2022届高中化学新教材同步选择性必修第二册 第3章 微专题6 晶体结构的分析与计算.docx

1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 微专题微专题 6晶体结构的分析与计算晶体结构的分析与计算 1常见共价晶体结构的分析 晶 体 晶体结构结构分析 金 刚石 (1)每个 C 与相邻 4 个 C 以共价键结合，形成正四面体 结构 (2)键角均为 10928 (3)最小碳环由 6 个 C 组成且 6 个 C 不在同一平面内 (4)每个 C 参与 4 个 CC 的形成，C 原子数与 CC 数之比为 12 (5)密度812 gmol 1 NAa3cm3 (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德 罗常数的值) SiO 2 (1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合， 形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有

2、 1 个 Si，4 个“1 2O”，因此二氧 化硅晶体中 Si 与 O 的个数比为 12 (3)最小环上有 12 个原子，即 6 个 O，6 个 Si (4)密度860 gmol 1 NAa3cm3 (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德 罗常数的值) SiC 、BP、 AlN (1)每个原子与另外 4 个不同种类的原子形成正四面体 结构 (2)密度：(SiC)440 gmol 1 NAa3cm3 ；(BP) 442 gmol 1 NAa3cm3 ；(AlN)441 gmol 1 NAa3cm3 (a 为晶胞边长，NA 为阿伏加德罗常数的值) 2.常见分子晶体结构的分析 晶 体 晶体结构结构分析 2

3、022 高中化学新教材同步讲义资料 干 冰 (1)每 8 个 CO2构成 1 个立方体且在 6 个面的面心又各 有 1 个 CO2 (2)每个 CO2分子周围紧邻的 CO2分子有 12 个 (3)密度444 gmol 1 NAa3cm3 (a 为晶胞边长， NA为阿伏加德 罗常数的值) 白 磷 密度4124 gmol 1 NAa3cm3 (a 为晶胞边长，NA为阿伏加德 罗常数的值) 3.常见离子晶体结构的分析 NaCl 型CsCl 型ZnS 型CaF2型 晶胞 配位数684 F ：8；Ca2： 4 密度的计算 (a 为晶胞边长， NA为阿伏加德 罗常数的值) 458.5 gmol 1 NAa

4、3cm3 168.5 gmol 1 NAa3cm3 497 gmol 1 NAa3cm3 478 gmol 1 NAa3cm3 1AB 型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的 是() AB CD 答案B 解析从各图中可以看出都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 2如图为几种晶体或晶胞的示意图： 请回答下列问题： (1)上述晶体中，微粒之间以共价键结合形成的晶体是_。 (2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰 5 种晶体的熔点由高到低的顺序为_。 (3)NaCl 晶胞与 MgO 晶胞相同，Na

5、Cl 晶体的离子键_(填“大于”或“小于”)MgO 晶体的离 子键，原因是_。 (4)CaCl2晶体中 Ca2 的配位数_。 (5)冰的熔点远高于干冰，除 H2O 是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是 _。 答案(1)金刚石晶体 (2)金刚石MgOCaCl2冰干冰 (3)小于MgO 晶体中离子所带电荷数大于 NaCl 晶体中离子所带电荷数；且 r(Mg2 )r(Na)、r(O2) r(Cl ) (4)8 (5)水分子之间形成氢键 解析(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越多， 则离子晶体熔点越高，故 MgO 的熔点高于 CaCl2；

6、金刚石是共价晶体，熔点最高；冰、干冰均为分子晶体， 冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)氯化钙类似氟化钙，Ca2 的配位数为 8，Cl的配位数为 4。 32017全国卷，35(5)MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式， X射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420 nm， 则 r(O2 )为_nm。 MnO 也属于 NaCl 型结构， 晶胞参数为 a0.448 nm，则 r(Mn2 )为_nm。 答案0.1480.076 解析由题意知在 MgO 中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以 2 2 a 2r(O2 )，r(O2

7、)0.148 nm；MnO 的晶胞参数比 MgO 更大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿 2022 高中化学新教材同步讲义资料 坐标轴方向接触，故 2r(Mn2 )r(O2)a，r(Mn2)0.076 nm。 4Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA， 则 Li2O 的密度为_gcm 3(列出计算式)。 答案 87416 NA0.466 510 73 解析由题给图示可知，Li 位于晶胞内部，O 位于顶点和面心，因此一个晶胞有 8 个 Li，O 原子个数 为 61 28 1 84。因此一个 Li 2O 晶胞的质量为87416

8、NA g，一个晶胞的体积为(0.466 510 7)3 cm3， 即该晶体密度为 87416 NA0.466 510 73 gcm 3。 52018全国卷，35(5)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为 a nm、FeS2相对分子质量为 M、阿 伏加德罗常数的值为 NA，其晶体密度的计算表达式为_gcm 3；晶胞中 Fe2位于 S2 2所 形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。 答案 4M NAa310 21 2 2 a 解析分析晶胞结构可知，Fe2 位于棱心和体心，S2 2位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的 Fe2 个数为 121 414，每个晶胞中含有的 S 2 2个数为 6

9、1 28 1 84，即每个晶胞中含有 4 个 FeS 2。一个 晶胞的质量4M NA g，晶胞的体积(a10 7)3 cm3，该晶体的密度为 4M NAa10 73 gcm 34M NAa310 21gcm 3。正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正八面体的边长为2 2 a nm。 6CaF2的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示： (1)CaF2晶胞中，Ca2 的配位数为_。 (2)“原子坐标参数”可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知 A、B 两点的原子坐标参数如图所示， 2022 高中化学新教材同步讲义资料 则 C 点的“原子坐标参数”为(_，_，1 4) (3)晶胞中两个 F 的最近距离为

10、 273.1 pm，用 NA 表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为 _gcm 3(列出计算式即可)。 答案(1)8(2)3 4 3 4 (3) 478 NA546.210 103 解析(1)以面心 Ca2 为研究对象，在一个晶胞中连接 4 个 F，通过该 Ca2可形成 2 个晶胞，所以与 该 Ca2 距离相等且最近的 F共有 8 个，因此 Ca2的配位数是 8。 (2)观察 A、B、C 的相对位置，可知 C 点的 x 轴坐标是3 4，y 轴坐标是 3 4，z 轴坐标是 1 4。 (3)根据晶胞结构可知，在一个晶胞中含有 Ca2 的个数：1 88 1 264，含有 F 的个数：188， 即一个

11、晶胞中含有 4 个 CaF2，根据 C 点的坐标可知：晶胞中 F 之间的距离为晶胞边长的一半，所以晶胞 参数 L2273.1 pm546.2 pm，则该晶胞的密度为m V 478 NA546.210 103 gcm 3。 7Cu 与 Cl 形成某种化合物的晶胞如图所示，该晶体的密度为 gcm 3，晶胞边长为 a cm，则阿伏加 德罗常数为_(用含、a 的代数式表示)。 答案 398 a3 mol 1 解析晶胞中黑色球数目为 4、白色球数目为 81 86 1 24，该化合物为 CuCl，晶胞质量为 46435.5 gmol 1 NA gcm 3(a cm)3，整理可得 NA398 a3 mol 1。