2025年高二化学选择性必修2（人教版）同步课件 第三章 第三节 第3课时 晶体结构的计算 常见晶体结构的比较与分析

晶体结构的计算常见晶体结构的比较与分析

第3课时第三章

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核心素养

发展目标1.学会晶体结构的相关计算。2.熟知共价、分子、离子晶体的典型代表的结构。

内容索引一、晶体结构的计算二、常见晶体结构的比较与分析课时对点练晶体结构的计算><一1.均摊法计算晶胞中微粒个数(1)正方体或长方体晶胞示意图一、晶体结构的计算微粒位置顶角面上棱上内部侧棱上下棱每个晶体结构分摊的微粒数1(2)正六棱柱晶体结构示意图微粒位置顶角面上棱上内部侧棱上下棱每个晶体结构分摊的微粒数1(3)审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，原子个数比不约简。

(4)计算晶胞中微粒的数目，进而求化学式根据均摊法计算出一个晶胞中所含微粒数目，求出晶胞所含微粒个数的最简整数比，从而写出晶体的化学式。2.原子分数坐标

3.晶胞中粒子配位数的计算

一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。(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)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。简单立方：配位数为6面心立方：配位数为12体心立方：配位数为8

常见晶胞的配位数如下：(2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。以NaCl晶体为例①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如图中心的灰球(Cl-)。②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6，同样方法可确定Na+的配位数也为6。

6.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。

应用体验CaF2的晶胞为立方晶胞，结构如图所示：(1)CaF2晶胞中，Ca2+的配位数为

。

8

应用体验以面心Ca2+为研究对象，在一个晶胞中连接4个F-，通过该Ca2+可形成2个晶胞，所以与该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个，因此Ca2+的配位数是8。

应用体验(2)“原子分数坐标”可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知A、B两点的原子分数坐标如图所示，则C点的原子分数坐标为

。

应用体验(3)晶胞中两个F-的最近距离为273.1pm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为

g·cm-3(列出计算式即可)。

应用体验

返回常见晶体结构的比较与分析><二二、常见晶体结构的比较与分析1.常见共价晶体结构的分析晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)金刚石

48109°28'641∶2

晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)SiO2

41∶21266

晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)SiC、BP、AlN

4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/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)干冰

8612

晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)白磷

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

6644126晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)CsCl

8881186晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值)CaF2

84484

应用体验(1)Na2S的晶胞如图1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

应用体验(2)Na3OCl是一种良好的离子导体，其晶胞结构如图2所示。已知：晶胞参数为anm，密度为dg·cm-3。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

应用体验②用a、d表示阿伏加德罗常数的值NA=____________(列计算式)。

返回课时对点练

√1234567891011121312345678910111213

2.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.硒化锌晶胞中与一个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'√1234567891011121312345678910111213

12345678910111213硒化锌晶胞中，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。题组二常见晶体结构的比较与分析3.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12345678910111213√碱金属单质随核电荷数的增加熔点逐渐降低，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；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。123456789101112134.如图是石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图，下列说法正确的是A.这三种物质是碳的同分异构体，

燃烧产物相同B.这三种物质熔化时，克服的粒

子间作用力完全相同C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4D.已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)

ΔH=+1.9kJ·mol-1，则金刚石比石

墨稳定√1234567891011121312345678910111213石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体，燃烧产物相同，故A错误；石墨是混合型晶体，熔化时破坏共价键和分子间作用力，足球烯属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，故B错误；12345678910111213石墨中每个C形成3个共价键，金刚石中每个C形成4个共价键，则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4，故C正确；已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)

ΔH=+1.9

kJ·mol-1，说明等量的两种物质，石墨具有的能量更低，所以石墨比金刚石稳定，故D错误。5.下列关于晶体结构和性质的叙述错误的是A.在CsCl晶体中，Cs+的配位数为6B.在NaCl晶体中，Na+填充在Cl-形成的正

八面体空隙中C.在干冰晶体中存在范德华力和共价键D.在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形

成4个Si—O√12345678910111213Cl-形成正八面体空隙，故Na+填充在Cl-形成的正八面体空隙中，故B正确；干冰分子之间存在范德华力，分子内存在共价键，故C正确；在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个Si—O共价单键，故D正确。123456789101112136.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12345678910111213√12345678910111213KCl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；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。7.(2023·广东佛山期中)如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。下列说法错误的是A.18g冰晶体中含有2mol氢键B.在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个

数之比为1∶2C.碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中

比在水中溶解度更大D.金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO>金刚石>碘单质√12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213碘单质是非极性分子形成的分子晶体，在非极性有机溶剂中的溶解度大于在极性溶剂水中的溶解度，故C正确；金刚石是共价晶体，熔点高于离子晶体氧化镁，故D错误。123456789101112138.(2023·杭州高二期末)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：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—O12345678910111213√12345678910111213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：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；12345678910111213Si12与单晶硅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1

mol

SiO2中含有4

mol

Si—O，故D错误。

√12345678910111213

12345678910111213

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。12345678910111213

√1234567891011121312345678910111213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；

12345678910111213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。11.[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。12345678910111213坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213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。

4(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)412345678910111213

坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213由Sn和As的原子分数坐标可知，x、y轴上a

pm长的分数坐标为1，z轴上2a

pm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)。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512345678910111213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。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.12512.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：12345678910111213(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

。

81212345678910111213(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8