3.1 微专题4 关于晶胞结构的3个常考点 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （人教版2019）

第三章　第一节 微专题4　关于晶胞结构的三个常考点 一、原子分数坐标参数 1.概念 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)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 (2)在坐标轴中一般以正方体的棱长为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。 3.原子分数坐标的意义 通过原子分数坐标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。 4.原子分数坐标确定的步骤：①由已知坐标确定晶胞参数值和坐标原点；②由原子在晶胞中的相对位置确定原子与坐标原点的距离；③确定原子在晶胞中的坐标。 例1 二、俯视图有关的晶体分析 从晶胞正上方向下看可得晶胞的俯视图 如：(1) 的俯视图为 。 (2) 的俯视图为 。 例2 BaFe2As2的晶胞结构如图1所示。图2是该晶胞的俯视图，将图补充完整。 答案　 三、晶体密度的相关计算 式中N与晶胞的组成有关，M为晶体的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，V为晶胞的体积，其单位为cm3，ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。 例3 氯化铯的晶胞结构如图，Cs＋核间距为a cm，氯化铯的相对分子质量为Mr，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度是 √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 7 8 A.化合物中Co2＋的价层电子排布为3d7 B.钴的周围有6个等距且最近的O2－ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 D.该物质的化学式为TiCoO2 √ 7 8 10 1 2 3 4 5 6 由晶胞结构图可知，钴周围有6个等距且最近的O2－，B正确； 跟踪训练 7 8 11 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 3.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)。 3 7 8 4.Fe的一种晶体的结构如甲、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)。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 A 7 8 1 2 3 4 5 6 图甲中Fe位于顶角和体心，乙由8个甲组成，按面对角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。 跟踪训练 7 8 5.Zn与S所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。若该晶体的密度为d g·cm－3， 阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝_____________ nm。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 硫离子全部在晶胞内，共计4个，其化学式是ZnS。 7 8 6.某氧化物超导材料钙钛矿晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为__________，已知正方体的边长为a pm，该晶体的密度为ρ g·cm－3，则 阿伏加德罗常数的值可表示为___________(用含a、ρ的式子表示)。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 CaTiO3 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 已知正方体的边长为a pm＝a×10－10 cm， 7 8 7.H5O2Ge(BH4)3是钙钛矿型化合物(ABX3型)，量子化学计算结果显示，其具有良好的光电化学性能。请回答下列问题： (1)基态Ge的价层电子轨道表示式为___________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 Ge为第四周期第ⅣA族元素，价层电子排布为4s24p2，价层电子轨道 表示式为 。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 sp3 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (3)CsPbI3是H5O2Ge(BH4)3的量子化学计算模型，CsPbI3的晶体结构如图所示： 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 棱心 ②I－位于该晶体晶胞的________(填“棱心”“体心”或“顶角”)。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 8.理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (1)图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_______________________________________。 不能无隙并置成晶体，不是最小重复单元 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 对比图b和图c可得X晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，图b不符合晶胞是晶体的最小重复单元的要求。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (2)图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为_____；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝__________。 4 1∶1∶2 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 以晶胞立方体中右侧面心中Hg原子为例，同一晶胞中与Hg距离最近的Sb的数目为2，右侧晶胞中有2个Sb原子与Hg原子距离最近，因此X的晶体 中与Hg距离最近的Sb的数目为4。该晶胞中Sb原子均位于晶胞内，因此1个晶胞中含有Sb原子数为8； 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 则该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝4∶4∶8＝1∶1∶2。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 (3)设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为______________g·cm－3 (列出算式)。 7 8 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 7 8 原子2位于底面面心，其坐标为；原子3位于棱上，其坐标为。 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。如图中原子1的坐标为，则原子2和 3的坐标分别为__________、___________。 计算公式：ρ＝。 A. g·cm－3 B. g·cm－3 C. g·cm－3 D. g·cm－3 根据“均摊法”可知，1个氯化铯晶胞中有1个Cs＋和1个Cl－，则1 mol氯化铯的体积为NAa3cm3，故氯化铯晶体的密度为 g·cm－3。 1.原子分数坐标表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子分数坐标参数A为(0,0,0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的分数坐标为 A.(，，) B.(，，) C.(，，) D.(，，) 2.钴的一种化合物的晶胞结构如图所示，已知A点的原子坐标为(0,0,0)，B点为(，0，)。下列说法错误的是 C.C点的原子坐标为(，，) C点的原子处于体心，原子坐标为(，，)，C正确； 此晶胞中O2－个数为6×＝3，Ti4＋个数为8×＝1，Co2＋个数为1，该物质的化学式为TiCoO3，D错误。 4个B在底面上的投影分别位于面对角线处，图2中表示硼原子相对位置的是3。 ×107 若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，因此该晶胞参数a＝×107 nm。 根据晶胞结构可知晶胞中含有锌离子个数为 8×＋6×＝4， 钙离子位于顶角，数目为8×＝1，则该化合物的化学式为CaTiO3， 该晶体的密度为ρ g·cm－3，则有＝＝ρ， 则阿伏加德罗常数的值可表示为。 该晶胞中钛离子位于体心，数目为1，氧离子位于面心，数目为6×＝3， (2)根据杂化轨道理论，BH由B的4个_______(填杂化轨道类型)杂化轨 道与4个H的1s轨道重叠而成，则BH的结构式：_____________。 根据杂化轨道理论，BH中B的价层电子对数为4，采用sp3杂化，由B的4个sp3杂化轨道与4个H的1s轨道重叠而成，空间结构是正四 面体形，BH的结构式为 。 (0,0，) (，1,1) 原子1的坐标为(，0,0)，则由CsPbI3的晶体结构可知原子2和3的坐标分别为(0,0，)、(，1,1)。 ①原子1的坐标为(，0,0)，则原子2和3的 坐标分别为________、__________。 由晶体结构可知Cs位于晶胞的体心，则1个晶胞中含有1个Cs，还有2种原子位于顶角和棱心，根据均摊法可知，1个晶胞中位于顶角的原子的个数为×8＝1，应为Pb，则I－位于该晶体晶胞的棱心。 Hg原子位于棱上、面上，因此1个晶胞中含有Hg原子数为6×＋4×＝4； Ge原子位于晶胞顶角、面上、体心，因此1个晶胞中含有Ge原子数为1＋8×＋4×＝4； ×1021 则X晶体的密度为＝＝×1021 g·cm－3。 1个晶胞的质量m＝ g,1个晶 胞的体积V＝(x×10－7 cm)2×(y× 10－7 cm)＝x2y×10－21 cm3， $$