届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案文档格式.docx

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2．立方晶胞中粒子数目的计算

图示：

1．

（1）（2018·

全国卷Ⅲ）①ZnF2具有较高的熔点（872℃），其化学键类型是！

！

__离子键__###；

ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是！

__ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小__###。

②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acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为！

　　###g·

cm－3（列出计算式）。

（2）（2018·

全国卷Ⅰ）Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。

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！

（3）（2018·

全国卷Ⅱ）FeS2晶体的晶胞如图所示。

晶胞边长为anm、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S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为！

　a　###nm。

（4）（2017·

全国卷Ⅲ）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a＝0.420nm，则r（O2－）为！

__0.148__###nm。

MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r（Mn2＋）为！

__0.076__###nm。

（5）（2016·

全国卷Ⅰ）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。

下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为（0,0,0）；

B为（，0，）；

C为（，，0）。

则D原子的坐标参数为！

　（，，）　###。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76pm，其密度为！

107　###g·

cm－3（列出计算式即可，Ge相对原子质量为73）。

突破点拨

（1）“1mol晶胞”体积是单个晶胞体积NA倍，质量是晶体物质的量与摩尔质量乘积；

（2）离子晶体、原子晶体、金属晶体晶胞中“硬球接触模型”分析直径与晶胞参数。

解析　

（1）①根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。

作为离子化合物，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。

②由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。

为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。

六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×

＋2×

＋3＝6个，所以该结构的质量为6×

65/NAg。

该六棱柱的底面为正六边形，边长为acm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×

a2cm2，高为ccm，所以体积为6×

a2ccm3。

所以密度为：

＝g·

cm－3。

（2）根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是ρ＝＝g/cm3。

（3）根据晶胞结构可知含有铁原子的个数是12×

＋1＝4，S个数是8×

1/8＋6×

1/2＝4，晶胞边长为anm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则其晶体密度的计算表达式为ρ＝＝g/cm3＝×

1021g/cm3；

晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为anm。

（4）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r＝a，解得r＝×

0.420nm＝0.148nm；

MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数＝2r（O2－）＋2r（Mn2＋），r（Mn2＋）＝（0.448nm－2×

0.148nm）/2＝0.076nm。

（5）①根据各个原子的相对位置可知，D在x、y、z轴三个方向的处，所以其坐标是（，，）；

根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8×

＋4＝8，所以晶胞的密度ρ＝＝＝×

107g/cm3。

【变式考法】

（1）（2018·

周口期末）某晶体的晶胞结构如图所示（在该晶体中通过掺入适量的Ga以替代部分In就可以形GIGS晶体），该晶体的化学式为！

__CuInSe2__###。

图中A原子和B原子坐标分别为（0,0,0），（0,0,），则C原子坐标为！

泉州期末）①冰晶石（Na3AlF6）由两种微粒构成，它的晶胞结构如图甲所示，小黑点“●”位于大立方体的顶点和面心，小圆圈“○”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处小三角“△”所代表的是！

__小圆圈__###（填“小黑点”或“小圆圈”），它代表的是！

__Na＋__###（填微粒化学式）。

②Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示：

甲　　　　　乙　　　　丙　　　　　丁

若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为！

__4__###个；

Al晶体的密度为！

　　###（用字母表示）。

安徽六校联考）①碳酸盐在一定温度下会发生分解，实验证明碳酸盐的阳离子不同，分解温度不同，如下表所示：

碳酸盐

MgCO3

CaCO3

BaCO3

SrCO3

热分解温度/℃

402

900

1172

1360

阳离子半径/pm

66

99

112

135

试解释为什么随着阳离子半径的增大，碳酸盐的分解温度逐步升高？

__碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，金属氧化物的晶格能越大，对应的碳酸盐就越容易分解__###。

②碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为！

__4__###个．已知石墨的密度为ρg·

cm﹣3，C—C键长为rcm，阿伏加德罗常数的值为NA，计算石墨晶体的层间距为！

　　###cm。

③金刚石和石墨的物理性质差异很大，其中：

熔点较高的是！

__石墨__###，试从结构分析！

__石墨为混合型晶体，金刚石为原子晶体，二者熔点均取决于碳碳共价键，前者键长短，则熔点高__###；

硬度大的是！

__金刚石__###，其结构原因是！

__石墨硬度取决于分子间作用力，而金刚石取决于碳碳共价键__###。

（4）（2018·

鄂东南联考）氮与铝之间形成化合物X，具有耐高温抗冲击等性能。

X的晶体结构如图所示。

①已知氮化硼与X晶体类型相同，推测氮化硼的熔点比X的熔点！

__高__###（填“高”或“低”），可能的原因是！

__氮化硼中的共价键能大于氮化铝中的键能__###。

②若X的密度为ρg·

cm－3，则晶体中最近的两个Al原子的距离为！

×

　###cm。

（阿伏加德罗常数的值用NA表示）

解析　

（1）由晶胞图可知，该晶胞中含有Cu原子数为4×

＋6×

＝4，In原子数为8×

＋4×

＋1＝4，Se原子数为8,3种原子个数比为1∶1∶2，所以该晶体的化学式为CuInSe2。

该晶胞由两个立方组成，C位于其中一个立方体内的八分之一立方（左下外侧的）的体心。

由A原子和B原子坐标分别为（0,0,0），（0,0,）可知，晶胞的底边为1、高为2，则C原子坐标为（，，）。

（2）①冰晶石中Na＋与AlF的个数比应为3∶1，由晶胞图分析，“●”个数为8×

＝4，“○”个数为12×

＋8＝11，故晶胞中心还应有1个，据此可推知，“△”为Na＋；

那么大立方体的体心处小三角“△”所代表的是小圆圈，它代表的是Na＋；

②铝晶胞的原子处于晶胞顶点和面心，故一个晶胞含有的Al原子数目为8×

＝4；

设Al晶胞的边长为a，则有：

2a2＝（4d）2，a＝2d，Al晶胞的体积为V＝16d3，故Al晶体的密度为。

（3）①碳酸盐分解过程实际上是晶体中阳离子与碳酸根中氧离子结合，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，半径越小金属氧化物的晶格能越大，对应的碳酸盐就越容易分解。

②由图可知石墨的晶胞结构为，设晶胞的底边长为acm，晶胞的高为hcm，层间距为dcm，则h＝2d，底面图为，则a/2＝r×

sin60°

，可得a＝r，则底面面积为（r）2×

Sin60°

，晶胞中C原子数目为1＋2×

＋8×

＝4，晶胞质量为4×

12/NAg，则：

ρg·

cm－3＝（4×

12/NA）g÷

[（r）2×

2d]cm3，整理可得d＝cm。

③石墨为混合型晶体，金刚石为原子晶体，二者熔点均取决于碳碳共价键，前者键长短，则熔点高。

石墨硬度取决于分子间作用力，而金刚石取决于碳碳共价键，所以硬度大的是金刚石。

（4）①根据X耐高温的性质及氮化硼与X晶体类型相同，可知它们都是原子晶体，根据X的晶体结构图可知，晶胞中含有氮原子数为4，含有铝原子数为：

8×

＝4，所以X为AlN，氮化硼与AlN相比，硼原子半径比铝原子半径小，所以键能就大，所以氮化硼的熔点比AlN高。

②由前面分析，计算可得，晶胞中含有4个N和4个Al，所以晶胞质量为g＝g，因为密度为ρg·

cm－3，所以晶胞棱长为；

以立方体上面面心的Al原子（白球）为例，该Al原子所在面上的顶点处Al原子与其距离都是最近的，为晶胞棱长的倍，所以晶体中最近的两个Al原子的距离为×

cm。

2．

（1）（2018·

呼和浩特一模）①一定条件下，水分子间可通过氢键将H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。

如图是一种由水分子构成的正十二面体骨架（“o”表示水分子），其包含的氢键数为！

__30__###；

实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·

mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·

mol－1，其原因可能是！

__液态水中仍然存在大量氢键__###。

②与Mn同周期相邻的元素X，价电子层有2对成对电子，其离子型氧化物晶胞如图所示。

它由A、B方块组成。

则该氧化物中X2＋、X3＋、O2－的个数比为！

__1∶2∶4__###（填最简整数比）；

已知该晶体的密度为dg/cm3，阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为！

107　###nm（用含d和NA的代数式表