專題8.7晶胞配位數(shù)的判斷及晶體密度的計算-備戰(zhàn)2

晶胞配位數(shù)的判斷及晶體密度的計算【考綱要求】1．能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計算?？键c一晶胞中的配位數(shù)【核心知識梳理】1．晶胞中的配位數(shù)(1)概念：在晶體中某一個原子（離子）周圍所接觸到的同種原子（異性離子）的數(shù)目。如NaCl的晶胞模型如圖，Na＋配位數(shù)為6，Cl－配位數(shù)為6。金屬Po為簡單立方堆積，Po的配位數(shù)為6金屬Na、K、Fe為體心立方堆積，配位數(shù)為8(2)晶胞中微粒配位數(shù)的確定方法【精準(zhǔn)訓(xùn)練1】晶胞中的配位數(shù)1．某種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示，該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有________個，Ti原子的配位數(shù)為________。2．O和Na兩元素能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長a＝0.566nm，F(xiàn)的化學(xué)式為________；晶胞中氧原子的配位數(shù)為________。3．金剛砂(SiC)的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石的相似，如圖所示。該晶胞中每個C原子周圍距離最近的C原子個數(shù)為________。4．NiO晶胞如圖所示，其中O原子的配位數(shù)為________?？键c二晶體密度的計算【核心知識梳理】1．晶體密度的計算(1)計算晶胞的質(zhì)量，進(jìn)而計算晶體的密度計算公式：ρ＝eq\f(N·M,NA·V)。式中N與晶胞的組成有關(guān)，M為晶體的摩爾質(zhì)量，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，V為晶胞的體積，其單位為cm3，ρ為晶體的密度，其單位為g·cm－3。(2)計算晶胞中微粒間的距離或晶胞參數(shù)立方晶胞參數(shù)a＝eq\r(3,\f(N·M,NA·ρ))。(3)長度算關(guān)系式：1nm＝1×10－7cm；1pm＝1×10－10cm【精準(zhǔn)訓(xùn)練2】晶體密度的計算5.砷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若其晶胞參數(shù)為bpm，則該晶體的密度為________g·cm－3(列出表達(dá)式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。6．PCl5是一種白色晶體，該晶體的晶胞如圖所示，立方體的晶胞邊長為apm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為________g·cm－3。NiO晶體結(jié)構(gòu)中陰、陽離子的配位數(shù)均為6。若晶胞參數(shù)為apm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度是________g·cm－3。7．(1)金屬錳有多種晶型，其中δ-Mn的結(jié)構(gòu)為體心立方堆積，晶胞參數(shù)為apm。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，δ-Mn的理論密度ρ＝__________g·cm－3(列出計算式)。(2)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為________g·cm－3(列出計算式)。8．金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，六棱柱底邊邊長為acm，高為ccm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為________g·cm－3(列出計算式)。【真題感悟】1.【2021年全國甲卷35題節(jié)選】我國科學(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/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4＋離子在晶胞中的配位數(shù)是________，在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學(xué)式可表示為ZnxZr1－xOy，則y＝________(用x表達(dá))。2.【2021年全國甲卷35題節(jié)選】我國科學(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/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm，該晶體密度為_____g·cm-3（寫出表達(dá)式，相對原子質(zhì)量：O16Zr91）。3.【2021年河北卷35題節(jié)選】○、●分別用表示H2P4-和K+，KH2PO4晶體的四方晶胞如圖（a）所示，圖（b）、圖（c）分別表示的是H2P4-和K+在晶胞xz面、yz面上的位置。若晶胞底邊的邊長均為apm、高為cpm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為g·cm-3（寫出表達(dá)式）。4.【2021年廣東卷35題節(jié)選】理論計算預(yù)測，由汞（Hg）、鍺（Ge）、銻（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a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。②圖c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為 ；該晶胞中粒子個數(shù)比Hg:Ge:Sb= 。設(shè)X的最簡式的式量為Mr，則X晶體的密度為 _g/cm3（列出算式）。5.【2021年湖南卷35題節(jié)選】下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。①已知化合物中Ge和O的原子個數(shù)比為1:4，圖中Z表示 原子(填元素符號)，該化合物的化學(xué)式為 ；②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度 ρ= g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。6.【2020·全國卷Ⅱ，節(jié)選】CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機堿離子CH3NHeq\o\al(＋,3)，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中________的空間位置相同，有機堿CH3NHeq\o\al(＋,3)中，N原子的雜化軌道類型是________；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為________g·cm－3(列出計算式)。7.【2019·全國卷Ⅰ，節(jié)選】圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢?，Cu原子之間最短距離x＝________pm，Mg原子之間最短距離y＝________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是________g·cm－3(列出計算表達(dá)式)。8．【2019·全國卷Ⅱ，節(jié)選】一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________；通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：ρ＝________g·cm－3(已知Sm和As的相對原子質(zhì)量分別為150、75)?！菊n時達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1．(1)某種氮化鋁晶體屬六方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶體內(nèi)與氮原子距離最近且相等的鋁原子的數(shù)目是________，若晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm，則氮化鋁晶體的密度為________g·cm－3用代數(shù)式表示，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，sin60°＝eq\f(\r(3),2)。(2)汞鋇銅氧晶體的晶胞如圖A所示，通過摻雜Ca2＋獲得的具有更高臨界溫度的超導(dǎo)材料如圖B所示。汞鋇銅氧晶體的密度為________g·cm－3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。圖A晶胞中鋇離子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1＋x,2)))和________。摻雜Ca2＋所得超導(dǎo)材料的化學(xué)式為________________。2．(1)已知TiN晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，若該晶胞的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞中Ti原子與N原子的最近距離為________pm。(用含ρ、NA的代數(shù)式表示)(2)晶體Fe3O4的晶胞如圖2所示，該晶體是一種磁性材料，能導(dǎo)電。①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的________(填空間結(jié)構(gòu))空隙。②晶胞中氧離子的堆積方式與某金屬晶體原子堆積方式相同，該堆積方式名稱為____________。③解釋Fe3O4晶體能導(dǎo)電的原因________________________________；若晶胞的體對角線長為anm，則Fe3O4晶體的密度為________g·cm－3。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)3.(1)金屬鈦有兩種同素異形體，常溫下是六方堆積，高溫下是體心立方堆積。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞，晶胞參數(shù)a＝0.295nm，c＝0.469nm，則該鈦晶體的密度為____________g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計算式即可)。(2)Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成鈦酸鹽的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(Ti4＋位于立方體的頂點，Ca2＋處于立方體的中心)。該晶體中，Ti4＋和周圍________個O2－緊相鄰；若該晶胞的密度為dg·cm－3，則鈦氧鍵的鍵長為______pm(用含NA的代數(shù)式表示)。(3)NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①鎳離子的配位數(shù)為________。②若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為ρg·cm－3，則該晶胞中最近的砷離子之間的距離為________pm。4．某氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：①原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖晶胞中，原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))；C為(0,1,1)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。②若該晶體的密度是ρg·cm－3，則晶胞中兩個最近的Fe的核間距為________cm。(用含ρ的代數(shù)式表示，不必化簡)5．(1)鉻的一種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中氧離子與晶體鎂堆積方式一致，鉻離子在其八面體空隙中(如CrA在O1、O2、O3、O4、O5、O6構(gòu)成的八面體空隙中)。①該氧化物的化學(xué)式為________________。②該晶胞有________%八面體空隙未填充陽離子。③已知氧離子半徑為acm，晶胞的高為bcm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶體的密度為________g·cm－3。(用含a、b和NA的代數(shù)式表示)(2)①血紅蛋白在血液中輸送氧氣，其結(jié)構(gòu)如圖2，F(xiàn)e2＋的配位數(shù)為________，當(dāng)空氣中CO濃度較大時，人體會缺氧窒息，甚至死亡，其原理是________________________________________________。②晶體α-X只含鈉、鎂、鉛三種元素，其晶胞如圖3，鈉原子填滿Pb原子的四面體空隙，X的化學(xué)式為______________________________________________________。若Pb原子與Na原子的最近距離為anm，則該晶胞的密度為________g·cm－3(用含