人教化学选修3《晶体的有关计算》专题课程(共37张)课件

1、晶体的有关计算专题课程真题回顾1、碳有多种同素异形体，其中石墨烯的晶体结构如图所示：在石墨烯晶体中，每个C原子连接 个六元环，每个六元环占有 个C原子。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。请回答下列问题：在硅酸盐中，SiO44四面体（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Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。真题回顾3、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(1/2，0，1/2)；C为(1/2，1/2，0

2、)。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 gcm-3（列出计算式即可）。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，根据所示数据计算该晶体密度= gcm3。（列出计算式即可）真题回顾5、NaAlH4晶体的晶胞如图，与 Na+最近且等距的AlH4 有 个；NaAlH4晶体的密度为 gcm-3(用含a的代数式表示)。空间利用率考点概貌最近等距粒子数或配位数、晶胞组成或化学式坐标参数晶体密度知识方法1、晶胞基本结构单元 无隙并置 顶角、平行棱与平行面的无差别性2、均摊法(1) 晶胞边缘粒子，被相邻晶胞均摊。

3、非晶胞结构单元中的所有粒子，不被分摊。【辨析】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(2) 常见立方晶胞：各粒子顶角粒子面心粒子棱心(或棱边)粒子体心(或内部)粒子平均占有率1/81/21/41根据晶胞无隙并置的特点，一般地，晶胞对夹角为的顶角粒子的平均占有率为知识方法(空间)或(平面)课程正文一、最近等距粒子(或配位数)、结构单元平均占有粒子数(或共价键数)1、主要方法：均摊法、(延伸法)2、金属晶体中原子的配位数：一个离子周围

4、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。3、离子晶体中离子的配位数：1、右图为CO2分子晶体结构单元。试说明每个CO2分子周围有 CO2分子；该结构单元平均占有 个CO2分子。例题精讲【解析】每个CO2分子周围最近且等距的CO2分子数为CO2结构单元平均占有的分子数为例题精讲2、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20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。请观察右图回答：(1) 这个基本结构单元由 个硼原子组成，共含有 个BB键。(2) 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C60的结构相同，则有 个正六边

5、形和 个正五边形。【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BB键数为(2) 正六边形的个数就是原来等边三角形的个数，正五边形的个数就是原来顶点的个数。原晶体中有20个等边三角形，则正六边形数目为20；原晶体中有12个顶点，则五边形数目为12。例题精讲3、金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积(镁型)、面心立方堆积(铜型)和体心立方堆积(钾型)，图(a)，(b)，(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为 。【解析】晶胞a中金属原子个数为晶胞b中金属原子个数为晶胞c中金属原子个数为所以晶胞内金属原子个数比为6:4:2 =3:2:1

6、习题精炼1、CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但CaC2晶体中含有的中哑铃形C22的存在使晶胞沿一个方向拉长。请回答与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有 个。习题精炼2、根据如图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a，则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为 ;每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为 ，距离为 ；每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为 ，距离为 ；每个Cs+周围紧邻且等距的Cl数目为 。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，每个晶胞含有的原子数分别为a： 个、b： 个、c： 个、d： 个。晶胞中原子的配位数

7、分别为a： ，b： ，c： ，d： 。习题精炼4、Cu、N两元素原子形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则N原子的配位数是 。二、化学式、空间利用率及晶体密度主要方法：均摊法化学式：一个晶胞平均占有的原子个数最简整数比。空间利用率：晶体密度：式中，m为一个晶胞的质量，为晶胞(晶体)的密度，V为一个晶胞的体积，N为一个晶胞粒子的数目，M为晶胞粒子的摩尔质量。4、已知Cu、O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 (用元素符号表示)；若相邻Cu原子和O原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为 g/cm3(用含a、NA的式子表示)。例题精讲根据晶

8、胞结构可知，晶胞中含有氧原子数为，铜原子数为4，所以该化合物的化学式为Cu2O。晶胞质量为g；所以晶胞密度(即晶体密度)为g/cm3=g/cm3。【解析】晶胞体积为cm3，离为a cm，则晶胞体对角线为4a cm，晶胞边长为cm；若相邻氧原子和铜原子间的距5、(1)图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是_。例题精讲(2)图乙所示为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。该晶胞“实际”拥有的铜原子数是_个该晶胞称为_(填序号)。A.六方晶胞 B.体心立方晶胞 C.面心立方晶胞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

9、)这类金属晶体中原子的空间利用率是_。【解析】(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为1:2、1:3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。(2) ；面心立方晶胞；空间利用率为，每个正立方体平均拥有4个金属原子，球体体积共原子半径设正立方体边长为a，则体积为a3。根据侧面图：6、F、K和Ni三种元素原子组成的一个化合物的晶胞如图所示。例题精讲FKNi(1)该化合物的化学式为 ；Ni的配位数为 。(2)列式计算该晶体的密度为 gcm-3。【解析】(1) 晶胞中F原子个数为161/4 + 41/2 + 2 = 8，K原子个数为81/4+2=4，Ni原子个数为81/8

10、+1=2，所以该化合物的化学式为K2NiF4，根据晶胞结构知，Ni的配位数是6。(2) 晶胞质量为g；晶胞体积为cm3；所以晶胞密度(即晶体密度)为g/cm3=3.4 g/cm3习题精炼5、氢的规模化制备是氢能应用的基础。在光化学电池中，以紫外线照钛酸锶电极时，可分解水制取H2同时获得O2。已知钛酸锶晶胞结构如图所示，则钛酸锶的化学式为 。习题精炼6、钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。则晶体的化学式为 ，与每个Ba2+最近且等距的Ba2+共有 个习题精炼7、氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如右图所示。该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为 gcm3

11、(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有 个；习题精炼8、Na和O能够形成某离子化合物，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a = 0.566 nm，该离子化合物的化学式为 。晶胞中O原子的配位数为 。列式计算该离子晶体的密度为 (gcm3)。9、金晶体的晶胞是面心立方结构，如右图所示，即在立方体的8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d，用NA表示阿伏伽德罗常数，M表示金的摩尔质量。习题精炼(1) 金晶体的每个晶胞中含有 个金原子。(2) 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 。(3) 一个晶胞的体积是 。(4) 金晶体的密度是 。10、1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的