素养提升6 常见晶体的结构-2023-2024学年高二化学素养提升与单元评价（人教版2019选择性必修2）

选择性必修2《物质结构与性质》 素养提升与单元评价 素养提升6 常见晶体的结构 核心知识突破 1．金属晶体的堆积方式 图① 简单立方堆积 图② 体心立方堆积 图③ 面心立方堆积 图④ 六方堆积 (1)简单立方堆积，晶胞中原子个数为8×=1，配位数为6。实例：钋。 (2)体心立方堆积，晶胞中原子个数为8×+1=2，配位数为8。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 (3)面心立方堆积，晶胞中原子个数为8×+6×=4，配位数为12。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 (4)六方堆积，晶胞中原子个数为12×+2×+3=6，配位数为12。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 2．常见离子晶体的结构 (1)NaCl型晶体结构模型 ①在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。因此Na+和Cl-的配位数均为6。 ②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有12个。 (2)CsCl型晶体结构模型 ①在CsCl晶体中，每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。因此Cs+和Cl-的配位数均为8。 ②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻，每个Cl-与6个Cl-等距离相邻。 (3)CaF2晶体结构模型 ①CaF2晶体中，每个Ca2+周围同时吸引着8个F-，每个F-周围同时吸引着4个Ca2+。Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。 ②晶胞中含Ca2+：6×+8×=4个，含F-：8×1=8个。Ca2+在大立方体的顶点和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。晶胞的组成为Ca4F8。 (4)ZnS晶体结构模型 ①ZnS晶体中，每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-，每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+。因此Zn2+和S2-的配位数均为4。 ②晶胞中含Zn2+：1×4=4个，含S2-：6×+8×=4个。晶胞的组成为Zn4S4。 3．常见共价晶体的结构 (1)金刚石晶体的结构 ①成键特征：每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为4。 ②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子。 ③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。 ④金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶(4×1/2)=1∶2。因此12g（1mol）金刚石中含有2mol（2NA个）C—C键。 (2)晶体硅、碳化硅晶体的结构 ①晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。 每个晶体硅晶胞中有8个硅原子。 ②碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内4个硅原子不变，就是碳化硅的晶胞。 每个碳化硅晶胞中有4个碳原子、4个硅原子。 ③1mol晶体硅中含有2molSi—Si键，1molSiC中含有4molSi—C键。 (3)二氧化硅（石英）晶体的结构 ①二氧化硅晶体可以看作是在晶体硅中2个硅原子之间插入了1个氧原子。每个硅原子与4个氧原子结合，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 ②每个氧原子为2个正四面体共有，每个正四面体中占有1个完整的硅原子。因此硅氧原子的个数比为1：（4×1/2）=1：2。因此二氧化硅晶体中并不存在单个的SiO2分子，它是由硅原子和氧原子按1：2的比例组成的空间立体网状结构的晶体。 ③1molSiO2含有4molSi—O键。 4．典型分子晶体的结构——干冰晶体 (1)分子间作用力只有范德华力。 (2) 干冰晶体是一种面心立方结构，每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个，即配位数为12。 (3)每个晶胞中含有CO2分子为4个。 5．典型混合型晶体——石墨 (1)石墨晶体是一种混合型晶体，为二维网状结构。 (2)层内每一个碳原子以共价键与另外3个碳原子结合，层间为分子间作用力。 (3)层内六边形结构中，每一个六边形中含有6×=2个碳原子，6×=3个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为2：3。 (4)每个碳原子有4个价电子，每个碳原子用3个价电子形成σ键。还有1个电子处于碳原子的2p轨道上，层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。 (1)(2019·全国卷Ⅱ)一种四方结构的超导化合物的晶胞如