第6章 第32讲 晶胞结构分析与计算（PPT课件）-【高考领航】2025年高考化学大一轮复习

第32讲　晶胞结构分析与计算 学习目标 1.掌握均摊法计算的一般方法，能根据晶胞中微粒的位置计算晶胞的化学式。　2.掌握晶体密度与晶胞参数计算的一般步骤。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点一 晶胞结构的分析 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1．晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 (1)长方体(包括立方体)晶胞 主干知识 整合 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (2)三棱柱晶胞 (3)六棱柱晶胞 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2．晶胞中微粒配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子数称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数 若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是与该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目，常见晶胞的配位数如下： 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (2)离子晶体的配位数 指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如上图中心的黑球(Cl－)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如上图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 晶胞中微粒数目的计算 1．最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　) A．Mg2CNi3 B.MgCNi3 C．MgCNi2 D.MgC2Ni 关键能力 突破 题点 1 B 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2．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)，则该晶体的化学式可表示为 (　　) A．Mn2Bi B.MnBi C．MnBi3 D.Mn4Bi3 B 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 3．(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为______________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 晶胞中粒子配位数的计算 4．(1)下图为钛酸钡晶体的晶胞结构，该晶体经X射线分析得出，重复单元为立方体，顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，棱心位置被O2－所占据。 ①写出该晶体的化学式：________。 题点 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 ②若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞顶点，则O2－处于立方体的________位置。 ③Ti4＋的氧配位数和Ba2＋的氧配位数分别为______________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (2)Li2S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数a＝588 pm。 S2－的配位数为________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 答案：(1)①BaTiO3　②面心　③6、12　(2) 8 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 晶体的综合计算 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1．晶体结构的相关计算 ①面对角线长＝_________。 ②体对角线长＝_________。 ③体心立方堆积4r＝________a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝________a(r为原子半径)。 主干知识 整合 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1．(2023·湖北省八市3月联考)铜金合金可作为CO2转化为碳氢化合物的催化剂，如图是一种铜金合金的晶胞结构图。下列说法正确的是(　　) 关键能力 突破 C 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2．(2023·河北省邯郸市一模)氮化镓是一种优异的半导体，硬度很大，熔点约为1700 ℃，氮化镓有三种晶体结构，其中最稳定的结构如图。下列关于该结构及其对应晶体的说法正确的是(　　) D　 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 3．立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于____________晶体，其中硼原子的配位数为____________。已知：立方氮化硼的密度为d g·cm－3，B原子半径为x pm，N原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中原子的空间利用率为____________(列出化简后的计算式)。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点三 原子分数坐标、投影图 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1．晶胞原子分数坐标的确定 (1)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，称作原子分数坐标。原子分数坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 ②一般以坐标轴所在长方体的棱长为1个单位。 ③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 主干知识 整合 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2．典型晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图 (1)体心晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (2)面心立方晶胞结构模型的原子坐标参数和俯视图 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 (3)金刚石晶胞结构模型的原子坐标参数和俯视图 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 3．沿体对角线投影(以体心立方和面心立方为例) (1)体心立方堆积 (2)面心立方最密堆积 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 晶胞中原子分数坐标的确定 关键能力 突破 题点 1 D 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 晶胞投影图的分析 题点 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 4．LiCl·3H2O属于正交晶系(长方体形)。晶胞参数为0.75 nm、1.0 nm、0.56 nm。下图为沿z轴投影的晶胞中所有氯原子的分布图和原子分数坐标。 (1)据此推断该晶胞中氯原子数目为__________。LiCl·3H2O的摩尔质量为M g·mol－1，晶胞密度为d g·cm－3，则阿伏加德罗常数NA为____________ mol－1(列出计算表达式)。 (2)图中A、B两原子核间距离为__________ nm(只列计算式)。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 投影问题解题技巧 晶体投影问题本质上是把三维空间晶体结构中的微粒投影到二维平面上。解答此类问题的思维流程是： 思维建模 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 真题链接/随堂检测 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1．(2023·辽宁卷)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(　　) 图1　　　　　　　图2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 A．图1晶体密度为72.5/(NA×a3×10－30) g·cm－3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－x D．Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 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，Cl和Br的总个数为1，故图2表示的化学式为LiMgOClxBr1－x，C项错误；镁离子取代及卤素共掺杂后，获得高性能固体电解质材料，则Mg2＋取代产生的空位可以增大粒子间空隙，有利于Li＋传导，D项正确。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2.(2023·湖南卷)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(　　) C 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 3．(2023·北京卷节选)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、b nm、c nm，结构如图所示。 晶胞中的[Mg(H2O)6]2＋个数为__________。 已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol－1， 阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 ____________ g·cm－3。 (1 nm＝10－7 cm) 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 4．(2023·浙江6月选考节选)某含氮化合物晶胞如图，其化学式为____________，每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 答案：CaCN2　6 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 5．(2022·辽宁卷节选)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g·mol－1，则M元素为________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为__________。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 答案：Fe　3d6 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 6．(2022·湖南卷节选)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 ①该超导材料的最简化学式为__________。 ②Fe原子的配位数为________。 ③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为____________ g·cm－3(列出计算式)。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 限时规范训练32 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 1.某物质的晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未能画出)。则晶体中A、B、C的原子个数比为(　　) A．1∶3∶1 B.2∶3∶1 C．2∶2∶1 D.1∶3∶3 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 2 A 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 1 2．如图为高温超导领域里的一种化合物(钙钛矿)结构中的最小重复单元。该化合物中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子有a个，元素氧、钛、钙的原子个数比为b。则a、b是(　　) A．6，3∶1∶1 B.24，10∶8∶1 C．12，5∶4∶1 D.3，3∶2∶1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 A 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 1 3.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为(　　) A．7∶8 B.13∶14 C．1∶1 D.26∶27 4 5 6 7 8 9 10 12 11 D 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 D　表面粒子数为8＋6＋12＝26，总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27，D项正确。 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 1 4．铁的氧化物有多种，科研工作者常使用FexOy来表示各种铁氧化物。如图为某种铁的氧化物样品的晶胞结构，其化学式为(　　) A．FeO B.Fe2O3 C．Fe3O4 D.Fe11O8 5 6 7 8 9 10 12 11 C 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 1 5．一定条件下，二氧化碳能形成与二氧化硅类似的晶体结构，其晶胞结构如图，已知原子分数坐标：M(0，0，0)、N(1，1，1)。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　) 6 7 8 9 10 12 11 D 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 6 1 6．萤石(CaF2)晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm，Ca2＋和F－半径大小分别为r1和r2。下列说法正确的是(　　) A．该晶胞中Ca2＋的配位数为4 B．半径大小关系：r1>r2 C．该晶胞中含有的Ca2＋数目为12 7 8 9 10 12 11 D 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 12 11 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 7 7．(2022·湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Ca2＋的配位数为6 B．与F－距离最近的是K＋ C．该物质的化学式为KCaF3 D．若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 B 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 8 8．(2023·福建省厦门市第二次质检)一种光催化材料的晶胞如图，属于立方晶系，其晶胞参数为a nm。下列说法错误的是(　　) 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 B 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 9 9．(2023·湖南省常德市一模)作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆，某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6，晶胞结构如图，晶胞参数为a，下列有关表述不正确的是(　　) A．Z表示的微粒为H2 B．每个X周围最近且等距离的X有6个 C．若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的 分数坐标为(0.75，0.75，0)，则C的分数 坐标为(1，0.5，1) D．若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则晶体的化学式为LaNi5H7 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 2 D 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 11 11．(1)科学家首次合成了具有极性对称性的氮化物钙钛矿材料——LaWN3，其立方晶胞结构如图所示，晶胞中La、W、N分别处于顶角、体心、面心位置，晶胞参数为a nm。 ①La与N之间的最短距离为________nm，与La紧邻的N的个数为________。 ②在LaWN3晶胞结构的另一种表示中，W处于各顶角位置，则在新的晶胞中，La处于________位置，N处于________位置。 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 11 (2)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B两种方块组成。 ①该氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－个数的最简整数比为________。 ②已知该晶体的密度为d g·cm－3，设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为______________nm(用含d和NA的代数式表示)。 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 12．(1)金属锰有多种晶型，其中δ-Mn的结构为体心立方堆积，晶胞参数为a pm。δ-Mn中锰的原子半径为________pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA，δ-Mn的密度ρ＝__________ g·cm－3(列出计算式)。 (2)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为____________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为____________ nm。 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 (3)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为__________ g·cm－3(列出计算式)。 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 考点二 考点三 真题链接/随堂检测 限时规范训练 考点一 1 $$