2026年高考化学终极冲刺：专题07 晶胞的结构与计算（抢分专练）（原卷版及参考答案）

/专题07晶胞的结构与计算题型考情分析考向预测晶胞密度与粒子数计算2025年湖北卷：

结合新型锂离子电池正极材料（LiFePO₄）的晶胞结构，考查晶胞中粒子数、配位数及密度的计算。1.

晶胞参数与密度计算：

结合新素材（如钠离子电池、钙钛矿太阳能电池），考查均摊法、密度公式及空间利用率。2.

原子坐标与空间构型：

结合晶体学前沿，考查原子坐标的书写、对称性分析及投影图识别。3.

晶体缺陷与新材料：

结合新能源、半导体材料，考查晶胞缺陷、掺杂及非整数比化合物的分析与计算。原子坐标与投影图分析2025年湖南卷：

以立方晶系晶胞为背景，考查原子分数坐标的确定及沿体对角线的投影图分析。原子利用率与配位数计算2025年山东卷：

结合卤化物钙钛矿（如CsPbI₃）的晶胞缺陷，考查空位、掺杂对晶体结构的影响及离子式书写。考点1晶胞中粒子数与密度的计算【典例】（2026·贵州毕节·二模）碳化钼在加氢反应、制氢反应、传感器及生物医学材料等领域具有优异的性能。一种六方相碳化钼晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a=b≠c，α=A．晶体中Mo原子与C原子个数比为2:1B．①号原子和②号原子间的距离为aC．晶体中与C最近且距离相等的Mo有8个D．晶体密度为1.632×1.常见离子晶体结构分析NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)eq\f(4×58.5g·mol－1,NA×a3)eq\f(168.5g·mol－1,NA×a3)eq\f(4×97g·mol－1,NA×a3)eq\f(4×78g·mol－1,NA×a3)2.晶胞的相关计算(1)晶胞中各线段之间的关系(2)晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol该晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。3.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系1．（2026·湖南邵阳·二模）LiN3与NaN3在军事和汽车安全气囊上有重要的应用，工业常用下列反应制备这两种物质：NaNO2+N2HA．熔点：NaNB．LiN3晶胞中，LiC．制备NaN3的反应中，每生成3molNaN3D．已知LiN3的密度为1.29g⋅cm−3，则LiN3晶体中Li2．（2026·四川成都·二模）已知AlF3、AlCl3、AlBr3的沸点依次为1500℃、370℃、430℃，常温下AlCl3和AlBr3易形成二聚体(如AlA．AlF3B．AlCl3的沸点低于AlBr3的原因是AlClC．该Al2Br6晶体中，每个AlD．已知NA为阿伏加德罗常数的值，一个晶胞的体积为Vcm3，则3．（2026·陕西·模拟预测）储氢材料是一个重要的研究领域，某科研团队发现了一种Fe-Mg合金储氢材料，是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是A．距离Mg原子最近的Fe原子个数是6个B．若该合金的密度为ρ g⋅cm−3，阿伏加德罗常数的值为C．若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含4.8gMg的该储氢合金可储存标况下HD．a点的坐标为1,0,0，b点的坐标为0,1,1，c点的坐标为1,1,0考点2原子分数坐标与投影图【典例】（2026·江西南昌·一模）钨酸钙（CaWO4A．Ca位于晶胞的面上和棱上B．与W最近且等距的O有8个C．M与N的核间距为aD．若M的分数坐标为0,12,11.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。2.投影图的判断(1)判断投影图时，一定要注意x、y、z轴的方向。(2)结构模型中的原子也可以换为不同的原子，但在投影图中的位置不变。2.简单立方体模型的原子分数坐标与投影图原子分数坐标：原子2为(0，0，0)，所以其他顶点的分数坐标为1(1，0，0)，3(0，1，0)，4(1，1，0)，5(1，0，1)，6(0，0，1)，7(0，1，1)，8(1，1，1)。(2)xy平面上的投影图为。3.体心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图原子分数坐标：1～8的分数坐标为1(1，0，0)，2(0，0，0)，3(0，1，0)，4(1，1，0)，5(1，0，1)，6(0，0，1)，7(0，1，1)，8(1，1，1)，9的分数坐标为12(2)xy平面上的投影图为。4.面心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图原子分数坐标：0(0，0，0)，1和212，12，0、161，12，(2)xy平面上的投影图如图所示。5.金刚石晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图(1)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的分数坐标分别为34，14，14(2)xy平面上的投影图为。(3)沿体对角线的投影图为。1．（2026·江西赣州·一模）Cu2O晶体结构与CsCl相似，只是用Cu4O四面体占据CsCl晶体(图1)中Cl−的位置，而CsA．若rCs+=170pmB．则Cu2OC．Cu2OD．若图2中Cu4O四面体中氧原子的分数坐标为12．（2026·河北承德·一模）黄铁矿的主要成分是FeS2，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a下列说法正确的是A．晶胞中的阴、阳离子个数比为2:1B．晶胞中阳离子的原子分数坐标仅有4个：(0,0,0)、0,12,1C．晶胞中阴离子位于阳离子构筑的正八面体体心，该八面体的边长为2D．晶体的摩尔体积为N3．（2026·陕西榆林·模拟预测）锗(Ge)是重要的战略资源，某种含锗化合物的晶胞结构如图所示。已知晶胞中1号I相对原点的分数坐标为12，12，0A．该化合物中Ge的化合价为+2B．该晶胞中2号I的分数坐标可能为0，C．该晶胞中1个CH3D．该晶胞的密度可表示为486考点3原子空间利用率与配位数的计算【典例】（新考向·原子利用率）（2026·河南南阳·模拟预测）一种铁基化合物La−Ba−Fe−As的晶胞结构单元如图所示。已知其中Ba原子坐标为12、12、12，A点Fe原子坐标为(12、1、14，晶胞参数为xpm、ypm、zpm,Ba、Fe、A．晶胞中距离每个As原子最近的Fe原子个数为6B．B点Fe原子坐标为1、C．La、Ba、Fe、As四种元素中，Fe所在的族元素种类数最多D．晶体中原子的空间利用率为41.金属晶胞中原子空间利用率的计算(1)空间利用率＝eq\f(球体积,晶胞体积)×100%，球体积为金属原子的总体积。(2)四种类型①简单立方堆积如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝eq\f(4,3)πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%。②体心立方堆积如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为eq\r(2)a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝eq\f(4,\r(3))r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,\f(4,\r(3))r3)×100%≈68%。③六方最密堆积如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×eq\r(3)r＝2eq\r(3)r2，h＝eq\f(2\r(6),3)r，V晶胞＝S×2h＝2eq\r(3)r2×2×eq\f(2\r(6),3)r＝8eq\r(2)r3，1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%。④面心立方最密堆积如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq\r(2)r，V晶胞＝a3＝(2eq\r(2)r)3＝16eq\r(2)r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。2.晶胞中粒子配位数的计算一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。(1)晶体中原子(或分子)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)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下：简单立方：配位数为6面心立方：配位数为12体心立方：配位数为8(2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。以NaCl晶体为例①找一个与其他离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。②数一下该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。1．（2026·河北邯郸·一模）一研究团队将高性能氮化镓(GaN)晶体管集成到标准硅芯片上，从而提升3D半导体高频应用的性能。GaN的一种晶胞结构如图所示，下列叙述正确的是已知：六棱柱晶胞底边长为apm，高为cpm，NAA．激发态N原子的电子排布图为B．GaN晶胞中阳离子配位数为6C．第一电离能：Si>N>GaD．GaN晶体密度为6×2．（2026·陕西延安·二模）由Li2CO3可进一步制备Li2O，Li2O的某一种晶胞结构如图所示，该LiA．晶胞中O2−B．基态Li+C．N的坐标为3D．晶胞中O2−与Li+3．（2025·辽宁葫芦岛·模拟预测）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。下列说法不正确的是A．Sn位于元素周期表的第五周期ⅣA族B．若白锡和灰锡的晶胞体积分别为v1nm3和C．灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个D．灰锡晶体的空间利用率为31．（2026·湖北恩施·模拟预测）晶态半导体材料硅化镁的立方晶胞结构如图。晶胞参数为apm。下列说法错误的是A．Mg位于Si形成的四面体空隙中B．Mg2SiC．晶胞中Mg之间最近的距离为2D．N点Mg原子的分数坐标为32．（2026·四川内江·二模）氯化亚铜CuCl广泛用于冶金、电镀、医药等行业，也是常用催化剂，工业上可通过反应2CuSO4+2NaCl+A．NH4B．SO3C．离子键百分数：NaF>NaClD．若阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度3．（2026·湖北黄石·二模）AthMn(N3)3(摩尔质量为Mg/mol)是一种立方钙钛矿型有机-无机杂化材料。有机阳离子Ath+被包裹在由Mn2+和N3−构成的无机骨架笼中。该晶体的晶胞结构和A．Ath+中的C、N原子均为sp3B．N3C．晶胞中与Mn2+等距离且最近的ND．该晶体的密度为M4．（2026·陕西咸阳·二模）某化合物的晶胞结构(正六棱柱)如图所示。下列说法错误的是A．基态B原子含有1个未成对电子B．晶胞中含有3个Mg原子C．晶体密度为138×D．Mg位于元素周期表中的s区5．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）一种铌酸锂晶体具有优良的电光、光折变、非线性光学等性质，是优良的光电学材料。该铌酸锂晶体的立方晶胞的结构如图所示。已知：晶胞参数为apm，铌酸锂的摩尔质量为Mg⋅mol−1，1号和2号原子的分数坐标分别为0,0,0A．3号原子的分数坐标为1,1,B．该晶胞的化学式为LiNbOC．晶胞中Li在体对角线方向的投影为D．该晶体的密度为26．（2026·四川·二模）Li2CN2属于正交晶系，晶胞参数分别为aA．第一电离能：IB．CN2C．每个CN22−周围与它最近且距离相等的LiD．Li2CN7．（2026·重庆·模拟预测）下图是硼氢化钠晶胞结构。下列说法错误的是A．晶胞中含有4个Na+ B．该晶体属于混合晶体C．Na+与Na+之间的最短距离为22a nm D．8．（2026·青海海东·模拟预测）LiF常用作光学元件、电池材料等。LiF的立方晶胞如图所示，晶胞的边长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A．Li+的配位数为8B．与F-最近的F-有6个C．Li+半径r=D．1个晶胞含LiF的质量为104g9．（2026·重庆·模拟预测）用于配制无机防锈颜料的复合氧化物的晶胞结构如下图a所示，下列说法正确的是A．该复合化合物的化学式为CsPbIB．由晶胞结构a可知，与Cs+等距离且紧邻的CsC．掺杂M2+取代晶胞a中一个Pb2+，得到晶胞结构b，D．若晶胞a密度为ρg/cm3，Cs+和10．（2026·湖北武汉·一模）三元层状化合物TimAlnCp用于高温结构材料、电接触材料和旋转部件等领域，其晶胞结构如图所示，1号原子与晶胞底部和3号原子与晶胞顶部的垂线距离相同，1号、2号的原子坐标分别为2A．该晶体属于共价晶体 B．该晶体化学式为TiC．3号的原子坐标为13,211．（2026·湖北随州·二模）Li2OHCl在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其中一种晶胞为立方体，棱长为dpm，晶体中部分锂离子(A．锂离子的总缺位率为1B．该晶体中存在的作用力有离子键和共价键C．氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12D．该晶胞的密度为66.512．（2026·安徽合肥·模拟预测）某Cs-Pb-Cl晶胞结构如图所示，晶胞边长为anm，NAA．该晶胞中含Cl原子数为3B．Cs原子位于Cl原子构成的八面体空隙中C．晶体密度为446.5NAD．Pb和Cs处于同周期，基态原子的第一电离能Pb大于Cs13．（2026·山西朔州·一模）石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，该化合物能导电，单层化合物的密度为ρg/cm3。钾原子填充在石墨各层碳原子中，其化学式为A．最近的K原子和C原子间的距离为3B．晶胞俯视图是边长为a的菱形C．化学式为KCD．单层化合物的厚度为13514．（2026·河北衡水·一模）Be2已知晶胞边长为anm。1、4号原子坐标分别为0,0,0和1A．Be2C属于分子晶体C．3号原子坐标为34,14,15．（2026·湖南怀化·一模）锆的某种氧化物是重要的催化与能源材料，其晶胞结构如图1所示，该立方晶胞的参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA。在高温或氧分压较低时，图1中的Zr4+部分被还原为A．图1晶胞中两个O原子间的最短距离为aB．图1晶胞中每个Zr原子的配位数为8C．图2晶胞中Zr4+与Zr2+D．图1晶体的密度为1.23×16．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）高铜酸钠是黑色难溶于水的固体，晶胞如下图，虚线连接的O原子与Cu原子距离最近且相等。下列说法错误的是A．Na、O、Cu三种元素未成对电子数之比为1:2:1B．该化合物的化学式为NaCuOC．晶体中距离Cu原子最近的O原子有4个