高中化學選修三第三章-第一節(jié)-晶胞計算

高中化學選修三第三章-第一節(jié)-晶胞計算第一頁，共32頁。二、晶胞定義：晶體中重復出現(xiàn)的最基本的結構單元體心立方簡單立方面心立方三種典型立方晶體結構第一頁第二頁，共32頁。1、簡單立方：又稱簡立方，自然界中簡單立方晶體比較少見．VIA族元素晶體釙Po在室溫時是簡單立方結構．簡立方的配位數(shù)為6。2、體心立方：堿金屬Li、Na、K等是體心立方結構．體心立方的配位數(shù)是8。3、面心立方：Cu、Ag、Au等金屬晶體的結構是面心立方．面心立方的配位數(shù)為12，這是簡單晶體可能具有的最高配位數(shù)，面心立方是自然界最密集的堆積方式之一，稱為面心立方密堆積，簡稱立方密堆積或立方密積．第二頁第三頁，共32頁。晶胞中粒子數(shù)的計算方法： 晶體結構類習題最常見的題型就是已知晶胞的結構而求晶體的化學式。解答這類習題首先要明確一個概念：由晶胞構成的晶體，其化學式不一定是表示一個分子中含有多少個原子，而是表示每個晶胞中平均含有各類原子的個數(shù)，即各類原子的最簡個數(shù)比。解答這類習題，通常采用分攤法。第三頁第四頁，共32頁。 在一個晶胞結構中出現(xiàn)的多個原子，這些原子并不是只為這個晶胞所獨立占有，而是為多個晶胞所共有，那么，在一個晶胞結構中出現(xiàn)的每個原子，這個晶體能分攤到多少比例呢。這就是分攤法。分攤法的根本目的就是算出一個晶胞單獨占有的各類原子的個數(shù)。

分攤法的根本原則是：晶胞任意位置上的一個原子如果是被x個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是1/x。第四頁第五頁，共32頁。 在立體晶胞中，原子可以位于它的頂點，也可以位于它的棱上，還可以在它的面上（不含棱），當然，它的體內(nèi)也可以有原子；每個頂點被8個晶胞共有，所以晶胞對自己頂點上的每個原子只占1/8份額； 每條棱被4個晶胞共有，所以晶胞對自己棱上的每個原子只占1/4份額； 每個面被2個晶胞共有，所以晶胞對自己面上（不含棱）的每個原子只占1/2份額； 晶胞體內(nèi)的原子不與其他晶胞分享，完全屬于該晶胞。第五頁第六頁，共32頁。體心：1面心：1/2頂點：1/8棱邊：1/4第六頁第七頁，共32頁。晶胞中原子個數(shù)的計算第七頁第八頁，共32頁。1.每個晶胞涉及同類A數(shù)目m個，每個A為n個晶胞共有，則每個晶胞占有A：m×1/n。2．計算方法位置頂點棱邊面心體心貢獻1/81/41/21第八頁第九頁，共32頁。【例1】水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165k時形成的，玻璃態(tài)的水無固態(tài)形狀，不存在晶體結構，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關玻璃態(tài)水的敘述正確的是()A.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C.玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D.玻璃態(tài)水是分子晶體C第九頁第十頁，共32頁。【例2】最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子，如下圖所示，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，它的化學式是

。解析：由于本題團簇分子指的是一個分子的具體結構，并不是晶體中的最小的一個重復單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結構內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。答案為：Ti14C13第十頁第十一頁，共32頁?！纠?】鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴音器中都有應用。鈦酸鋇晶體的結構示意圖為下圖，它的化學式是（）A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3D第十一頁第十二頁，共32頁。解題關鍵：

Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞； Ti處于立方體的8個頂點，每個Ti為與之相連的8個立方體所共用，即只有1/8屬于該晶胞; O處于立方體的12條棱的中點，每條棱為四個立方體共用，故每個O只有1/4屬于該晶胞;即晶體中： Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3易錯剖析：如果以為鈦酸鋇晶體就是一個個孤立的如題圖所示的結構，就會錯選C第十二頁第十三頁，共32頁。石墨晶體的層狀結構，層內(nèi)為平面正六邊形結構（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個正六邊形占有C原子數(shù)為____個、占有的碳碳鍵數(shù)為____個。碳原子數(shù)目與碳碳化學鍵數(shù)目之比為_______。練習一：2:323第十三頁第十四頁，共32頁。學與問（P66）第十四頁第十五頁，共32頁。第十五頁第十六頁，共32頁。第十六頁第十七頁，共32頁。第十七頁第十八頁，共32頁。二氧化碳及其晶胞P67習題第三題第十八頁第十九頁，共32頁。干冰晶體結構示意結束回分子晶體由此可見，每個二氧化碳分子周圍有12個二氧化碳分子。第十九頁第二十頁，共32頁。1.晶體與非晶體的嚴格判別可采用()A.有否自范性 B.有否各向異性C.有否固定熔點 D.有否周期性結構2.某物質的晶體中含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.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3【課后鞏固練習】DA第二十頁第二十一頁，共32頁。4.白磷分子如圖所示：則31g白磷分子中存在的共價鍵數(shù)目為（）A．4NA B．NA

C．1.5NA D．0.25NAC第二十一頁第二十二頁，共32頁。5．某離子化合物的晶胞如右圖所示立體結構，晶胞是整個晶體中最基本的重復單位。陽離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個頂點，該離子化合物中，陰、陽離子個數(shù)比是（）A、1∶8 B、1∶4C、1∶2 D、1∶1D第二十二頁第二十三頁，共32頁。6.如右圖石墨晶體結構的每一層里平均每個最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為（）A、2B、3C、4D、6A第二十三頁第二十四頁，共32頁。8.下列有關晶體的特征及結構的陳述中不正確的是（）

A單晶一般都有各向異性

B晶體有固定的熔點

C所有晶體都有一定的規(guī)整外形D多晶一般不表現(xiàn)各向異性D

多晶指的是多種晶形共存，單晶指只有一種晶形。

單晶體-晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致.多晶體—許多晶粒組成第二十四頁第二十五頁，共32頁。9.晶體中最小的重復單元——晶胞，①凡處于立方體頂點的微粒，同時為

個晶胞共有；②凡處于立方體棱上的微粒，同時為

個晶胞共有；③凡處于立方體面上的微粒，同時為

個晶胞共有；④凡處于立方體體心的微粒，同時為

個晶胞共有。8421第二十五頁第二十六頁，共32頁。10.現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖》三種晶體的晶胞：(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個數(shù)比是__________，乙中a與b的個數(shù)比是__________，丙晶胞中有_______個c離子，有____________個d離子。4:31:144第二十六頁第二十七頁，共32頁。10.解析：x:y＝4:3a：b＝1：14個c4個d處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨占有，位于立方體頂點的微粒為8個立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為四個立方體共有，位于立方體面的微粒為兩個立方體共有，所以x:y＝l:6×1／8＝4:3；a:b=1:8×1／8＝1:1；丙晶胞中c離子為12×1／4+1＝4(個)；d離子為8×1／8+6×1／2＝4(個)第二十七頁第二十八頁，共32頁。12．右圖是石英晶體平面示意圖，它實際上是立體的網(wǎng)狀結構，其中硅、氧原子數(shù)之比為

。原硅酸根離子SiO44－的結構可表示為_______

二聚硅酸根離子Si2O76－中，只有硅氧鍵，它的結構可表示為

。1:2第二十八頁第二十九頁，共32頁。13.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部落到CO2分子的中心，則在這個正方形的平面上有___________個CO2分子。12