2025届高三化学一轮复习：晶胞结构分析及计算 课件

【真题引入】 （2022年河北卷）如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。 该物质的化学式为_____ Cu2ZnSnS4   第六章　物质结构 元素周期律 第25讲　晶体结构与性质 第25-2讲 晶胞结构分析与计算 2025届高三一轮复习-------- 衡阳市八中高三化学备课组 铜晶体 CaF2晶体 金刚石晶体 苯晶体 宏观可见的整块晶体是由大量微粒聚集而成的。 晶体的构成微粒在空间周期性重复排列，呈现高度对称性。 【思考1】要研究晶体的结构，应当如何入手呢？ 是否需要研究构成晶体的所有部分？ 只需研究 基本重复单元。 描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 【思考2】晶胞和晶体的关系？ 一般来说，晶胞都是平行六面体，晶体可以看作 是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成 【再思考】如何理解“无隙并置”？ (1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 (2)“并置”：所有晶胞都是平行排列的， 取向相同。 平行六面体 无隙并置 练习：判断下列六面体是否是晶胞？ A图中的晶体结构满足 晶胞的特点，是晶胞。 B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。 C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。 D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。 三种常见的晶胞： 类型 简单立方 体心立方 面心立方 结构特点 在平面六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心上还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面的面心上均有1个粒子 一个晶胞的原子数 1 2 4 6 练习：如图为晶体的晶胞（或部分结构），请确定化学式。 XZ2Y4 MgB2 计算类型一：“均摊法”确定晶胞中的原子个数 CuH CuM 【链接高考】 （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，结构1钴硫化物的化学式为：        。 结构1 【链接高考】 （2024·河北卷）某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为        。  MnO2  【链接高考】 （2024·浙江1月卷）某化合物的晶胞如图，其化学式是 。 练习：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 。 MgB2 【学以致用】 练习：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________。 【学以致用】 或 (BO2)nn- 练习：在硅酸盐中,SiO44-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为    　    ，Si与O的原子数之比为 　　　    ，化学式为　 　　     。   [SiO32-(或[SiO3]n2n-) sp3　 1∶3　 【学以致用】 练习：科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ） A.TiC B.Ti4C4  C.Ti14C13 D.Ti13C14 C 特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒所含微粒为其本身所有，不与其他分子或颗粒共用。 （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。阿伏伽德罗常数的值为NA。晶体最简化学式为______。晶体的密度为______g·cm-3 【真题引入】 KCaB6C6 常用关系： 1 cm=107 nm=1010 pm 计算类型二：晶体密度的计算 计算类型二：晶体密度的计算 （2024·河北卷）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，该铋氟化物的化学式为：        ；该晶体的密度为        。 【链接高考】 （2023·山东卷节选）一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，α=β=γ=90°)，其中Cu化合价为+2。若阿伏伽德罗常数的值为NA，化合物X的密度_____g·cm－3，(用含NA的代数式表示) 【链接高考】 (2018年全国Ⅲ卷)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm－3(列出计算式)。 ρ = N · M abc · NA 6×65 3× ×a2c×NA 3 2 √ = 计算类型三：从空间结构构建原子的分数坐标 1、由已知坐标确定晶胞参数和坐标原点； 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： 计算类型三：从空间结构构建原子的分数坐标 1、由已知坐标确定晶胞参数和坐标原点； 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。 (2021年山东卷节选)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键长为r pm，则B点原子的分数坐标为___； 2 【课堂练习】 练习：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 ，例如，图中原子1的坐标为 ，则原子2和3的坐标分别为____________、__________。 【链接高考】 （2022年河北卷）如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。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，例如图中A原子的坐标为( )，则B原子的坐标为_____。 【课堂练习】 练习：汞钡铜氧晶体的晶胞如图所示。 图中钡离子的分数坐标为 和_____________。 阅读教材P75、76，回答： 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，X射线衍射实验给我们提供了哪些关于晶体结构的信息呢？ 原子的种类、位置、对称类型 衍射强度 综合分析 衍射方向 甲烷晶体 a 晶胞的形状和大小 C、H原子间的距离 是否存在 化学键 确定键长、键角 乙酸晶体 乙酸晶胞 图3－15乙酸分子的空间结构 晶体结构的测定——X射线衍射实验 【课堂练习】 课堂练习：下列有关说法正确的是（ ） A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪 B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同 C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数， 不能推出乙酸分子的空间结构 D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定 键长和键角 A BO 晶胞结构中的常用“距离”： 立方晶胞参数a—边长，a—面对角线，a—体对角线 (，，0) (，，) (，，) (，，) (，，) $$