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文檔簡介
幾種常見晶體結構的應用與拓展中學課本中列舉了NaCl、CsCl、金剛石、石墨、干冰、二氧化硅等典型晶體的結構示意圖。它們的結構都是立體的,如何從平面圖想像出三維實物的結構形態(tài),這是解決有關問題的關鍵。
首先可以利用直觀結構模型,逐步建立起準確、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:在晶體結構中切割一個基本結構單元,弄清該單元中點、邊、面為多少個基本結構單元所共有。構成晶體的結構粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結構中具有代表性的最小重復單位叫晶胞。根據晶體的晶胞,求粒子數(shù)的方法:①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。②處于棱上的粒子:同時為4個晶胞共有,每個粒子有1/4屬于晶胞。③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。④處于體心的粒子:則完全屬于該晶胞。圖3干冰晶體圖1NaCl晶體圖2CsCl晶體圖4金剛石晶體圖5SiO2晶體圖6石墨晶體中學階段所需掌握的幾種晶體結構類型及有關問題:
一、離子晶體NaCl型(如圖1)
1.在晶體中,每個Na+同時吸引個Cl-,每個Cl-同時吸引著個Na+,陰、陽離子數(shù)目之比是。
2.在晶體結構中,每個晶胞由個小立方體構成,每個小立方體的8個頂點分別由個Na+、個Cl-相鄰占據,每個小立方體含Na+:個、含Cl-:個。故每個晶胞有NaCl微粒個。
3.在晶體中,經過立方體的中心Na+的平面有三個,每個平面的四個頂點上的Na+都同晶體中與中心Na+最接近且距離相等。所以,在晶體中,每個Na+周圍與它最接近的距離相等的Na+的個數(shù)共有個。同理,每個Cl-周圍與它最接近且距離相等的Cl-的個數(shù)也有個。CsCl型(如圖2)
1.在晶體中,每個Cl-吸引個Cs+,每個Cs+吸引個Cl-,Cs+與Cl-的個數(shù)比為。
2.每個基本結構單元中(小立方體)含Cl-:個,含Cs+個。
3.在晶體中,每個Cs+周圍與它最接近且距離相等的Cs+的個數(shù)共有個。同理,每個Cl-周圍與它最接近的且距離相等的Cl-共有個。[拓展練習]1.在高溫超導領域中,有一種化合物叫鈣鈦礦,其晶體結構中有代表性的最小單位結構如圖所示試回答:(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.1:3:33.2001年曾報道,硼鎂化合物刷新了金屬化合物超導溫度的最高記錄。該化合晶體結構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。則該化合物的化學式可表示為AMg14B6BMg2BCMgB2DMg3B24.如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復單元),已知晶體中2個最近的Cs+離子核間距為acm,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.EQ\F(8M,a3NA)g/cm3B.EQ\F(M,8a3NA)g/cm3C.EQ\F(M,a3NA)g/cm3D.EQ\F(Ma3,NA)g/cm3請回答下列問題:(1)固體C60與金剛石相比較,熔點較高者應是____________,理由是:_________________________________________________________.(2)試估計C60跟F2在一定條件下,能否發(fā)生反應生成C60F60(填“可能”或“不可出能”)_________________________,并簡述其理由:________________________________________________________.(3)通過計算,確定C60分子所含單鍵數(shù).C60分子所含單鍵數(shù)為_______________.(4)
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