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2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—常见晶体类型（新高考通用）【知识清单】一、金属晶体1、三维堆积方式堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积晶胞配位数681212原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系2r=a4r＝3a4r＝2a 一个晶胞内原子数目1224常见金属Po Na、K、Fe Mg、Zn、Ti Cu、Ag、Au 空间利用率52.36%68.05%74.05%74.05%2、电子气理论金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起。
3、金属通性（用电子气理论解释）解析：纯金属内原子排列十分规整，当向金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子，合金原子层之间相对滑动变得困难。
思考2：为什么加热后金属电阻变大？解析：加热后金属原子热运动加快，对自由电子的移动造成阻碍，故电阻变大。
二、离子晶体常见晶体类型例、如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A．图①和图① B．图①和图①C．图①和图① D．只有图①【答案】C三、分子晶体1、分子常见堆积方式2、常见分子晶体结构分析例、C60晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是()A、该晶体熔化时需克服共价键B、晶体中1个C60分子有12个紧邻的C60分子，属于分子密堆积类型C、1个晶胞中含有8个C60分子D、晶体中C60分子间以范德华力结合，故C60分子的热稳定性较差【答案】B四、共价晶体（1）金刚石①碳原子采取sp 3杂化，键角为109°28′。
每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构，碳的配位数为4。
①金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C 原子，晶胞内部有4个C 原子，内部的C 在晶胞的体对角线的14处，每个金刚石晶胞中含有8个C 原子。
①最小碳环由6个碳原子组成，每个碳原子被12个六元环共用。
常见晶体模型及晶胞计算引言晶体是由周期性排列的原子、离子或分子构成的固体材料。
晶体的周期性排列导致了其具有一些特殊的性质，例如独特的光学、电学和热学性质。
为了研究晶体的这些性质，科学家提出了各种模型来描述晶体的结构。
在本文中，我们将介绍几种常见的晶体模型，并讨论晶胞计算的方法。
晶体模型1.金属晶体模型金属晶体模型是最简单的晶体模型之一、金属晶体由金属原子构成，没有共价键或离子键。
金属晶体的特点是具有密堆结构，例如面居中立方(fcc)或体居中立方(bcc)结构。
这些结构可以用简单的立方晶胞来描述，其中原子位于晶格点上。
2.离子晶体模型离子晶体是由正负离子构成的晶体。
离子晶体的特点是具有离子键，即正离子和负离子之间的静电相互作用力。
离子晶体的结构可以用通常称为离子晶胞的基本单元来描述。
离子晶胞中包含正离子和负离子，并且具有充分保持电中性的结构。
3.共价晶体模型共价晶体由共价键相互连接的原子或离子组成。
共价键是由共用电子对形成的，这些电子对由每个原子的价电子共享。
共价晶体的结构可以用共价晶胞来描述，其中原子或分子通过共价键连接。
晶胞计算晶胞计算是研究晶体结构的一种方法。
具体来说，晶胞计算是为了确定晶体的晶胞参数，即晶体中原子、离子或分子的排列和间距。
晶胞计算通常包括以下步骤：1.数据收集：这是晶胞计算的第一步。
通过使用X射线衍射、中子衍射或电子衍射等实验技术，收集晶体的衍射数据。
2.数据分析：在收集到晶体的衍射数据后，需要对这些数据进行分析。
这包括确定晶胞中原子的位置和间距。
一般采用的方法是使用维护衍射方程来进行数据分析。
3.模型构建：在完成数据分析后，可以构建晶胞模型。
这可以通过使用复结构拓扑方法或使用分子动力学模拟等方法来实现。
4.晶胞参数优化：晶胞参数的优化是为了获得最佳的晶胞参数。
这可以通过使用晶体学软件进行计算和优化来实现。
5.结果解释：最后一步是对晶胞计算结果进行解释和分析。
这可以包括确定晶体中原子、离子或分子的排列和结构，并进一步研究晶体的性质。
考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(考点层次B→共研、理解、整合)1．典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。
含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O 的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。
(3)离子晶体①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。
每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。
(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
(5)常见金属晶体的原子堆积模型2.晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1 n(3)图示：提醒：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
3．几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C ．CaF 2(含4个Ca 2＋，8个F －) D ．金刚石(含8个C) E ．体心立方(含2个原子) F ．面心立方(含4个原子) 4．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a 3×ρ×N A ＝n×M，a 表示晶胞的棱长，ρ表示密度，N A 表示阿伏加德罗常数的值，n 表示1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示摩尔质量，a 3×ρ×N A 表示1 mol 晶胞的质量。
常见晶体模型及晶胞计算晶体是由晶体胞重复堆积而成的，晶体胞是晶体的最小构造单元。
晶体的结构可以用晶胞参数表示，晶胞参数包括晶格常数、晶胞的角度、晶胞的体积等。
根据晶体的晶胞参数，可以推导出晶胞的几何形状和晶体的晶体类别。
根据晶体的晶胞形状，晶体可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系。
每个晶系又可以进一步分为各种晶体类别，如立方晶系下又有体心立方晶体和面心立方晶体等。
晶体模型描述了晶体的结构和排列方式。
常见的晶体模型有球模型、格点模型和球与棍模型。
1.球模型：球模型是一种简化的晶体表示方法，将晶体中的原子用球体表示，球的大小和颜色常用来表示原子的种类和其它信息。
2.格点模型：格点模型是用晶体胞中的原子位置来表示晶体结构的一种方法，晶体胞中的每个原子位置称为格点。
在格点模型中，晶体中的每个原子都用一个点来表示，这样形成了一个点阵，点阵反映了原子的排列方式。
常见的格点模型有立方格点模型、面心立方格点模型和体心立方格点模型。
3.球与棍模型：球与棍模型是一种结合了球模型和格点模型的晶体表示方法。
在球与棍模型中，每个原子用一个球来表示，不同原子之间用直线连接表示键的形成。
在进行晶胞计算时，需要确定晶体的晶胞参数。
晶胞参数可以通过实验测量得到，也可以通过计算方法获得。
晶胞计算主要包括以下几个步骤：1.实验测量：通过实验手段，如X射线衍射、电子衍射等，测量晶体的晶胞参数。
2.计算方法：根据晶体的晶胞参数和晶体的晶格类型，可以使用计算方法来预测和计算晶体的晶胞参数。
常见的计算方法有密度泛函理论（DFT）和分子力场（MM）等。
3.晶胞优化：通过晶胞优化算法，寻找晶体的最稳定结构。
晶胞优化算法可以通过改变晶胞参数、原子位置或局部结构等来寻找最低能量的晶体结构。
4.校正和验证：使用计算得到的晶胞参数进行校正和验证，与实验结果进行比较，确保计算结果的准确性和可靠性。
总之，晶体模型和晶胞计算是研究和描述晶体结构的重要工具。
高三化学晶体晶胞知识点在化学研究中，晶体是一种固态物质，其原子、分子或离子以有序的、周期性的方式排列。
而晶胞是构成晶体的基本结构单元。
了解晶体晶胞的知识对于理解物质的性质和结构具有重要意义。
本文将从晶体和晶胞的定义、表示方法、常见类型以及相应的晶体结构中探讨高三化学晶体晶胞的相关知识点。
一、晶体和晶胞的定义晶体是在一定的温度、压力和条件下，原子、分子或离子以一定的方式排列而形成的具有规则外形和内部结构的固态物质。
晶体的最小单位就是晶胞。
晶胞是构成晶体的基本结构单元，其具有以下两个特点：1. 具有一定的空间对称性，即晶胞中原子、分子或离子的排列方式是按照特定的对称性规律进行的；2. 能够通过平移操作，无限扩展而组成整个晶体。
二、晶体和晶胞的表示方法为了描述晶体和晶胞的结构，人们提出了多种表示方法，其中最常用的是点阵法和晶胞法。
1. 点阵法点阵法是一种图形表示法，它将晶体中的离子、原子或分子看作点，并按照一定的规则将这些点连接起来。
点阵法的图形具有规则的几何形状，能够直观地反映晶体的对称性。
2. 晶胞法晶胞法是一种将晶体结构抽象为晶胞的表示方法。
在晶胞中，通过研究其中的原子、分子或离子的排列方式，可以了解晶体的结构和性质。
晶胞通常由晶体的元素组成，通过晶胞参数来描述。
三、常见晶胞类型晶胞可以根据其结构特点进行分类，常见的晶胞类型包括：1. 简单晶胞简单晶胞，也称为基本晶胞，是最简单的晶胞类型。
它由一个原子、分子或离子构成，晶胞的各个面都与原子、分子或离子相交垂直。
2. 面心立方晶胞面心立方晶胞是指晶胞的所有八个角上都有原子、分子或离子，并在晶胞的六个面的中心各有一个原子、分子或离子。
3. 体心立方晶胞体心立方晶胞是指晶胞的所有八个角上都有原子、分子或离子，并在晶胞的一个面的中心有一个原子、分子或离子。
4. 面心四面体晶胞面心四面体晶胞是指晶胞的所有十二个角上都有原子、分子或离子，并在晶胞的六个面的中心各有一个原子、分子或离子。
常见晶体模型及晶胞计算
一、晶体模型
晶体模型是用来描述晶体结构的数学模型，它是由晶体中的原子，原子之间的相互作用以及构成晶体结构的基本构件构成的。
晶体模型有很多种，主要包括普通晶体模型、块体晶体模型、多解晶构模型、时效晶体模型、闪锌晶体模型等。
1.普通晶体模型：普通晶体模型包括立方晶体模型、六方晶体模型和六点晶体模型，它依据晶体原子的八面体集合和块体构件来描述晶体的结构。
2.块体晶体模型：块体晶体模型是指块体晶体的特殊形状，即一种多晶体结构模型，它以晶胞的形状来描述晶体结构，每一晶胞都包含若干个晶体原子。
3.多解晶构模型：多解晶构模型是一种描述晶体结构的复杂模型，它以自动运算机技术，以多样的晶胞几何位置，把晶体分解成若干个块体，用最小的能量来构建晶体结构，从而避免晶体自组织构建的耗能现象。
4.时效晶体模型：时效晶体模型也称为“时效条件”。
它描述了晶体原子的动力学过程，它有助于理解晶体中不同原子间的相互作用，以及晶体在不断降温、淬火和轧缩的过程中的变化。
考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(考点层次B→共研、理解、整合)1．典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。
含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O 的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。
(3)离子晶体①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。
每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。
(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
(5)常见金属晶体的原子堆积模型2.晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1 n(3)图示：提醒：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
3．几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C ．CaF 2(含4个Ca 2＋，8个F －) D ．金刚石(含8个C) E ．体心立方(含2个原子) F ．面心立方(含4个原子) 4．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a 3×ρ×N A ＝n×M，a 表示晶胞的棱长，ρ表示密度，N A 表示阿伏加德罗常数的值，n 表示1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示摩尔质量，a 3×ρ×N A 表示1 mol 晶胞的质量。
教材高考1．(LK 选修3·P 914改编)如图为甲烷晶体的晶胞，每个晶胞含有4个甲烷分子，此晶体在常温常压下不能存在的原因为甲烷晶体为分子晶体，分子之间相互作用较弱，熔沸点低，容易气化。
2．(溯源题)(1)[2016·课标全国Ⅰ，37(6)]晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。
如图为Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数A 为(0，0，0)；B 为(12，0，12)；C(12，12，0)。
则D 原子的坐标参数为________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。
已知Ge 单晶的晶胞参数a ＝565.76 pm ，其密度为________ g·cm －3(列出计算式即可)。
(2)[2016·新课标全国Ⅱ，37(4)]某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm －3，晶胞参数a ＝________ nm 。
答案 (1)①(14，14，14) ②8×736.02×565.763×107(2)①3∶1 ②⎣⎢⎡⎦⎥⎤2516.02×1023×d 13×107【试题分析】 T2(2016·课标全国Ⅰ，37整体分析)探源：该高考题组源于教材LK 选修3 P 80“交流·研讨”及其拓展，考查的是对晶胞的分析和计算。
[拓展性题组]题组一 晶胞中原子个数的计算1.右图是由Q 、R 、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R 为＋2价，G 为－2价，则Q 的化合价为________。
解析 R ：8×18＋1＝2G ：8×14＋8×14＋4×12＋2＝8Q ：8×14＋2＝4R 、G 、Q 的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ 2G 4。
由于R 为＋2价，G 为－2价，所以Q 为＋3价。
答案 ＋3价2.Cu 元素与H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如右图所示。
则该化合物的化学式为________。
解析 根据晶胞结构可以判断： Cu(●)：2×12＋12×16＋3＝6；H(○)：6×13＋1＋3＝6，所以化学式为CuH 。
答案 CuH 【方法总结】 晶胞计算的思维方法晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。
晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N A 、M 、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。
解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。
题组二 晶胞密度、微粒间距等量的计算4.用晶体的X 射线衍射法对Cu 的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如右图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm －3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu 的原子半径为________________________________________cm(阿伏加德罗常数的值为N A ，要求列式计算)。
解析 设晶胞的边长为a cm ，则a 3·ρ·N A ＝4×64a ＝34×64ρ·N A ，面对角线为2a ，面对角线的14为Cu 原子半径，则r ＝24×34×649.00×6.02×1023≈1.27×10－8cm 。
答案 12 24×34×649.00×6.02×1023≈1.27×10－85.Cu 与F 形成的化合物的晶胞结构如右图所示，若晶体密度为a g·cm －3，则Cu 与F 最近距离为________ pm 。
(阿伏加德罗常数用N A 表示，列出计算表达式，不用化简；图中○为Cu ，●为F)解析 设晶胞的棱长为x cm ，在晶胞中，Cu ：8×18＋6×12＝4；F ：4，其化学式为CuF。
a·x3·NA ＝4M(CuF)，x＝34M（CuF）a·NA。
最短距离为小立方体对角线的一半，小立方体的体对角线为（x2）2＋（x2）2＋（x2）2＝32x。
所以最短距离为32x·12＝34·34×83a·NA×1010 pm。
答案3434×83a·NA×1010【练后反思】晶体结构的相关计算1．晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×MNA 。
2．空间利用率＝晶胞占有的微粒体积晶胞体积。
3．金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)(1)面对角线长＝2a。
(2)体对角线长＝3a。
(3)体心立方堆积4r＝3a(r为原子半径)。
(4)面心立方堆积4r＝2a(r为原子半径)。
晶体的类型及晶体熔、沸点高低的判断1．[2016·全国卷Ⅲ，37(4)]GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________________________。
解析根据晶体类型比较熔点。
一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。
答案GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体2．(2015·四川理综)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。
X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。
请回答下列问题：X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是________________(填化学式)。
解析X位于第二周期，该周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HNO3；HF分子间存在氢键，所以HF的沸点高于HCl的；Mg为金属单质，Si单质为原子晶体，Cl2为分子晶体，故熔点Si＞Mg＞Cl2。
答案HNO3HF Si、Mg、Cl2晶胞的计算3．[2015·新课标全国Ⅰ理综，37(5)]碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：(1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。
(2)在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。
解析(1)由石墨烯晶体结构图可知，每个碳原子连接3个六元环，每个六元环占有的碳原子数为13×6＝2。
(2)观察金刚石晶体的空间构型，以1个碳原子为标准计算，1个碳原子和4个碳原子相连，则它必然在4个六元环上，这4个碳原子中每个碳原子又和另外3个碳原子相连，必然又在另外3个六元环上，3×4＝12，所以每个碳原子连接12个六元环；六元环中最多有4个碳原子在同一平面。
答案(1)3 2 (2)12 44.[2016·全国卷Ⅲ，37(5)]Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。
解析根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。
首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。
4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×(43π×10－30×r3As＋43π×10－30×r3Ga)cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即(4MAsNA＋4MGaNA)g，所以1个晶胞的体积V2＝4ρNA(MAs＋MGa)cm3。
