1、人教化学选修3晶体的有关计算专题课程(共37张PPT)真题回顾真题回顾1、碳有多种同素异形体，其中石墨烯的晶体结构如图、碳有多种同素异形体，其中石墨烯的晶体结构如图所示：所示：在石墨烯晶体中，每个在石墨烯晶体中，每个C原子连接原子连接 个六元环，个六元环，每个每个六元环占有六元环占有 个个C原子原子。真题回顾真题回顾2、硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。、硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。请回答下列问题：在硅酸盐中，请回答下列问题：在硅酸盐中，SiO44四面体（如下图四面体（如下图）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层
2、状、骨架网状四大类结构型式。图为一种无限长单链结构的架网状四大类结构型式。图为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中多硅酸根，其中Si与与O的原子数之比的原子数之比为为 ，化学式化学式为为 。真题回顾真题回顾3、晶胞有两个基本要素：、晶胞有两个基本要素：(1)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为为(0，0，0)；B为为(1/2，0，1/2)；C为为(1/2，1/2，0)。则。则D原子的原子的坐标参坐标参数数为为 。(2)晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知晶胞参数，描述晶
3、胞的大小和形状。已知Ge单晶的单晶的晶胞参数晶胞参数a=565.76pm，其，其密度密度为为 gcm-3（列出计（列出计算式即可）。算式即可）。真题回顾真题回顾4、氟化亚铁晶胞属于四方晶系，其长方体结构如图所示，、氟化亚铁晶胞属于四方晶系，其长方体结构如图所示，根据所示数据计算该根据所示数据计算该晶体密度晶体密度=gcm3。（列。（列出计算式即可）出计算式即可）真题回顾真题回顾5、NaAlH4晶体的晶胞如图，与晶体的晶胞如图，与 Na+最近且等距最近且等距的的AlH4 有有 个；个；NaAlH4晶体的密度晶体的密度为为 gcm-3(用用含含a的代数式表示的代数式表示)。空间空间利用利用率率考点
4、概貌考点概貌最近等距粒子数或配位数、最近等距粒子数或配位数、晶胞组成或化学式晶胞组成或化学式坐标参数坐标参数晶体密度晶体密度知识方法知识方法1、晶胞、晶胞基本结构单元基本结构单元 无隙并置无隙并置 顶角、平行棱顶角、平行棱与平行面的无差别性与平行面的无差别性2、均摊法、均摊法(1)晶胞边缘粒子，被相邻晶胞均摊晶胞边缘粒子，被相邻晶胞均摊。非晶胞。非晶胞结构单元中的所有粒子，不被分摊。结构单元中的所有粒子，不被分摊。【辨析辨析】最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子
5、是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是 ATiC BTi4C4 CTi14C13 DTi13C14知识方法知识方法(2)常见立方晶胞：常见立方晶胞：根据晶胞无隙并置的特点，一般地，根据晶胞无隙并置的特点，一般地，晶胞对夹角为晶胞对夹角为的顶角粒子的平均占有率的顶角粒子的平均占有率为为知识方法知识方法(空间空间)或或(平面平面)课程正文课程正文一、一、最近等距粒子最近等距粒子(或配位数或配位数)、结构单元平均占有粒子、结构单元平均占有粒子数数(或共价键数或共价键数)1、主要方法：主要方法：均摊法、均摊法、(延伸法延伸法)2、金属晶体
6、中原子的配位数金属晶体中原子的配位数：一个离子周围最近等距的异电性离子的数目。一个离子周围最近等距的异电性离子的数目。与一个金属原子最近等距的其它金属原子的数目。与一个金属原子最近等距的其它金属原子的数目。3、离子晶体中离子的配位数：离子晶体中离子的配位数：1、右图为、右图为CO2分子晶体结构单元。试说明每个分子晶体结构单元。试说明每个CO2分子分子周围有周围有 CO2分子；该结构单元平均占有分子；该结构单元平均占有 个个CO2分子。分子。例题精讲例题精讲【解析解析】每个每个CO2分子周围最近且等距的分子周围最近且等距的CO2分子数为分子数为CO2结构单元平均占有的分子数为结构单元平均占有的分
7、子数为例题精讲例题精讲2、已知晶体硼的基本结构单元都是由、已知晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含硼原子组成的正二十面体，其中含20个等边三角形和一定数目的顶角，每个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子。请观察右图个顶角上各有一个原子。请观察右图回答：回答：(1)这个基本结构单元由这个基本结构单元由 个硼原子组成，共含个硼原子组成，共含有有 个个BB键。键。(2)若将晶体硼结构单元中的每一个顶角削去，余下若将晶体硼结构单元中的每一个顶角削去，余下部分结构就与部分结构就与C60的结构相同，则有的结构相同，则有 个正六边形个正六边形和和 个正五边形。个正五边形。【
8、解析解析】(1)晶体硼基本结构单元平均占有的硼原子数为晶体硼基本结构单元平均占有的硼原子数为晶体硼基本结构单元平均占有的晶体硼基本结构单元平均占有的BB键数为键数为(2)正六边形的个数就是原来等边三角形的个数，正五边正六边形的个数就是原来等边三角形的个数，正五边形的个数就是原来顶点的个数。原晶体中有形的个数就是原来顶点的个数。原晶体中有20个等边三个等边三角形，则角形，则正正六边形数目为六边形数目为20；原晶体中有；原晶体中有12个顶点，则个顶点，则五边形数目为五边形数目为12。例题精讲例题精讲3、金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方、金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积堆
9、积(镁型镁型)、面心立方堆积、面心立方堆积(铜型铜型)和体心立方堆积和体心立方堆积(钾钾型型)，图，图(a)，(b)，(c)分别代表这三种晶胞的结构，其分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为晶胞内金属原子个数比为 。【解析解析】晶胞晶胞a中金属原子个数为中金属原子个数为晶胞晶胞b中金属原子个数为中金属原子个数为晶胞晶胞c中金属原子个数为中金属原子个数为所以晶胞内金属原子个数比为所以晶胞内金属原子个数比为6:4:2=3:2:1习题精炼习题精炼1、CaC2晶体的晶胞结构与晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图晶体的相似（如右图所示），但所示），但CaC2晶体中含有的中哑铃形晶体中含
10、有的中哑铃形C22的存在使的存在使晶胞沿一个方向拉长。请回答与每个晶胞沿一个方向拉长。请回答与每个Ca2+距离相等且距离相等且最近的最近的Ca2+共有共有 个。个。习题精炼习题精炼2、根据如图推测，、根据如图推测，CsCl晶体中两距离最近的晶体中两距离最近的Cs+间距离间距离为为a，则每个，则每个Cs+周围与其距离为周围与其距离为a的的Cs+数目为数目为 ;每个每个Cs+周围距离相等且次近的周围距离相等且次近的Cs+数目为数目为 ，距离，距离为为 ；每个；每个Cs+周围距离相等且第三近的周围距离相等且第三近的Cs+数目数目为为 ，距离为，距离为 ；每个；每个Cs+周围紧邻且等距周围紧邻且等距的
11、的Cl数目为数目为 。习题精炼习题精炼3、有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，、有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，每个晶胞含有的原子数分别为每个晶胞含有的原子数分别为a：个、个、b：个、个、c：个、个、d：个。晶胞中原子的配位数分别为个。晶胞中原子的配位数分别为a：，b：，c：，d：。习题精炼习题精炼4、Cu、N两元素原子形成的某化合物的晶胞结构两元素原子形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则如图所示，则N原子的配位数是原子的配位数是 。二、化学式、空间利用率及晶体密度二、化学式、空间利用率及晶体密度主要方法：主要方法：均摊法均摊法化学式化学式：一个晶胞平均占有的原子个数最
12、简整数比。：一个晶胞平均占有的原子个数最简整数比。空间利用率：空间利用率：晶体密度：晶体密度：式中，式中，m为一个为一个晶胞晶胞的质量，的质量，为为晶胞晶胞(晶体晶体)的密度，的密度，V为一个为一个晶胞晶胞的体积，的体积，N为一个为一个晶胞粒晶胞粒子子的数目，的数目，M为为晶胞粒子晶胞粒子的摩尔质量。的摩尔质量。4、已知、已知Cu、O两元素原子能形成一种化合物，其晶胞两元素原子能形成一种化合物，其晶胞的结构如右图所示，则该化合物的化学式为的结构如右图所示，则该化合物的化学式为 (用元素用元素符号表示符号表示)；若相邻；若相邻Cu原子和原子和O原子间的距离为原子间的距离为a cm，阿，阿伏伽德罗
13、常数为伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为，则该晶体的密度为 g/cm3(用用含含a、NA的式子表示的式子表示)。例题精讲例题精讲根据晶胞结构可知，晶胞中含有氧原子数为根据晶胞结构可知，晶胞中含有氧原子数为，铜原子数为，铜原子数为4，所以该化合物的化学式为，所以该化合物的化学式为Cu2O。晶胞质量为晶胞质量为g；所以晶胞密度所以晶胞密度(即晶体密度即晶体密度)为为g/cm3=g/cm3。【解析解析】晶胞体积为晶胞体积为cm3，离为离为a cm，则晶胞体对角线为，则晶胞体对角线为4a cm，晶胞边长为，晶胞边长为cm；若相邻氧原子和铜原子间的距若相邻氧原子和铜原子间的距5、(1)图甲所示为二维平
14、面晶体示意图，所表示的图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为化学式为AX3的是的是_。例题精讲例题精讲(2)图乙所示为一个金属铜的晶胞，图乙所示为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。请完成以下各题。该晶胞该晶胞“实际实际”拥有的铜原子数是拥有的铜原子数是_个个该晶胞称为该晶胞称为_(填序号填序号)。A.六方晶胞六方晶胞 B.体心立方晶胞体心立方晶胞 C.面心立方晶胞面心立方晶胞例题精讲例题精讲我们在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单我们在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，(图示如下图示
15、如下)这类金属晶体中原子的空间利用率是这类金属晶体中原子的空间利用率是_。【解析解析】(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子中两类原子数之比分别为数之比分别为1:2、1:3，求出化学式分别为，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为故答案为b。(2)；面心立方晶胞；面心立方晶胞；空间利用率为空间利用率为，每个正立方体平均拥有，每个正立方体平均拥有4个金属原子，球体体积共个金属原子，球体体积共原子半径原子半径设正立方体边长为设正立方体边长为a，则体积为，则体积为a3。根据侧面图：根据侧面图：6、F、K和和Ni三种元素原子组成的一个三种元素原子组成的
16、一个化合物的晶胞如图所示。化合物的晶胞如图所示。例题精讲例题精讲FKNi(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为 ；Ni的配位数为的配位数为 。(2)列式计算该晶体的密列式计算该晶体的密度为度为 gcm-3。【解析解析】(1)晶胞中晶胞中F原子个数为原子个数为161/4+41/2+2=8，K原原子个数为子个数为81/4+2=4，Ni原子个数为原子个数为81/8+1=2，所以，所以该化合物的化学式为该化合物的化学式为K2NiF4，根据晶胞结构知，根据晶胞结构知，Ni的的配位数是配位数是6。(2)晶胞质量为晶胞质量为g；晶胞体积为晶胞体积为cm3；所以晶胞密度所以晶胞密度(即晶体密度即晶体密度)
17、为为g/cm3=3.4 g/cm3习题精炼习题精炼5、氢的规模化制备是氢能应用的基础。在光化学电、氢的规模化制备是氢能应用的基础。在光化学电池中，以紫外线照钛酸锶电极时，可分解水制取池中，以紫外线照钛酸锶电极时，可分解水制取H2同同时获得时获得O2。已知钛酸锶晶胞结构如图所示，则钛酸锶。已知钛酸锶晶胞结构如图所示，则钛酸锶的化学式为的化学式为 。习题精炼习题精炼6、钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构、钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。则晶体的化学式为如图所示。则晶体的化学式为 ，与每个，与每个Ba2+最近最近且等距的且等距的Ba2+共有共有 个个习题精炼习题精炼7
18、、氮化钛晶体的晶胞与、氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如右图所示。晶胞相似，如右图所示。该晶胞中该晶胞中N、Ti之间的最近距离为之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的，则该氮化钛的密度为密度为 g cm3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列为阿伏加德罗常数的值，只列计算式计算式)。该晶体中与。该晶体中与N原子距离相等且最近的原子距离相等且最近的N原子有原子有 个；个；习题精炼习题精炼8、Na和和O能够形成某离子化合物，其晶胞结构如图所能够形成某离子化合物，其晶胞结构如图所示，晶胞参数示，晶胞参数a=0.566 nm，该离子化合物的化学式，该离子化合物的化学式为为 。晶胞中。晶胞中O原子的配位数
19、为原子的配位数为 。列式计算该离。列式计算该离子晶体的密度为子晶体的密度为 (g cm3)。9、金晶体的晶胞是面心立方结构，如右图所示，即在立、金晶体的晶胞是面心立方结构，如右图所示，即在立方体的方体的8个顶角各有一个金原子，各个面的中心有一个金个顶角各有一个金原子，各个面的中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径d，用用NA表示阿伏伽德罗常数，表示阿伏伽德罗常数，M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。习题精炼习题精炼(1)金晶体的每个晶胞中含有金晶体的每个晶胞中含有 个金原子。个金原子。(2)欲计算一个金晶胞的体积，除假定金
20、原子是刚性小球欲计算一个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定外，还应假定 。(3)一个晶胞的体积是一个晶胞的体积是 。(4)金晶体的密度是金晶体的密度是 。10、1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，所示，1183K以上转变为图以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。晶体中最邻近的铁原子间距离相同。习题精炼习题精炼(1)在在1183K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为近的铁原子数为_个；在个；在1183K以上的纯铁晶体中，以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为与铁原子等距离且最近的铁原子数为_个；个；(2)纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边长之比为长之比为(1183K以下与以下与1183K以上之比以上之比)。(3)转变温度前后两者的密度比为转变温度前后两者的密度比为(1183K以下与以下与1183K以上之比以上之比)。习题精炼习题精炼
