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(共30张PPT)
晶体类型与性质　晶体结构
专题三 主观题突破2
核心精讲
01
1.常见的几种典型晶体的主要性质
化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点
CO2 分子晶体 分子间作用力 较低
H2O(冰) 分子晶体 分子间作用力和氢键 较低
NaCl 离子晶体 离子键 较高
CsCl 离子晶体 离子键 较高
C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高
SiO2 共价晶体 共价键 高
2.晶体结构与晶胞计算
(1)如图表示NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨的结构：
请回答下列问题：
(1)代表金刚石的是　　(填字母，下同)，其中每个碳原子与　　个碳原子最近且距离相等，碳原子的杂化方式为　　，金刚石属于　　晶体。
(2)代表石墨的是　，每个正六边形占有的碳原子数平均为　。
D
4
sp3
共价
E
2
(3)代表NaCl的是　，每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有　　个。
(4)代表CsCl的是　　，它属于　　　　晶体，每个Cs+与　个Cl-紧邻。
(5)代表干冰的是　，它属于　　晶体，每个CO2分子与　　 个CO2分子紧邻。
A
12
C
离子
8
B
分子
12
(2)熟记几种常见的晶胞结构及晶胞中含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na+，4个Cl-)
B.干冰(含4个CO2)
C.CaF2(含4个Ca2+，8个F-)
D.金刚石(含8个C)
E.体心立方(含2个粒子)
F.面心立方(含4个粒子)
模拟预测
02
1.(2024·苏锡常镇四市模拟)在CaF2晶胞中F-周围距离最近的Ca2+形成的空隙构型为　　　　　　。
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正四面体形
2.(2024·镇江市丹阳高级中学高三模拟)二碳化钕(NdC2)的晶胞结构与氯化钠相似，但由于哑铃形的存在，使晶胞沿同一个方向拉长(如图所示)。则二碳化钕晶体中1个周围距离最近且等距的Nd2+围成的几何图形为　　　　。
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正方形
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二碳化钕(NdC2)的晶胞结构与氯化钠相似，但由于哑铃形的存在，使晶胞沿同一个方向拉长，所有二碳化钕晶体中1个周围距离最近且相等的4个Nd2+围成的几何图形为正方形。
3.如图为20个碳原子组成的空心笼状分子 C20，该笼状结构是由许多正五边形构成。C20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键(欧拉定理：面数=2+棱边数-顶点数)，则：C20分子共有　 　　个正五边形，共有　　　条棱边。
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根据图知，每个顶点上有1个碳原子，所以顶点个数等于碳原子个数为20，每个顶点含有棱边数=×3=1.5，则棱边数1.5×20=30，每个面含有顶点个数=×5=则面数=12，或根据欧拉定理得面数=2+棱边数-顶点数=2+30-20=12。
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4.(2024·南京、盐城高三模拟)铜基催化剂须含合适物质的量之比的Cu2O与Cu。Cu2O的晶胞如图所示(立方体)，Cu2O晶体的密度可表示为　　　　g·cm-3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
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据“均摊法”，晶胞中含8×+1=2个灰球、4个白球，结合化学式可知，灰球为氧、白球为铜，则Cu2O晶体的密度为 g·cm-3=
g·cm-3。
5.(2024·常州市第一中学高三模拟)一种无机固体电解质，其由正离子An+、Bm+和负离子X-组成，该物质50.7 ℃以上形成无序结构(高温相)，50.7 ℃以下变为有序结构(低温相)，二者晶体晶胞结构如图所示。
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说明：图中，“ ”为负离子；高温相中的“ ”为正离子或空位；低温相中的“ ”为An+，“ ”为Bm+。
(1)这种无机固体电解质的化学式为
　　　　。
A2BX4
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由低温相晶胞结构可知，晶胞中X-的个数为8×+10×+4×+1=8，An+、Bm+的个数分别为4、2，则该无机固体电解质的化学式为A2BX4。
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(2)“高温相”具有良好的离子导电性，其主要原因是_______________________________________
　　　　　　　　　　　　　　。
“高温相”晶胞中含有大量的四面体空位，为正离子的流动提供了运动通道
6.(2024·海安高级中学高三模拟)以H2O2为原料脱硝除去NO。
烟气中的NO与O2反应缓慢。雾化后的H2O2在催化剂中Fe元素作用下可以产生具有极强氧化活性的·OH(羟基自由基)，·OH能将NO快速氧化为NO2、HNO3等物质。 H2O2在一种固体催化剂表面转化的过程如图所示：
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(1)如图所示，过程①可描述为____________________________________
　　　　 　　　。
(2)化学式为LaFeO2.7的催化剂中，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为　　　。
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H2O2失去电子被氧化为O2，Fe3+得到电子后被还原为Fe2+，晶体中部分O原子失去后形成氧空位
2∶3
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LaFeO2.7中La为+3价，O为-2价，设Fe3+有x个，Fe2+有(1-x)个，由正、负化合价代数和为0得3+3x+2(1-x)+(-2)×2.7=0，x=0.4，则Fe3+为0.4个，Fe2+为0.6个，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为2∶3。
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7.(2024·苏锡常镇四市高三模拟)催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得H2与HCOONa(如图1所示)，其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物(晶胞结构如图2所示)作催化剂。
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催化剂可由MoO2与HPO4混合物与H2高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变)，该反应的化学方程式为______________________________
　　　　　　 　。
2MoO2+2(NH4)2HPO4+9H2
2MoP+4NH3+12H2O
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根据图2，Mo原子个数是4，P原子个数是8×+8×
+2×=4，因此催化剂的化学式为MoP，则生成该催化剂的化学方程式为2MoO2+2HPO4+9H2
2MoP+4NH3+12H2O。
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8.(2024·南通市高三二模)MgO-Al2O3晶胞结构如图所示(B中镁原子未画出)。用“ ”标记出B中的镁原子。
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答案　
根据晶胞需满足“无隙并置”要求，则在B中标出Mg如图： 。
9.(2024·东台市安丰中学等六校高三模拟)磁性氮化铁的晶胞结构如图1所示，沿z轴方向的投影如图2所示，则该化合物的化学式为　　　　。
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Fe8N
晶胞中Fe原子数目为16×+8×+6=16，N原子数目为8×+1=2，Fe、N原子数目之比为8∶1，故该晶体化学式为 Fe8N。
10.(2024·新高考基地学校高三模拟)(1)电解质常选用铈(Ce)的氧化物，晶胞结构如图所示，其化学式为　　　　。
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CeO2
Ce位于顶角和面心，O位于晶胞内，因此所含Ce原子数为8×+6×
=4，所含O原子数为8，则该化合物的化学式为CeO2。
(2)当CuO进入Ce氧化物晶格后(Cu取代部分Ce)，电解效率显著提升，其原因是　　　　 　　　。
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Cu取代部分Ce后产生氧空位，增强了的O2-传导能力
11.(2024·南京高三二模)β-FeSO4的晶胞沿c轴(c轴垂直于a、b轴)方向投影的平面图如图所示，其中硫原子的杂化方式为　　；已知该晶胞中S原子的数目为4，试预测Fe2+是否占据该晶胞的所有顶角、面心和体心，并说明理由：______________________________________________________
　　 　　　　　　。
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sp3
否，若Fe2+占据晶胞所有顶角、面心和体心，则Fe2+的数目为
8×+6×+1=5，而S原子只有4个，不符合FeSO4的化学式
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在β-FeSO4的晶胞中，硫原子的价层电子对数为4，则杂化方式为sp3；已知该晶胞中S原子的数目为4，依据化学式，该晶胞中所含Fe2+的数目应为4，若Fe2+占据该晶胞的所有顶角、面心和体心，则该晶胞中含Fe2+数目不是4。
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12.(2024·南通海安高级中学高三模拟)CuFeS2的晶胞如图1所示。
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(1)每个CuFeS2晶胞中含有的Fe原子个数为　。
(2)图2所示结构单元不能作为CuFeS2晶胞的原因是____________________
　　　　　　　　　。
4
不能无隙并置成晶体，
不是最小重复单元
13.(2024·南通市高三三模)磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时Li+脱嵌形成Li1-xFePO4(01
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0.25
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根据题中信息可知，Fe 存在于由O构成的正八面体内部，P 也存在于由O构成的正四面体中，从图中可以看出晶胞中正八面体和正四面体结构都为4个，所以LiFePO4晶胞中含有4个Fe 、4个P、4个Li和16个O，题图中灰球个数为8×+2×+4×=3，则 Li1-xFePO4为 Li3Fe4P4O16，所以1-x=x=0.25。
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13晶体类型与性质　晶体结构
1.常见的几种典型晶体的主要性质
化学式 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点
CO2 分子晶体 分子间作用力 较低
H2O(冰) 分子晶体 分子间作用力 和氢键 较低
NaCl 离子晶体 离子键 较高
CsCl 离子晶体 离子键 较高
C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高
SiO2 共价晶体 共价键 高
2.常见晶体中微粒的空间位置与数目
(1)如图表示NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨的结构：
请回答下列问题：
①代表金刚石的是　　　　(填字母，下同)，其中每个碳原子与　　　　个碳原子最近且距离相等，碳原子的杂化方式为　　　　，金刚石属于　　　晶体。
②代表石墨的是　　　　，每个正六边形占有的碳原子数平均为　　　　。
③代表NaCl的是　　　　，每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有　　　　个。
④代表CsCl的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个Cs+与　　　　个Cl-紧邻。
⑤代表干冰的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个CO2分子与　　　　个CO2分子紧邻。
(2)熟记几种常见的晶胞结构及晶胞中含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na+，4个Cl-)
B.干冰(含4个CO2)
C.CaF2(含4个Ca2+，8个F-)
D.金刚石(含8个C)
E.体心立方(含2个粒子)
F.面心立方(含4个粒子)
1.(2024·苏锡常镇四市模拟)在CaF2晶胞中F-周围距离最近的Ca2+形成的空隙构型为　　　　。
2.(2024·镇江市丹阳高级中学高三模拟)二碳化钕(NdC2)的晶胞结构与氯化钠相似，但由于哑铃形的存在，使晶胞沿同一个方向拉长(如图所示)。则二碳化钕晶体中1个周围距离最近且等距的Nd2+围成的几何图形为　　　　　　　　。
3.如图为20个碳原子组成的空心笼状分子 C20，该笼状结构是由许多正五边形构成。C20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键(欧拉定理：面数=2+棱边数-顶点数)，则：C20分子共有　　个正五边形，共有　　　条棱边。
4.(2024·南京、盐城高三模拟)铜基催化剂须含合适物质的量之比的Cu2O与Cu。Cu2O的晶胞如图所示(立方体)，Cu2O晶体的密度可表示为　　　 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
5.(2024·常州市第一中学高三模拟)一种无机固体电解质，其由正离子An+、Bm+和负离子X-组成，该物质50.7 ℃以上形成无序结构(高温相)，50.7 ℃以下变为有序结构(低温相)，二者晶体晶胞结构如图所示。
说明：图中，“”为负离子；高温相中的“”为正离子或空位；低温相中的“”为An+，“”为Bm+。
(1)这种无机固体电解质的化学式为　　　　。
(2)“高温相”具有良好的离子导电性，其主要原因是　　　 　　　　。
6.(2024·海安高级中学高三模拟)以H2O2为原料脱硝除去NO。
烟气中的NO与O2反应缓慢。雾化后的H2O2在催化剂中Fe元素作用下可以产生具有极强氧化活性的·OH(羟基自由基)，·OH能将NO快速氧化为NO2、HNO3等物质。 H2O2在一种固体催化剂表面转化的过程如图所示：
(1)如图所示，过程①可描述为　　　 　　　　。
(2)化学式为LaFeO2.7的催化剂中，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为　　　　。
7.(2024·苏锡常镇四市高三模拟)催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得H2与HCOONa(如图1所示)，其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物(晶胞结构如图2所示)作催化剂。
催化剂可由MoO2与HPO4混合物与H2高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变)，该反应的化学方程式为　　　 　　　　。
8.(2024·南通市高三二模)MgO Al2O3晶胞结构如图所示(B中镁原子未画出)。用“”标记出B中的镁原子。
9.(2024·东台安丰中学等六校模拟)磁性氮化铁的晶胞结构如图1所示，沿z轴方向的投影如图2所示，则该化合物的化学式为　　　　。
10.(2024·新高考基地学校模拟)(1)电解质常选用铈(Ce)的氧化物，晶胞结构如图所示，其化学式为　　　　。
(2)当CuO进入Ce氧化物晶格后(Cu取代部分Ce)，电解效率显著提升，其原因是　　　
　　　　。
11.(2024·南京高三二模)β FeSO4的晶胞沿c轴(c轴垂直于a、b轴)方向投影的平面图如图所示，其中硫原子的杂化方式为　　　　　；已知该晶胞中S原子的数目为4，试预测Fe2+是否占据该晶胞的所有顶角、面心和体心，并说明理由： 　　　　。
12.(2024·南通海安高级中学高三模拟)CuFeS2的晶胞如图1所示。
(1)每个CuFeS2晶胞中含有的Fe原子个数为　　　　。
(2)图2所示结构单元不能作为CuFeS2晶胞的原因是　　　　。
13.(2024·南通市高三三模)磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时Li+脱嵌形成Li1-xFePO4(0答案精析
核心精讲
2.(1)①D　4　sp3　共价　②E　2　③A　12
④C　离子　8　⑤B　分子　12
模拟预测
1.正四面体形
2.正方形
解析　二碳化钕(NdC2)的晶胞结构与氯化钠相似，但由于哑铃形的存在，使晶胞沿同一个方向拉长，所有二碳化钕晶体中1个周围距离最近且相等的4个Nd2+围成的几何图形为正方形。
3.12　30
解析　根据图知，每个顶点上有1个碳原子，所以顶点个数等于碳原子个数为20，每个顶点含有棱边数=×3=1.5，则棱边数1.5×20=30，每个面含有顶点个数=×5=，则面数=12，或根据欧拉定理得面数=2+棱边数-顶点数=2+30-20=12。
4.
解析　据“均摊法”，晶胞中含8×+1=2个灰球、4个白球，结合化学式可知，灰球为氧、白球为铜，则Cu2O晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3。
5.(1)A2BX4　(2)“高温相”晶胞中含有大量的四面体空位，为正离子的流动提供了运动通道
解析　(1)由低温相晶胞结构可知，晶胞中X-的个数为8×+10×+4×+1=8，An+、Bm+的个数分别为4、2，则该无机固体电解质的化学式为A2BX4。
6.(1)H2O2失去电子被氧化为O2，Fe3+得到电子后被还原为Fe2+，晶体中部分O原子失去后形成氧空位　(2)2∶3
解析　(2)LaFeO2.7中La为+3价，O为-2价，设Fe3+有x个，Fe2+有(1-x)个，由正、负化合价代数和为0得3+3x+2(1-x)+(-2)×2.7=0，x=0.4，则Fe3+为0.4个，Fe2+为0.6个，Fe3+和Fe2+的物质的量之比为2∶3。
7.2MoO2+2(NH4)2HPO4+9H22MoP+4NH3+12H2O
解析　根据图2，Mo原子个数是4，P原子个数是8×+8×+2×=4，因此催化剂的化学式为MoP，则生成该催化剂的化学方程式为2MoO2+2HPO4+9H22MoP+4NH3+12H2O。
8.
解析　根据晶胞需满足“无隙并置”要求，则在B中标出Mg如图：。
9.Fe8N
解析　晶胞中Fe原子数目为16×+8×+6=16，N原子数目为8×+1=2，Fe、N原子数目之比为8∶1，故该晶体化学式为 Fe8N。
10.(1)CeO2　(2)Cu取代部分Ce后产生氧空位，增强了的O2-传导能力
解析　(1)Ce位于顶角和面心，O位于晶胞内，因此所含Ce原子数为8×+6×=4，所含O原子数为8，则该化合物的化学式为CeO2。
11.sp3　否，若Fe2+占据晶胞所有顶角、面心和体心，则Fe2+的数目为8×+6×+1=5，而S原子只有4个，不符合FeSO4的化学式
解析　在β FeSO4的晶胞中，硫原子的价层电子对数为4，则杂化方式为sp3；已知该晶胞中S原子的数目为4，依据化学式，该晶胞中所含Fe2+的数目应为4，若Fe2+占据该晶胞的所有顶角、面心和体心，则该晶胞中含Fe2+数目不是4。
12.(1)4　(2)不能无隙并置成晶体，不是最小重复单元
13.0.25
解析　根据题中信息可知，Fe 存在于由O构成的正八面体内部，P 也存在于由O构成的正四面体中，从图中可以看出晶胞中正八面体和正四面体结构都为4个，所以LiFePO4晶胞中含有4个Fe 、4个P、4个Li和16个O，题图中灰球个数为8×+2×+4×=3，则 Li1-xFePO4为 Li3Fe4P4O16，所以1-x=，x=0.25。

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