晶體結構的計算　常見晶體結構的比較與分析+高二下學期化學人教版（2019）選擇性必修2

第3課時

晶體結構的計算

常見

晶體結構的比較與分析晶體結構的計算

一常見晶體結構的比較與分析

二1.常見共價晶體結構的分析晶體晶胞結構結構分析(a為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)金剛石

(1)每個C與相鄰___個C以共價鍵結合，形成正四面體結構。每個晶胞中含__個C原子(2)鍵角均為__________(3)最小碳環(huán)由___個C組成且6個C不在同一平面內，每個C原子被12個六元環(huán)共用(4)每個C參與___個C—C的形成，C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為______(5)ρ＝_______

g·cm－3，鍵長＝48109°28′641∶2SiO2

(1)每個Si與__個O以共價鍵結合，形成正四面體結構(2)每個正四面體占有1個Si,4個“O”，因此二氧化硅晶體中Si與O的個數(shù)比為______(3)最小環(huán)上有___個原子，即___個O,____個Si(4)ρ＝______

g·cm－3SiC、BP、AlN

(1)每個原子與另外___個不同種類的原子形成_________結構(2)密度：ρ(SiC)＝_______

g·cm－3；ρ(BP)＝______

g·cm－3；ρ(AlN)＝________

g·cm－341∶212664正四面體2.常見分子晶體結構的分析晶體晶胞結構結構分析(a為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)干冰

(1)___個CO2分子占據(jù)立方體頂角且在___個面的面心又各有1個CO2分子(2)每個CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有___個(3)ρ＝_______g·cm－3白磷

86123.常見離子晶體結構的分析晶體晶胞結構結構分析(a為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)NaCl

(1)在晶體中，每個Na＋同時吸引___個Cl－，每個Cl－同時吸引___個Na＋，配位數(shù)為6。每個晶胞含___個Na＋和___個Cl－(2)在每個Cl－周圍最近且等距離

的Cl－有____個，在每個Cl－周圍最近且等距離

的Na＋有___個6644126CsCl

(1)在晶體中，每個Cl－吸引___個Cs＋，每個Cs＋吸引___個Cl－，配位數(shù)為___。每個晶胞含____個Cs＋和___個Cl－(2)在每個Cs＋周圍最近且等距離

的Cl－有____個，在每個Cl－周圍最近且等距離(a)的Cl－有___個8881186CaF2

(1)Ca2＋的配位數(shù)為___，F(xiàn)－的配位數(shù)為___，每個晶胞含___個Ca2＋、___個F－(2)與F－緊鄰的____個Ca2＋構成一個正四面體(3)F－與Ca2＋之間最短的距離為晶胞體對角線長的___84484(1)Na2S的晶胞如圖所示，設S2－的半徑為r1cm，Na＋半徑為r2cm。試計算Na2S晶體的密度為_______________________(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，寫出表達式，不用化簡)。應用體驗(2)Na3OCl是一種良好的離子導體，其晶胞結構如圖所示。已知：晶胞參數(shù)為anm，密度為dg·cm－3。應用體驗①Na3OCl晶胞中，Cl－位于各頂角位置，Na＋位于______位置，兩個Na＋之間的最短距離為______nm。面心應用體驗②用a、d表示阿伏加德羅常數(shù)的值NA＝____________(列計算式)。課時對點練

123456789101112131415對點訓練√123456789101112131415對點訓練2.已知某離子晶體晶胞如圖所示，其摩爾質量為Mg·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為dg·cm－3。下列說法正確的是A.晶體晶胞中陰、陽離子的個數(shù)都為1B.晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都是4C.該晶胞可能是NaCl的晶胞123456789101112131415對點訓練√123456789101112131415對點訓練利用均攤法分析可知，晶體晶胞中陰、陽離子的個數(shù)都為4，A錯誤；晶胞中陰、陽離子的配位數(shù)都是6，B錯誤；3.(2022·山西柳林縣鑫飛中學高二期中)根據(jù)如圖幾種晶體結構，下列說法錯誤的是A.鈦酸鈣的化學式為CaTiO3B.在金剛石晶體中，碳原子與碳

碳鍵(C—C)數(shù)目之比為1∶2C.硒化鋅晶體中與一個Se2－距離

最近且相等的Se2－有8個D.CaF2中F－與距離最近的Ca2＋所

形成的鍵的夾角為109°28′√123456789101112131415對點訓練123456789101112131415對點訓練金剛石中1個C原子連接4個碳原子形成4個C—C,1個C—C被兩個碳原子共有，因此C原子與C—C數(shù)目之比是1∶2，故B正確；123456789101112131415對點訓練硒化鋅晶體中，與一個Se2－距離最近且相等的Se2－有12個，故C錯誤；由氟化鈣的晶胞可看出一個F與4個Ca可以形成正四面體結構，鍵角為109°28′，故D正確。123456789101112131415對點訓練題組二常見晶體結構的比較與分析4.如圖所示是從NaCl或CsCl的晶胞結構中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶胞中分割出來的結構圖是A.圖(1)和(3) B.圖(2)和(3)C.圖(1)和(4) D.只有圖(4)√123456789101112131415對點訓練NaCl晶體中，每個Na＋周圍最鄰近的Cl－有6個，構成正八面體，同理，每個Cl－周圍最鄰近的6個Na＋也構成正八面體，Na＋位于面心和頂角，Cl－位于體心和棱上，由此可知圖(1)和(4)是從NaCl晶體中分割出來的結構圖，C項正確。123456789101112131415對點訓練5.金屬晶體和離子晶體是重要的晶體類型。下列關于它們的說法正確的是A.隨核電荷數(shù)的增加，堿金屬單質的熔點逐漸降低，密度逐漸增大

B.在鋅晶體中，1個Zn2＋只與2個自由電子存在強烈的相互作用C.離子晶體中的化學鍵很難斷裂，因此離子晶體具有延展性D.NaCl晶體中離子鍵比MgO晶體中離子鍵弱√123456789101112131415對點訓練堿金屬單質隨核電荷數(shù)的增加熔點逐漸降低，密度有增大趨勢，但鈉的密度比鉀大，A說法錯誤；在鋅晶體中，自由電子屬于整個晶體，B說法錯誤；離子晶體中的化學鍵很難斷裂，離子不能自由移動，因此離子晶體不具有延展性，C說法錯誤；NaCl晶體中Na＋、Cl－的半徑分別大于Mg2＋、O2－的半徑，且所帶的電荷數(shù)少，則NaCl晶體中離子鍵比MgO晶體中離子鍵弱，D說法正確。123456789101112131415對點訓練6.下列關于CaF2的表述正確的是A.Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用B.F－的半徑小于Cl－，則CaF2的熔點低于CaCl2C.陰、陽離子個數(shù)比為2∶1的物質，均與CaF2晶體結構相同D.CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電√123456789101112131415對點訓練Ca2＋與F－之間既有靜電吸引作用，也有靜電排斥作用，A錯誤；離子所帶電荷數(shù)相同，F(xiàn)－的半徑小于Cl－，所以CaF2的熔點高，B錯誤；晶體結構還與離子的半徑大小有關，所以陰、陽離子個數(shù)比為2∶1的物質，不一定與CaF2晶體結構相同，C錯誤；

CaF2中的化學鍵為離子鍵，CaF2在熔融狀態(tài)下能發(fā)生電離，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電，D正確。123456789101112131415對點訓練7.如圖分別是氯化鉀晶體和干冰晶體的晶胞結構示意圖。下列說法正確的是A.兩種晶體熔化時克服的作用力相同B.構成兩種晶體的微粒均是原子C.二者的硬度和熔、沸點差別較大D.兩種晶體均屬于離子晶體√123456789101112131415對點訓練構成KCl晶體的微粒是陰、陽離子，構成干冰晶體的微粒是分子，B錯誤；離子晶體的硬度和熔、沸點較大，分子晶體的硬度和熔、沸點較小，C正確。KCl為離子晶體，熔化時克服的是離子鍵，干冰為分子晶體，熔化時克服的是分子間作用力，A、D錯誤；123456789101112131415對點訓練8.有關晶體(或晶胞)的結構如圖所示，下列說法不正確的是A.在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－有6個B.在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2＋C.在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與碳碳鍵個數(shù)之比為1∶2D.該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE√123456789101112131415對點訓練在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－有6個，故A正確；123456789101112131415對點訓練氣態(tài)團簇分子不同于晶胞，氣態(tài)團簇分子中含有4個E原子，4個F原子，則分子式為E4F4或F4E4，故D錯誤。123456789101112131415對點訓練9.硅材料在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的應用，下列說法正確的是A.熔、沸點比較：金剛石<SiCB.SiC中Si原子的配位數(shù)為4C.Si12與單晶硅互為同分異構體D.1molSiO2中含有2molSi—O√123456789101112131415對點訓練金剛石和SiC均為共價晶體，原子半徑越小，共價鍵鍵能越大，共價晶體的熔、沸點越高，原子半徑：C<Si，所以熔、沸點比較：金剛石>SiC，故A錯誤；碳化硅晶體中每個Si原子連接4個C原子，則SiC中Si原子的配位數(shù)為4，故B正確；Si12是分子晶體，單晶硅是共價晶體，是同種元素形成的不同單質，互為同素異形體，故C錯誤；二氧化硅晶體中每個Si原子連接4個O原子，形成4個Si—O，則1molSiO2中含有4molSi—O，故D錯誤。12345678910111213141510.(2022·河北高三模擬)某合金的立方晶胞結構如圖。已知：Cd位于頂角和面心，Te位于金屬原子構成的四面體空隙中，晶胞參數(shù)是apm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是綜合強化√123456789101112131415綜合強化2∶4＝1∶1∶2，因此該合金的化學式為MnCdTe2，故A項錯誤；123456789101112131415綜合強化根據(jù)立體幾何可知，晶胞中四面體空隙的占有率小于100%，故C項錯誤；1mol該晶體占有的體積V＝NA×(a×10－12)3m3，因此該晶體的摩爾體積為Vm＝NA×(a×10－12)3m3·mol－1，故D項錯誤。5.金屬晶體中原子空間利用率(1)思維流程空間利用率是指構成晶體的原子在整個晶體空間中所占有的體積百分比，首先分析晶胞中原子個數(shù)和原子半徑，計算出晶胞中所有原子的體積，其次根據(jù)立體幾何知識計算出晶胞的棱長，計算出晶胞的體積，即可順利解答此類問題。123456789101112131415綜合強化√123456789101112131415綜合強化金晶體為面心立方堆積，則晶胞面對角線為金原子半徑的4倍，金原子半徑為rcm，123456789101112131415綜合強化12.(2022·山東臨沂高二期中)磷化硼(BP)是一種半導體材料，熔點：1100℃，其結構與氮化硼相似，晶胞結構如圖1，下列說法正確的是A.熔點：BP>BNB.晶體中P周圍距離最近且相等

的P有8個C.若圖中①處磷原子分數(shù)坐標為

(0,0,0)，則②處的B原子分數(shù)坐

標為D.磷化硼晶胞在y軸方向的投影圖為圖2√123456789101112131415綜合強化磷化硼(BP)結構與氮化硼相似，均為共價晶體，N原子半徑小，B—N鍵長短，鍵能大，故BN熔點高，A錯誤；123456789101112131415綜合強化磷化硼晶胞中頂角和面心全部為P原子，在y軸方向的投影落在頂角和棱心；4個小立方體體心位置為B原子，在y軸方向的投影均勻落在內部，在y軸方向的投影圖為圖2，D正確。13.[2020·山東，17(4)]以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分數(shù)坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結構如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分數(shù)坐標如表所示。123456789101112131415綜合強化坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有___個Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn____________________(用分數(shù)坐標表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有____個。123456789101112131415綜合強化坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.1254(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4123456789101112131415綜合強化由題給原子的分數(shù)坐標和晶胞圖可知，小白球表示的是Sn原子，Sn原子位于面上和棱上，123456789101112131415綜合強化由Sn和As的原子分數(shù)坐標可知，x、y軸上apm長的分數(shù)坐標為1，z軸上2apm長的分數(shù)坐標為1。小黑球表示的是Cd原子，與Cd(0,0,0)最近的Sn有兩個，其分數(shù)坐標分別為(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)。大灰球表示的是As原子，每個Sn周圍與Sn等距離的As原子有4個，即與單個Sn鍵合的As有4個。14.如圖為CaF2、H3BO3(層狀結構，層內的H3BO3分子通過氫鍵結合)、金屬銅三種晶體(或晶胞)的結構示意圖，請回答下列問題：123456789101112131415綜合強化(1)圖Ⅰ所示的CaF2晶胞中與Ca2＋最近且等距離的F－數(shù)為____，圖Ⅲ中一個銅原子周圍緊鄰的銅原子數(shù)為_____。812123456789101112131415綜合強化(2)圖Ⅱ所示的物質結構中最外能層已達8電子結構的原子是_____，H3BO3晶體中B原子個數(shù)與極性鍵個數(shù)之比為________。O1∶6H3BO3屬于分子晶體，一個B連有三個O原子，三個O原子