2023高考化學(xué)新考點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

【高中化學(xué)核心素養(yǎng)】

宏觀辨識(shí)與微觀探析

認(rèn)識(shí)晶胞及晶體的類型，能從不同角度分析晶體的組成粒子、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能從宏觀

和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知:

能運(yùn)用典型晶體模型判斷晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及組成并進(jìn)行相關(guān)計(jì)胃

變化觀念與平衡思想:

認(rèn)訴高嬴題的特點(diǎn)，能從多角度、動(dòng)態(tài)地分析不同晶體的組成及相應(yīng)物質(zhì)的

【考向分析】

分析晶體組成

[2021?山東，16.(4)]XeF2晶體屬

晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊勻?yàn)?0。,

個(gè)X遨委以晶胞參數(shù)

為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各

分?jǐn)?shù)坐標(biāo)

庾字的俗置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如小??力??cpm

相關(guān)計(jì)算

睇睇坐標(biāo)為d

2，。，之已B?/

zy

為rpn\貝！IB點(diǎn)原

分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為pm

apm

晶胞、B間距離d=

[2020?山東，17(4)]以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞

稱作原子的分?jǐn)?shù)坐恒F方晶系CdSnAsz的晶胞結(jié)構(gòu)

如下圖所示，晶胞晶莢麗痂示＞獻(xiàn)

中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如下

、分?jǐn)?shù)坐標(biāo)

表所示。

n

標(biāo)

Xyz

2apm

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.125Q-apm

apm

一個(gè)晶胞技有一個(gè)S球找出距離Cd(O,O,O)最近的Sn

(用a數(shù)坐場(chǎng)袤示)XfdSnAsz晶體中與堇至§n鍵合的As有二^>

Xn

J—:分析晶體組成

\0

Cd002apm

Sn|分?jǐn)?shù)坐標(biāo)00.5z

As0.250.250.125

XQ-apm

apm

[2021?廣東，20(6)]理論計(jì)算預(yù)測(cè)，由汞(Hg)、錯(cuò)(Ge).睇(Sb)形

成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓?fù)浣^緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體(晶胞

如圖9a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。

晶胞分析

均攤法的使用

①

元

②

比

數(shù)

③設(shè)密度計(jì)算

[2021?河北，17(7)](7)分別用。、?表示H2P。4和K+,KH2P。4晶體的I

方晶胞如圖(a)所示,(b)、(c)分別顯示的是H2P0屋、K+在晶胞xz面、

yz面上的任一泮三日

晶體密度計(jì)冥m

y

/x^~"(a)

萍施底步的邊長(zhǎng)均為apm、高為cpm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶體

的密度_g^：m3(耳步表達(dá)迎。

②晶胞在X軸方向睢星亶為2(填標(biāo)號(hào))。

投影圖L,

ABCD

【考點(diǎn)歸納】

分析晶胞的微粒組成

晶體結(jié)構(gòu)與性晶胞參數(shù)的相關(guān)計(jì)算

晶胞密度的計(jì)算

【角度一】分析晶胞的微粒組成

知識(shí)梳理

1.晶胞

(1)概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

(2)晶體中晶胞的排列—無(wú)隙并置

①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。②并置：所有晶胞平行排列，取向相同

注意：

①三維晶胞必須為平行六面體

②晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)的微粒必須相同

③品的對(duì)面的微粒種類必須一致

xnm

abc

(3)晶胞結(jié)構(gòu)的分析均攤法、化學(xué)式的求算.配位數(shù)

距離氯離子最近的氯離子有多少個(gè)?

判斷某種微粒周圍等距且緊鄰的微粒數(shù)目時(shí)，注意運(yùn)用三維想象法

?Na+OC1-

二而面,v-y?

三組坐標(biāo)系K-

（5）晶胞中微粒的配位數(shù)

概念：在晶體中與離子（或原子）直按相連的離子（或原子）數(shù)目.

可簡(jiǎn)單理解為距離某微粒最近且等距的粒子的數(shù)目。

A.在金屬晶體中配位數(shù)，與晶胞類型有關(guān)

簡(jiǎn)單方體心立方面心立方

配位數(shù)：6配位數(shù)：8配位數(shù)：12

（5）晶胞中微粒的配位數(shù)

概念：在晶體中與離子（或原子）直按相連的離子（或原子）數(shù)目.

距離某微粒最近且等距的粒子的數(shù)目。

A.在金屬晶體中配位數(shù)，與晶胞類型有關(guān)

復(fù)式面心立方復(fù)式簡(jiǎn)單立方六方最密堆積

配位數(shù)：6配位數(shù)：8酉己位數(shù)：12

（5）晶胞中微粒的配位數(shù)

概念：在晶體中與離子（或原子）直按相連的離子（或原子）數(shù)目.

距離某微粒最近且等距的粒子的數(shù)目。

B.離子晶體中配位數(shù)指一個(gè)離子周圍最近的異電性離子的數(shù)

NaClCsClCaF2

距Na卜最近的Cl有6個(gè),距C§+最近的Q-有8個(gè),F-、Ca2+的配位數(shù),

Na+的上、下、左、右、體心一頂點(diǎn)的關(guān)系。分別為4和8。

前、后。

思維建模

金屬晶體中金屬

原子的配位數(shù)一個(gè)金屬原子周圍最鄰近的金屬原子數(shù)

離子晶體中離子

的配位數(shù)一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子數(shù)

（6）熟記幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目，當(dāng)題中信息給出的某種晶胞空間結(jié)

構(gòu)與常見晶胞的空間結(jié)構(gòu)相同時(shí),可以直接套用該種結(jié)構(gòu)。

A.NaQ（含4個(gè)Na+,4個(gè)Q）

B.干冰（含4個(gè)CO?）

C.CaF2（含4個(gè)Ca2+,8個(gè)F）

D.金剛石（含8個(gè)C）

E?體心立方（含2個(gè)原子）

F.面心立方（含4個(gè)原子）

真題再練

1.（2021?湖南卷）下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示

?X

OY

OZ三種微粒分別

位于什么位置?

（1）已知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1：4,圖中Z表示°原子

（填元素符號(hào)），該化合物的化學(xué)式為MgzGe04.

真題再練

2.（2021?全國(guó)甲卷節(jié)選）我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化

劑，具組成為ZnO/ZrC>2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。ZF+離子在晶胞中的配位數(shù)

是ao在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學(xué)式可表示為ZnxZrmOy，則

y=2~x（用x表達(dá)）。

OOezr

【角度二】晶胞參數(shù)的相關(guān)計(jì)算

知識(shí)梳理

(1)晶胞參數(shù)

概念：晶胞的形狀和大小可以6個(gè)參數(shù)來表示，包括晶胞的3組棱長(zhǎng)a.b.(:和3組

棱相互間的夾角網(wǎng)艮丫，即晶胞特征參數(shù)，簡(jiǎn)稱晶胞參數(shù)。

(2)原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo):表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置

(3)晶胞投影:用一組平行光線將物體的形狀投射到一個(gè)平面上去，稱為〃投影〃，在

該平面上得到的圖像，也稱為〃投影〃。

常見晶胞投影

沿對(duì)角線投射所得平面圖

畫出第一組晶胞沿平面投射所得的投影畫出第二組晶胞沿對(duì)角線投射所得的投影

真題再練原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)

1、［2021?山東，16.(4)］XeF2晶體屬

晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均

為90。，以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)

系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子

的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點(diǎn)原子的分蜘矗］jy

為.已知鍵長(zhǎng)Xe-F卑rpm,貝！］B點(diǎn)乙丫

原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為.￡)apm

2、［2020?山東，17(4)］以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示

晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。!1!方晶系CdSnAs2的晶胞

結(jié)構(gòu)如下圖所示，晶胞棱邊夾角均為90。，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)

如下表所示。

標(biāo)

Xyz

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.125

標(biāo)

Xyz

Cd000

Sn000.5

As0.250.250.125

(0.5,0,0.25)、(050.5,0)

找出距離Cd。。,。）最近的Sn（用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示）。

注意：在確定各原子坐標(biāo)時(shí)，要注意x,y,z軸的單位標(biāo)準(zhǔn)不一定相同。

思維建模

確定坐標(biāo)系

中原點(diǎn)位置

最終確定所

分析題中所求標(biāo)原子

給坐標(biāo)參數(shù)坐標(biāo)參數(shù)

確定X,V，Z

軸的單位標(biāo)準(zhǔn)

真題再練晶胞投影

3、[2021?河北，17(7)](7)分別用。、?表示H2P。4和K+,KH2PO,晶體

的四方晶胞如圖(a)所示,(b)、(c)分別顯示的是H2P。4一、K+在晶胞xz

面、yz面上的位置:

②晶胞在x軸方向的投影圖為且(填標(biāo)號(hào))。各原子所在位置?

投影如何看？

ABCD

提升訓(xùn)練

碳的第三種同素異形體金剛石，其晶胞如圖丁所示。已知金屬鈉的晶胞

（體心立方堆積）沿具體對(duì)角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A所示,則金剛

石晶胞沿其體對(duì)角線垂直在紙平面上的投影圖由該是圓OrwiA-D因

中選填）。

ABCD

課后游戲

畫出磷化硼晶胞沿著體對(duì)角線方向的投影（用實(shí)線圓圈表示P原子的

投影，用虛線圓圈表示B原子的投影）。

甲乙

【角度三】晶體密度的計(jì)算

知識(shí)梳理

一模型：取1mol（即NQ個(gè)的晶胞為研究對(duì)象

P：密度，單位g/cnV

#1mol品胞的質(zhì)量_NMN:晶胞中物質(zhì)最簡(jiǎn)式的份數(shù)

一么式：=1mol晶胞的體枳=NA網(wǎng)晶胞）M：化學(xué)式計(jì)算出的摩爾質(zhì)量

M：6.02x1023mol-i

I4晶胞）：1個(gè)晶胞的體積（cnV）

兩換算：1nm=1x10-7cm;pm=1x10-i°cm

【角度三】晶體密度的計(jì)算

知識(shí)梳理

金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組計(jì)算公式（設(shè)棱長(zhǎng)為a）

①面對(duì)角線長(zhǎng)=必/

②體對(duì)角線長(zhǎng)=小/

③體心立方堆積燈=為原子半徑卜

④面心立方堆積4r=/而為原子半徑卜

⑤剛性原子球體積「（球）=p（r為原子半徑）

真題再練晶胞密度的計(jì)算

1.[2021?全國(guó)甲卷，35(4)]我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫

合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/ZrO2S溶體。方ZrO2晶胞如圖所

示。ZN+離子在晶胞中的配位數(shù)是_8_,晶胞參數(shù)為apm、apm、c

pm,該4X91+8X16

_30

QCPCXNAXIO?,一山士

晶體密度為g*cmN寫出表達(dá)式)。

在Zrt)2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學(xué)式可

表示為ZnZi-Qy，則%2?x(用雇達(dá))。

OOeZr

真題再練晶胞密度的計(jì)算

2.[2020?全國(guó)m卷，11(4)]研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)

構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、horn.com.a=3=v=90\氨硼烷的2x2x2超晶

胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

2bpm

62

氨硼烷晶體的密度Q二力cX103。g.cm一3(列出計(jì)算式，設(shè)獨(dú)為阿伏加

德羅常數(shù)的值)。

思維建模晶胞密度的計(jì)算

一個(gè)晶胞微粒數(shù)目N

物質(zhì)的化學(xué)式（摩爾質(zhì)量M）

阿伏伽德羅常數(shù)NA

晶胞邊長(zhǎng)a

或離子半徑

p=N?M/N@（立方體）

真題再練晶體中微粒半徑或距離的計(jì)算

[2021?山東，16.(4)]XeF2晶體屬方晶系,

晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90。，

該晶胞中有—8個(gè)XeF2分子.以晶胞參

數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中

各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點(diǎn)

（、

原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為［r1r1d1已知鍵長(zhǎng)xe-F

為rpm,則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（。，0,6

晶胞中A、B間距離d=-）+專一力2pm。注意單位

思維建模晶體中微粒半徑或距離的計(jì)算

一個(gè)晶胞微粒數(shù)目N

晶旅

物質(zhì)的化學(xué)式（摩爾質(zhì)量M）般一

量m

確定晶昵?!晶胞邊長(zhǎng)a或

阿伏伽德羅常數(shù)NA的體積V離子半徑

密度

P

a=3所（立方體）