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1、晶胞的结构 专题十二 大题题空逐空突破(十七) 高考必备 1 1.常见原子晶体结构分析 晶体晶体结构结构分析 金刚石 (1)每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为10928 (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个CC键的形成，C原子数与CC键数之 比为12 (5)密度 (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗 常数) SiO2 (1)每个Si与4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“ ”，因此二氧化 硅晶体中Si与O的个数比为12 (3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si (4)密度 (a为晶胞边长，N
2、A为阿伏加 德罗常数) SiC、 BP、AlN (1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体 结构 (2)密度： (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 2.常见分子晶体结构分析 晶体晶体结构结构分析 干冰 (1)每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个 CO2 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)密度 (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗 常数) 白磷 (1)面心立方最密堆积 (2)密度 (a为晶胞边长，NA为阿伏加德 罗常数) 3.常见金属晶体结构分析 (1)金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模型 简单 立方堆积 体心 立方堆积 六方 最密堆积 面心立方 最
3、密堆积 晶胞 配位数681212 原子半径(r)和晶胞边 长(a)的关系 2ra 一个晶胞内原子数目1224 原子空间利用率52%68%74%74% (2)金属晶胞中原子空间利用率计算 简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 (3)晶体微粒与M、之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微 粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量 为a3NA g，因此有xMa3NA。 4.常见离子晶体结构分析 (1)典型离子晶体模型 NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型 晶胞 配位
4、数及 影响因素 配位数684F：4；Ca2：8 影响 因素 阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还 与阴、阳离子的电荷比有关等 密度的计算(a为 晶胞边长，NA为 阿伏加德罗常数) (2)晶格能 定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数 据，可以用来衡量离子键的强弱，晶格能越大，离子键越强。 影响因素：晶格能的大小与阴阳离子所带电荷、阴阳离子间的距离、离子晶体的 结构类型有关。离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大。 对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高， 硬度越大。 (一)2019高考试题汇编 1.2019全国卷
5、，35(4)图(a)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(b)是沿立方格子对 角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg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_gcm3 (列出计算表达式)。 真题演练 2 12345678 12345678 2.2019全国卷，35(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm 和As原子的投影位置如图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两 者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测 定密
6、度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它 们关系表达式：_gcm3。 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，例如图1中 原子1的坐标为 ，则原子2和3的坐标分别 为_、_。 123 SmFeAsO1xFx 45678 12345678 (二)2018高考试题汇编 3.2018全国卷，35(4)(5)(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born-Haber 循环计算得到。 可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1， Li2O晶格能为_kJmol1。 123 520498 2 908 45678 123 解析
7、 由题给信息可知，2 mol Li(g)变为2 mol Li(g)吸收1 040 kJ热量，因此Li原子 的第一电离能为520 kJmol1；0.5 mol氧气生成1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此 O=O键的键能为498 kJmol1；Li2O的晶格能为2 908 kJmol1。 45678 (5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德 罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_gcm3(列出计算式)。 12345678 12345678 4.2018全国卷，35(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对 式
8、量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_gcm3 ； 晶胞中Fe2位于 所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。 12345678 12345678 5.2018全国卷，35(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称 为_。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值 为NA，Zn的密度为_gcm3(列出计算式)。 六方最密堆积(A3型) 12345678 12345678 (三)2017高考真题汇编 6.2017全国卷，35(4)(5)(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙 钛矿型的立体结构，边长为a0.446 n
9、m，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面 心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_ nm，与K紧邻的O个 数为_。 12 12345678 (5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处 于_位置。 体心 解析 由(4)可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O 之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。 棱心 12345678 7.2017全国卷，35(4)R的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中 含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为 _。 123
10、45678 8.2017全国卷，35(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最 密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为 _nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为 _nm。 0.148 解析 由题意知在MgO中，阴离子采用面心立方最密堆积方式，氧离子沿晶胞的面 对角线方向接触，所以 a2r(O2)，r(O2)0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更 大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故2r(Mn2)r(O2) a，r(Mn2)0.076 nm。 0.076 123
11、45678 12 模拟预测 3 1.Cr和Ca可以形成某种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示。该晶体的 化学式为_，若Ca与O的核间距离为x nm，则该晶体的密度为_gcm3 。 CaCrO3 345 12345 2.铜镍合金的立方晶胞结构如图所示，其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。 (1)原子B的坐标参数为_； 12345 (2)若该晶体密度为d gcm3，则铜镍原子间 最短距离为_pm。 12345 3.石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构，其一种晶胞的结构如图所示。该晶 胞中的碳原子有_种原子坐标；若该晶胞底面边长为a pm，高为c pm，则石墨晶 体中碳碳键的键长为_p
12、m，密度为_gcm3(设阿伏加德罗常数的值 为NA)。 4 12345 12345 晶胞底面图 ，设碳碳键的键长为x pm， 4.奥氏体是碳溶解在-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞为面心立方结构 ，如图所示，则该物质的化学式为_。若晶体密度为d gcm3，则晶 胞 中最近的两个碳原子的距离为_pm(阿伏加德罗常数的值用NA表 示，写出简化后的计算式即可)。 FeC(或Fe4C4) 12345 12345 5.CaF2的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示： 12345 (1)CaF2晶胞中，Ca2的配位数为_。 解析 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。 8 (2)“原子坐标参数”可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知A、B两点的原子坐标 参数如图所示，则C点的“原子坐标参数”为(_，_， ) 12345 (3)晶胞中两个F的最近距离为273.1 pm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞的 密度为_gcm3(列出计算式即可)。 12345 12345