专题十二 大题题空逐空突破（十八）晶胞的结构.pptx

1、大题题空逐空大题题空逐空突破突破(十八十八)晶胞的结构晶胞的结构高考必备模拟预测真题演练内容索引 1.常见原子晶体结构分析高考必备晶体 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键的形成，C原子数与CC键数之比为12(5)密度(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)SiO2(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1个Si,4个“ O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数之比为12(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si(4)密度(

2、a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)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.常见分子晶体结构分析晶体晶体结构结构分析干冰(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(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)白磷(1)面心立方最密堆积(2)密度(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积晶胞配位数6812123.常见金属晶体结构分析(1)金属晶体的四种堆积模型分析原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系2ra一个晶胞内原子数目1224原

3、子空间利用率52%68%74%74%(2)金属晶胞中原子空间利用率计算简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积(3)晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol该晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为a3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为a3NAg，因此有xMa3NA。4.常见离子晶体结构分析(1)典型离子晶体模型NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞配位数及影响因素配位数684F：4；Ca2：8影响因素阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与阴阳离子的电荷比和离子键的纯粹程度有关等密度的计

4、算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)(2)晶格能定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据，可以用来衡量离子键的强弱，晶格能越大，离子键越强。影响因素：晶格能的大小与阴阳离子所带电荷数、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大。对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。返回1.2020全国卷，35(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有_个。真题演练1

5、2345电池充电时，LiFeO4脱出部分Li，形成Li1xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x_，n(Fe2)n(Fe3)_。413312345解析根据(a)图，小圆点为Li，位于顶点的Li有8个，位于棱上的Li有4个，位于面心的Li有4个，晶胞中共含有Li的个数为所以每个晶胞中含有LiFePO4的单元数为4。123452.2020新高考全国卷(山东)，17(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。12345 坐标原子xyzCd000Sn000.

6、5As0.250.250.12512345 坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有_个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn_(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有_个。4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)412345解析由题给原子的分数坐标和晶胞图示可知，小白球表示的是Sn原子，Sn原子位于面心和棱上，因此一个晶胞中含Sn原子的个数6 4 4。由Sn和As的分数坐标可知，x、y轴上apm长的分数坐标为1，z轴上2apm长的分数坐标为1。小黑球表示的是Cd原子，与Cd(0,0,0)最近的Sn有两个，其分数坐标分

7、别为(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)。灰球表示的是As原子，每个Sn周围与Sn等距离的As原子有4个，即与单个Sn键合的As有4个。3.2019全国卷，35(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。12345123454.2019全国卷，35(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如

8、图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为则原子2和3的坐标分别为_、_。12345SmFeAsO1xFx12345解析由题给信息可知，2molLi(g)变为2molLi(g)吸收1040kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520kJmol1；0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量，因此O=O键的键能为498kJmol1；Li2O的晶格

9、能为2908kJmol1。5.2018全国卷，35(4)(5)(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。520498290812345(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_gcm3(列出计算式)。12345返回铁原子的配位数是_，假设铁原子的半径是rcm，该晶体的密度是gcm3，则铁的相对原子质量为_(设阿伏加德罗常数的值为NA)。(一一)和俯视图有关的晶体结

10、构分析和俯视图有关的晶体结构分析1.Fe的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的AD图中正确的是_(填字母)。模拟预测12345678A89 10 11 12 13 14123456789 10 11 12 13 142.LiFeAs可组成一种新型材料，其立方晶胞结构如图所示。若晶胞参数为anm，A、B处的两个As原子之间距离为_nm，请在z轴方向投影图中画出铁原子的位置，用“”表示_。123456789 10 11 12 13 143.砷化硼是近期受到广泛关注的一种半导体材料。砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子分数坐标为：12345678请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图，已知晶体密度为

11、dgcm3，As半径为apm，假设As、B原子相切，则B原子的半径为_pm(写计算表达式)。答案9 10 11 12 13 1412345678解析由各原子分数坐标可知，晶胞中B原子处于晶胞的顶点、面心位置，而As原子处于晶胞内部，处于B原子形成的正四面体体心位置，晶胞三维结构如图所示：(注：小球大小不代表原子大小)，投影时顶点原子形成正方形的顶点，左、右侧面及前、后面的面心原子投影处于正方形棱心，而上、下底面面心原子投影重合处于正方形的中心，As原子投影处于正方形内部且处于正方形对角线上(As原子投影、上下底面面心B原子投影将对角线4等分)，故砷化硼晶胞俯视图为；9 10 11 12 13

12、14123456789 10 11 12 13 144.氮化镓是一种半导体材料。晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。(1)与同一个Ga原子相连的N原子构成的立体构型为_。12345678正四面体形解析与同一个Ga原子相连的N原子，与4个顶点的距离相等，构成的立体构型为正四面体形。9 10 11 12 13 14(2)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，则2、3、4原子的分数坐标不可能是_(填字母)。a.(0.75,0.25,0.25)b.(0.25,0.75,0.

13、75)c.(0.25,0.75,0.25)d.(0.75,0.75,0.75)12345678b解析根据1原子的分数坐标可知2、3、4原子的分数坐标分别为(0.25，0.75，0.25)、(0.75,0.25,0.25)、(0.75,0.75，0.75)，故选b。9 10 11 12 13 14(3)GaN原子中N和N原子核间距为apm，GaN摩尔质量为Mgmol1，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的密度为_gcm3(1pm1012m)。123456789 10 11 12 13 145.硫化锂是目前正在研发的锂离子电池的新型固体电解质，为立方晶系晶体，其晶胞参数为apm。该晶胞中离子的

14、分数坐标为：12345678(1)在图上画出硫化锂晶胞沿x轴投影的俯视图。答案9 10 11 12 13 1412345678解析根据硫离子的分数坐标参数，硫离子位于晶胞的面心、顶点；根据锂离子的分数坐标参数，锂离子位于晶胞的内部，结合坐标位置，则硫化锂晶胞沿x轴投影的俯视图为。9 10 11 12 13 14(2)硫离子的配位数为_。123456788解析根据(1)中的分析，结合俯视图，从面心的S2看，周围与之等距且最近的Li有8个，所以S2的配位数为8。9 10 11 12 13 14(3)设NA为阿伏加德罗常数的值，硫化锂的晶体密度为_gcm3(列出计算表达式)。123456789 10

15、 11 12 13 146.硅和碳在同一主族。下图为SiO2晶体中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视图)，其中O原子略去，Si原子旁标注的数字表示每个Si原子位于z轴的高度，则SiA与SiB之间的距离是_nm。123456789 10 11 12 13 1412345678解析根据图可知其三维模型为(图中黑球和白球均为硅原子，氧原子位于两个硅原子之间，省略)，图中ABCD四个Si原子形成正四面体结构，且AB距离等于AC距离，AC距离在底面投影为底面面对角线的一半，则SiA与SiB的距离9 10 11 12 13 147.磷化硼晶胞的示意图如图甲所示，其中实心球表示P原子，空心球表示B

16、原子，晶胞中P原子空间堆积方式为_；设阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞参数为acm,磷化硼晶体的密度为_gcm3(列出计算式)；若磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙所示(虚线圆圈表示P原子的投影)，请在图乙中用实心圆点画出B原子的投影位置。12345678面心立方最密堆积答案或9 10 11 12 13 1412345678解析磷化硼晶胞中，P原子分布在面心和顶点，由此可确定空间堆积方式为面心立方最密堆积；在磷化硼晶胞中，含有P原子的个数为864，含有B原子个数为4，由此可求出1个晶胞的质量，再由晶胞参数acm，可求出晶胞的体积，由此求出磷化硼晶体的密度若磷化硼沿着体对角线方向的投影如图乙所

17、示(虚线圆圈表示P原子的投影)，则B原子与面心中的P原子间隔重叠，则在图乙中用实心圆点画出B原子的投影为或。9 10 11 12 13 148.某储氢合金的结构属六方晶系，晶体结构及俯视图分别如图(a)、(b)所示，该储氢合金的化学式是_(填最简式)。已知该储氢合金晶胞底边长为a0.5017nm，高为c0.3977nm，设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为_gcm3(列出计算式)。12345678LaNi59 10 11 12 13 14123456789 10 11 12 13 14(二二)“非立方系非立方系”晶体结构分析晶体结构分析9.天然硅酸盐组成复杂阴离子的基本结构单元是四面体，

18、如图(a)，通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构，图(b)为一种无限长双链的多硅酸根，其中O与Si的原子数之比为_，化学式为_。25.5123456789 10 11 12 13 1412345678解析n个SiO2通过共用顶角氧离子可形成双链结构，找出重复的结构单元，如图：，由于是双链，其中顶点氧占9 10 11 12 13 1410.从石墨晶体结构示意图中截取石墨的晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数为NA，已知sin60石墨晶体的密度为_gcm3(列出计算式)。12345678解析设晶胞的底边长为acm，高为hcm，由图可知，晶胞中含4个C原子，石墨晶体的密度为9 10 11 12 13

19、1411.某种磁性氮化铁的结构如图所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围最近的铁原子个数为_；六棱柱底边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为_gcm3(列出计算式)。12123456789 10 11 12 13 14解析氮化铁晶胞中，由观察可知，面心碳原子与结构单元中6个顶点Fe原子相邻，且与内部3个Fe原子也相邻，密置层为ABAB方式排列，其中铁原子周围最近的铁原子的个数为12；六棱柱底边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为123456789 10 11 12 13 1412.一种类石墨的聚

20、合物半导体gC3N4，其单层平面结构如图1，晶胞结构如图2。123456789 10 11 12 13 14(1)gC3N4中氮原子的杂化类型是_。sp2杂化解析该物质中N原子价层电子对数为3，根据价电子对互斥理论判断N原子杂化类型为sp2杂化。(2)根据图2，在图1中用平行四边形画出一个最小重复单元。答案12345678解析由图2可知，重复的结构单元为六元环和外加三个N原子形成的结构，如图所示：。9 10 11 12 13 14(3)已知该晶胞的体积为Vcm3，中间层原子均在晶胞内部。设阿伏加德罗常数的值为NA，则gC3N4的密度为_gcm3。123456789 10 11 12 13 14

21、13.Fe与S形成的一种化合物晶体的结构如图所示，六棱柱底边边长为apm，高为cpm，阿伏加德罗常数的值为NA，该Fe、S化合物晶体的密度为_gcm3(列出计算式)。123456789 10 11 12 13 14123456789 10 11 12 13 1414.某含铜化合物的晶胞如图所示，晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直。则晶胞中每个Cu原子与_个S原子相连，含铜化合物的化学式为_。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的密度为_gcm3(用含a、b、NA的代数式表示)。412345678CuFeS29 10 11 12 13 14返回123456789 10 11 12 13 14更多精彩内容请登录：本课结束