高中化学专项练习-晶胞 晶体结构的测定（附解析）

晶胞晶体结构的测定

1.测定晶体结构最常用的方法是进行X射线衍射实验，其工作原理如图所示。下列有关

说法错误的是（）。

10000-40000V

晶体铅板

A.X射线透过晶体时会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰

B.同一种物质的X射线图谱一定相同

C.能够通过X射线图谱计算晶胞的形状和大小、原子在晶胞中的数目和位置

D.通过X射线衍射实验分析物质微观结构是测定原子空间排布的重要途径

答案:B

解近同一种物质的晶体状态和非晶体状态的X射线可谱不同。

2.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶角

上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为（）。

A.1：8B.1:4

C.1：2

答案:D

解析：|阴离子位于晶胞的8个顶角，晶胞中阴离子的个数为8、91；阳离子位于晶胞的中

心，晶胞中阳离子的个数为lo

3.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式

正确的是（）。

裔中也考

•X

OY

㊉Z

A.ZXY3B.ZX2Y6

C.ZX4Y8D.ZX8Y|2

ggA

阿利由晶胞可知X占据8个顶角，属于该晶胞的X的数目为8xi=l；Y占据12条棱的中

间,属于该晶胞的Y的数目为12x13;Z占据该晶胞的体心,属于该晶胞的Z的数目为

lo故该化合物的化学式为ZXY3。

4.Mn和Bi形成的某种晶体的结构单元如图所示，则该物质的化学式可表示为（）。

OBi

A.Mn2BiB.MnBi

C.M11B13D.M114B13

答案:|B

I解析柢晶胞中含有Mn的个数为12x沁x$2x%=6,含有Bi的个数为6,则该物质的化

学式为MnBio

5.已知某晶体的晶胞如图所示，则该晶体的化学式为（）。

A.XYZB.X2Y4Z

C.XY4ZD.X4Y2Z

2

裔中也考

解加X原子位于晶胞顶角,该晶胞含有的X原子数目为8x1=l；Y原子位于该晶胞内，共

有4个,因此该晶胞中含有的Y原子数目为4;Z只有1个，位于晶胞的体心上，故该晶体

的化学式为XY4ZO

6.冰晶石（化学式为Na3AlF6）的晶体结构单元如图所示（“•”位于大立方体的顶角和面

心Jo”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方休的体心）。已知冰晶石熔融时的电

离方程式为NajAR-3Na++AlF常则大立方体的体心处所代表的粒子为（）。

A.Na+B.AP+

C.F-D.A1F1-

阿同该晶胞中个数=8x/6x；=4,"o”个数=12x+8=11,根据冰晶石的化学式可知，冰晶

石中Na+和A1F1的个数之比为3：1,据此可判断出大立方体的体心所代表的粒子与

"O”代表的粒子相同，为Na\

7.石墨能与熔融金属钾作月，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较

常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为C\K,其平面图形如图所示。

工的值为（）。

-----碳原子

O—钾原子

A.8B.12

C.24D.60

3

裔中也考

S1A

|解析：|可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元,每个钾原子被3个正六边形

共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6x1+l=3,该六边形内实际含有的碳原子数

为24,故钾原子数与碳原子数之比为1:8o

8.下图为氯化钠的晶胞结杓示意图(氯化钠晶体是由钢离子和氯离子交替排列而构成

的)。已知氯化钠的"=58.5氯化钠的密度是2.2gen之阿伏加德罗常数为

6.02x1()23moH,则氯化钠的晶胞体积约为()o

A.1.77x10-22城

B.3.52x10-21

C.1.06x10-24g

D.5.03x10-23城

I解析柢晶胞中钠离子个数为1+12、14,氯离子个数为8x#xK，设晶胞体积为匕则有

1〃»zT74M4X58.51,rr,八”1

入「NA，P=M,丫=「5=2^2x6.02x1023cm3=l.77x1022cm3o

9.下图为热敏电阻PTC元件的主要成分的晶胞结构尚胞棱长为403.1pm。其中A位于

棱中点,B位于顶角,C位于体心。

(1)若将B置于晶胞的体心,C置于晶胞的顶角，则A处于立方体的什么位置?_。

(2)在该物质的晶体中，每个B周围与它距离相等且最近的B有个，它们在空间

呈形状分布。

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裔中也考

笞叁湎心(2)6正八面体

解根(1)当B位于晶胞的体心,C位于晶胞的顶角时,相当于将坐标原点沿x、kz轴平

移至此时的A处于立方体的面心。(2)由题中晶胞结构图可以看出，在每个B的周

围和它等距离且最近的B有6个，这6个B在空间构成了正八面体。

拓展提高

1.四种晶体的晶胞示意图如图所示，下列说法不正确的是()。

oio°°

铜

A.Cu晶胞平均含有的铜原子数是4

B.干冰晶胞平均含有的CO2分子数是2

C.碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向

D.晶体M的化学式为AB

^|B

园丽依据均摊法可知，铜晶胞平均含有的铜原子数是8x/6x1=4,故A项正确。依据均

摊法可知』个干冰晶胞平均含有的CO2分子数：8'a6'|=4,故B项错误。根据碘晶胞中

碘分子的排列方向可知，顶角和面心碘分子的方向是不同的，碘晶体中碘分子的排列有2

种不同的方向，故C项正确。晶体M中,每个晶胞中有8个A位于顶角』个B位于体内,

依据均摊法可知,1个晶胞中含有的A个数为京8=1,含有的B个数为1,所以其化学式为

O

AB,故D项正确。

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裔中也考

2.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设

某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同（如图所示），则这

种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数之比为（）o

•Naf

OC1-

A.7：8B.13：14

C.l：1D.26:27

解板］由题意知一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数=8+6+12=26,

总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27。

3.下图是氯化钠晶体的晶胞结构示意图。已知晶体中2个最近的钠离子的核间距离为a

cm,氯化铀的摩尔质最为则氯化钠晶体的密度为（）。（设NA为阿伏加德罗

常数的值）

2W

A*g.cm-3

W

Bn丽Qgcm-3o

，w、

C衍geM

Wa3

D八.—gem-3

答案:C

解析:根据图示结构,晶胞的棱长即晶体中2个最近的艳离子的核间距离为cicm,1个晶

胞中含有1个Cs,和1个Cl\贝I有:凉CITPXNAmol-ix〃=%gmoH,〃F^g*cm-3。

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裔中也考

4.(1)铜元素的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式为

⑵负载在TiOz上的RuCh催化活性高，稳定性强。Ti()2和RuO2的晶体结构均可用下图

表示，两者晶胞体积近似相等,RuO?与TiO?的密度比为L66,则Ru的相对原子质量为—

(精确至1)。

⑶铁酸祕晶胞如图所示(图中有4个铁原子位于晶胞体对角线上，氧原子未画出)淇中原

子数目比N(Fe):N(Bi)=。

|答案:H)CuCl⑵101(3)2：1

解近⑴晶胞中灰球代表的粒子有4个，白球代表的粒子有6x*8x1=4个,所以该氯化物

的化学式为CuCIo

⑵RuO2和TiOz晶体结构相同，晶胞体积近似相等，密度之比为1.66o即黑黑二篇:;))

噜粤产=1.66,解得A/(RuR01和Ru的相对原子质量为101。

■OIJ£»

(3)由均摊法知，晶胞中位于面上的Fe有8个，位于晶胞内的Fc有4个，则N(Fe尸8乂；

+4=8,位于晶胞面上的Bi有8个，则N(Bi尸8x2=4,故A(Fe):N(Bi尸2：1。

挑战创新

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裔中也考

(l)GaN被誉为21世纪引领5G时代的基石材料，是目前全球半导体研究的前沿和热

点。有一种氮化钱的六方晶胞结构如图所示，其晶胞参数为。寸=90。，产120°。已知：

该晶体的密度为pgcm-3,晶胞底边边长为acm,高为bcm,则阿伏加德罗常数为

(用含。、b、〃的代数式表示)。

(2)镒氧化物具有较大应用价值,Mn的某种氧化物MnO.t的四方晶胞及其在孙平面的投

影如图所示:该氧化物的化学式为

当MnO,晶体有氧原子脱出时，出现氧原子空位,Mn的化合价(填“升高”“降低”

或，，不变，)氧原子空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式

获有半导体性质的是(填字母)。

A.CaOB.V2O5

C.Fe2O3