热点07 晶胞的结构分析及计算-2024年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

热点07 晶胞的结构分析及计算 ►命题趋势►解题策略►真题回眸►限时检测 晶胞的结构分析及计算 考向一 晶体类型的判断 考向二 晶体的结构分析与计算（选择题） 考向三 “均摊法”确定晶体的化学式 考向四 晶胞的有关计算（密度、微粒间距、空间利用率、配位数、原子坐标等） 考向五 晶体类型与物质熔沸点的关系 有关晶体结构的分析与计算是考题中必考考点之一，也是难点之一。本部分往往是综合性、创新性考题的重要载体，试题对考生信息获取、加工和处理能力提出较高要求，同时也对理解与辨析、分析与推测、归纳与论证、探究与创新等关键能力进行重点考查，要求考生有足够的知识积累、扎实的学科观念，能够在不同情境下处理复杂任务。 解答此类问题不仅需要熟练掌握化学中的有关晶体的一些基础知识，而且还要能够准确理解物理、数学中的一些知识点，如推断或计算过程中常会涉及晶体密度、NA、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、化学键的夹角、晶胞中的原子坐标等问题，需要我们能够将数理化知识合理地综合应用。 预计2024年高考中，考查的主要方向有： （1）晶体类型判断、均摊法求晶体的化学式； （2）晶体熔沸点比较及原因解释； （3）晶体密度、晶胞粒子间距、微粒半径、晶胞粒子分数坐标、空间利用率等的计算； 解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。 【策略1】掌握晶胞中粒子数目的计算方法——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 （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。 （3）当晶胞为六棱柱时，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个六棱柱所共有，即顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒分别有、、、属于该六棱柱。 （4）审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。 【策略2】掌握坐标参数、晶胞参数的分析与计算 （1）原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置 原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根据晶体结构的特点，通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型(面心立方最密堆积)和镁型(六方最密堆积)两种晶体类型。 （2）晶胞参数——描述晶胞的大小和形状 ①金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式(设棱长为a) 面对角线长＝a。 4r＝a (r为原子半径)。 体对角线长＝a。 4r＝a (r为原子半径)。 ②宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 ③晶体中粒子间距离的计算 （3）立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“”表示)： 每个面上有4个，共计12个。 【策略3】熟记常见晶体结构特征及分析方法 1．常见分子晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (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＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 白磷 (1)面心立方最密堆积 (2)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 2．常见原子晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 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6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2 (5)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (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的个数比为1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si (4)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 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) 3．常见离子晶体结构分析 (1)典型离子晶体模型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞 配位数及影响因素 配位数 6 8