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课件网) 专题三 物质结构与性质 (热点)———晶体结构分析与计算 1.常见晶体结构分析 (1)共价晶体 晶体 晶胞 晶体分析 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109°28'; ③最小碳环由6个C组成且不在同一平面内; ④每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2; ⑤密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 晶体 晶胞 晶体分析 SiO2 ①每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;所以Si的配位数为4,O的配位数为2; 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的个数之比为1∶2; ③最小环上有12个原子,即6个O、6个Si; ④密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 晶体 晶胞 晶体分析 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:ρ(SiC)=;ρ(BP)=;ρ(AlN)=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) (2)常见分子晶体的结构及分析 名称 干冰 冰(类似于金刚石) 晶胞 结构 分析 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ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数) ①H2O分子位于立方体的面心、内部和顶角; ②每个晶胞中含H2O分子数为8; ③密度ρ=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数) (3)常见离子晶体的结构及分析 类型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞 配位数及 影响因素 配位数 6 8 4 F-: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、阳离子的电荷比和离子键的纯粹程度有关 密度的计算(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数) 2.常见晶胞投影图像 晶胞 类型 三维图 二维图 正视图 沿体对角线切 开的剖面图 沿体对角 线的投影 简单 立方堆积 体心 立方堆积 面心 立方堆积 3.答题模板 (1)计算晶体密度的方法 ρ=(a表示晶胞边长,ρ表示密度,NA表示阿伏加德罗常数的数值,n表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M表示摩尔质量) (2)计算晶体中微粒间距离的方法 (3)晶胞中原子空间利用率=×100%。 (4)原子分数坐标 晶胞中的任一个原子的中心位置均可用3个分别小于1的数在立体坐标系中表示出来,如位于晶胞原点(顶角)的原子的坐标为(0,0,0);位于晶胞体心的原子的坐标为(,,);位于xOz面心的原子坐标为(,0,);等等(如图)。 1.(2024·福州三模)锐钛矿型TiO2晶胞结构如下图所示,该晶胞中氧的配位数为 ;已知该晶体密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为 mol-1(用含ρ、a、b的代数式表示)。 3 【解析】根据晶胞结构图可知,灰球位于顶点、面上、体心,个数为8×+4×+1=4,黑球位于棱上、面上、内部,个数为8×+8×+2=8,故灰球是Ti原子,黑球是O原子,与Ti距离相等且最近的O的个数为6,故Ti的配位数为6,Ti与O的个数比为1∶2,则该晶胞中氧的配位数为3;一个晶胞中含有4个TiO2,ρ=,阿伏加德罗常数NA=mol-1。 2.(2024·广州模拟)某镍和砷形成的晶体,晶胞结构如图1所示,沿z轴方向的投影如图2。 (1)该晶体中As周围最近的Ni有 个。 (2)该晶体的密度为ρ g·cm-3,晶胞参数为a pm、b pm,阿伏加德罗常数的数值 NA= (用含a、b、ρ的代数式表示)。 6 ×1030 【解析】(1)该晶胞为六方晶体,选择中间层的As原子可知,上下层各有3个Ni原子与其距离最近,晶体中As周围最近的Ni有6个。 (2)该晶体的密度为ρ g·cm-3,晶胞参数为a pm、b pm,由均摊法可知,As原子个数为2,Ni原子个数为4×+4×+2×+2×=2,ρ g·cm-3=,故阿伏加德罗常数的数值NA=×1030。 3.从石墨晶体结构示意图中截取石墨的晶胞如图所示,设阿伏加德罗常数的 值为NA,已知sin 60°=,石墨晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。 【解析 ... ...
