晶体结构经典习题突破方法-《中学生数理化》高考理化2023年12月刊

􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍􀥍 可知产物还有N2 和HCl。 (7)9 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 O 本问考查限定条件下同分异构体的书 写,侧重考查信息获取能力与模型认知能力。 连有4个不同原子或原子团的碳原子称 为手性碳原子。在B的同分异构体中,需同 时满足结构中含有手性碳、3个甲基以及含有 苯环,因 此,当 苯 环 上 的 取 代 基 是 一 个 —CH(CH3)OCH3 和一个—CH3 时,有邻、 间、对三种结构,分别为 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 O 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 O 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 O ;当 苯 环 上 的 取 代 基 是 一 个 —CH(CH3)OH和两个—CH3 时,有六种结 构,分 别 为 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH 、 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH ,故B的 同分异构体共9种。其中,核磁共振氢谱显示 为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1 的同分异构体为 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 O 。 (责任编辑 谢启刚) 晶体结构经典习题突破方法 ■江西师范大学附属中学 吴 翔 作者简介:吴翔,江西省首批信息化应 用教学骨干教师,先后在省“赣教杯”、市优 质课教学比赛中获省、市一等奖。在省中 学化学教师说课比赛、省“名师杯”微课比 赛等各项赛事中多次荣获省一等奖。近5 年,主持省教研室课题1项,参与省电教馆 课题1项,且均已结题,另有数十篇教育教 学论文发表或获奖。 晶体结构内容抽象,且难以通过画图的 形式直观呈现晶体的空间立体结构,因此,在 学习晶体结构时,普遍感觉难度较大。晶胞 概念是晶体学基本概念,其最主要的特点就 是具有平移对称性。因多种原因,很多同学 在学习过程中只注重均摊法的学习和应用, 却很少关注晶体的平移对称性,这不利于考 生对晶体模型的构建和空间能力的发展。本 文以一些高考真题和原创试题为载体,希望 通过对这些题目的详细解析将晶体结构中考 生应该掌握而教材却没有介绍的一些内容剖 析清楚。 一、晶胞的识别 例 1 (原创题)下列图像能表示1个 晶胞的是( )。 A B C D 方法点拨:三维晶胞一定是平行六面体, 故排除A和D;晶胞的无隙并置要求晶胞的 顶点、平行棱和平行面必须完全相同。特别 强调晶胞中“相同”的物理含义:同时满足化 学组成相同、几何排列相同、空间取向相同。 因此,选项C是正确的。 二、晶胞的计数 例 2 (原创题)某二维晶体的部分结 63 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2023年12月 构如图1所示,写出该晶体的化学式: 。 图1 方法点拨:晶体是由晶胞无隙并置而成, 每个晶胞都与相邻晶胞共用一些内容,因此 要用均摊法计算晶胞所包含的内容。对于二 维晶胞,其化学组成计算式:顶点× 1 4+ 边× 1 2+ 内×1。对于三维晶胞其化学组成计算 式:顶点× 1 8+ 棱× 1 4+ 面× 1 2+ 内×1。该 晶体的晶胞可用图2表示。 图2 A:4× 1 4+1=2 或4× 1 2=2 。B:2× 1 2 =1或1×1=1。 两种图形计算结果一致,所以其化学式 为A2B或BA2。 例 3 (原创题)某物质的分子结构如 图3所示,则该物质的分子式为( )。 图3 A.PtCl B.Pt3Cl4 C.PtCl2 D.Pt6Cl12 方法点拨:因该分子的结构很像1个晶 胞,故同学们在解题时,极易按照Pt:6× 1 2 =3,Cl:12× 1 4=3 ,计算而选 A项,但这是 错误的。因为同学们审题时,未注意该图是 分子结构而不是晶胞,所以本题只能选D项。 通过此题,我们可以感悟到物质世界是丰富 多彩的,高中阶段接触的分子结构和晶体结 构都是相对简单的,希望同学们保持好奇心, 继续探索有趣的物质世界。 例 4 (2023全国乙卷36节选)一种硼 镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方 晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下 (图4)所示,晶胞中含有 个 Mg。该物质 化学式为 。 图4 方法点拨:左图六棱柱不是1个晶胞,晶 胞是实线标注的平行六面体。至于晶胞内部 的B的个数可通过投影图观察得出。Mg:8 × 1 8=1 ,B:2×1=2。故晶胞中含有1个 Mg,2个B,化学式为 MgB2。 三、晶胞参数 晶胞的大小和形状可以用晶胞参数表 示:晶