第二板块 第Ⅱ层级 微专题(三) 晶胞结构的分析与计算（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材Ⅰ）

微专题(三)　晶胞结构的分析与计算 高考对晶体的考查主要集中在晶胞的相关计算。试题将立体几何知识与化学知识紧密结合在一起，情境新颖、综合性强、难度较大，侧重考查学生的观察能力和三维空间想象能力，主要的命题角度有：①考查晶体密度的计算、微粒间距离的计算、原子空间占有率的计算；②从空间结构视角考查原子坐标参数及投影图。 01 02 03 命题点(一)　由晶胞参数计算晶胞的密度及微粒间的距离 命题点(二)　原子空间占有率的计算 命题点(三)　原子分数坐标参数 目 录 3 01 命题点(一)　由晶胞参数计算晶胞的 密度及微粒间的距离 1．计算晶体密度的方法 2．计算晶体中微粒间距离的方法 3．晶体微粒与M、ρ之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，质量为xM g(M为微粒的相对原子质量)；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，a为晶胞的边长或微粒间的距离)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g(NA为阿伏加德罗常数的值)，因此有xM＝ρa3NA。 [例1]　(2023·湖南等级考)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(　 ) 由晶胞结构图可知，与Ca2＋最近且距离相等的K＋有8个，而晶胞中Ca2＋、K＋数目之比为1∶1，故与K＋最近且距离相等的Ca2＋也有8个，B项正确； 由晶胞结构图可知，B、C原子围成的多面体，有6个面位于晶胞的六个面上，上半部分和下半部分还各有4个面，故该多面体共有14个面，C项错误； [答案]　C [例2]　按要求完成以下题目。 (1)(2021·全国甲卷·节选)我国科学家发明了高选择 性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂， 其组成为 ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋离子在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为________g·cm－3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的 催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝________(用x表达)。 (2)(2022·北京等级考·节选)FeS2晶体的晶胞形状为立方体，边长为a nm，结构如图。FeS2的摩尔质量为120 g·mol－1，阿伏加德罗常数为NA。该晶体的密度为_________g·cm－3。(1 nm＝10－9m) [思维建模]　解相关晶胞计算的思维模型 [提能集训] 1．(2023•辽宁等级考)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是(　 ) 答案：C　 题图1中以下底面面心处O为例，与O距离相等且最近的Li有6个，分别位于下底面的4个棱心、上下两个晶胞的2个体心，即O的配位数为6，B项正确； 题图2所示电解质材料晶胞中，Mg或空位取代了棱心的Li，根据电荷守恒，8个棱心位置的Li只有4个被Mg取代，4个被空位取代，则Li个数为1、Mg个数为1，又O个数为1，Cl和Br的总个数为1，故化学式为LiMgOClxBr1－x，C项错误； 进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导，D项正确。 2．一种新型绝缘材料M(相对分子质量为Mr)由元素汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)组成。晶体M(晶胞如图乙所示)可视为晶体Ge(晶胞如图甲所示)中部分Ge被Hg和Sb取代后形成。已知晶胞M底面边长为a nm，高为b nm。下列有关晶体Ge和晶体M的说法错误的是(　 ) 答案：B　 解析：金刚石是共价晶体，硬度较大，晶体Ge与金刚石晶体结构相似，故锗与金刚石一样硬而且脆，A正确； 题图乙中与Hg等距离且最近的Sb的数目为4，B错误； 答案：B　 晶胞中a与c不相等，因此与镍等距离且最近的F－不是6个，选项B错误； 4．一种含锗的化合物应用于太阳能电池，其晶胞结构为长方体，结构如图(a)： (1)该含锗化合物晶胞的表示方式有多种，图______(填“b”“c”或“d”)也能表示此化合物的晶胞。 (2)用NA表示阿伏加德罗常数的值，则晶胞(a)的密度为________g·cm－3(用含x、y、z和NA的式子表示)。 02 命题点(二)　原子分数坐标参数 1．原子分数坐标的概念 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。 [例3]　(2023·湖北省联考)一种新型高性能的p型太阳能电池材料的晶体结构单元(为立方体，质量