1、必备知识 整合 关键能力 突破 第第3 3讲晶体结构与性质讲晶体结构与性质 必备知识 整合 关键能力 突破 一、晶体和晶胞一、晶体和晶胞 必备知识 整合 1.晶体与非晶体晶体与非晶体 晶体非晶体 结构特征原子在三维空间里呈周期性有 序排列原子排列相对无 序 性质 特征 自范性有无 熔点固定 不固定 异同表现有各向异性无各向异性 区别 方法 熔点法有固定熔点无固定熔点 X射线对固体进行X-射线衍射实验 必备知识 整合 关键能力 突破 2.获得晶体的三条途径获得晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 3.晶胞晶胞 (1)概念:
2、晶胞是描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体中晶胞的排列无隙、并置 无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。 并置:所有晶胞平行 排列、取向 相同。 必备知识 整合 关键能力 突破 二、晶体类型、结构和性质二、晶体类型、结构和性质 1.四种晶体类型比较四种晶体类型比较 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体 构成 粒子 分子 原子 金属阳离子、自 由电子 阴、阳离子 粒子间的相 互作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 硬度较小很大有的很大,有的很小较大 必备知识 整合 关键能力 突破 熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高 溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性 溶
3、剂 导电、传热性 一般不导电,溶于水后 有的导电 一般不具有导电性电和热的良导体 晶体不导电,水溶液 中或熔融态下导电 物质类别 及举例 部分非金属单质、非 金属氢化物、酸、部 分非金属氧化物、绝 大多数有机物(有机盐 除外) 部分非金属单质(如金 刚石、晶体硼),部分 非金属化合物(如 SiC、SiO2) 金属单质(如Na、 Al、Fe)与合金 (如青铜) 金属氧化物(如K2O、 Na2O)、强碱(如 KOH、NaOH)、绝 大部分盐(如NaCl) 必备知识 整合 关键能力 突破 2.典型晶体模型典型晶体模型 晶体晶体结构晶体详解 原 子 晶 体 金刚石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共
4、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组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条CC键的形成,C原子数与CC键数之比为1 2 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”,N(Si) N(O)=1 2 (3)最小环上有12 个原子,即6 个O, 6 个Si 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 分 子 晶 体 干冰 (1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各有1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12 个 离 子 晶 体 NaCl型 (1)每个Na+
5、(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个。每个Na+周围等距且紧 邻的Na+有12 个 (2)每个晶胞中含4 个Na+和4 个Cl- CsCl型 (1)每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有8 个,每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的 Cs+(Cl-)有6 个 (2)如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl- 必备知识 整合 关键能力 突破 金 属 晶 体 简单立 方堆积 典型代表Po,配位数为6 ,空间利用率52% 面心立 方最密 堆积 典型代表Cu、Ag、Au,配位数为12 ,空间利用率74% 体心立 方堆积 典型代表Na、K、Fe,配位数为8 ,空间利用率68% 六方最 密堆
6、积 典型代表Mg、Zn、Ti,配位数为12 ,空间利用率74% 必备知识 整合 关键能力 突破 3.晶格能晶格能 (1)定义 气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:kJmol-1 。 (2)影响因素 a.离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大 。 b.离子的半径:离子的半径越小 ,晶格能越大。 (3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大,形成的离子晶体越稳定 ,且熔点越高 ,硬度越大 。 必备知识 整合 关键能力 突破 三、晶胞组成的计算三、晶胞组成的计算“均摊法均摊法” 1.“均摊法均摊法”突破晶胞组成的计算突破晶胞组成的计算 (1)原则:晶胞任意位置上的一个粒子如
7、果是被n个晶胞所共有,那么每个晶胞 对于这个粒子分得的份额就是。 (2)方法 a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 1 n 必备知识 整合 关键能力 突破 b.非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六 边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占有个碳原子,一个 六边形实际占有6=2个碳原子。又如,在六棱柱晶胞(如图中所示的MgB2 1 3 1 3 必备知识 整合 关键能力 突破 晶胞)中,顶点上的原子为6个晶胞(同层3个,上层或下层3个)共有,面上的原子 为2个晶胞共有,因此晶胞中镁原子个数为12+2=3,硼原子个数为6。 1 6 1 2
8、必备知识 整合 关键能力 突破 2.晶胞求算晶胞求算 (1)晶体密度的计算 晶体密度() (2)晶体微粒与M、之间的关系 =,其中N为1个晶胞中所含“分子”数目,M为摩尔质量,NA为阿伏加德 罗常数的值,V为1个晶胞的体积。 A NM NV 必备知识 整合 关键能力 突破 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子() (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子() (3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高() (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低() (5)离子晶体一定都含有金属元素() 必备知识 整合 关键能力 突破 (6)金属元素和非金属元素
9、组成的晶体不一定是离子晶体() (7)金属钠形成的晶体中,每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个( ) (8)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个() 必备知识 整合 关键能力 突破 2.用“”或“”填空。 (1)晶体熔点:CF4 CCl4 CBr4 碳化硅 晶体硅。 (3)熔点:Na Mg NaCl NaBr NaI。 必备知识 整合 关键能力 突破 3.分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型。 (1)碳化铝,黄色晶体,熔点2 200 ,熔融态不导电:原子晶体 。 (2)五氟化矾,无色晶体,熔点19.5 ,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等:分子晶体 。 (3)溴化钾,无色晶体
10、,熔融时或溶于水中都能导电:离子晶体 。 (4)硼,熔点2 300 ,沸点2 550 ,硬度大:原子晶体 。 (5)硒,熔点217 ,沸点685 ,溶于氯仿:分子晶体 。 (6)锑,熔点630.74 ,沸点1 750 ,导电:金属晶体 。 必备知识 整合 关键能力 突破 考点一晶体及其类型、结构与性质 关键能力 突破 题组一晶体类型的判断题组一晶体类型的判断 1.现有下列物质:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、 C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是NaCl、Na2S 。 (2)其中既含有离子
11、键又含有极性共价键的离子晶体是NaOH、(NH4)2S 。 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是(NH4)2S 。 (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是Na2S2 。 (5)其中含有极性共价键的非极性分子是CO2、CCl4、C2H2 。 (6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是C2H2 。 (7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是H2O2 。 (8)其中含有极性共价键的原子晶体是SiO2、SiC 。 (9)其中不含共价键的分子晶体是晶体氩 ,只含非极性键的原子晶体是 晶体硅、金刚石 。 必备知识 整合
12、关键能力 突破 2.有A、B、C三种晶体,分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组 成,对这三种晶体进行实验,结果如下表所示: 熔点/硬度水溶性导电性水溶液与Ag+反应 A811较大易溶水溶液或熔融态导电白色沉淀 B3 500很大不溶不导电不反应 C-114.2很小易溶液态不导电白色沉淀 必备知识 整合 关键能力 突破 (1)晶体的化学式分别为ANaCl 、BC 、CHCl 。 (2)晶体的类型分别是A离子晶体 、B原子晶体 、C分子晶体 。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A 离子键 、B 共价键 、C范德华力 。 解析解析 根据晶体的性质可知,A为离子晶体,只能为NaCl,微粒间的作
13、用力为离 子键;B应为原子晶体,只能为金刚石,微粒间的作用力为共价键;C应为分子晶 体,且易溶于水,只能为HCl,微粒间的作用力为范德华力。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组二典型晶体模型的结构分析题组二典型晶体模型的结构分析 3.判断下列物质的晶胞结构,将对应序号填在线上。 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 (1)干冰晶体 ; (2)氯化钠晶体 ; (3)金刚石 ; (4)钠 ; (5)冰晶体 ; (6)铜晶体 。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(1)在金刚石晶体中最小碳环含有6 个C原子;每个C原子被12 个最 小碳环共用。 (2)在干冰晶体中粒子间
14、作用力有共价键、范德华力 。 (3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为2NA (设NA为阿伏加德罗常数的 值)。 (4)在NaCl晶体中,每个Na+周围有12 个距离最近且相等的Na+,每个Na+周 围有6 个距离最近且相等的Cl-,其空间构型为正八面体形 。 (5)在CaF2晶体中,每个Ca2+周围距离最近且等距离的F-有8 个;每个F-周围 距离最近且等距离的Ca2+有4 个。 必备知识 整合 关键能力 突破 5.(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石中属于原子晶体的有SiC、Si、金刚石 , 其熔点高低的顺序为金刚石SiCSi ,理由是CC键、CSi键、 SiSi键的键长依次增大
15、,键能依次减小,熔点依次降低 。 (2)干冰、冰二者的熔点较高的是冰 ,其理由是冰晶体中分子间存在 氢键 。 (3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是CS2和CO2均为分子晶体,CS2的相对分子 质量大,分子间作用力大,因此CS2熔、沸点高于CO2 。 (4)BN、MgBr2、SiCl4的熔点高低的顺序为BNMgBr2SiCl4 。 题组三晶体熔、沸点的比较题组三晶体熔、沸点的比较 必备知识 整合 关键能力 突破 名师总结名师总结 晶体熔、沸点高低的比较方法 1.不同类型晶体熔、沸点的比较 不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。 2.同种类型晶体熔、沸点的比较 (1)原子
16、晶体 。 (2)离子晶体 a.一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力 越强,其晶体的熔、沸点越高。 必备知识 整合 关键能力 突破 b.晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高。 (3)分子晶体 a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反 常得高。 b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。 c.组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大, 熔、沸点越高,如CON2。 d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 (4)金属晶体 金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属晶体的熔、沸
17、 点越高。 必备知识 整合 关键能力 突破 考点二晶胞及其相关计算 题组一题组一“均摊法均摊法”在长方体晶胞计算中的应用在长方体晶胞计算中的应用 1.下列是几种常见的晶胞结构,填写晶胞中含有的粒子数。 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 A.NaCl(含4 个Na+,4 个Cl-) B.干冰(含4 个CO2) C.CaF2(含4 个Ca2+,8 个F-) D.金刚石(含8 个C) E.体心立方(含2 个原子) F.面心立方(含4 个原子) 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(1)Zn与S形成的化合物晶体的晶胞如图a所示。 图a 在1个晶胞中,Zn2+的数目为4 。
18、 该化合物的化学式为ZnS 。 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,图b为其晶胞结构示 意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为2 ,该功能陶瓷的化学式为 BN 。 图b 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)由题图可知1个晶胞中含有Zn2+的数目为8+6=4,S2-数目为4,所 以化合物中Zn2+与S2-数目之比为1 1,则化学式为ZnS。(2)根据题给晶胞,可 以判断大球代表B原子,则晶胞中B原子个数为8+1=2,N原子个数为4+ 1=2,则化学式为BN。 1 8 1 4 1 8 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 题组二题组二“
19、均摊法均摊法”在非长方体晶胞计算中的应用在非长方体晶胞计算中的应用 3.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( ) A.3 9 4 B.1 4 2 C.2 9 4 D.3 8 4 解析解析题图晶胞中,含A粒子个数为6=,含B粒子个数为6+3=2,含C 粒子个数为1,N(A) N(B) N(C)= 2 1=1 4 2。 1 12 1 2 1 4 1 6 1 2 B 必备知识 整合 关键能力 突破 4.石墨晶体是层状结构,在每一层内,每个碳原子都跟其他3个碳原子相结 合。据图分析,石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为() A.2 3 B.2 1 C.1 3 D.3 2 解析解
20、析每个碳原子被3个六边形共用,每个共价键被2个六边形共用,则石墨晶 体中碳原子数与共价键数之比为=2 3。 1 6 3 1 6 2 A 必备知识 整合 关键能力 突破 题组三利用晶胞进行相关物理量的计算题组三利用晶胞进行相关物理量的计算 5.(1)碳的一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示。 K原子位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为K3C60 ; 其晶胞参数为1.4 nm,设NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为2.0 gcm-3 (保留两位有效数字)。 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)铝单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,设NA为阿伏加
21、德罗常数的 值,晶胞中铝原子的配位数为12 。 列式表示铝单质的密度: gcm-3(不必计算出结果)。 (3)某离子晶体晶胞的结构如图所示。X()位于立方体顶点,Y()位于立方体 中心。设该晶体的摩尔质量为M gmol-1,晶体的密度为 gcm-3,设NA为阿伏加 德罗常数的值,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。 2373 427 6.02 10(0.405 10 ) 2 3 A 2 M N 必备知识 整合 关键能力 突破 (4)用晶体的X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以 下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 gcm-3,
22、 则铜晶胞的体积是4.7010-23 cm3,晶胞的质量是4.2310-22 g,阿伏加德罗 常数为 NA=6.011023mol-1 列式计算,已知Ar(Cu)=63.6。 1 22 63.6 g mol 1 4.23 10 4 g 必备知识 整合 关键能力 突破 (5)B、E两种元素形成的某种化合物的晶胞结构如图(白色球代表B原子)。 已知B、E的原子半径分别为a pm、b pm。在该晶胞中,B原子的配位数为 6 。该晶胞的空间利用率为 100% 。 33 3 (3) 6() ab ab 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)根据晶胞的结构,C60位于顶点和面心,个数为8+6=4,
23、K位于棱 上和内部,个数为12+9=12,因此化学式为K3C60,晶胞的质量为 g,晶胞 的体积为(1.410-7)3 cm3,根据密度的定义,计算可得晶胞的密度约为2.0 gcm-3。 (2)面心立方晶胞中,铝原子的配位数为12;晶胞中Al原子数为8+6=4,铝 单质的密度= gcm-3。 (3)由题意知,该晶胞中含有个XY2或Y2X,设晶胞的边长为a cm,则有a3NA= 1 8 1 2 1 4 A 4 837 N 1 8 1 2 m V 1 A 73 4 27 l (0.405 10) g mo N cm 2373 427 6.02 10(0.405 10 ) 1 2 必备知识 整合 关
24、键能力 突破 M,a=,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。 (5)设晶胞边长为L,L=2(a+b)pm。该晶胞的空间利用率= 100%=100%。 3 A 2 M N 23 A 2 M N 33 3 44 3 33 (22 ) ab ab 33 3 (3) 6() ab ab 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 名师总结名师总结 晶体结构的相关计算 (1)空间利用率=100%。 (2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a) a.面对角线长=a; b.体对角线长=a; c.体心立方堆积4r=a(r为原子半径); d.面心立方堆积4r=a(r为原子半径)。 2
25、 3 3 2 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(1)(2020课标)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、 传感器、固体电阻器等的功能材料,一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电 材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子CH3N,其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与 图(a)中Ti4+ 的空间位置相同,有机碱CH3N中,N原子的杂化轨道类型是 sp3 ;若晶胞参数为a nm,则晶体密度为 1021 gcm-3(列出计算式）。 3 H 3 H 3 A 620 aN 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)(2020课标)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的
26、固体 储氢材料。研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别 为a pm、b pm、c pm,=90。氨硼烷的222超晶胞结构如图所示。 必备知识 整合 关键能力 突破 氨硼烷晶体的密度= gcm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗 常数的值)。 30 A 62 10N abc 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)(2020天津)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。CoO的面心立方晶胞如 图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为 gcm-3; 三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的顺序为NiO CoOFeO 。 23 3 A 3 10 Na 必备
27、知识 整合 关键能力 突破 坐标 原子 xyz Cd000 Sn000.5 As0.250.250.125 (4)(2020山东)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,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。 必备知识 整合 关键能力 突破 一个晶胞中有4 个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(0.5,0,0.25)、(0.5,0. 5,0) (用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有4 个。 必备知识 整合 关键
28、能力 突破 解析解析(1)距离Pb2+最近的是处于面心的I-,Pb2+的配位数为6,题图(a)中Ti4+的配 位数也为6,其与题图(b)中Pb2+的空间位置相同;CH3N中,氮原子形成4个单 键,其中有1个是配位键,N原子采取sp3杂化;根据均摊法,1个晶胞中含有I-的个 数为6=3,CH3N的个数为8=1,Pb2+的个数为1,化学式为PbCH3NH3I3,摩 尔质量为620 gmol-1,一个晶胞的质量为 g,体积为(a10-7)3 cm3,则晶体密 度为1021 gcm-3。 (2)根据氨硼烷的222超晶胞结构图可知,每个晶胞含有16个NH3BH3分子, 则1个晶胞的质量为= g,1个晶胞
29、的体积为2a10-102b10-10 3 H 1 2 3 H 1 8 A 620 N 3 A 620 aN A 16M N A 16 (1714) N 必备知识 整合 关键能力 突破 2c10-10 cm3=8abc10-30 cm3,故晶体密度= gcm-3。 (3)一个CoO晶胞占有的Co2+数为12+1=4,占有的O2-数为8+6=4,故一 个晶胞的质量为 g,体积为a310-21 cm3,则晶体密度为 gcm-3= gcm-3;由于FeO、CoO、NiO的晶胞类型相同,而离子半径:Fe2+Co2+ Ni2+,则晶格能:NiOCoOFeO,故熔点:NiOCoOFeO。 (4)由题给CdS
30、nAs2晶胞结构和部分原子的分数坐标可知,黑球表示Cd原子,白 球表示Sn原子,灰球表示As原子,根据均摊法可知一个晶胞中含有的Sn原子 个数为4+6=4;距离顶点Cd(0,0,0)最近的Sn原子为面心上的两个Sn原 m V 30 A 62 10N abc 1 4 1 8 1 2 A 4 75 N 321 A 4 75 10N a 23 3 A 3 10 Na 1 4 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 子,则底面Sn原子分数坐标为(0.5,0.5,0),侧面Sn原子分数坐标为(0.5,0,0.25); 底面Sn原子被两个晶胞共用,根据底面Sn原子分析可知,与单个Sn原子键合 的As原子个
31、数为22=4。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2019课标,35节选)(3)一些氧化物的熔点如下表所示: 氧化物Li2OMgOP4O6SO2 熔点/1 5702 80023.8-75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为 分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间力(分子量)P4O6SO2 。 (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 必备知识 整合 关键能力 突破 的截图。可见,Cu原子之间最短距离x= a pm,Mg原子之间最短
32、距离y= a pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是 g cm-3(列出计算表达式)。 2 4 3 4 330 A 8 2416 64 10N a 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析 (3)一般来说,晶体熔点:原子晶体离子晶体分子晶体。Li2O、MgO 均为离子晶体,晶格能:Li2OLi2O;P4O6、SO2均为分子晶 体,相对分子质量:P4O6SO2,则分子间作用力:P4O6SO2,故熔点:P4O6SO2。 (4)由题图(b)可知,x等于立方体面对角线长度的,即4x=a pm,则x=a pm; 据题图(a)、(b)分析可知,y等于立方体体
33、对角线长度的,即4y=a pm,则y= a pm;据题图(a)可知,该晶胞占用Cu原子数目为44=16,据MgCu2可知,Mg 原子数目为8,一个晶胞的体积为(a10-10)3 cm3,质量为 g,则MgCu2 的密度为 gcm-3。 1 4 2 2 4 1 4 3 3 4 A 64 1624 8 N 330 A 8 2416 64 10Na 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2019课标,35节选)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1-x代表, 必备知识 整合 关键能力
34、 突破 则该化合物的化学式表示为SmFeAsO1-xFx ;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:= gcm-3。 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 (,0) 、(0,0,) 。 230 A 2281 16(1)19 10 xx a cN 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原 子,F和O的原子数之和为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx
35、。每个晶胞 中有两个“分子”,每个晶胞质量为 g;该晶胞为长方体, 其体积为a2c10-30 cm3,则= gcm-3。根据坐标系和原子1 的坐标可知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则原子2 的坐标为(,0),原子3的坐标为(0,0,)。 A 2281 16(1)19 xx N 230 A 2281 16(1)19 10 xx a cN 1 2 1 2 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(1)(2018课标)Li2O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 g cm-3(列出计算式)
36、。 73 A 8 74 16 (0.466 5 10 )N 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)(2018课标)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量 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 1021 g cm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 a nm。 3 A 4M N a 2 2 S 2 2 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)(2018课标)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 六方最密堆积(A3型) 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常 数的值为NA,Zn的密度为 gc
37、m-3(列出计算式)。 2 A 65 6 3 6 4 Na c 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)1个Li2O晶胞中有8个Li+,O2-处于顶点和面心,O2-的个数为8+6= 4,故Li2O的密度= gcm-3。(2)由题图(c)可知,晶胞中Fe2+ 为12+1=4个,为8+6=4个,一个晶胞中有4个FeS2,晶胞的体积为(a 10-7)3 cm3,则晶体密度的计算表达式为 gcm-3=1021 gcm-3;正八 面体的边长= nm=a nm。(3)由金属Zn晶体中的原子堆积方式 图可知,其堆积方式为六方最密堆积;六棱柱底边边长为a cm,则六棱柱底面 积为(6aa)cm2=a2 cm2,体积为a2c cm3;根据均摊法知,一个六棱柱 1 8 1 2 m V 73 A 8 74 16 (0.466 5 10 )N 1 4 2 2 S 1 8 1 2 A 73 4 (10 ) M N a 3 A 4M N a 22 ( )( ) 22 aa 2 2 1 2 3 2 3 3 2 3 3 2 必备知识 整合 关键能力 突破 中含有Zn原子数目为12+2+3=6,所以Zn的密度= gcm-3= gcm-3。 1 6 1 2 A M N N V A 2 65 6 3 3 2 N a c 2 A 260 3 3a c N
