2026年上海高考化学二轮复习讲练测重难10 晶胞结构分析与计算（原卷版）

重难10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”1.均摊法类比三种类型晶胞正或长方体正六棱柱正三棱柱示意图顶点上微粒侧棱上微粒上下棱微粒面点上微粒内部的微粒2.常见晶胞的配位数如下：简单立方：配位数为面心立方：配位数为体心立方：配位数为3.原子分数坐标的确定方法①依据已知原子的坐标确定坐标系取向②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标④示例AABCDEFGHxyz晶胞中原子坐标A(0，0，0)，B(0，1，0)，C(1，1，0)， D(1，0，0)，E(0，0，1)，F(0，1，1)，G(1，1，1)，H(1，0，1)，体心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，上面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1)，下面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，左面心：(EQ\f(1,2)，0，EQ\f(1,2))，右面心：(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，前面心：(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，后面心：(0，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))4.典型晶胞结构模型的原子分数坐标(1)简单立方体模型粒子坐标粒子坐标若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3的原子分数坐标为(1，1，0)，7为(1，1，1)(2)体心晶胞结构模型的原子坐标和投影图粒子坐标若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子分数坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))(3)面心立方晶胞结构模型的原子坐标和投影图粒子坐标若1(0，0，0)，13(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，12(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，则15的原子分数坐标为(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，11为(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1)(4)金刚石晶胞结构模型的原子坐标和投影图粒子坐标若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))、(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))5.晶胞参数(边长)与半径的关系晶体晶体结构图示关系晶胞参数与边长关系简单立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有a=2r体心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，体对角线长为c，则有c＝a＝4r面心立方晶胞晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4r＝a六方最密堆积晶胞晶胞中原子球半径为r，六棱柱边长为a，高为h，则有a＝2r，h＝2倍四面体高金刚石晶胞金刚石晶胞金刚石晶胞G点是空的，没有球，是正立方体的体心，A球心到E球心，是2个半径，即一个直径；同样，E球心到G，是2个半径，即一个直径，所以AG是两个直径，体对角线是AG的两倍，所以体对角线是4个直径，即8r，则有8r＝a晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有8r＝a。(体对角线上五球相切，其中有两个假想球)6.晶体密度及微粒间距离的计算晶体密度的计算公式推导过程若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝右图为CsCl晶体的晶胞假设相邻的两个Cs＋的核间距为acm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用Mg·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝eq\f(M,a3NA)g·cm－37.晶胞投影类型沿x、y平面上的投影图简单立方模型投影图体心立方模型投影图面心立方模型投影图8.沿体对角线投影（以体心立方和面心立方为例）（1）体心立方堆积（2）面心立方最密堆积9.共价晶体、分子晶体、离子晶体、混合型晶体的结构特点晶体类型晶体结构晶体详解共价晶体金刚石①每个C与相邻的个C以共价键结合，形成结构；②键角均为109°28'；③最小碳环由个C组成且个C不在同一平面内；④每个C参与个C—C键的形成，碳原子数与C—C键数之比为SiO2①每个Si与个O以共价键结合，形成结构；②每个正四面体占有个Si，个“O”，n（Si）∶n（O）＝；③最小环上有个原子，即个O、个Si分子晶体干冰①每个CO2构成立方体且在6个面的面心又各有个CO2；②每个CO2周围等距离且紧邻的CO2有个离子晶体NaCl（型）每个Na＋（Cl－）周围等距离且紧邻的Cl－（Na＋）有个。每个Na＋周围等距离且紧邻的Na＋有个CsCl（型）每个Cs＋周围等距离且紧邻的Cl－有个，每个Cs＋（Cl－）周围等距离且紧邻的Cs＋（Cl－）有个混合型晶体石墨晶体中的二维平面结构石墨的层状结构石墨结构中未参与杂化的p轨道①同层内，碳原子采取杂化，以共价键（σ键）结合，形成平面六元并环结构。②层与层之间靠维系。③石墨晶体的二维平面结构内，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。所有碳原子未参与杂化的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，但不能从一个平面跳跃到另一个平面10.金属晶胞中原子空间利用率的计算（1）立方体晶胞中各线段之间的关系（2）空间利用率＝QUOTE×100％，粒子体积为晶胞中所含金属原子的总体积。堆积方式图示计算过程简单立方堆积原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V粒子＝QUOTE4343πr3，V晶胞＝（2r）3＝8r3，空间利用率＝QUOTE×100％＝QUOTE×100％≈52％面心立方最密堆积原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2QUOTE22r，V晶胞＝a3＝（2QUOTE22r）3＝16QUOTE22r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝QUOTE×100％＝QUOTE×100％≈74％体心立方堆积原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为QUOTE22a，由（4r）2＝a2＋b2得a＝QUOTE4343r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝QUOTE×100％＝QUOTE×100％＝QUOTE×100％≈68％（建议用时：10分钟）1．（24-25高三上·上海·月考）关于干冰晶体说法错误的是A．1个晶胞含4个分子B．晶体内存在一种分子间作用力C．晶体结构松散，不具有分子密堆积特征D．与1个分子距离最近的分子总数为12个2．（23-24高三上·上海·期中）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点及面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。有关冰晶胞的说法合理的是A．水汽化和水分解两个变化过程中都破坏了共价键B．晶体冰与金刚石晶体硬度相差不大C．冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是一种σ键D．氢键的存在导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排列方式类似3．（24-25高三上·上海·期中）玻璃的主要成分的晶胞如图所示，其中与原子距离最近且相等的、原子数目为A．， B．， C．， D．，4．（24-25高三上·上海·阶段练习）金属钛与氮形成的某种化合物常被用作高温结构材料和超导材料。掺杂后(将替换为)的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是A．晶体中的化学环境均不止一种B．掺杂后，晶体中C．氮化钛晶胞中，原子位于原子构成的八面体空隙中D．该晶体与氮化钛可能都是分子晶体5．（23-24高三下·上海·期中）属于离子晶体，晶体结构如图所示，图中●表示的微粒是A．Cu B． C． D．6．（23-24高三上·上海杨浦·阶段练习）磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。

根据图1和图2的信息，下列说法错误的是A．黑磷区中P-P的键能不完全相同B．黑磷与石墨都属于混合型晶体C．石墨区中C原子的杂化方式为sp2D．石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子不共平面7．（25-26高三上·上海·月考）镧镍合金可用于储氢：

。已知储氢后所得晶体的最小重复结构单元如图所示(、、●代表晶体中的三种微粒)。(1)图中●代表的微粒是_______。A．La B．Ni C．H D．(2)欲使释放出气态氢，根据平衡移动原理，应采取的条件是_______。A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压8．（25-26高三上·上海·月考）铂镍合金在低温下形成的超导结构有序相具有良好催化性能，其立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，为阿伏加德罗常数的值。(1)该晶体中，每个Pt原子周围紧邻个Ni原子。(2)Ni原子与最近的Ni原子之间的距离是pm。(3)该晶体的晶体密度为(1pmcm)。（建议用时：10分钟）9．（25-26高三上·上海·期中）一种铁氮化合物具有高磁导率，其结构如图所示。该铁氮化合物的化学式为。10．（25-26高三上·上海·阶段练习）化合物的四方晶格结构如图所示，已知的晶胞棱边夹角均为，晶胞边长分别为apm、apm、cpm，晶体密度为，则一个晶胞中有个O，设为阿伏加德罗常数的值，则的摩尔质量为（用代数式表示）。11．（25-26高三上·上海·阶段练习）(其中为价)的晶胞如图所示，其形状为立方体，边长为()。(1)以下关于说法错误的是___________。A．中正负离子的排列与中的基本相同B．中正离子处于负离子所形成的八面体的中心C．晶体中只存在离子键D．晶胞中与紧邻的有12个(2)计算晶胞中相邻间的最近距离为(精确至整数)。12．（25-26高三上·上海·月考）金和银形成的一种合金是良好的储氢材料，该合金的立方晶胞结构如图所示，其中Au位于顶点，Ag位于面心，晶胞边长为apm，设NA为阿伏加德罗常数的值。(1)该合金中，离Au原子最近的Ag原子有______个。A．6 B．8 C．10 D．12(2)该合金的密度为g·cm-3。(3)该合金具有吸附氢气的能力。饱和吸附时，氢原子填充于晶胞中所有由Au和Ag原子形成的四面体空隙中，则形成物质的化学式为。13．（2025·上海·三模）化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如下图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数，。回答下列问题：（1）已知晶胞中N原子均参与形成配位键，则与的配位数之比为___________。A． B． C． D．（2）中。14．（2025·上海·三模）如图所示，某多酸根离子的结构如下：处于由6个氧原子围成的正八面体的中心，六个正八面体共棱形成簇状结构，该簇状结构的中心有1个，且与6个共棱的氧原子相连。则，。15．（24-25高三下·上海虹口·期中）根据晶胞图示，回答下列问题：(1)晶体中距离最近且距离相等的有___________个。A．4 B．6 C．8 D．12(2)若晶胞边长为，则晶体的密度为(列出计算式，，为阿伏加德罗常数的值。)16．（2025·上海·二模）白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图(小圆图表示白磷分子)。已知晶胞的边长为边长为anm的正方体，阿伏加德罗常数的数值为NAmol−1，则该晶胞中含有的P原子的个数为，则该该晶体的密度为g·cm−3(用含NA、a的代数式表示)。（建议用时：20分钟）17．（2025·上海·一模）晶体铜的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示，铜原子的配位数为，铜的原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，晶体铜的密度为g·cm-3(列出计算式即可)。18．（2025·上海·二模）第三代半导体GaN常用于制造高频芯片、太阳能电池等，其晶胞为立方体结构，如下图所示：（1）晶体结构中离Ga最近的N的数目是。（2）Ga原子半径为0.122nm，N原子半径为0.075nm，晶胞中Ga原子与N原子直接接触，Ga原子和Ga原子不直接接触，晶胞边长=nm。(保留3位小数)19．（2024·上海普陀·一模）某金属M与可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示。（1）M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为___________。A．8 B．10 C．12 D．14（2）该材料的化学式为___________。A． B． C． D．（3）若该晶胞边长为rnm，M的相对原子量为a，计算该晶胞的密度。(用r、a和的列式表示)20．（2025·上海黄浦·二模）镍锰钴酸锂属于六方晶系，其结构如图所示：(1)将氧化物混合煅烧是制备正极材料的方法之一，已知的晶体结构类型均与氯化钠相同，和的半径分别为和。则熔点。A．>

B．<原因是。(2)以R表示上述晶胞中的过渡金属离子，该晶体的化学式为。若过渡金属离子的平均摩尔质量为，该晶体的密度是，底面积为，求阿伏加德罗常数。（列出算式）21．（2025·上海青浦·二模）第三代半导体GaN常用于制造高频芯片、太阳能电池等，其晶胞为立方体结构，如下图所示：（1）晶体结构中离Ga最近的N的数目是。（2）Ga原子半径为0.122nm，N原子半径为0.075nm，晶胞中Ga原子与N原子直接接触，Ga原子和Ga原子不直接接触，晶胞边长=nm。(保留3位小数)（3）Ga的化学性质与Al相似，加热条件下GaN溶于NaOH，当晶体有缺陷时溶解速度加快，常用此方法来做晶体缺陷检验。请写出GaN与足量NaOH在加热条件下的化学反应方程式。22．（24-25高三上·上海长宁·期中）NaF等氟化物可以做光导纤维材料，一定条件下，某NaF的晶胞结构示意图如下图所示，晶胞的边长为apm(1pm=10-10cm)。（1）与F-距离最近且相等的Na+有个。（2）已知NaF的摩尔质量是Mg/mol，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为