苏高考14题）铁酸铋晶胞如图所示（图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上，O原子未画出），其中原子数目比N（Fe）∶N

（Bi）＝

⁠。2∶1

1234567891011（2）（2023·全国甲卷35题）AlF3结构属立方晶系，晶胞如图所示，F－的

配位数为

。若晶胞参数为a

pm，晶体密度ρ＝

g·cm－3。（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）2

1234567891011

123456