2022高考化学第12章物质结构与性质第3节晶体结构与性质考点1晶体与晶胞讲与练含解析

第12章（物质结构与性质）李仕才考点一　晶体与晶胞　1．晶体与非晶体2.晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法8\n晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1/3。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。(　×　)2．具有规则几何外形的固体一定是晶体。(　×　)3．固态物质一定是晶体。(　×　)4．冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(　×　)5．固体SiO2一定是晶体。(　×　)6．缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(　√　)7．通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(　√　)8．晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。(　×　)9．晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(　√　)10．立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。(　×　)1．具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。8\n2．晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。3．在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。一、晶胞中粒子数目的计算和化学式的确定1．磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为(　　)A．Mn2Bi　　B．MnBi　　C．MnBi3　　D．Mn4Bi3解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为：12×＋2×＋1＋6×＝6(个)，则二者的原子个数比为6∶6＝1∶1。答案：B2．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。(2)该化合物的化学式为________。解析：从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。8\n答案：4　ZnS3．利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。解析：B的原子半径比N大，因而结构示意图中大球代表B原子，利用晶胞结构可计算出每个晶胞中含有2个B和2个N，化学式为BN。答案：2　BN4．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________。解析：(1)甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶点，实际占有：×4＝，X∶Y(个数比)＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有：×8＝1，B占有×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。答案：(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8二、晶体的密度及微粒间距离的计算5．O和Na能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中O原子的配位数为______；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)____________。8\n解析：O2－半径大于Na＋半径，由F的晶胞结构可知，大球代表O2－，小球代表Na＋，每个晶胞中含有O2－个数为8×＋6×＝4，含有Na＋个数为8，故O2－、Na＋离子个数之比为4∶8＝1∶2，从而推知F的化学式为Na2O。由晶胞结构可知，每个O原子周围有8个Na原子，故O原子的配位数为8。晶胞参数a＝0.566nm＝0.566×10－7cm，则晶胞的体积为(0.566×10－7cm)3，从而可知晶体F的密度为＝2.27g·cm－3。答案：Na2O　8　＝2.27g·cm－36．某离子晶体晶胞的结构如图所示，X(●)位于立方体顶点，Y(○)位于立方体中心。试分析：(1)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________。(2)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol－1，晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。解析：(1)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109°28′。(2)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。由题意知，该晶胞中含有个XY2或Y2X，设晶胞的边长为acm，则有ρa3NA＝M，a＝，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。8\n答案：(1)109°28′　(2)7．镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn及很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如图所示。试回答下列问题：(1)在元素周期表中Ca位于________区。(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为_______________________________________。(3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23cm3，储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin中，n＝________(填数值)；氢在合金中的密度为______________。解析：(3)由铜钙合金的晶胞结构图知，铜、钙合金中，N(Cu)＝12×＋6×＋6＝15，N(Ca)＝12×＋2×＝3，＝＝，因镧镍合金与铜钙合金的晶胞结构相同，则在LaNin中＝，n＝5。1mol合金中含有NA个该合金的晶胞，则ρ·9.0×10－23cm3·NA＝M，ρ＝≈0.083g·cm－3。答案：(1)s　(2)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(3)5　0.083g·cm－38．立方氮化硼和金刚石是等电子体，其晶胞结构如图所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为__________，若晶胞边长为361.5pm，则立方氮化硼的密度是________________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。8\n解析：一个立方氮化硼晶胞中含有4个N原子和4个B原子。一个晶胞的质量为×4g，一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5pm)3，因此立方氮化硼的密度是g·cm－3。答案：4　9．(1)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm。又知铜的密度为9.00g·cm－3，则铜晶胞的体积是________cm3、晶胞的质量是__________g，阿伏加德罗常数为___________________[列式计算，已知Ar(Cu)＝63.6]。(2)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。解析：(1)体积是a3；质量＝体积×密度；一个体心晶胞含4个原子，则摩尔质量＝四分之一×晶胞质量×NA，可求NA。(2)因为CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构。所以一个晶胞中有四个钙离子和四个氧离子，根据M(CaO)＝56g·mol－1，则一个CaO的质量m(CaO)＝g。V(CaO晶胞)＝质量/密度＝＝cm3。答案：(1)4.70×10－23　4.23×10－22NA＝＝6.01×1023mol－1(2)8\n8