2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）微专题6 晶体结构的分析与计算

晶体结构的分析与计算微专题61.常见晶体分析(1)共价晶体。(2)分子晶体。(3)离子晶体。2.晶胞结构的分析与计算方法(1)截取一个晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一个小立方体)。(2)用均摊法确定晶胞(或截取的部分)中所含的粒子数目(设为N),进而可确定晶体的化学式。(5)计算晶胞的体积:对于立方体晶胞,若晶胞棱长为acm,则V(晶胞)=a3cm3[对于长方体,若底面棱长分别为acm、bcm,高为ccm,则V(晶胞)=abccm3]。(7)根据晶胞中粒子的空间位置关系、粒子的半径以及晶胞的棱长,利用几何知识可计算两个粒子之间的距离。[典型例题1]按要求回答下列各小题。(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。①Na3OCl晶胞中,Cl-位于各顶点位置,Na+位于

位置,两个Na+之间的最短距离为

nm。

面心②用a、d表示阿伏加德罗常数的值NA=

(列计算式)。

(3)铀氮化物的某两种晶胞如图所示:①晶胞甲中铀元素的化合价为

,与U距离相等且最近的U有

个。

+312②已知晶胞乙的密度为dg·cm-3,U的原子半径为r1cm,N的原子半径为r2cm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的空间利用率为

(用含r1、r2、d、NA的式子表示)。

思维建模晶体密度的求算注:在计算晶胞密度时,一定注意单位之间的换算,一般情况下边长的单位是pm,而密度的单位是g·cm-3,没有进行单位换算或没有正确进行换算(即1pm=10-10cm),则会导致错误。[跟踪训练1](1)Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示(黑球表示铜原子,白球表示氯原子),该氯化物的化学式是

。若该晶体的密度为ρg·cm-3,以NA表示阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的边长a=

nm。

CuCl(2)用晶体的X射线衍射法对Cu测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图),已知该晶体的密度为9.00g·cm-3,Cu的原子半径为

cm(只要求列式表示,设阿伏加德罗常数的值为NA)。

(3)一种铜金合金晶胞如图所示(金原子位于顶点,铜原子位于面心),则该合金中金原子与铜原子个数之比为

,若该晶胞的边长为apm,则合金的密度为

g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,设阿伏加德罗常数的值为NA)。

1∶3[典型例题2]按要求完成以下题目。(1)(2022·湖南卷,节选)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示:①该超导材料的最简化学式为

。

KFe2Se2解析:(1)①由平面投影图可知晶胞结构如图所示。②铁原子的配位数为

。

4解析:②由晶胞结构图可知,位于面上的铁原子与位于棱上的2个硒原子和内部的1个硒原子的距离最近,与这个晶胞紧邻的晶胞中还有一个硒原子,所以铁原子的配位数为4。③该晶胞参数a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为

g·cm-3(列出计算式)。

2(3)(2019·全国Ⅰ卷,节选)图甲是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图乙是沿立方格子对角面取得的截图。可见,铜原子之间最短距离x=

pm,镁原子之间最短距离y=

pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是

g·cm-3(列出计算式)。

规律方法在晶体学习中要避免套路固定,要从不同角度认识晶胞,比如尝试画晶胞投影图,并且利用投影图去推导原子坐标及其之间的距离,即晶胞除了有三维结构,还可降维到二维或一维或整体平移等,更准确地从微观上认识晶胞的微观结构,进而化繁为简顺利解决问题。CuInSe2[跟踪训练3]有一种氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其晶胞如图所示。(1)在该晶胞中,含有硼原子

个,氮原子

个。

44(2)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,称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数:A为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,1,0);则E为

。

(3)氮化硼晶胞的俯视投影图是

(填字母)。

解析:(3)由晶胞示意图可知,硼原子位于体对角线上,投影应位于面对角线上,氮化硼晶胞的俯视投影图为b。b(4)已知氮化硼晶体的密度为ρg·cm-3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则氮化硼晶胞的棱长为

cm(用代数式表示)。

专题集训1.研究低温超导材料的性能对解决能源危机有重要意义。金属K与C60形成的一种低温超导材料的立方晶胞结构如图所示,晶胞边长为apm,K位于晶胞的内部和棱上。下列说法不正确的是(

)A.该物质的化学式为K3C60B.C60是非极性分子C.C60周围等距且最近的C60的个数为12√2.氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物,N部分填充在Mo立方晶格的八面体空隙中,晶胞结构如图所示,其中氮化钼晶胞参数为anm,阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是(

)√3.砷化镓是一种重要的半导体材料,熔点1238℃。它在600℃以下能在空气中稳定存在,并且不被非氧化性的酸侵蚀。砷化镓晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(

)A.砷化镓是一种共价晶体B.砷化镓中存在配位键C.若晶胞参数为apm,则Ga与As的最短距离为D.晶胞中与Ga等距且最近的As形成的空间结构为正八面体√4.钙钛矿型结构是一种重要的结构形式,若选择Ti4+作为晶胞顶点,其立方晶胞如图所示(边长为anm)。下列关于该晶体的说法错误的是(

)A.该晶胞中Ca、Ti、O三种原子个数比为1∶1∶3B.晶胞中Ti4+的配位数是6√5.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其结构与金刚石类似,磷化硼的晶胞结构如图所示。已知:①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;②设该晶胞的参数为dnm。√6.Mg2Si具有反萤石结构,晶胞结构如图所示,其晶胞参数为0.635nm。下列叙述错误的是(

)A.Si的配位数为8√7.已知Cu2-xSe晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为anm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是(

)√8.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解析:(1)以面心Ca2+为研究对象,在一个晶胞中连接4个F