专题3.4.3 常见晶体结构分析、晶体中原子分数坐标及晶胞投影图（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（苏教版2019）

第3课时　常见晶体结构分析、晶体中 原子分数坐标及晶胞投影图 目录 命题热点(一)——常见晶体结构的分析 命题热点(二)——晶胞中原子分数坐标的确定 课时跟踪检测 命题热点(三)——晶胞投影图分析 2 常见晶体结构的分析 命题热点(一) 1.常见共价晶体结构的分析 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键个数之比为1∶2 (5)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 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)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 续表 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)= g· cm-3;ρ(BP)= g·cm-3; ρ(AlN)= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 续表 2.常见分子晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)8个CO2分子占据立方体顶点且在6个面的面心又各有1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 冰 (1)冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键,冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的 (2)氢键的方向性→1个水分子与周围4个水分子相结合→水分子中的氧原子 (3)氢键H—O…H较长→分子间距离增大并在水分子中间留有空隙→固态水的密度比液态水的小 续表 3.常见离子晶体结构的分析 类型 NaCl型 CsCl型 CaF2型 晶胞 配位数 6 8 F-:4; C:8 密度的计算(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) g·cm-3 g·cm-3 g·cm-3 续表 [典例]　(1)Na2S的晶胞如图所示,设S2-的半径为r1 cm,Na+的半径为r2 cm。试计算Na2S晶体的密度为　　　　　　　　　　(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写表达式,不化简)。  g·c [解析]　在每个晶胞中含有Na+数为8,S2-数为8×+6×=4,由题图可知,晶胞的体对角线长为4(r1+r2)cm,晶胞的边长为(r1+r2)cm,晶体的密度ρ== g·c。 (2)Na3OCl是一种良好的离子导体,其晶胞结构 如图所示。已知:晶胞参数为a nm,密度为d g·cm-3。 ①Na3OCl晶胞中,Cl-位于各顶点位置,Na+位于　　　　位置,两个Na+之间的最短距离为　　　　 nm。  [解析]　Na3OCl晶胞中白球个数为6×=3,灰球个数为8×=1,黑球个数为1,根据Na3OCl的化学式,可判断Na+应为白球,处在晶胞结构的面心,Na+之间的最短距离为晶胞结构中两个面心的距离,即为一半边长的倍,即a nm。 面心 a ②用a、d表示阿伏加德罗常数的值NA=　　　 mol-1 (列计算式)。  [解析]　已知:晶胞参数为a nm,密度为d g·cm-3,则d g·cm-3= ,解得NA= mol-1。 1.(2024·衡水中学阶段练习)有关晶体(或晶胞)的结构如图所示,下列说法不正确的是 (　　) [题点多维训练] A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个 B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+ C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2 D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE √ 解析:在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,故A正确;在CaF2晶胞中,C位于晶胞的顶点和面心,晶胞中含有C的个数为8×+6×=4,故B正确;在金刚石晶体中,每个碳原子连接4个共价键,每2个碳原子形成1个共价键,则每个碳原子连接的共价键平均为4×=2个,所以在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2,故C正确;气态团簇分子不同于晶胞,气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子,则分子式为E4F4或F4E4,故D错误。 2.如图分别表示碘晶胞、硅晶体、CaCl2晶胞的结构,下列有关说法不正确的是 (　　) A.每个碘晶胞中含有14个碘分子 B.在硅晶体中,硅原子与硅硅单键的个数之比为1∶2 C.CaCl2晶体中每个Ca2+周围距离相等且最近的Cl-有8个 D.沸点:硅晶体>CaCl2>碘 √ 解析:由碘晶胞结构可知,每个晶胞中含有碘分子的个数为8×+6×=4,A项错误;硅晶体中,一个硅原子形成4个硅硅单键,每个硅硅单键为两个硅原子共用,因此硅原子与硅硅单键的个数之比为1∶2,B项正确;根据“均摊法”计算可知,CaCl2晶胞中黑球代表Ca2+,白球代表Cl-,每个Ca2+周围距离相等且最近的Cl-有8个,C项正确;碘为分子晶体,CaCl2为离子晶体,硅晶体为共价晶体,则沸点:硅晶体>CaCl2>碘,D项正确。 3.某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B方块组成。已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则下列说法错误的是 (　　) A.方块A含有1.5个Fe2+、4个O2- B.方块B含有0.5个Fe2+、4个O2-、4个Fe3+ C.该氧化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为1∶2∶4 D.晶胞的棱长为 ×107 nm 解析:根据均摊法计算方块A含有1+4×=1.5个亚铁离子、4个氧离子,故A正确;根据均摊法计算方块B含有4×=0.5个亚铁离子、4个氧离子、4个铁离子,故B正确; √ Fe2+处于晶胞的顶点、面心以及A位置立方体的体心。O2-位于A、B小立方体的内部,每个小立方体内部各有4个。Fe3+处于晶胞B位置小立方体内部,晶胞中Fe2+数目=4×(1.5+0.5)=8、Fe3+数目=4×4=16,O2-数目=4×8=32,故Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为8∶16∶32=1∶2∶4,故C正确;晶胞相当于有8个“Fe3O4”,晶胞质量=8× g,设晶胞参数为a nm,则8× g=d g·cm-3×(a×10-7 cm)3,解得a=×107 nm,故D错误。 4.FeO、NiO的晶胞结构和NaCl相同。 (1)已知离子半径r(F)>r(N),则熔点:FeO　　(填“>”“<”或“=”)NiO。  解析:离子半径r(Fe2+)>r(Ni2+),离子半径越大,离子键键能越小,则熔点:FeO<NiO。 < (2)FeO晶胞如图,Fe2+的配位数为　　。  解析:FeO晶胞中,离Fe2+距离最近且相等的O2-有6个,Fe2+的配位数为6。 6 (3)FeO在氧气中加热,部分Fe2+被氧化为Fe3+。晶体结构产生铁离子缺位的缺陷,其组成变为FexO(x<1),测得晶胞边长为a pm,密度为ρ g·cm-3,则x=　 　　　　　(填写计算表达式)。  解析:根据均摊法,晶胞中含有O原子个数为12×+1=4 ,设晶胞中Fe原子个数为y,测得晶胞边长为a pm,密度为ρ g·cm-3, =ρ,y=,n(Fe)∶n(O)= ∶4=∶1,则x=。 晶胞中原子分数坐标的确定 命题热点(二) 1.含义 为了表示晶胞中所有原子的位置,用坐标(x,y,z)表达晶胞中原子的分布,该坐标被称为原子分数坐标。 2.确定方法 (1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 (2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为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。 　[典例]　某晶胞结构如图所示。 　　 图中原子1的分数坐标为,则原子2和3的分数坐标分别为　　　　、　　　　。  [解析]　图中原子1的坐标为,则坐标系是 ,原子2,3在晶胞内。从晶胞内的2、3点分别向x、y、z轴上作垂线,即可得出2、3两点的原子分数坐标分别为,。 1.CaF2是工业生产的重要物质,其晶胞结构如图所示: 原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知A、B原子的分数坐标如图所示,则C原子的分数坐标为。 [题点多维训练] 解析:观察A、B、C的相对位置,可知C原子的x坐标是,y坐标是, z坐标是。 2.某晶体的晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为　　　　　　。若该晶体中A原子和B原子的坐标分别为(0,0,0)、,则C原子的坐标为　　　　　。  CuInSe2 解析:Cu原子有4个位于棱上、6个位于面上,故个数为6×+4×=4,In原子有8个位于顶点、4个位于面上、1个在体心,故个数为8×+4×+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部,共8个,因此晶体的化学式为CuInSe2;C原子的坐标为。 3.XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有　　　　个XeF2分子。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,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为。已知Xe—F的键长为r pm,则B点原子的分数坐标为　　　　。  2 解析:图中大球的个数为8×+1=2,小球的个数为8×+2=4,根据XeF2的原子个数比可知大球是Xe原子,小球是F原子,该晶胞中有2个XeF2分子;由A点坐标知该原子位于晶胞的中心,且每个坐标系的单位长度都记为1,B点在棱的处,其坐标为。 晶胞投影图分析 命题热点(三) 1.体心立方晶胞投影图分析 2.面心立方晶胞投影图分析 3.复杂晶胞投影图分析(以金刚石晶胞为例) 　[典例]　立方氮化硼晶体的晶胞如图1所示,图2是该晶胞的俯视投影图,则该图中表示硼原子相对位置的是　　(填序号)。  [解析]　4个B在底面上的投影分别位于面对角线处,该图中表示硼原子相对位置的是3。 3 √ 1.Fe的一种晶体的晶胞结构如甲、乙所示,若按甲中虚线方向切乙,得到的切面图正确的是　　　(填字母)。  [题点多维训练] 解析:图甲中Fe位于顶点和体心,乙由8个甲组成,按虚线方向切乙形成的截面边长不等,排除B、D,由于每个小立方体的体心有一个铁原子,故A正确。 2.分别用⚪、•表示H2P和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图a所示,图b、图c分别显示的是H2P、K+在晶胞xz面、yz面上的位置: 晶胞在x轴方向的投影图为　　(填标号)。  B 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 √ 12 1.下列关于晶体的说法中,不正确的是 (　　) ①CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数相同; ②共价键可决定分子晶体的熔、沸点;③MgO和NaCl两种晶体中,MgO的离子键键能较小,所以其熔点比较低;④晶胞是晶体结构的基本单位,晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列;⑤晶体中的晶胞尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定;⑥干冰晶体中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻 A.①②③ B.②③⑥ C.④⑤⑥ D.②③④ 16 17 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 12 解析:②共价键可决定共价晶体的熔、沸点,分子晶体熔、沸点的高低是由分子间作用力的大小决定的,错误;③MgO和NaCl两种晶体中,MgO的离子键键能较大,所以其熔点比较高,错误。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 2.金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法正确的是 (　　) 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.金属晶体只包括金属单质 B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个电子存在强烈的相互作用 C.图中的①和④可以是从NaCl晶体结构中分割出来的部分结构图 D.金属晶体和离子晶体分别存在金属键和离子键等相互作用,很难断裂,因而都具有延展性 16 √ 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:金属晶体中的电子属于整个晶体,B错误;在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着最近且等距离的6个Cl-,同样每个Cl-周围同时吸引着最近且等距离的6个Na+,图①符合条件,图④中选取其中一个离子,然后沿x、y、z三轴切割得到6个等距离的且最近的带相反电荷的离子,所以其配位数也是6,图④符合条件,C正确;离子晶体没有延展性,易断裂,D错误。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 3.某研究小组发现首例带结晶水的晶体在5 K下呈现超导性。据报道,该晶体中含有最简式为CoO2的层状结构,结构如右图(小球表示Co原子,大球表示O原子)。下列用粗线画出的CoO2层状结构的晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单位)示意图不符合化学式的是 (　　) 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:A项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1,含有O原子数为4×=2,所以Co原子数与O原子数之比为1∶2,正确;B项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1+4×=2,含有O原子数为4,所以Co原子数与O原子数之比为1∶2,正确;C项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为4×=1,含有O原子数为4×=2,所以Co原子数与O原子数之比为1∶2,正确;D项,CoO2层状结构的晶胞中含有Co原子数为1,含有O原子数为4×=1,所以Co原子数与O原子数之比为1∶1,错误。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 4.下列说法正确的有 (　　) ①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关 ②离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用　③分子晶体的熔点一定比金属晶体低　④共价晶体中一定含有共价键　⑤含有离子的晶体一定是离子晶体　⑥硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅 ⑦NaCl晶体中,阴离子周围紧邻的阳离子数为8 A.2个 B.3个 C.4个 D.5个 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:②离子键是阴、阳离子间的静电作用力,包括吸引力和排斥力,故错误;③分子晶体的熔点不一定比金属晶体低,如汞在常温下为液体,碘是分子晶体,常温下为固体,故错误;⑤金属晶体由金属阳离子和自由电子构成,所以含有离子的晶体不一定是离子晶体,可能是金属晶体,故错误;⑦NaCl晶体中阴、阳离子紧邻的异性离子数均为6,故错误。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 5.晶体有规则几何外形,但有些晶体存在“缺陷”,从而引起含有的离子数量比发生变化,但整体仍呈电中性。如某种氧化镍(NiO)晶体中存在1个Ni2+空缺,另有2个Ni2+被Ni3+取代,其组成可表示为Ni0.97O,则其中Ni2+和Ni3+的离子数比为 (　　) A.3∶2 B.2∶3 C.6∶91 D.91∶6 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:设1 mol Ni0.97O中含Ni3+x mol,Ni2+为(0.97-x)mol,根据晶体仍呈电中性,可知 3x+2×(0.97-x)=2×1,x=0.06,Ni2+为(0.97-x)mol=0.91 mol,即N(Ni2+)∶N(Ni3+)=0.91∶0.06=91∶6。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 6.下列数据是对应物质的熔点(℃): 据此做出的下列判断错误的是 (　　) A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体 B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 16 BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2 -107 2 073 920 801 1 291 190 -57 1 723 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由表中数据分析,氧化铝和氟化铝的熔点很高,两者不是分子晶体,故A正确;表中氯化铝、氯化硼和干冰的熔点都较低,是分子晶体,故B错误;碳和硅同主族,但氧化物的晶体类型不同,分别属于分子晶体和共价晶体,故C正确;钠和铝不同族,但对应的氧化物都为离子晶体,说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,故D正确。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 7.钇钡铜氧化合物晶胞的结构如图所示,则该化合物的化学式可能是 (　　) A.YBa2Cu3O4 B.YBa2Cu2O5 C.YBa2Cu3O5 D.YBaCu4O4 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 解析:位于顶点的铜原子(最上层平面和最下层平面)共8个,这个晶胞中只分摊到8×=1个;位于棱上(中间两个平面)的也是8个,这个晶胞分摊到的是8×=2个,所以,每个晶胞单独占有的铜原子数为3个。氧原子共13个,位于晶胞面上(不含棱)的是7个,位于晶胞棱上的是6个,所以,每个晶胞单独占有的氧原子数为7×+6×=5个。2个钡原子和1个钇原子都在晶胞内,所以该晶体每个晶胞中平均分摊到(即单独占有)的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5,化学式为YBa2Cu3O5。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 8.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入O原子。 根据SiO2晶胞结构图,下列说法不正确的是(　　) A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用 B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用 C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成 D.在晶体中存在石英分子,故石英的分子式为SiO2 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由题图可知每个硅原子与四个氧原子相连,而每个氧原子与两个硅原子相连,在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,“SiO2”仅表示石英的组成,不存在单个的SiO2分子,故D错误。 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 9.有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6],经X⁃射线研究发现,它的结构特征是Fe3+和Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.该晶体的化学式为MFe(CN)6 B.该晶体属于离子晶体,M呈+1价 C.该晶体属于离子晶体,M呈+2价 D.晶体中与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为3个 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由题图可推出,晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2+个数为4×=,含F个数也为,CN-的个数为12×=3,因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,该晶体由阴、阳离子形成,为离子晶体,M的化合价为+1价,故B项正确。由题图可看出与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为6个。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 10.(2024·常州调研)CaF2的晶胞为立方晶胞,结构如图所示: 原子分数坐标可以表示晶胞内部各原子的相对位置,其中A原子分数坐标为(0,0,0),B原子分数坐标为,下列说法正确的是(　　) 16 17 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.CaF2晶胞中,Ca2+的配位数为4 B.C点的原子分数坐标为 C.若晶胞中两个最近的F-之间距离为273.1 pm,则晶体密度可表示为 g·cm-3 D.F-和Ca2+之间的最短距离是晶胞体对角线的 16 17 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 解析:以面心Ca2+为研究对象,在一个晶胞中连接4个F-,通过该Ca2+可形成2个晶胞,所以与该Ca2+距离相等且最近的F-共有8个,因此Ca2+的配位数是8,A错误;观察A、B、C的相对位置可知,C点的x轴坐标是,y轴坐标是,z轴坐标是,B正确;根据晶胞结构可知,在一个晶胞中含有Ca2+的个数:×8+×6=4,含有F-的个数:8,即一个晶胞中含有4个CaF2,晶胞中两个最近的F-之间的距离为晶胞边长的一半,所以晶胞参数 16 17 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 L=2×273.1 pm=546.2 pm,则该晶体的密度为ρ== g·cm-3,C错误;根据C点坐标,利用几何知识可知Ca2+和F-之间的最短距离是晶胞体对角线的,D错误。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 11.(2024·黑、吉、辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是 (　　) 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.结构1钴硫化物的化学式为Co9S8 B.晶胞2中S与S的最短距离为a C.晶胞2中距Li最近的S有4个 D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体 16 √ 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由均摊法知,结构1中含Co数目为×4+4=4.5,含S数目为×12+1=4,Co、S个数比为9∶8,则结构1钴硫化物的化学式为Co9S8,A正确;由晶胞2可知,S与S的最短距离为面对角线长度的,即a,B错误;晶胞2中Li与周围4个S形成正四面体结构,故晶胞2中距Li最近的S有4个,C正确;晶胞2中Li数目为8,S数目为×12+1=4,晶胞2中含4个Li2S,晶胞3中Li数目为8,S数目为×8+×6=4,晶胞3中也含4个Li2S,故晶胞2和晶胞3表示同一晶体,D正确。 16 17 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 3 12.回答下列问题: (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示, 该氯化物的化学式是　　　。  解析:由晶胞结构可知白球有8个位于顶点,6个位于面心,个数为8×+6×=4,灰球4个在体内,则Cu和Cl的原子个数比为1∶1,化学式为CuCl。 16 CuCl 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 16 (2)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有　　个铜原子。  解析:晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则氧原子个数为4+6×+8×=8,结合化学式Cu2O可知铜原子个数为16。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为　　,该功能陶瓷的化学式为　　　。  解析:灰球有1个在体内、4个在棱上, 个数为1+4×=2,白球1个在体内、8个在顶点, 个数为1+8×=2,则该晶胞中B、N个数均为2,化学式为BN。 16 2 BN 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 16 (4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是　　　　　,在晶体中1个Ti原子和1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为 　　、　　。  解析:该晶胞中6个O原子位于面心,个数为6×=3,Co原子有8个位于顶点,个数为8×=1,Ti原子在体内,个数为1,则该晶胞的化学式为CoTiO3,由晶胞结构可知1个Ti原子周围有6个O原子,1个Co原子周围有12个O原子。 CoTiO3 6 12 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 13.(1)下列物质在固态时,属于分子晶体的有　　　　　,属于共价晶体的有　　　,属于离子晶体的有　　。  ①金刚石　　②氩　　③水晶　　④水银 ⑤氧化镁　　⑥P4　　⑦苯 16 ②⑥⑦ ①③ ⑤ 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)比较下列物质的有关性质(填“>”“<”或“=”)。 沸点:16O2　　18O2,熔点:Na　　K,  稳定性:H2O　　D2O。  解析:相对分子质量:16O2<18O2,故沸点:16O2<18O2;金属键:Na>K,故熔点:Na>K;H—O键的键能=O—D键的键能,故稳定性:H2O=D2O。 16 < > = 17 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 3 (3)某常见固体能导电,质软,它可能属于　　　。  A.分子晶体 B.共价晶体 C.离子晶体 D.金属晶体 E.混合型晶体 解析:固体能导电,该固体可能是金属晶体或石墨。 16 DE 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (4)在氯化铯晶体(见图1)中,若以某一铯离子为球心,与之等距离的若干离子构成一个球面。与某铯离子距离最近的离子构成的球面(最内层的球面或第一层球面)上有　　个　　　(填写离子符号,下同),第二层球面上有　　 个　　。  16 8 Cl- 6 Cs+ 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:以Cs+为球心,与之等距离且距离最近的离子为Cl-,由图1可知每个Cs+周围有8个最近等距离的Cl-,第二层球面则为等距离的Cs+,以球心为原点的x、y、z轴上有6个这样的Cs+(即上、下、左、右、前、后位置)。 16 17 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 3 (5)在氯化钠晶体(见图2)中,每个钠离子与　　个最近且等距离的氯离子以　　　键相结合,与每个氯离子最近的且等距离的氯离子有　　　　　___个。  解析:每个Na+的上、下、左、右、前、后有6个最近且等距离的Cl-,二者以离子键结合;计算每个Cl-最近且等距离的Cl-个数时,可按 分析,每个正方体中有3个Cl-与1个Cl-最近,而1个顶点上的Cl-为8个正方体共用,故周围等距离的Cl-个数为3×8×=12。 16 6 离子 12 17 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 14.研究表明细菌病毒在铜表面存活时间最短,仅为4小时,铜被称为细菌病毒的“杀手”。回答下列问题: (1)铜的晶胞结构如图所示,铜原子的 配位数为　　,基态铜原子外围 电子排布式为　　　　　。  解析:铜晶胞是面心立方最密堆积,与顶点铜原子距离最近的铜原子共有3×8×=12个,即铜原子的配位数为12;铜为29号元素,核外电子排布式为[Ar]3d104s1,则其外围电子排布式为3d104s1。 16 12 3d104s1 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)如果A原子的分数坐标为(0,1,0),则B原子的分数坐标为　　　　。  解析:根据A原子的分数坐标,可以判断晶胞中B原子的分数坐标为。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)与铜同周期,N电子层电子数与铜相同,熔点最低的金属是　　　。  解析:半径越大,外围电子数越少,金属晶体的熔、沸点越低,铜为第4周期元素,N电子层含有1个电子,同周期N电子层电子数与铜相同的元素中,熔点最低的金属是钾(K)。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 15.如图为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图,请回答下列问题: 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与C最近且等距离的F-数为　　,图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为　　。  解析:从图Ⅰ可看出面心上的1个Ca2+连接4个F-,若将旁边的晶胞画出,也应连接4个F-,则1个Ca2+连有8个F-。 16 8 12 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)图Ⅱ所示的物质结构中最外电子层已达8电子结构的原子是　　,H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为　　　。  解析:从图Ⅱ看,B原子只形成3个共价键,最外电子层应为6个电子,只有O原子为8电子结构。H3BO3属于分子晶体,1个B连有3个O原子,3个O原子又连有3个H原子,所以1个B原子对应6个极性键。 16 O 1∶6 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)三种晶体中熔点最低的是　　　　　,其晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为　　　　　　　。  解析:熔点大小的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体看具体情况,此题H3BO3为分子晶体,熔点最低,熔化时破坏分子间作用力。 16 H3BO3 分子间作用力 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 高阶思维训练 16.CuInS2(摩尔质量为M g·mol-1)是生物医药、太阳能电池领域的理想荧光材料,其晶胞结构如图所示,A原子的分数坐标为(0,0,0)。下列说法正确的是(　　) 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.距离Cu最近的原子为In B.沿y轴投影可得晶胞投影图② C.晶胞中B原子分数坐标为 D.该晶体的密度为 g·cm-3 16 √ 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由晶胞结构可知距离Cu最近的原子是S,故A错误;沿y轴投影,晶胞左侧面顶点上的原子投影为长方形的顶点,棱边中点及上小底面面心的原子投影为边长的中点,体心投影为长方形的对角线交点(面心),晶胞左侧面上下2个面心、晶胞内的原子投影在长方形内,故无法得到图②投影,故B错误;晶胞中B原子分数坐标为,故C错误;该晶胞中Cu有8个位于顶点,4个位于面上,1个位于体心,个数为8×+4×+1=4; 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 S原子有8个位于体内,In原子有6个位于面上,4个位于棱心,个数为4×+6×=4,则晶胞质量为 g,晶胞体积为a2b10-21 cm3,该晶体的密度为 g·cm-3,故D正确。 16 17 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 17.(2024·邯郸市五校高二上学期月考)不锈钢是由铁、铬、镍、碳及多种不同元素所组成的合金,铁是主要成分元素,铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于11%,不然就不能生成致密氧化膜CrO3。回答下列问题: (1)写出基态Fe2+的电子排布式:　　 　　　　。基态铬原子的未成对电子数为　 。  解析:铁是26号元素,基态Fe2+的核外电子排布式为[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。铬价电子排布式为3d54s1,基态铬原子的未成对电子数为6。 16 17 [Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 6 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (2)铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族,它们均位于第___　　　　周期第　　族。  解析:铁和镍位于元素周期表的同一周期同一族,它们均位于第四周期第Ⅷ族。 16 17 四 Ⅷ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)金属铜及镍都是由金属键形成的晶体,元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是 　 。  解析:金属铜及镍都是由金属键形成的晶体,元素铜与镍的第二电离能ICu>INi的原因是Cu+核外电子排布3d能级呈全充满状态,比较稳定,失电子需要能量高,第二电离能数值大。 16 17 Cu+ 核外电子排布3d能级呈全充满状态,比较稳定,失电子需要能量高, 第二电离能数值大 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (4)某镍镧合金是优质储氢材料,其晶胞如图所示,则它的化学式为　　　　。  解析:某镍镧合金是优质储氢材料,其晶胞中,位于顶点的La原子个数为8×=1,位于面上和体心的Ni原子个数为8×+1=5,则它的化学式为LaNi5。 16 17 LaNi5 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (5)Fe的一种晶体如图甲、乙所示。 ①图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为　 。  解析:图甲中与铁原子等距离且最近的铁原子数为8。 16 17 8 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 ②若按甲中虚线(面对角线)方向切乙,得到的图像正确的是_____　　　　(填字母)。  解析:若按甲中虚线(面对角线)方向切乙,得到的图像正确的是 。 16 17 C $$