高中化学选修三第三章-第一节-晶胞计算

高中化学选修三第三章-第一节-晶胞计算第一页，共32页。二、晶胞定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构第一页第二页，共32页。1、简单立方：又称简立方，自然界中简单立方晶体比较少见．VIA族元素晶体钋Po在室温时是简单立方结构．简立方的配位数为6。2、体心立方：碱金属Li、Na、K等是体心立方结构．体心立方的配位数是8。3、面心立方：Cu、Ag、Au等金属晶体的结构是面心立方．面心立方的配位数为12，这是简单晶体可能具有的最高配位数，面心立方是自然界最密集的堆积方式之一，称为面心立方密堆积，简称立方密堆积或立方密积．第二页第三页，共32页。晶胞中粒子数的计算方法： 晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。解答这类习题，通常采用分摊法。第三页第四页，共32页。 在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。

分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。第四页第五页，共32页。 在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子；每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占1/8份额； 每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占1/4份额； 每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额； 晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。第五页第六页，共32页。体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4第六页第七页，共32页。晶胞中原子个数的计算第七页第八页，共32页。1.每个晶胞涉及同类A数目m个，每个A为n个晶胞共有，则每个晶胞占有A：m×1/n。2．计算方法位置顶点棱边面心体心贡献1/81/41/21第八页第九页，共32页。【例1】水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165k时形成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是()A.水由液态变为玻璃态，体积缩小B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体C第九页第十页，共32页。【例2】最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，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，它的化学式是

。解析：由于本题团簇分子指的是一个分子的具体结构，并不是晶体中的最小的一个重复单位，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。答案为：Ti14C13第十页第十一页，共32页。【例3】钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为下图，它的化学式是（）A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3D第十一页第十二页，共32页。解题关键：

Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞； Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞; O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞;即晶体中： Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3易错剖析：如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤立的如题图所示的结构，就会错选C第十二页第十三页，共32页。石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______。练习一：2:323第十三页第十四页，共32页。学与问（P66）第十四页第十五页，共32页。第十五页第十六页，共32页。第十六页第十七页，共32页。第十七页第十八页，共32页。二氧化碳及其晶胞P67习题第三题第十八页第十九页，共32页。干冰晶体结构示意结束回分子晶体由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。第十九页第二十页，共32页。1.晶体与非晶体的严格判别可采用()A.有否自范性 B.有否各向异性C.有否固定熔点 D.有否周期性结构2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3【课后巩固练习】DA第二十页第二十一页，共32页。4.白磷分子如图所示：则31g白磷分子中存在的共价键数目为（）A．4NA B．NA

C．1.5NA D．0.25NAC第二十一页第二十二页，共32页。5．某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是（）A、1∶8 B、1∶4C、1∶2 D、1∶1D第二十二页第二十三页，共32页。6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（）A、2B、3C、4D、6A第二十三页第二十四页，共32页。8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是（）

A单晶一般都有各向异性

B晶体有固定的熔点

C所有晶体都有一定的规整外形D多晶一般不表现各向异性D

多晶指的是多种晶形共存，单晶指只有一种晶形。

单晶体-晶体内部的晶格方位完全一致.多晶体—许多晶粒组成第二十四页第二十五页，共32页。9.晶体中最小的重复单元——晶胞，①凡处于立方体顶点的微粒，同时为

个晶胞共有；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为

个晶胞共有；③凡处于立方体面上的微粒，同时为

个晶胞共有；④凡处于立方体体心的微粒，同时为

个晶胞共有。8421第二十五页第二十六页，共32页。10.现有甲、乙、丙(如下图》三种晶体的晶胞：(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是__________，乙中a与b的个数比是__________，丙晶胞中有_______个c离子，有____________个d离子。4:31:144第二十六页第二十七页，共32页。10.解析：x:y＝4:3a：b＝1：14个c4个d处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:y＝l:6×1／8＝4:3；a:b=1:8×1／8＝1:1；丙晶胞中c离子为12×1／4+1＝4(个)；d离子为8×1／8+6×1／2＝4(个)第二十七页第二十八页，共32页。12．右图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为

。原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为_______

二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示为

。1:2第二十八页第二十九页，共32页。13.在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有___________个在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有___________个CO2分子。12