晶胞計算習(xí)題答案

1、1、【答案】(1)mol1(2)84 48【解析】(1)銅晶胞為面心立方最密堆積，1個晶胞能分?jǐn)偟?個Cu原子；1個晶胞的體積為a3cm3；一個晶胞的質(zhì)量為a3 g；由a3 g，得NAmol1。(2) 每個Ca2周圍吸引8個F，每個F周圍吸收4個Ca2，所以Ca2的配位數(shù)為8，F(xiàn)的配位數(shù)為4。F位于晶胞內(nèi)部，所以每個晶胞中含有F8個。含有Ca2為×8×64個。ag·cm3，V。2、【解析】試題分析：本考查學(xué)生對知識綜合利用能力，要求對晶胞知識能夠融會貫通。依題意畫出側(cè)面圖，設(shè)正立方體邊長為a，則體積為a3。AB2+BC2=AC2,AC=4r,故原子半徑，根據(jù)均攤法

2、得，每個正立方體包括金屬原子8×18+6×1/24(個)，球體體積共4×空間利用率為：.考點：均攤法計算點評： 本題考查相對綜合，是學(xué)生能力提升的較好選擇。3、（1）34.0% （2）2.36 g/cm3【解析】（1）該晶胞中Si原子個數(shù)=4+8×1/8+6×1/2=8，設(shè)Si原子半徑為xcm，該晶胞中硅原子總體積=43r3×8cm3，根據(jù)硬球接觸模型可知，體對角線四分之一處的原子與頂點上的原子緊貼，設(shè)晶胞邊長為a，所以14×3a=2x，解得a83xcm，晶胞體積(83xcm)3，因此空間利用率43r3×8cm3(

3、83xcm)3×100%34.0%。（2）根據(jù)以上分析可知邊長43×234×10-10cm，所以密度8×28NA×(43×234×10-10)3=2.36g/cm3。4、【答案】(1)4(2)金屬原子間相接觸，即相切(3)2d3(4)【解析】利用均攤法解題，8個頂點上每個金原子有屬于該晶胞，6個面上每個金原子有屬于該晶胞，故每個晶胞中金原子個數(shù)8×6×4。假設(shè)金原子間相接觸，則有正方形的對角線為2d。正方形邊長為d。所以V晶(d)32d3，VmNAd3NA，所以。5、【答案】（1）YBa2Cu3O7（2）

4、價n（Cu2）n（Cu3）21【解析】（1）由題圖所示晶胞可知：一個晶胞中有1個Y3，2個Ba2。晶胞最上方、最下方分別有4個Cux，它們分別被8個晶胞所共用；晶胞中間立方體的8個頂點各有一個Cux，它們分別被4個晶胞共用，因此該晶胞中的Cux為n（Cux）（個）。晶胞最上方、最下方平面的棱邊上共有4個氧離子，分別被4個晶胞共用；又在晶胞上的立方體的豎直棱邊上和晶胞下方的立方體的豎直棱邊上各有4個氧離子，它們分別被4個晶胞共用；中間立方體的水平棱邊上共有8個氧離子，它們分別被2個晶胞共用，因此該晶胞中的氧離子個數(shù)為n（O2）（個）。所以晶體中Y、Ba、Cu、O原子個數(shù)比為1237，化學(xué)式為YB

5、a2Cu3O7。（2）設(shè)Cu的平均化合價為x，由化合物中元素正負(fù)化合價代數(shù)為零可得：1×（3）2×（2）3×x7×（2）0，x（價）。Cu2與Cu3原子個數(shù)之比為21。6、【答案】（1）g·cm-3或g·cm-3(2)691【解析】（1）因為NiO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相同，均為正方體。從晶體結(jié)構(gòu)模型中分割出一個小立方體，其中小立方體的邊長為Ni2+與最鄰近O2-的核間距離即×10-8cm，在這個小立方體中含Ni2+:，含O2-:，所以,(×10-8)3×Nacm3是0.5 mol NiO具有的體

6、積，則(×10-8)-3Nacm3×=0.5 mol×74.7 g·mol-1,g·cm-3=g·cm-3。解題的關(guān)鍵是確定晶胞的組成后，通過晶體組成計算出存在的微粒數(shù)。（2）設(shè)1 mol Ni0.97O中，含有Ni3+Xmol,Ni2+為(0.97-)mol，根據(jù)晶體顯電中性，即3mol+2(0.97-)mol=2×1 mol，解得=0.06,Ni2+為(0.97-)mol=0.91 mol，則離子數(shù)之比為Ni3+Ni2+=0.060.91=691。7、【答案】(1)2(2)3.16×108cm(3)1.37&#

7、215;108cm【解析】(1)正確應(yīng)用均攤法確定一個晶胞中包含的各粒子的數(shù)目。(2)應(yīng)用基本關(guān)系式：，先求出晶胞的體積，然后根據(jù)Va3計算晶胞的邊長。8、 6；sp3；V形；1：2；CN；（2）；6：91；9、【答案】【解析】依據(jù)NaCl晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個CaO晶胞中“實際”擁有4個CaO微粒，則1 mol CaO微?？尚纬蓚€晶胞，設(shè)每個晶胞的體積為V cm3，則×V×a56，解得Vcm3。10、（1）sp雜化（1分）；3:2 （2分）；（2）NH3分子間存在氫鍵（1分）；（3）N2O（2分）；（4）3s23p63d5（2分）；分子晶體（1分） 0（1分）；（5）BC（

8、2分）；（6）立方體（1分）；（2分）試題分析：原子序數(shù)依次遞增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四種元素，其中X是原子半徑最小的元素，則X是H元素；Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則Y是C元素；Q原子基態(tài)時2p原子軌道上有2個未成對的電子，則Q是O元素，則Z是N元素；W元素的原子結(jié)構(gòu)中3d能級有4個未成對電子。W是Cr元素或Fe元素,由于W可以形成+3價的離子，因此W只能是Fe元素。(1)Y2X2分子是乙炔C2H2，結(jié)構(gòu)式是分子中Y原子軌道的雜化類型為sp雜化，Y2X2分子中鍵和鍵個數(shù)比為3:2。(2)化合物ZX3是NH3，在氨分子之間除了存在分子間作用力外還存在氫鍵，增加了分子

9、之間的吸引力，使其的沸點比只有分子間作用力的化合物CH4的高.(3)等電子體是原子數(shù)相同，原子最外層電子數(shù)也相同的微粒。元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，它們是CO2與N2O，則元素Z的這種氧化物的分子式是N2O。(4)基態(tài)W3+的M層電子排布式為3s23p63d5。W(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔點為20.5，沸點為103，易溶于非極性溶劑，由于其熔沸點較低，易溶于非極性溶劑，所以據(jù)此可判斷W(CO)x晶體屬于分子晶體，在任何化合物水所有元素正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，因此該晶體中W的化合價為0。（5）A分子晶體中，共價鍵鍵能越大，含有該共價鍵的物質(zhì)的分子穩(wěn)定性越強(qiáng)，而分子晶體的熔

10、沸點與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無關(guān)，只與分子之間的作用力作用，因此不能判斷物質(zhì)的熔沸點的高低，錯誤；B元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性就越大。元素的非金屬性H<C<N<O，所以電負(fù)性順序：XYZQ，正確；C因為晶格能CaO比KCl高，斷裂消耗的能量就越大，所以KCl比CaO熔點低，正確；DH2YO3為弱酸，錯誤；（6）Q和Na形成的一種只含有離子鍵的離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，根據(jù)圖示可知距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體為立方體。在一個晶胞中含Na+個數(shù)是8×1=8；含有O2-個數(shù)是：8×1/8+6×1/2=4；所以一個晶胞中含有4個Na2O，已

11、知該晶胞密度為 g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，假設(shè)晶胞的邊長是acm，則根據(jù)晶胞的密度計算定義式可得：，整理可得。11、（1）（1）Cu（NH3）4SO4×H2O （2分）（2）S<O<N （1分）（3）（1分）（4）H2O與H2O2之間形成氫鍵（2分）（5）sp3和sp2（2分）ABDE（2分）（6）6CuH+16HNO3=6Cu（NO3）2+3H2+4NO+8H2O（3分）；（2分）試題分析：（1）由題意可推知A為H元素，B為N元素，C為O元素,D為S元素，E元素的外圍電子排布為（n-l）dn+6ns1，E為Cu元素，該配位化合物X的化學(xué)式為Cu（NH3）4SO4

12、×H2O（2）N、O、S三種元素中，N的2p軌道是半充滿狀態(tài)，所以第一電離能最大，O、S同主族，同主族元素的第一電離能從上到下逐漸減小，所以N、O、S三種元素的第一電離能從小到大的排列順序是S<O<N（3）D為S元素，最外層電子是6個電子，電子排布式是3s23p6,軌道表示式為（4）H、O元素可形成化合物H2O與H2O2，二者之間能互溶是因為H2O與H2O2之間形成氫鍵（5）C原子周圍形成4個共價單鍵為sp3雜化，形成2個共價單鍵和1個雙鍵是sp2雜化；碳鉑中單鍵為鍵，雙鍵中有1個為鍵，且Pt與N原子間形成配位鍵，所以碳鉑中含有的作用力有共價鍵、配位鍵、鍵、鍵，答案選AB

13、DE；（6）A元素與E元素可形成一種紅色離子化合物Y，其原子個數(shù)比為1：1，則Y為CuH，與稀硝酸反應(yīng)得藍(lán)色溶液為硝酸銅溶液，兩種氣體為氫氣、一氧化氮，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為6CuH+16HNO3=6Cu（NO3）2+3H2+4NO+8H2O；該晶胞中實際含4個Cu，其質(zhì)量為4×M/NA,晶胞體積為a3cm3,所以該晶胞密度的計算式為=4×M/NA/ a3=g/cm3考點：考查元素推斷、電離能的判斷、軌道表示式的寫法、化學(xué)鍵的判斷、氫鍵的應(yīng)用、化學(xué)方程式的書寫、晶胞計算等知識12、0.92 0.826 6 3.03×10-10 根據(jù)NaCl晶體結(jié)構(gòu)，1個NaCl

14、晶胞是由8個小立方體如下圖(1)構(gòu)成的。每個小立方體含1/2個NaCl，同理在FexO晶體中，每個小立方體含1/2個FexO，完整晶體中如下圖(2)，F(xiàn)e、O交替出現(xiàn)。（1）每個小立方體的質(zhì)量為：m=V=5.71 g·cm-3×(4.28×10-10×102cm/m2)3=5.60×10-23 g。M（FexO）=2m·NA=2×5.60×10-23 g×6.02×1023mol-1=67.4 g·mol-1。56.0 g·mol-1×x+16.0 g·m

15、ol-1×1=67.4 g·mol-1x=0.92；（2）設(shè)1 mol Fe0.92O中，n(Fe2+)=y mol,則：n(Fe3+)=(0.92-y)mol。根據(jù)化合物中各元素正負(fù)化合價代數(shù)和為零的原則：2×y mol+3×(0.92-y mol)+(-2)×1 mol=0，y=0.76。故Fe2+所占有率為0.760.92=0.826；（3）Fe在晶體中所占空隙的幾何形狀為正八面體。如圖(3)所示。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，陰陽離子的配位數(shù)均為6，故與某個Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-的個數(shù)為6；（4）如圖(1)，鐵元素離子間的距離

16、r=2×d2=1.414×4.28×10-10 m×12=3.03×10-10 m。13、2 3.16×10-8 1.37×10-8 【解析】（1）利用均攤法計算；（2）根據(jù)=m/V計算體積，根據(jù)體積計算邊長；（3）根據(jù)邊長計算原子半徑?！驹斀狻浚?）晶胞中鎢位于晶胞的頂點和體心，晶胞平均含有8×1/8+1=2個鎢原子；（2）設(shè)晶胞的邊長為x，已知金屬鎢的密度為dg·cm-3，鎢的相對原子質(zhì)量是M，則晶胞的體積為x3cm3，晶胞的質(zhì)量為2M/NA，則有d=2M/NAx3，x=32MNAdcm=32

17、5;183.96.02×1023×19.30=3.16×10-8cm ；（3）因邊長=32MNAdcm，設(shè)半徑為r，原子緊密相鄰，則r=34x=34×1.37×10-8 =1.37×10-8 cm14、【答案】（1）YBa2Cu3O7（2）價n（Cu2）n（Cu3）21【解析】（1）由題圖所示晶胞可知：一個晶胞中有1個Y3，2個Ba2。晶胞最上方、最下方分別有4個Cux，它們分別被8個晶胞所共用；晶胞中間立方體的8個頂點各有一個Cux，它們分別被4個晶胞共用，因此該晶胞中的Cux為n（Cux）（個）。晶胞最上方、最下方平面的棱邊上共有

18、4個氧離子，分別被4個晶胞共用；又在晶胞上的立方體的豎直棱邊上和晶胞下方的立方體的豎直棱邊上各有4個氧離子，它們分別被4個晶胞共用；中間立方體的水平棱邊上共有8個氧離子，它們分別被2個晶胞共用，因此該晶胞中的氧離子個數(shù)為n（O2）（個）。所以晶體中Y、Ba、Cu、O原子個數(shù)比為1237，化學(xué)式為YBa2Cu3O7。（2）設(shè)Cu的平均化合價為x，由化合物中元素正負(fù)化合價代數(shù)為零可得：1×（3）2×（2）3×x7×（2）0，x（價）。Cu2與Cu3原子個數(shù)之比為21。15、【答案】(1)面心立方晶胞(2)4.2×1022g (3)63.21(4)1

19、27.26 pm【解析】(1)根據(jù)題意，此金屬晶胞屬于面心立方晶胞。(2)根據(jù)晶胞的邊長為360 pm，可得晶胞的體積為(3.6×108)3cm3。根據(jù)質(zhì)量密度×體積，可得晶胞的質(zhì)量9.0 g/cm3×(3.6×108) cm34.2×1022g。(3)金屬的摩爾質(zhì)量NA×一個原子的質(zhì)量6.02×1023×4.2×1022÷463.21 (g/mol)，相對原子質(zhì)量在數(shù)值上等于該元素的摩爾質(zhì)量。(4)在面心立方晶胞中，設(shè)原子的半徑為r，則晶胞的邊長，因此，金屬原子的原子半徑為×360

20、pm127.26 pm。16、【答案】兩個距離最近的Na+中心間的距離=4.0×10-8cm?！窘馕觥繌纳鲜鯪aCl晶體結(jié)構(gòu)模型中分割出一個小立方體，如圖中所示:其中a代表其邊長,d代表兩個Na+中心間的距離。由此小立方體不難想像出頂點上的每個離子均為8個小立方體所共有。因此小立方體含Na+:4×1/8=1/2,含Cl-:4×1/8=1/2,即每個小立方體含有1/2個（Na+-Cl-）離子對，每個小立方體的質(zhì)量,解得:=2.81×10-8cm兩個距離最近的Na+中心間的距離=4.0×10-8cm。17、【解析】（1）鋅原子為30號元素，核外電子

21、排布式為Ar3d104s2。（2）Zn核外電子排布式為Ar3d104s2，Cu核外電子排布式為Ar3d104s1。Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子，所以第一電離能I1（Zn）大于I1（Cu)。（3）ZnF2具有較高的熔點（872 )，ZnF2為離子晶體，故含有離子鍵；根據(jù)ZnF2不溶于有機(jī)溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，可推知ZnCl2、ZnBr2、ZnI2為分子晶體，含有共價鍵，分子極性較小。（4）ZnCO3中，陰離子中鍵=3，孤電子對數(shù)=（4+2-3×2）=0所以價電子對數(shù)=3+0=3，空間構(gòu)型為平面三角形，碳原子的雜化形式為sp2。

22、（5）結(jié)合題中所給金屬鋅晶體中的原子堆積方式，可知這種堆積方式稱為六方最密堆積。六棱柱底邊邊長為a cm，可求六棱柱底面積=6××a×a×sin60°6×六棱柱高為c cm，則六棱柱的體積6×；一個金屬鋅晶胞中含有鋅原子數(shù)12×+2×+3=6,然后根據(jù)密度的計算公式：答案： （1）Ar3d104s2（2）大于 Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子（3）離子鍵 ZnF2為離子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學(xué)鍵以共價鍵為主、極性較?。?）平面三角形 sp2（5）六方最密堆積 18、【答案】3d104s2