晶体结构的计算　常见晶体结构的比较与分析+高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第3课时

晶体结构的计算

常见

晶体结构的比较与分析晶体结构的计算

一常见晶体结构的比较与分析

二1.常见共价晶体结构的分析晶体晶胞结构结构分析(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)金刚石

(1)每个C与相邻___个C以共价键结合，形成正四面体结构。每个晶胞中含__个C原子(2)键角均为__________(3)最小碳环由___个C组成且6个C不在同一平面内，每个C原子被12个六元环共用(4)每个C参与___个C—C的形成，C原子数与C—C数之比为______(5)ρ＝_______

g·cm－3，键长＝48109°28′641∶2SiO2

(1)每个Si与__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,4个“O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为______(3)最小环上有___个原子，即___个O,____个Si(4)ρ＝______

g·cm－3SiC、BP、AlN

(1)每个原子与另外___个不同种类的原子形成_________结构(2)密度：ρ(SiC)＝_______

g·cm－3；ρ(BP)＝______

g·cm－3；ρ(AlN)＝________

g·cm－341∶212664正四面体2.常见分子晶体结构的分析晶体晶胞结构结构分析(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)干冰

(1)___个CO2分子占据立方体顶角且在___个面的面心又各有1个CO2分子(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有___个(3)ρ＝_______g·cm－3白磷

86123.常见离子晶体结构的分析晶体晶胞结构结构分析(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)NaCl

(1)在晶体中，每个Na＋同时吸引___个Cl－，每个Cl－同时吸引___个Na＋，配位数为6。每个晶胞含___个Na＋和___个Cl－(2)在每个Cl－周围最近且等距离

的Cl－有____个，在每个Cl－周围最近且等距离

的Na＋有___个6644126CsCl

(1)在晶体中，每个Cl－吸引___个Cs＋，每个Cs＋吸引___个Cl－，配位数为___。每个晶胞含____个Cs＋和___个Cl－(2)在每个Cs＋周围最近且等距离

的Cl－有____个，在每个Cl－周围最近且等距离(a)的Cl－有___个8881186CaF2

(1)Ca2＋的配位数为___，F－的配位数为___，每个晶胞含___个Ca2＋、___个F－(2)与F－紧邻的____个Ca2＋构成一个正四面体(3)F－与Ca2＋之间最短的距离为晶胞体对角线长的___84484(1)Na2S的晶胞如图所示，设S2－的半径为r1cm，Na＋半径为r2cm。试计算Na2S晶体的密度为_______________________(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出表达式，不用化简)。应用体验(2)Na3OCl是一种良好的离子导体，其晶胞结构如图所示。已知：晶胞参数为anm，密度为dg·cm－3。应用体验①Na3OCl晶胞中，Cl－位于各顶角位置，Na＋位于______位置，两个Na＋之间的最短距离为______nm。面心应用体验②用a、d表示阿伏加德罗常数的值NA＝____________(列计算式)。课时对点练

123456789101112131415对点训练√123456789101112131415对点训练2.已知某离子晶体晶胞如图所示，其摩尔质量为Mg·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为dg·cm－3。下列说法正确的是A.晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1B.晶体中阴、阳离子的配位数都是4C.该晶胞可能是NaCl的晶胞123456789101112131415对点训练√123456789101112131415对点训练利用均摊法分析可知，晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为4，A错误；晶胞中阴、阳离子的配位数都是6，B错误；3.(2022·山西柳林县鑫飞中学高二期中)根据如图几种晶体结构，下列说法错误的是A.钛酸钙的化学式为CaTiO3B.在金刚石晶体中，碳原子与碳

碳键(C—C)数目之比为1∶2C.硒化锌晶体中与一个Se2－距离

最近且相等的Se2－有8个D.CaF2中F－与距离最近的Ca2＋所

形成的键的夹角为109°28′√123456789101112131415对点训练123456789101112131415对点训练金刚石中1个C原子连接4个碳原子形成4个C—C,1个C—C被两个碳原子共有，因此C原子与C—C数目之比是1∶2，故B正确；123456789101112131415对点训练硒化锌晶体中，与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有12个，故C错误；由氟化钙的晶胞可看出一个F与4个Ca可以形成正四面体结构，键角为109°28′，故D正确。123456789101112131415对点训练题组二常见晶体结构的比较与分析4.如图所示是从NaCl或CsCl的晶胞结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶胞中分割出来的结构图是A.图(1)和(3) B.图(2)和(3)C.图(1)和(4) D.只有图(4)√123456789101112131415对点训练NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，Na＋位于面心和顶角，Cl－位于体心和棱上，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。123456789101112131415对点训练5.金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是A.随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐降低，密度逐渐增大

B.在锌晶体中，1个Zn2＋只与2个自由电子存在强烈的相互作用C.离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性D.NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱√123456789101112131415对点训练碱金属单质随核电荷数的增加熔点逐渐降低，密度有增大趋势，但钠的密度比钾大，A说法错误；在锌晶体中，自由电子属于整个晶体，B说法错误；离子晶体中的化学键很难断裂，离子不能自由移动，因此离子晶体不具有延展性，C说法错误；NaCl晶体中Na＋、Cl－的半径分别大于Mg2＋、O2－的半径，且所带的电荷数少，则NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱，D说法正确。123456789101112131415对点训练6.下列关于CaF2的表述正确的是A.Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用B.F－的半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2C.阴、阳离子个数比为2∶1的物质，均与CaF2晶体结构相同D.CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电√123456789101112131415对点训练Ca2＋与F－之间既有静电吸引作用，也有静电排斥作用，A错误；离子所带电荷数相同，F－的半径小于Cl－，所以CaF2的熔点高，B错误；晶体结构还与离子的半径大小有关，所以阴、阳离子个数比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体结构相同，C错误；

CaF2中的化学键为离子键，CaF2在熔融状态下能发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电，D正确。123456789101112131415对点训练7.如图分别是氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法正确的是A.两种晶体熔化时克服的作用力相同B.构成两种晶体的微粒均是原子C.二者的硬度和熔、沸点差别较大D.两种晶体均属于离子晶体√123456789101112131415对点训练构成KCl晶体的微粒是阴、阳离子，构成干冰晶体的微粒是分子，B错误；离子晶体的硬度和熔、沸点较大，分子晶体的硬度和熔、沸点较小，C正确。KCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，干冰为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、D错误；123456789101112131415对点训练8.有关晶体(或晶胞)的结构如图所示，下列说法不正确的是A.在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C.在金刚石晶体中，碳原子数与碳碳键个数之比为1∶2D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE√123456789101112131415对点训练在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，故A正确；123456789101112131415对点训练气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。123456789101112131415对点训练9.硅材料在工业生产中具有重要的应用，下列说法正确的是A.熔、沸点比较：金刚石<SiCB.SiC中Si原子的配位数为4C.Si12与单晶硅互为同分异构体D.1molSiO2中含有2molSi—O√123456789101112131415对点训练金刚石和SiC均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的熔、沸点越高，原子半径：C<Si，所以熔、沸点比较：金刚石>SiC，故A错误；碳化硅晶体中每个Si原子连接4个C原子，则SiC中Si原子的配位数为4，故B正确；Si12是分子晶体，单晶硅是共价晶体，是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故C错误；二氧化硅晶体中每个Si原子连接4个O原子，形成4个Si—O，则1molSiO2中含有4molSi—O，故D错误。12345678910111213141510.(2022·河北高三模拟)某合金的立方晶胞结构如图。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是综合强化√123456789101112131415综合强化2∶4＝1∶1∶2，因此该合金的化学式为MnCdTe2，故A项错误；123456789101112131415综合强化根据立体几何可知，晶胞中四面体空隙的占有率小于100%，故C项错误；1mol该晶体占有的体积V＝NA×(a×10－12)3m3，因此该晶体的摩尔体积为Vm＝NA×(a×10－12)3m3·mol－1，故D项错误。5.金属晶体中原子空间利用率(1)思维流程空间利用率是指构成晶体的原子在整个晶体空间中所占有的体积百分比，首先分析晶胞中原子个数和原子半径，计算出晶胞中所有原子的体积，其次根据立体几何知识计算出晶胞的棱长，计算出晶胞的体积，即可顺利解答此类问题。123456789101112131415综合强化√123456789101112131415综合强化金晶体为面心立方堆积，则晶胞面对角线为金原子半径的4倍，金原子半径为rcm，123456789101112131415综合强化12.(2022·山东临沂高二期中)磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1100℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图1，下列说法正确的是A.熔点：BP>BNB.晶体中P周围距离最近且相等

的P有8个C.若图中①处磷原子分数坐标为

(0,0,0)，则②处的B原子分数坐

标为D.磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图2√123456789101112131415综合强化磷化硼(BP)结构与氮化硼相似，均为共价晶体，N原子半径小，B—N键长短，键能大，故BN熔点高，A错误；123456789101112131415综合强化磷化硼晶胞中顶角和面心全部为P原子，在y轴方向的投影落在顶角和棱心；4个小立方体体心位置为B原子，在y轴方向的投影均匀落在内部，在y轴方向的投影图为图2，D正确。13.[2020·山东，17(4)]以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。123456789101112131415综合强化坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有___个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn____________________(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有____个。123456789101112131415综合强化坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.1254(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4123456789101112131415综合强化由题给原子的分数坐标和晶胞图可知，小白球表示的是Sn原子，Sn原子位于面上和棱上，123456789101112131415综合强化由Sn和As的原子分数坐标可知，x、y轴上apm长的分数坐标为1，z轴上2apm长的分数坐标为1。小黑球表示的是Cd原子，与Cd(0,0,0)最近的Sn有两个，其分数坐标分别为(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)。大灰球表示的是As原子，每个Sn周围与Sn等距离的As原子有4个，即与单个Sn键合的As有4个。14.如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题：123456789101112131415综合强化(1)图Ⅰ所示的CaF2晶胞中与Ca2＋最近且等距离的F－数为____，图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为_____。812123456789101112131415综合强化(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是_____，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为________。O1∶6H3BO3属于分子晶体，一个B连有三个O原子，三个O原子