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2024年高考化学一轮复习(人教版) 第6章 第36讲 晶胞结构分析与计算.docx


高中 高三 下学期 化学 人教版

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2024年高考化学一轮复习(人教版) 第6章 第36讲 晶胞结构分析与计算.docx
文档介绍:
第36讲 晶胞结构分析与计算
[复****目标] 1.掌握均摊法计算的一般方法,能根据晶胞中微粒的位置计算晶胞的化学式。
2.掌握晶体密度与晶胞参数计算的一般步骤。
考点一 晶胞模型与均摊法计算
1.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
如某个粒子为N个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞,立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。
(2)非长方体晶胞
在六棱柱(如图2)中,顶角上的原子有属于此晶胞,面上的原子有属于此晶胞,因此六棱柱中镁原子个数为12×+2×=3,硼原子个数为6。
2.三种典型立方晶胞结构
3.晶胞中微粒配位数的计算
一个粒子周围最邻近的粒子数称为配位数,它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。
(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,常见晶胞的配位数如下:
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
(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,如上图中心的黑球(Cl-)。
②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数,如上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。
一、应用均摊法计算晶胞微粒数目
1.某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为(  )
A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7
答案 B
解析 A的个数:8,B的个数:8×+6×=4。
2.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为________。
答案 CuH
解析 根据晶胞结构可以判断:Cu:2×+12×+3=6;H:6×+1+3=6,所以化学式为CuH。
3.(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,下图是该晶体微观结构的***图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。
(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为________。
答案 (1)MgB2 (2)BO
解析 (1)每个Mg周围有6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出,每个单元中,都有一个B和一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别被两个结构单元共用,所以B∶O=1∶(1+2×)=1∶2,化学式为BO。
4.天然硅酸盐组成复杂,阴离子的基本结构单元是SiO四面体,如图(a),通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构,图(b)为一种无限长双链的多硅酸根,其中Si与O的原子数之比为________,化学式为________(用n代表聚合度)。
答案 2∶5.5 [Si4O11]
解析 n个SiO2通过共用顶点氧离子可形成双链结构,找出重复的结构单元,如图:,由于是双链,其中顶点氧占,Si原子数为4,O原子数为4×+6×
+4+2=11,其中Si与O的原子数之比为2∶5.5,化学式为[Si4O11]。
二、晶胞中粒子配位数计算
5.硅化镁是一种窄带隙n型半导体材料,在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造等领域具有重要应用前景。硅化镁的晶胞参数a=0.639 1 nm,属于面心立方晶胞,结构如图所示。Si原子的配位数为________。
答案 8
解析 根据晶胞结构,以面心Si原子为基准,同一晶胞内等距离且最近的Mg原子有4个,紧邻晶胞还有4个Mg原子,共8个,故Si原子的配位数为8。
6.如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体,晶胞棱上的球代表Ba,顶点的球代表Y,四方锥中心和八面体中心的球代表Fe,其余小球代表O。
(1)该晶体的化学式为________。
(2)其中Y的配位数为________。
答案 (1)YBa2Fe3O8 (2)8
解析 (1)由晶胞结构可知,Y位于顶点,原子数为×8=1;Ba位于棱上,原子数为×8=2;O原子有12个位于面上,2个位于晶胞内,原子数为×12+2=8;3个Fe原子位于晶胞内,该晶体的化学式为YBa2Fe3O8。(2)从晶胞结构知Y位于晶胞顶点,距离Y最近的原子共有8个,即Y的配位数为8。
考点二 晶胞参数计算
1.晶胞参数
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