幾種常見晶體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與拓展

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上幾種常見晶體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與拓展中學(xué)課本中列舉了、金剛石、石墨、干冰、二氧化硅等典型晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。它們的結(jié)構(gòu)都是立體的，如何從平面圖想像出三維實物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，這是解決有關(guān)問題的關(guān)鍵。 首先可以利用直觀結(jié)構(gòu)模型，逐步建立起準(zhǔn)確、清晰的立體形象，提高空間想像力。其次還需掌握基本的解題技巧：在晶體結(jié)構(gòu)中切割一個基本結(jié)構(gòu)單元，弄清該單元中點、邊、面為多少個基本結(jié)構(gòu)單元所共有。構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。 根據(jù)晶體的晶胞，求粒子數(shù)的方法： 處于頂點上的粒子：同時為8個晶胞共有，每個粒子有1/8屬于晶胞。 處

2、于棱上的粒子：同時為4個晶胞共有，每個粒子有1/4屬于晶胞。 處于面上的粒子；同時為2個晶胞共有，每個粒子有1/2屬于晶胞。 處于體心的粒子：則完全屬于該晶胞。圖3干冰晶體圖1N晶體圖2晶體圖4金剛石晶體圖52晶體圖6石墨晶體中學(xué)階段所需掌握的幾種晶體結(jié)構(gòu)類型及有關(guān)問題： 一、離子晶體型（如圖1） 1在晶體中，每個同時吸引 個，每個同時吸引著 個，陰、陽離子數(shù)目之比是 。 2在晶體結(jié)構(gòu)中，每個晶胞由 個小立方體構(gòu)成，每個小立方體的8個頂點分別由 個、 個相鄰占據(jù)，每個小立方體含： 個、含： 個。故每個晶胞有微粒 個。 3在晶體中，經(jīng)過立方體的中心的平面有三個，每個平面的四個頂點上的都同晶體中與

3、中心最接近且距離相等。所以，在晶體中，每個周圍與它最接近的距離相等的的個數(shù)共有 個。同理，每個周圍與它最接近且距離相等的的個數(shù)也有 個。 型（如圖2） 1在晶體中，每個吸引 個，每個吸引 個，與的個數(shù)比為 。2每個基本結(jié)構(gòu)單元中（小立方體）含： 個，含 個。 3在晶體中，每個周圍與它最接近且距離相等的的個數(shù)共有 個。同理， 每個周圍與它最接近的且距離相等的共有 個。拓展練習(xí)1在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答：(1)在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有 多少個?(2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個數(shù)化是多少?2.某物質(zhì)的晶體中

4、含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的中原子個數(shù)之比依次為 A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3 32001年曾報道，硼鎂化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高記錄。該化合晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞如右圖所示。鎂原子間形成正六棱柱，六個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為A Mg14B6 B Mg2B C MgB2 D Mg3B24.如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)，已知晶體中2個最近的Cs+離子核間距為a cm，氯化銫的式量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則氯化銫晶體的密度為A.g/cm3 B. g/c

5、m3 C. g/cm3 D. g/cm35某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，x位于立方體的 頂點，Y位于立方體中心。試分析： (1)晶體中每個Y同時吸引著_個X，每 個x同時吸引著_個Y，該晶體的化學(xué)式 為_ 。 (2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等 的X共有_個。 (3)晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角 XYX的度數(shù)為_。 (4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M gmol-1，晶體密度為cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA則晶體中兩個距離最近的X中心間的距離為_ 。 6.晶體具有規(guī)則的幾何外型、晶體中最基本的重復(fù)單 位稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO 晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于

6、晶體缺陷，x值小于1 測知FexO晶體密度為=5.71 gcm-3，晶胞邊長為 4.2810-10 m。 (1)FexO中x值(精確至O.01)為 (2)晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+，在Fe2+和 Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示，精確至0.001)為 _。 (3)此晶體的化學(xué)式為 _。 (4)與某個Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何形狀是_。 (5)在晶體中，鐵元素間最短距離為_cm 7.1986年，瑞士兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種性能良好的金屬氧化物超導(dǎo)體，使超導(dǎo)工作取得突破性進展，為此兩位科學(xué)家獲得了1987年的Nobel物理學(xué)獎。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。

7、(1)根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu)，推算晶體中Y，Cu，Ba和O原子個數(shù)比，確定其化學(xué)式 (2)根據(jù)(1)所推出的化合物的組成，計算其中Cu原子的平均化合價該化合物中各元素的化合價為Y（+3），Ba（+2），Cu（+2）和Cu（+3）試計算化合物中這兩種價態(tài)Cu原子個數(shù)比。二、分子晶體干冰型（如圖3）在干冰晶體中每個CO2分子周圍緊鄰的 CO2分子有_個 在晶體中截取一個最小的正方形；使正方形的四個頂點落到CO2分子的中心，則在這個正方形的平面上有_個C02分子。拓展練習(xí)1最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦（Ti）原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式

8、是_。2.已知白磷是由P4分子形成的分子 晶體，每個P4分子是正四面體結(jié) 構(gòu)。分子中的四個磷原子位于正 四面體的四個頂點。則P4分子中 共有_個PP鍵。 3.磷在空氣中充分燃燒后生成結(jié)構(gòu)如圖所示的分子。圖中圓圈表示原子、實線表示化學(xué)鍵。試回答：(1)請從圖中找出磷原子，并在圖上將其涂黑。(2)形成化合物的化學(xué)式為 _。(3)分子內(nèi)的磷原子排列成_形。(4)每個磷原子處于_中心。(5)在用實線表示的化學(xué)鍵中，兩原子間單線表示 的是 _(填寫非極性鍵或極性鍵)。 三、原子晶體正四面體型 （金剛石、硅、二氧化硅）（如圖4、圖5）1金剛石晶體中，每個碳原子與4個相鄰的碳原子形成4個鍵。 2在金剛石晶體

9、中，由于一個碳原子所形成的4個鍵共有426種兩兩相鄰的組合，每個 鍵可形成兩個近似垂直的六元環(huán)，故每個碳原子最多可形成6212個六元環(huán)，一個六元環(huán)實際擁有6（112）（12）個碳原子。3在金剛石晶體中，固定一個鍵，其余三鍵與該鍵有313種兩兩相鄰的組合，故一個CC最多可形成326個六元環(huán)，每個六元環(huán)擁有6（16）1個鍵。 4硅晶體結(jié)構(gòu)與金剛石晶體結(jié)構(gòu)相同。 5由上述推導(dǎo)過程可知：在二氧化硅晶體中，最小環(huán)為12元環(huán)（6個硅原子和6個氧原子），每個12元環(huán)實際擁有6（112）（12）個硅原子，擁有（16）61個氧原子，故硅、氧原子個數(shù)比為12。 四、混合型晶體石墨型（如圖6）1石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)。

10、每一層中碳原子排列成六邊形，一個個六邊形（六元環(huán)）排列成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵角120。 2每一個碳原子都跟相鄰的碳原子以共價鍵相結(jié)合。因此，每個六元環(huán)擁有碳原子（13）62個，每個環(huán)擁有鍵（12）63個。 3石墨中，正六邊形數(shù)目為（12）2（24）。拓展練習(xí)1.石墨晶體（屬混合型晶體）是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)；每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合，如圖是其晶體結(jié)構(gòu)的俯視圖，則圖 中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是( ) A.10個 B.18個 C.24個 D.14個SiO2平面結(jié)構(gòu) 2.石英晶體的平面示意圖如圖所示，實際上是立體網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)，其中硅，氧原子個數(shù)比為_3有一種多聚硼酸鹽為無限網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如

11、右圖）：其結(jié)構(gòu)的基本單元可表示為(B5On)m，則m 、n 。45單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)金剛石晶體硅晶體硼熔點382316832573沸點510026282823硬度107.09.5 晶體硼的晶體類型屬于_晶體，理由是_ _ 。 已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點，每個頂點上各有1個B原子。通過視察圖形及推算，此晶體體結(jié)構(gòu)單元由_個硼原子構(gòu)成。其中BB鍵的鍵角為_。6-羧乙基鍺倍半氧化物（即Ge-132）是與人體健康有關(guān)的最重要的有機鍺化合物。其片層結(jié)構(gòu)如圖，每個結(jié)構(gòu)相同的基團都是由六個鍺原子和六個氧原子構(gòu)成的十二元環(huán)，每個

12、鍺原子還同時與三個氧原子相連結(jié)，形成可以任意延伸的片層，每個鍺原子連接一個羧乙基（-CH2CH2COOH），各片層間存在相互作用，連結(jié)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(1) 平均每個正六邊形擁有_個鍺原子, _個氧原子.(2) 化學(xué)式為:_71996年諾貝化學(xué)獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家.C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮: C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵; C60分子只含有五邊形和六邊形;多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系,遵循歐拉定理:據(jù)上所述,可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30.請回答下列問題:(1)固體C60與金剛石相比較,熔點較高者應(yīng)