2026年北京高考化学二轮复习重难点13 晶胞结构分析与计算（重难专练）（解析版）

重难点13晶胞结构分析与计算内容导航内容导航速度提升技巧掌握手感养成重难考向聚焦锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向重难技巧突破授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧重难保分练稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值重难抢分练突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数重难冲刺练模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”一、晶胞的结构分析1.晶胞分析的方法——均摊法晶胞平行四面体正六棱柱正三棱柱均摊规则顶点EQ\f(1,8)；棱上EQ\f(1,4)；面心EQ\f(1,2)；体内1。顶点EQ\f(1,6)；水平棱EQ\f(1,4)，竖直棱EQ\f(1,3)；面心EQ\f(1,2)；体内1。顶点EQ\f(1,12)；水平棱EQ\f(1,4)，竖直棱EQ\f(1,6)；面心EQ\f(1,2)；体内1。2.常见离子晶体结构分析晶胞配位数及影响因素密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)配位数影响因素NaCl型6阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等4×58.5CsCl型8168.5ZnS型44×97CaF2型F－：4Ca2＋：84×78二、晶体熔、沸点高低的比较1.一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体，如：金刚石>NaCl>Cl2；(金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞等)。2.形成共价晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点越高，如：金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。3.形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如：MgO>MgCl2；NaCl>CsCl。4.金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如Al>Mg>Na。5.分子晶体的熔、沸点比较规律①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如：HI>HBr>HCl；②组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如：CO>N2；③同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高，如：正戊烷>异戊烷>新戊烷；④同分异构体中的芳香烃及其衍生物的沸点，邻位取代物>间位取代物>对位取代物，如：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。三、晶胞的计算1.原子坐标参数(1)要看懂晶胞模型，找到原点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，称作原子分数坐标，例如图中原子1的坐标为（EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)），则原子2和3的坐标分别为（EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0）、（0，0，EQ\f(1,2)）。没有给出原点，我们需要看坐标系提示的方向：，确定原子4的坐标为(0，0，0)。(2)确定顶点坐标顶点坐标一般在三个方向上都占坐标单位的整数值，如图，确定原子1～8的坐标：1(0，0，0)，2(0，1，0)，3(1，1，0)，4(1，0，0)，5(0，0，1)，6(0，1，1)，7(1，1，1)，8(1，0，1)。(3)确定体心的坐标如图，9原子位于体心，分别占据三个方向坐标单位的一半，因此原子9的坐标为（EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)）。(4)确定面心的坐标如图所示，原子10～15分别位于六个面的面心，原子1的坐标为(0，0，0)，则确定坐标参数：10（0，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)），11（EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1），12（1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)），13（EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0），14（EQ\f(1,2)，0，EQ\f(1,2)），15（EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2)）(5)特殊位置原子坐标参数如图，金刚石晶胞，试确定原子1～4的坐标参数。原子1～4位于晶胞内，但是不位于体心，在x轴上，原子1、2位于EQ\f(1,4)位置，原子3、4位于EQ\f(3,4)位置，x轴、y轴俯视图如图。以此类推：x轴、z轴俯视图如图所示。按照此方法我们可以确定原子坐标：1（EQ\f(1,4)，EQ\f(1,4)，EQ\f(1,4)），2（EQ\f(1,4)，EQ\f(3,4)，EQ\f(3,4)），3（EQ\f(3,4)，EQ\f(1,4)，EQ\f(3,4)），4（EQ\f(3,4)，EQ\f(3,4)，EQ\f(1,4)）。2.晶体密度及粒子间距离(1)计算晶体密度的方法(2)计算晶体中粒子间距离①分析思路②常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数，r为粒子半径)简单立方体心立方面心立方六方密堆积金刚石型a＝2r3a＝4r2a＝4ra＝2r3a＝8r（建议用时：10分钟）1.（2025·北京东城·三模）干冰(固态二氧化碳)在−78°C时可直接升华为气体，其晶胞结构如下图所示，下列说法不正确的是A．CO2中的C为sp2杂化 B．每个晶胞中含有4个C．每个CO2分子周围有12个紧邻CO2分子【答案】A【解析】二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2+4−2×22，孤对电子对数为0，原子的杂化方式为sp杂化，故A错误；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的二氧化碳分子数为8×18+6×12=4，故B正确；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的二氧化碳与位于面心的二氧化碳距离最近，则每个二氧化碳分子周围有12个紧邻的二氧化碳分子，故C正确；2.（2025·北京海淀·二模）SiO2气凝胶材料疏松多孔，具有三维网状结构，可用于航天器、新能源汽车电池的隔热和阻燃。SiO下列说法不正确的是A．SiO2晶体属于共价晶体 B．SiOC．SiO2气凝胶材料的密度大于SiO2晶体的 D．两种物质中均有Si、O原子间的【答案】C【解析】SiO2是原子间通过共价键形成的晶体，属于共价晶体，A正确；SiO2属于共价晶体，具有较高的硬度和熔点，B正确；SiO2气凝胶材料疏松多孔，密度小于SiO2晶体的，C错误；两种物质中Si、O原子间均存在Si—O键，均有3.（2025·北京西城·二模）中国科学家成功合成了一种非线性光学晶体氟硼铝酸铯(CsAlB3O6A．元素的电负性：BB．基态氧原子的核外电子有8种运动状态C．Cs是第六周期中原子半径最小的主族元素D．X射线衍射实验可测定氟硼铝酸铯晶体的结构【答案】C【解析】同周期元素从左到右电负性逐渐增大，B、O、F位于同一周期，原子序数B<O<F，所以电负性B<O<F，A正确；基态氧原子的核外电子数为8，每个电子的运动状态都不同，所以核外电子有8种运动状态，B正确；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，Cs是第六周期第ⅠA族元素，是第六周期中原子半径最大的主族元素，C错误；X射线衍射实验可用于测定晶体的结构，通过分析X射线衍射图谱能得到晶体中原子的排列等信息，所以可测定氟硼铝酸铯晶体的结构，D正确；故选C。4.（25-26高三上·北京·月考）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其晶胞为立方体。导电时Li+迁移过程如下图所示，已知该氧化物中Ti为+4价，La为+3价。下列说法不正确的是A．导电时，Ti和La的价态不变B．导电时，空位移动方向与电流方向相反C．与Ti最邻近的O原子数为6D．若x=13，Li【答案】D【分析】由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钛原子个数为8×18=1，位于棱上的氧原子个数为12×1【解析】由图可知，导电时，锂离子发生迁移，不涉及得失电子，元素的化合价不变，由氧元素的化合价不变可知，Ti和La的化合价不变，A不符合题意；导电时，锂离子向阴极移动，移动方向与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，B不符合题意；由立方晶胞的结构可知，以一个顶点的Ti为例，与其最邻近的O原子位于棱上，故与Ti最邻近的O原子数为6，C不符合题意；设晶胞中含有的空位个数为z，由分析可知，位于体心锂原子或镧原子或空位的个数为1，则x+y+z=1，由化合价代数和为0可得：x+3y+4+(-2)×3=0，若x=13，解联立方程可得y=59、z=19，则Li5.（25-26高三上·北京朝阳·期中）我国科学家首次用石墨成功合成了毫米级、结构有序、高纯度的六方金刚石。下列说法不正确的是A．两者的碳原子杂化方式不同 B．两者的晶体类型相同C．合成过程破坏了石墨的大π键 D．合成过程属于化学变化【答案】B【解析】石墨中碳原子的价层电子对个数是3、金刚石中碳原子的价层电子对个数是4，碳原子杂化类型：前者为sp2、后者为sp3，故A正确；石墨为混合型晶体、六方金刚石为共价晶体，二者的晶体类型不同，故B错误；石墨中含有大π键，六方金刚石中只含共价键，所以合成过程中破坏了石墨的大π键，故C正确；石墨转化为六方金刚石时有新物质生成，所以该变化为化学变化，故D正确；故选B。（建议用时：10分钟）6.（25-26高三上·北京海淀·期中）Cu2Se可作为钠离子电池正极材料(晶胞如下图)，已知其晶胞是立方体，边长是acm，CuA．Cu、Se均为d区元素B．Cu2Se晶胞中距离Se等距最近的C．Cu2SeD．Cu2Se【答案】B【分析】由晶胞结构可知，晶胞中位于体内的铜原子个数为8，位于顶点和面心的硒原子个数为8×18+6×12=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：4MNA【解析】铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，处于元素周期表ds区，硒元素的原子序数为34，基态原子的价电子排布式为4s24p4，处于元素周期表p区，均不是d区元素，A错误；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的硒原子与处于体对角线上的铜原子距离最近，则晶胞中每个硒原子周围等距最近的铜原子有8个，B正确；由分析可知，硒化亚铜的晶胞密度是4MNA×a37.（25-26高三上·北京·期中）下列关于晶体的说法正确的组合是①分子晶体中都存在共价键②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子③晶格能由大到小顺序：NaF④SiO2⑤分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定⑥离子化合物在室温下可能是液体A．①②③ B．①②④ C．③ D．③⑥【答案】D【解析】①中分子晶体如稀有气体为单原子分子，不存在共价键，①错误；②中金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，有阳离子但无阴离子，②错误；③中NaF、NaCl、NaBr、NaI阳离子均为Na⁺，阴离子半径F⁻<Cl⁻<Br⁻<I⁻，离子半径越小晶格能越大，顺序正确，③正确；④SiO2⑤分子的稳定性与共价键有关，和分子间作用力无关，⑤错误；⑥中离子化合物为离子液体（如题干所示结构）在室温下可呈液态，⑥正确；故选D。8.（25-26高三上·北京·开学考试）钴的一种化合物的立方晶胞结构如图所示，已知A点的原子坐标参数为0,0,0，B点为12,0,1A．配合物中Co2+价层电子排布式为B．与O2−等距且最近的TiC．C点的原子坐标参数为1D．该物质的化学式为TiCoO【答案】D【解析】Co为27号元素，原子电子排布式为Ar3d74s2，失去2个4s电子形成Co2+，价层电子排布式为3d7，A正确；假设O2−位于面心，Ti4+位于顶点，面心O2−与该面的4个顶点Ti4+距离相等且最近，配位数为4，B正确；C点为体心，立方晶胞体心的原子坐标参数为(129.（25-26高三上·北京·期中）医院里用HgCl2的稀溶液作手术刀的消毒剂。HgCl2俗称“升汞”，其熔点低、易升华，熔融时不导电。HgCl2可溶于水，其水溶液的导电性远小于同物质的量浓度的CuCl2溶液。下列关于HgCl2的描述不合理的是A．是共价化合物 B．是共价晶体C．是一种弱电解质 D．可以使蛋白质变性【答案】B【解析】HgCl2熔融不导电，说明其为共价化合物，A正确；HgCl2熔点低、易升华，属于分子晶体，B错误；HgCl2水溶液导电性远弱于同浓度的CuCl2，说明HgCl2在水中部分电离，属于弱电解质，C正确；HgCl2可以使蛋白质变性，常作为消毒剂，D正确；故选B。10.（2025·北京西城·模拟）SO2晶胞是长方体，边长aA．一个晶胞中含有4个O原子B．晶胞中SO2C．1号和2号S原子间的核间距为2D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个【答案】D【解析】由晶胞图可知，SO2分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中含(12×14+1)个SO2分子，含有8个O原子，A错误；由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，B错误；1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半，即12a2+b（建议用时：20分钟）11.（2025·北京·模拟预测）一种钾离子电池正极材料钾锰铁基普鲁士白K2A．Ⅰ→Ⅱ的变化过程为充电过程B．Ⅱ→Ⅲ过程中Fe或Mn的价态升高C．每个晶胞Ⅰ完全转化为晶胞Ⅱ，转移电子数为4D．晶胞Ⅲ中π键数目为24【答案】D【分析】钾锰铁基普鲁士白K2MnFe(【解析】据“均摊法”，晶胞Ⅱ中含12×14+1=4个FeC6、8×18+6×12=4B．Ⅱ→Ⅲ过程中为充电过程，阳极发生氧化反应，则Fe或Mn的价态升高，B正确；每个晶胞Ⅰ完全转化为晶胞Ⅱ，有4个K+脱出，则Fe或Mn的价态升高4，转移电子数为4，C正确；结合A分析，晶胞Ⅲ中有24个CN-，CN-中含有碳氮叁键，1个叁键含有1个σ键2个π键，则其中π键数目为48，D错误；故选12.（2025·北京·模拟预测）锡是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。白锡和灰锡晶胞结构如图，下列说法中错误的是A．白锡与灰锡晶体的配位数之比为2:1B．两种晶体的密度大小关系为白锡小于灰锡C．若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3和V2D．若灰锡晶胞参数为anm，则其中最近的两个锡原子间距为34a【答案】B【解析】白锡的配位数为8，灰锡的配位数为4，因此白锡与灰锡晶体的配位数之比为2：1，故A正确；晶体的体积大小未知，无法比较两种晶体的密度大小，故B错误；一个白锡晶胞中含有的锡原子数为8×18+1=2，一个灰锡晶胞中含有的锡原子数为8×18+6×12+4=8，则白锡和灰锡的密度之比为2MNAV1：8MNA13.（24-25高三上·北京海淀·期中）我国科研人员分析嫦娥五号月壤，首次在月壤样本中发现了天然形成的少层石墨烯（2～7层）。下列有关石墨烯的说法正确的是A．可能具有良好的导电性能B．与石墨结构相似，都属于共价晶体C．碳原子均为sp3杂化D．与金刚石互为同分异构体【答案】A【解析】石墨烯是单层石墨，石墨是导体，所以石墨烯可能具有良好的导电性能，A正确；石墨烯与石墨结构相似，都属于混合晶体，B错误；石墨烯是层状结构，其中碳原子均为sp2杂化，C错误；石墨烯与金刚石为碳元素的不同单质，互为同素异形体，D错误；故选A。14.（2025·北京大兴·模拟预测）P4O10可由白磷在充分的氧气中燃烧得到，常叫做五氧化二磷。其结构可看成在P4(白磷)四面体中，在端基和P-P键中插入O得到，P4O10在空气中很快潮解，其与水反应生成H3PO4的动力学速率慢。下列说法不正确的是A．P4O10分子结构与金刚石相类似 B．P4O10可作为干燥剂，是一种酸性干燥剂C．P4O10分子中，存在𝜋键 D．P4O10与适量NaOH溶液反应会得到Na3PO4溶液【答案】D【分析】P4O10的结构可看成在P4(白磷)四面体中，在端基和P-P键中插入O得到，二者的球棍模型如图所示：，据此解答。【解析】金刚石为空间网状结构，如图所示：，与P4O10结构相类似，A正确；P4O10可以吸水，吸收后生成酸(H3PO4)，是一种酸性干燥剂，B正确；由分析可知，P4O10端位的P与O之间为双键，含有π键，C正确；P4O10在空气中很快潮解，与水反应生成H3PO4的动力学速率慢，因此P4O10与NaOH反应主要得到的不是Na3PO4，而是NaPO3（偏磷酸钠），D错误；故选D。15.（2025·北京石景山·三模）锡是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。白锡和灰锡晶胞结构如图，下列说法中正确的是A．白锡与灰锡晶体的配位数之比为1:2B．两种晶体的密度大小关系为白锡大于灰锡C．若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3D．若灰锡晶胞参数为anm，则其最近的两个锡原子间距离为【答案】D【解析】由图可知，白锡的配位数为8，灰锡的配位数为4，因此白锡与灰锡晶体的配位数之比为2：1，A错误；晶体的体积大小未知，无法比较两种晶体的密度大小，故B错误；一个白锡晶胞中含有的锡原子数为8×18+1=2，一个灰锡晶胞中含有的锡原子数为8×18+6×12+4=8，则白锡和灰锡的密度之比为2MNAV1：8MNA16.（2025·北京门头沟·三模）SO2晶胞是长方体，边长aA．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 B．晶胞中SO2C．1号和2号S原子间的核间距为22a2【答案】A【解析】以体心的S原子为例，由于a≠b≠c，每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个，A正确；由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，B错误；1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半，即12a2+b2pm，C错误；由晶胞图可知，SO217.（2025·北京东城·二模）铬、钙、氧可形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，其晶胞结构如图甲所示，氧离子与钙离子的最近距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是A．钙离子的配位数为8B．该复合氧化物晶体的密度为140(2C．该晶胞沿z轴方向的投影如图乙D．氧离子与铬离子间的最短距离为32【答案】B【解析】图甲中，距离钙离子最近且等距离的氧离子有12个，即钙离子的配位数为12，故A错误；根据均摊法，钙离子有8×18=1个，氧离子有6×12=3个，铬离子有1个，其化学式为CaCrO3，晶胞参数为2apm，晶胞体积=(2a×10−10)3cm3，根据18.（2025·北京通州·一模）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是A．图1中O原子的配位数为6 B．图2表示的化学式为LiMgC．图1晶体密度为72.5NA×a3×【答案】B【解析】图1中以下底面面心处O为例，与O距离相等且最近的L