2025届高考化学一轮总复习学生用书第6章物质结构与性质元素周期律第32讲晶体结构与性质考点二常见晶体的结构模型

考点二常见晶体的结构模型1．晶胞的概念分析及相关计算(1)概念：描述晶体结构的基本单元。晶体中晶胞“无隙并置”排列。①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。②“并置”：所有晶胞eq\o(□,\s\up1(1))______排列，eq\o(□,\s\up1(2))______相同。(2)晶胞中微粒数目的计算——均摊法。①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算若某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有eq\f(1,N)属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞，计算方法如图1。②非长方体晶胞中粒子数视具体情况计算在六棱柱(如图2)中，顶角上的原子有eq\f(1,6)属于该晶胞，面上的原子有eq\f(1,2)属于该晶胞，因此六棱柱中镁原子个数为12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，硼原子个数为6。(3)晶胞中微粒配位数的计算①晶体中原子(或分子)的配位数若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下：简单立方晶胞：配位数为6面心立方晶胞：配位数为12体心立方晶胞：配位数为8②离子晶体的配位数：一个离子周围最接近且等距的异种电性离子的数目。2．典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解共价晶体金刚石(1)每个碳与相邻的eq\o(□,\s\up1(3))________个碳以共价键结合，形成eq\o(□,\s\up1(4))________结构(2)键角均为eq\o(□,\s\up1(5))____________(3)最小碳环由eq\o(□,\s\up1(6))______个C组成且所有原子不在同一平面内(4)每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为eq\o(□,\s\up1(7))________SiO2(1)每个Si与eq\o(□,\s\up1(8))______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和4个“eq\f(1,2)O”，n(Si)∶n(O)＝eq\o(□,\s\up1(9))________(3)最小环上有12个原子，即6个O和6个Si分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有eq\o(□,\s\up1(10))______个离子晶体NaCl型(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有eq\o(□,\s\up1(11))______个，每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)有eq\o(□,\s\up1(12))______个(2)每个晶胞中含eq\o(□,\s\up1(13))______个Na＋和eq\o(□,\s\up1(14))______个Cl－CsCl型(1)每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Cs＋)有eq\o(□,\s\up1(15))______个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有eq\o(□,\s\up1(16))______个(2)左图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－续上表晶体晶体结构晶体详解混合型晶体石墨(1)层内每个碳原子分别与另外3个碳原子以共价键连接，形成平面六元并环结构(2)碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有eq\o(□,\s\up1(17))______个碳原子(3)层间的作用力是eq\o(□,\s\up1(18))________________[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))平行eq\o(□,\s\up1(2))取向eq\o(□,\s\up1(3))4eq\o(□,\s\up1(4))正四面体eq\o(□,\s\up1(5))109°28′eq\o(□,\s\up1(6))6eq\o(□,\s\up1(7))1∶2eq\o(□,\s\up1(8))4eq\o(□,\s\up1(9))1∶2eq\o(□,\s\up1(10))12eq\o(□,\s\up1(11))6eq\o(□,\s\up1(12))12eq\o(□,\s\up1(13))4eq\o(□,\s\up1(14))4eq\o(□,\s\up1(15))8eq\o(□,\s\up1(16))6eq\o(□,\s\up1(17))2eq\o(□,\s\up1(18))范德华力一、晶胞中微粒数及化学式的计算1．(1)结合下图可知，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为__________、__________、________、________。(2)现有甲、乙两种晶体的晶胞。①甲晶体中每个晶胞含有A、B的个数分别为________，其化学式是________。②乙晶体中每个晶胞含有A、B、C的个数分别为______，其化学式是________。答案：(1)2288(2)①4、4AB②eq\f(1,2)、2、1AB4C22.(1)硼化镁晶体在39K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，上图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。硼化镁的化学式为____________。(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根离子，该多硼酸根离子的离子符号为________________________________________________________________________。解析：(1)每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。(2)每个单元中，都有一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以B∶O＝1∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋2×\f(1,2)))＝1∶2，化学式为BOeq\o\al(－,2)。答案：(1)MgB2(2)BOeq\o\al(－,2)二、常见晶体类型的结构特点3．有关晶体的结构如下图所示，下列说法不正确的是()A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋C．冰晶体中每个水分子与另外4个水分子形成四面体结构D．该气态团簇分子的分子式为EF解析：选D。气态团簇分子不同于晶胞，该气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，故分子式为E4F4或F4E4，故D错误。4．碳元素有多种同素异形体，其中C60、石墨与金刚石的结构如下图所示。已知C60的结构是由正五边形和正六边形组成的凸32面体。下列有关说法正确的是()A．C60中含有20个正五边形和12个正六边形B．石墨的层内碳原子之间只存在σ键C．石墨的层间碳原子之间存在化学键D．如图所示的金刚石晶胞中有8个碳原子解析：选D。A项，C60的结构是由正五边形和正六边形组成的凸32面体，设正六边形为x个，正五边形为y个，则有x＋y＝32，又因每个顶点被3条棱共用，可得碳原子数为(6x＋5y)×eq\f(1,3)＝60，解得x＝20，y＝12，因此C60中含有12个正五边形和20个正六边形，故A项错误；B项，石墨的层内碳原子之间存在σ键，