2025年高二化學(xué)選擇性必修2（人教版）同步課件 第三章 第三節(jié) 第3課時 晶體結(jié)構(gòu)的計算 常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析

晶體結(jié)構(gòu)的計算常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析

第3課時第三章

第三節(jié)<<<

核心素養(yǎng)

發(fā)展目標1.學(xué)會晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算。2.熟知共價、分子、離子晶體的典型代表的結(jié)構(gòu)。

內(nèi)容索引一、晶體結(jié)構(gòu)的計算二、常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析課時對點練晶體結(jié)構(gòu)的計算><一1.均攤法計算晶胞中微粒個數(shù)(1)正方體或長方體晶胞示意圖一、晶體結(jié)構(gòu)的計算微粒位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱每個晶體結(jié)構(gòu)分攤的微粒數(shù)1(2)正六棱柱晶體結(jié)構(gòu)示意圖微粒位置頂角面上棱上內(nèi)部側(cè)棱上下棱每個晶體結(jié)構(gòu)分攤的微粒數(shù)1(3)審題時一定要注意是“分子結(jié)構(gòu)”還是“晶體結(jié)構(gòu)”，若是分子結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式由圖中所有實際存在的原子個數(shù)決定，原子個數(shù)比不約簡。

(4)計算晶胞中微粒的數(shù)目，進而求化學(xué)式根據(jù)均攤法計算出一個晶胞中所含微粒數(shù)目，求出晶胞所含微粒個數(shù)的最簡整數(shù)比，從而寫出晶體的化學(xué)式。2.原子分數(shù)坐標

3.晶胞中粒子配位數(shù)的計算

一個粒子周圍最鄰近的粒子的數(shù)目稱為配位數(shù)。(1)晶體中原子(或分子)的配位數(shù)：若晶體中的微粒為同種原子或同種分子，則某原子(或分子)的配位數(shù)指的是該原子(或分子)最接近且等距離的原子(或分子)的數(shù)目。簡單立方：配位數(shù)為6面心立方：配位數(shù)為12體心立方：配位數(shù)為8

常見晶胞的配位數(shù)如下：(2)離子晶體的配位數(shù)：指一個離子周圍最接近且等距離的異種電性離子的數(shù)目。以NaCl晶體為例①找一個與其他粒子連接情況最清晰的粒子，如圖中心的灰球(Cl-)。②數(shù)一下與該粒子周圍距離最近的粒子數(shù)，如圖標數(shù)字的面心白球(Na+)。確定Cl-的配位數(shù)為6，同樣方法可確定Na+的配位數(shù)也為6。

6.晶體中原子空間利用率(1)思維流程空間利用率是指構(gòu)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。

應(yīng)用體驗CaF2的晶胞為立方晶胞，結(jié)構(gòu)如圖所示：(1)CaF2晶胞中，Ca2+的配位數(shù)為

。

8

應(yīng)用體驗以面心Ca2+為研究對象，在一個晶胞中連接4個F-，通過該Ca2+可形成2個晶胞，所以與該Ca2+距離相等且最近的F-共有8個，因此Ca2+的配位數(shù)是8。

應(yīng)用體驗(2)“原子分數(shù)坐標”可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，已知A、B兩點的原子分數(shù)坐標如圖所示，則C點的原子分數(shù)坐標為

。

應(yīng)用體驗(3)晶胞中兩個F-的最近距離為273.1pm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞的密度為

g·cm-3(列出計算式即可)。

應(yīng)用體驗

返回常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析><二二、常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析1.常見共價晶體結(jié)構(gòu)的分析晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)金剛石

48109°28'641∶2

晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)SiO2

41∶21266

晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)SiC、BP、AlN

4正四面體

2.常見分子晶體結(jié)構(gòu)的分析晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)干冰

8612

晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)白磷

3.常見離子晶體結(jié)構(gòu)的分析晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)NaCl

6644126晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)CsCl

8881186晶體晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析(a/cm為晶胞邊長，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)CaF2

84484

應(yīng)用體驗(1)Na2S的晶胞如圖1所示，設(shè)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(yīng)用體驗

應(yīng)用體驗(2)Na3OCl是一種良好的離子導(dǎo)體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。已知：晶胞參數(shù)為anm，密度為dg·cm-3。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(yīng)用體驗

應(yīng)用體驗②用a、d表示阿伏加德羅常數(shù)的值NA=____________(列計算式)。

返回課時對點練

√1234567891011121312345678910111213

2.根據(jù)如圖幾種晶體結(jié)構(gòu)，下列說法錯誤的是A.鈦酸鈣的化學(xué)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.硒化鋅晶胞中與一個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'√1234567891011121312345678910111213

12345678910111213硒化鋅晶胞中，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(jié)構(gòu)，鍵角為109°28'，故D正確。題組二常見晶體結(jié)構(gòu)的比較與分析3.金屬晶體和離子晶體是重要的晶體類型。下列關(guān)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(zhì)的熔點逐漸增大

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(xué)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12345678910111213√堿金屬單質(zhì)隨核電荷數(shù)的增加熔點逐漸降低，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；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。123456789101112134.如圖是石墨、足球烯(C60)、金剛石三種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法正確的是A.這三種物質(zhì)是碳的同分異構(gòu)體，

燃燒產(chǎn)物相同B.這三種物質(zhì)熔化時，克服的粒

子間作用力完全相同C.等物質(zhì)的量的石墨、金剛石所含的C—C數(shù)目之比為3∶4D.已知C(s，石墨)===C(s，金剛石)

ΔH=+1.9kJ·mol-1，則金剛石比石

墨穩(wěn)定√1234567891011121312345678910111213石墨、足球烯(C60)、金剛石互為同素異形體，燃燒產(chǎn)物相同，故A錯誤；石墨是混合型晶體，熔化時破壞共價鍵和分子間作用力，足球烯屬于分子晶體，熔化時破壞分子間作用力，金剛石是共價晶體，熔化時破壞共價鍵，故B錯誤；12345678910111213石墨中每個C形成3個共價鍵，金剛石中每個C形成4個共價鍵，則等物質(zhì)的量的石墨、金剛石所含的C—C數(shù)目之比為3∶4，故C正確；已知C(s，石墨)===C(s，金剛石)

ΔH=+1.9

kJ·mol-1，說明等量的兩種物質(zhì)，石墨具有的能量更低，所以石墨比金剛石穩(wěn)定，故D錯誤。5.下列關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述錯誤的是A.在CsCl晶體中，Cs+的配位數(shù)為6B.在NaCl晶體中，Na+填充在Cl-形成的正

八面體空隙中C.在干冰晶體中存在范德華力和共價鍵D.在二氧化硅晶體中，平均每個Si原子形

成4個Si—O√12345678910111213Cl-形成正八面體空隙，故Na+填充在Cl-形成的正八面體空隙中，故B正確；干冰分子之間存在范德華力，分子內(nèi)存在共價鍵，故C正確；在二氧化硅晶體中，平均每個Si原子形成4個Si—O共價單鍵，故D正確。123456789101112136.如圖分別是氯化鉀晶體和干冰晶體的晶胞結(jié)構(gòu)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(gòu)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12345678910111213√12345678910111213KCl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；構(gòu)成KCl晶體的微粒是陰、陽離子，構(gòu)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。7.(2023·廣東佛山期中)如圖為幾種晶體或晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法錯誤的是A.18g冰晶體中含有2mol氫鍵B.在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個

數(shù)之比為1∶2C.碘單質(zhì)是分子晶體，碘單質(zhì)在CCl4中

比在水中溶解度更大D.金剛石、MgO、碘單質(zhì)三種晶體的熔點順序為MgO>金剛石>碘單質(zhì)√12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213碘單質(zhì)是非極性分子形成的分子晶體，在非極性有機溶劑中的溶解度大于在極性溶劑水中的溶解度，故C正確；金剛石是共價晶體，熔點高于離子晶體氧化鎂，故D錯誤。123456789101112138.(2023·杭州高二期末)硅材料在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用，下列說法正確的是A.熔、沸點：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(gòu)體D.1molSiO2中含有2molSi—O12345678910111213√12345678910111213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：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；12345678910111213Si12與單晶硅是同種元素形成的不同單質(zhì)，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1

mol

SiO2中含有4

mol

Si—O，故D錯誤。

√12345678910111213

12345678910111213

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。12345678910111213

√1234567891011121312345678910111213磷化硼(BP)結(jié)構(gòu)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；

12345678910111213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(nèi)部，在y軸方向的投影圖為圖2，D正確。11.[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(jié)構(gòu)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。12345678910111213坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213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。

4(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)412345678910111213

坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213由Sn和As的原子分數(shù)坐標可知，x、y軸上a

pm長的分數(shù)坐標為1，z軸上2a

pm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)。坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213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。坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512.如圖為CaF2、H3BO3(層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵結(jié)合)、金屬銅三種晶體(或晶胞)的結(jié)構(gòu)示意圖，請回答下列問題：12345678910111213(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

。

81212345678910111213(2)圖Ⅱ所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中最外能層已達8