3.1 认识晶体（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第1节 认识晶体 教习目标 1.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。 2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型（切割法），能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 重点和难点 重点:晶胞结构的思维模型，根据晶胞结构确定微粒个数及化学式。 难点:根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 ◆知识点一 晶体的特性 1.晶体与非晶体 （1）晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做________排列构成的固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。 （2）非晶体：内部微粒________________排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。 2.晶体的特征 （1）自范性：晶体在适宜的条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。 （2）各向异性：晶体在不同的方向上表现出________的________性质，如强度、导热性、光学性质等。 （3）对称性：晶体的外形具有一定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有________，也有________。 （4）晶体具有固定的熔、沸点。 3.晶体的分类 （1）分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。 （2）晶体类型 晶体类型 构成微粒种类 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 NaCl 金属晶体 Cu 共价晶体 金刚石 分子晶体 冰 即学即练 1.下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是 （　　） A.晶体一般都有各向异性 B.水晶在不同方向上硬度不一定相同 C.有规则几何外形的固体不一定都是晶体 D.将液态的玻璃冷却可以得到晶体 2.关于晶体的自范性，下列叙述正确的是 （　　） A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 C.圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D.由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 3.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的电导率是在与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在 （　　） ①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ ◆知识点二 晶胞 1.概念 晶体结构中________________称为晶胞。 2.形状 晶胞的形状为________________。 3.晶胞的选取 在保证________的前提下，依据晶胞________的原则进行选取。 4.晶胞与晶体的关系 将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的________和________以及晶胞中包含的微粒的________、________和________，就可以了解整个晶体的结构。 5.晶胞中微粒数目的计算——切割法 （1）铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图 对铜的晶胞而言，每个顶点上的微粒应为________个晶胞共有，每个面心上的微粒应为________个晶胞共有，铜晶胞中含有的铜原子数为________。 （2）切割法计算微粒个数 若每个微粒为n个晶胞（或晶体结构）所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞（或晶体结构）。 长方体（正方体）晶胞中粒子数的计算 即学即练 1.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为　　　　。  2.某物质的晶胞中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面面心上的B原子没有画出），晶胞中A、B、C的原子个数比为　　　　。  一、晶胞中微粒数目的计算——切割法 是指每个晶胞(或指定结构)中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞(或指定结构)所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞(或指定结构)。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 (3)六棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 实践应用 1.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 （　　） A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 2.下图依次是金属钠（Na）、金属锌（Zn）、碘（I2）、金刚石（C）晶胞的示意图。 平均含有的原子数为钠　　　　个；锌　　　个；碘　　　个；金刚石　　　　个。  3.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。 （1）该晶体的阳离子与阴离子个数之比为　　　　。  （2）该晶体中Xn+的n=　　　　。  （3）X元素的原子序数是　　　　。  （4）晶体中每个N3-被　　　　个等距离的Xn+包围。  考点一 晶体与非晶体 【例1】下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是 (　　) ①晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形 ②晶体的各向异性和对称性是矛盾的 ③晶体的对称性是微观粒子无序排列的必然结果 ④晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 【变式1-1】如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是 （　　） A.a没有固定的熔点 B.a是非晶体 C.b是晶体 D.b是非晶体 【变式1-2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是 （　　） 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间 存在的作用力 离子键 共价键 共价键 范德华力 考点二 晶胞及相关计算 【例2】下列有关晶胞的说法正确的是 （　　） A.由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式 B.若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C.晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D.晶胞中不可能存在多个粒子 【变式2-1】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 【变式2-2】某晶体结构如图所示（正三棱柱），晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 （　　） A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 【变式2-3】现有四种晶体，其晶体结构如图所示，其中化学式一定不属于AB（或BA）型的是 （　　） 基础达标 1.下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是 (　　) A.具有规则几何外形的固体均为晶体 B.晶体具有自范性，非晶体没有自范性 C.晶体研碎后即变为非晶体 D.将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 2.下列叙述正确的是 (　　) A.固体SiO2一定是晶体 B.晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成 C.晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列 D.冰和固体碘晶体中相互作用力相同 3.普通玻璃和水晶的根本区别在于 (　　) A.外形不一样 B.普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性重复排列 C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点 D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换 4.下列不能支持石墨是晶体这一事实的是 (　　) A.石墨和金刚石互为同素异形体 B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列 C.石墨的熔点为3 850 ℃ D.在石墨的X射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰 5.下列有关晶胞的说法正确的是 (　　) A．晶胞是晶体中最小的结构单元 B．晶胞中所有的粒子都为几个晶胞共用 C．晶胞均为长方体 D．不同晶体的晶胞不一定相同 6.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶 胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为 (　　) A.1∶8 B.1∶4 C.1∶2 D.1∶1 7.我国具有丰富的铜矿资源，某铜矿石的晶胞结构如图所示，其化学式为 (　　) A.Cu3N B.Cu2N C.Cu3N2 D.CuN 8.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是 (　　) A.3∶9∶4 　　 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 　　 D.3∶8∶4 9.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示，它的化学式是 (　　) A.BaTi8O12 B.BaTi4O5 C.BaTi2O4 D.BaTiO3 10.现有四种晶体，其晶胞结构如图所示，其中化学式一定不属于AB(或BA)型的是 (　　) 11.某晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心。则该晶体的化学式为 (　　) A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7 12.如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为 (　　) A.K2O B.K2O2 C.K2O3 D.KO2 13.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 (　　) A.XYZ B.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2Z 14.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为 (　　) A.2∶3 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶2 15.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为 (　　) A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9 16.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，鉴于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下图所示，则该晶体的化学式为(　　) A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni C.MgCNi2 D.MgCNi3 17.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 (　　) A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12 18.如图是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 (　　) A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 19.钇钡铜氧化合物晶胞的结构如下图所示，则该化合物的化学式可能是 (　　) A.YBa2Cu3O4 B.YBa2Cu2O5 C.YBa2Cu3O5 D.YBaCu4O4 20. (1)在下列物质中__________是晶体，__________是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃 ⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦糖果 ⑧单晶硅　⑨铝块　⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有______，而非晶体______；另外非晶体的多种物理性质，在各个方向都是_____的，而晶体的多种物理性质在各个方向都是____的。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________。 ①从外形上来判断 ②从各向异性或各向同性上来判断 ③从导电性能来判断 ④从有无固定熔点来判断 综合应用 21.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它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之比为 （　　） A.7∶8 B.13∶14 C.1∶1 D.26∶27 22.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞（），晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为 （　　） A. B. C. D.2a 23.KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 （　　） A.每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B.I的空间结构为四面体形 C.与K紧邻的O的个数为6 D.在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶点位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置 24.石墨烯可转化为富勒烯（C60），科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 （　　） A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 25.观察下列图形，判断下列说法不正确的是 （　　） A.第3周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示，该元素是Mg B.铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示，1个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个 C.某气态团簇分子结构如图3所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE D.图4所示是［Zn（NH3）6］2+的部分结构，其中H—N—H键的键角比NH3的键角大，与NH3中N原子的孤电子对在该配离子中转化为成键电子对有关 26.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是 （　　） A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+和8个 B.晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+ C.晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个 D.晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3∶1 27.铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题： (1)铁在元素周期表中的位置是______，基态铁原子的核外电子排布式为____________。 (2)CuCl2和CuCl是铜的两种常见的氯化物。 ①如图表示的是________(填“CuCl2”或“CuCl”)的晶胞。 ②如图所示的晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________ g·cm－3。(列出计算式即可) 28.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为 (　　) A.NA·a3·ρ B. C. D. 29.已知NixMg1－xO晶体属六面体晶胞，晶胞边长为a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，该晶体的结构单元如图所示。 假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是 (　　) A.该结构单元中O原子数为3 B.Ni和Mg间的最短距离是a C.距离Ni原子最近的O原子数目为8 D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4 30.(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图1所示，该氯化物的化学式是________。 (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。 (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2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________________。 (4)某晶体结构模型如图3所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。 (5)Mg与某元素形成的化合物的晶胞如图4所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。 拓展培优 31.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　　　　　。  （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。  （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　　　　　　　　。  （4）有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如图所示，顶点和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为　　　（填字母）。  A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3 32.（1）Co13O8中性团簇分子的结构如图1所示，该分子中每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有　　　　个。  （2）一种含钒超导材料的晶胞结构（图2）及晶体结构俯视图（图3）如下。 该晶体中粒子个数比N（Cs）∶N（V）∶N（Sb）=　　　　　；与V原子最近的V原子的个数是　　　　　。  33.回答下列问题： (1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为________，每个Ba2＋与________个O2－配位。 (2)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图Ⅰ所示。该合金的化学式为_______。 (3)葡萄糖与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成砖红色Cu2O沉淀。在1个Cu2O晶胞中(结构如图Ⅱ所示)，所包含的Cu原子数目为_______；每个氧原子与_______个铜原子配位。 (4)硒化铷晶体晶胞结构如图Ⅲ所示。每个晶胞中包含_____个Rb2Se单元，其中Se2－周围与它距离最近且相等的Rb＋的数目为_____。 (5)如图Ⅳ是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为______，已知该晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为_____。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第3章 不同聚集状态的物质与性质 第1节 认识晶体 教习目标 1.能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。 2.了解晶胞的概念，形成分析晶胞结构的思维模型（切割法），能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 重点和难点 重点:晶胞结构的思维模型，根据晶胞结构确定微粒个数及化学式。 难点:根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。 ◆知识点一 晶体的特性 1.晶体与非晶体 （1）晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。 （2）非晶体：内部微粒无周期性重复排列的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。 2.晶体的特征 （1）自范性：晶体在适宜的条件下可以自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质。 （2）各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热性、光学性质等。 （3）对称性：晶体的外形具有一定的对称性，如规则的食盐晶体具有立方体外形，它既有对称轴，也有对称面。 （4）晶体具有固定的熔、沸点。 3.晶体的分类 （1）分类依据：晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。 （2）晶体类型 晶体类型 构成微粒种类 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 阴、阳离子 离子键 NaCl 金属晶体 金属原子 金属键 Cu 共价晶体 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 即学即练 1.下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是 （　　） A.晶体一般都有各向异性 B.水晶在不同方向上硬度不一定相同 C.有规则几何外形的固体不一定都是晶体 D.将液态的玻璃冷却可以得到晶体 【答案】D 【解析】A项，晶体的自范性决定了晶体具有各向异性，正确；B项，水晶为晶体，具有各向异性，各向异性决定了水晶在不同方向上硬度不一定相同，正确；C项，有些非晶体也可以加工成规则的几何外形，如玻璃，但玻璃是非晶体，正确；D项，玻璃不属于晶体，错误。 2.关于晶体的自范性，下列叙述正确的是 （　　） A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 C.圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性 D.由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 【答案】B 【解析】晶体在固态时不能自发形成新的晶体，故A错误；圆形容器中结出的冰是圆形的，不是自发形成的，故C错误；玻璃属于非晶体，不具有自范性，由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的，故D错误。 3.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的电导率是在与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在 （　　） ①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 【答案】D 【解析】晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。 ◆知识点二 晶胞 1.概念 晶体结构中基本的重复单元称为晶胞。 2.形状 晶胞的形状为平行六面体。 3.晶胞的选取 在保证对称性的前提下，依据晶胞尽量简洁的原则进行选取。 4.晶胞与晶体的关系 将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。 5.晶胞中微粒数目的计算——切割法 （1）铜晶胞、铜晶胞中的原子及其切割示意图 对铜的晶胞而言，每个顶点上的微粒应为8个晶胞共有，每个面心上的微粒应为2个晶胞共有，铜晶胞中含有的铜原子数为4。 （2）切割法计算微粒个数 若每个微粒为n个晶胞（或晶体结构）所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞（或晶体结构）。 长方体（正方体）晶胞中粒子数的计算 即学即练 1.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为　　　　。  【答案】1∶1 【解析】阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×=1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1，阴、阳离子的个数比为1∶1。 2.某物质的晶胞中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面面心上的B原子没有画出），晶胞中A、B、C的原子个数比为　　　　。  【答案】1∶3∶1 【解析】根据切割法，A位于顶点，个数为8×=1；B位于面心，个数为6×=3；C位于体心，个数为1，三种原子的个数比为1∶3∶1。 一、晶胞中微粒数目的计算——切割法 是指每个晶胞(或指定结构)中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞(或指定结构)所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞(或指定结构)。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 (3)六棱柱形晶体结构中不同位置的粒子数的计算 实践应用 1.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上、下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 （　　） A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 【答案】B 【解析】棱柱内硼原子数为6，镁原子位于上、下面心（2个）及12个顶点，共有镁原子数为2×+12×=3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。 2.下图依次是金属钠（Na）、金属锌（Zn）、碘（I2）、金刚石（C）晶胞的示意图。 平均含有的原子数为钠　　　　个；锌　　　个；碘　　　个；金刚石　　　　个。  【答案】2　2　8　8 【解析】金属钠的1个晶胞含有的原子数为8×+1=2，金属锌的1个晶胞含有的原子数为8×+1=2，晶体碘的1个晶胞含有的原子数为（8×+6×）×2=8，金刚石的1个晶胞含有的原子数为8×+6×+4=8。 3.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。 （1）该晶体的阳离子与阴离子个数之比为　　　　。  （2）该晶体中Xn+的n=　　　　。  （3）X元素的原子序数是　　　　。  （4）晶体中每个N3-被　　　　个等距离的Xn+包围。  【答案】（1）3∶1　（2）1　（3）29　（4）6 【解析】（1）Xn+位于晶胞的棱上，其数目为12×=3；N3-位于晶胞的顶点，其数目为8×=1，故二者个数之比为3∶1。（2）由晶体的化学式X3N知，X所带电荷数为1。（3）因为K、L、M三个电子层全充满，故Xn+有2、8、18结构，所以X的原子序数是29。（4）N3-位于晶胞顶点，故其被6个Xn+从上、下、左、右、前、后包围。 考点一 晶体与非晶体 【例1】下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是 (　　) ①晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形 ②晶体的各向异性和对称性是矛盾的 ③晶体的对称性是微观粒子无序排列的必然结果 ④晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 【答案】B 【解析】晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性，而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，②、③两项的说法错误。 【变式1-1】如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是 （　　） A.a没有固定的熔点 B.a是非晶体 C.b是晶体 D.b是非晶体 【答案】D 【解析】晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。 【变式1-2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是 （　　） 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间 存在的作用力 离子键 共价键 共价键 范德华力 【答案】B 【解析】干冰为分子晶体，构成微粒为分子，微粒间作用力为范德华力。 考点二 晶胞及相关计算 【例2】下列有关晶胞的说法正确的是 （　　） A.由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式 B.若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用 C.晶胞是晶体结构中最小的重复单元 D.晶胞中不可能存在多个粒子 【答案】C 【解析】1个晶胞中一般都有多个粒子，D项错误。 【变式2-1】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 【答案】B 【解析】根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心，所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶点处，因此镁原子个数为8×=1，镍原子位于面心处，因此镍原子个数为6×=3，故该晶体的化学式为MgCNi3。 【变式2-2】某晶体结构如图所示（正三棱柱），晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 （　　） A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 【答案】B 【解析】该结构中含A原子个数为6×=，B原子个数为6×+3×=2，C原子个数为1，则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。 【变式2-3】现有四种晶体，其晶体结构如图所示，其中化学式一定不属于AB（或BA）型的是 （　　） 【答案】C 【解析】A项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为1，则化学式可能为AB或BA；B项，晶胞中微粒A的个数为4×=，微粒B的个数为4×=，则化学式可能为AB或BA；C项，晶胞中微粒A的个数为8×=1，微粒B的个数为12×=3，则化学式可能为AB3或B3A；D项，晶胞中微粒A的个数为8×+6×=4，微粒B的个数为1+12×=4，则化学式可能为AB或BA。 基础达标 1.下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是 (　　) A.具有规则几何外形的固体均为晶体 B.晶体具有自范性，非晶体没有自范性 C.晶体研碎后即变为非晶体 D.将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 【答案】B 【解析】晶体的几何外形比较规则属于晶体的一般特性，但并不是所有具有规则几何外形的固体都是晶体，故A项错误。在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的自范性质，晶体的微观结构是物质微粒按照一定的规律在空间排列成整齐的行列，而非晶体内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态，晶体具有自范性，非晶体没有自范性，故B项正确。晶体碾碎后还是晶体，故C项错误。将玻璃加工成规则的固体不会改变其各向同性的特征，所以不会变成晶体，故D项错误。 2.下列叙述正确的是 (　　) A.固体SiO2一定是晶体 B.晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成 C.晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列 D.冰和固体碘晶体中相互作用力相同 【答案】C 【解析】SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，故固体SiO2不一定是晶体，A错误；晶体有固定的组成，但一些非晶体，如无定形SiO2也具有固定组成，B错误；晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列，C正确；冰晶体中水分子间存在氢键和范德华力，碘晶体中碘分子之间只有范德华力，二者晶体中相互作用力不相同，D错误。 3.普通玻璃和水晶的根本区别在于 (　　) A.外形不一样 B.普通玻璃的基本构成粒子无规则地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律做周期性重复排列 C.水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点 D.水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换 【答案】B 【解析】晶体和非晶体的本质区别就是粒子(原子、离子或分子)在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。 4.下列不能支持石墨是晶体这一事实的是 (　　) A.石墨和金刚石互为同素异形体 B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列 C.石墨的熔点为3 850 ℃ D.在石墨的X射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰 【答案】A 【解析】原子在三维空间里呈周期性有序排列(B项)、有自范性、有固定的熔点(C项)、物理性质上体现各向异性、X射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰(D项)等特征，都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如无定形碳也与金刚石、石墨互为同素异形体，却属于非晶体。 5.下列有关晶胞的说法正确的是 (　　) A．晶胞是晶体中最小的结构单元 B．晶胞中所有的粒子都为几个晶胞共用 C．晶胞均为长方体 D．不同晶体的晶胞不一定相同 【答案】D 【解析】A项，晶胞是晶体的最小重复单元，但不一定是最小结构单元，故A项错误；B项，晶胞中有些粒子为晶胞独自拥有，故B项错误；C项，晶胞多数为平行六面体，不一定为长方体，故C项错误；D项，不同晶体的晶胞可能相同，也可能不相同，故D项正确；故选D。 6.某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶 胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为 (　　) A.1∶8 B.1∶4 C.1∶2 D.1∶1 【答案】D 【解析】阴离子位于晶胞的8个顶点，个数为8×＝1，阳离子位于晶胞的中心，个数为1。 7.我国具有丰富的铜矿资源，某铜矿石的晶胞结构如图所示，其化学式为 (　　) A.Cu3N B.Cu2N C.Cu3N2 D.CuN 【答案】A 【解析】N3－：位于顶点，占，微粒数为8×＝1；Cu＋：位于棱上，占，微粒数为12×＝3；该晶体的化学式为Cu3N。 8.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是 (　　) A.3∶9∶4 　　 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 　　 D.3∶8∶4 【答案】B 【解析】这不是一个立方晶胞结构，而是一个正三棱柱结构，那么依据实际情况来计算，原子的分摊数为顶点，上下棱上，侧棱上，面上，内部为1。A、B、C三种粒子数的比为∶∶1＝1∶4∶2。 9.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体结构示意图如图所示，它的化学式是 (　　) A.BaTi8O12 B.BaTi4O5 C.BaTi2O4 D.BaTiO3 【答案】D 【解析】观察钛酸钡晶体结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶(8×)∶(12×)＝1∶1∶3。 10.现有四种晶体，其晶胞结构如图所示，其中化学式一定不属于AB(或BA)型的是 (　　) 【答案】C 【解析】A项，晶胞中微粒A的个数为8×＝1，微粒B的个数为1，则化学式可能为AB(或BA)；B项，晶胞中微粒A的个数为4×＝，微粒B的个数为4×＝，则化学式可能为AB(或BA)；C项，晶胞中微粒A的个数为8×＝1，微粒B的个数为12×＝3，则化学式可能为AB3(或B3A)；D项，晶胞中微粒A的个数为8×＋6×＝4，微粒B的个数为1＋12×＝4，则化学式可能为AB(或BA)。 11.某晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心。则该晶体的化学式为 (　　) A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7 【答案】B 【解析】根据题图知，A的粒子数为8，B的粒子数为8×＋6×＝4，故化学式为BA2。 12.如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为 (　　) A.K2O B.K2O2 C.K2O3 D.KO2 【答案】D 【解析】K＋的个数为8×＋6×＝4；O的个数为12×＋1＝4，故其比值为1∶1。 13.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 (　　) A.XYZ B.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2Z 【答案】C 【解析】该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X粒子数为8×＝1；Y位于该晶胞内，共有4个，因此该晶胞中拥有的Y粒子数为4；Z只有1个，位于晶胞的体心上，故该晶体的化学式为XY4Z。 14.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为 (　　) A.2∶3 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶2 【答案】A 【解析】每个碳原子被3个六边形共用，每个共价键被2个六边形共用，则石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为(6×)∶(6×)＝2∶3。 15.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为 (　　) A.3∶2∶1 B.11∶8∶4 C.9∶8∶4 D.21∶14∶9 【答案】A 【解析】a晶胞中，顶点的微粒被6个晶胞共用，所以a中原子个数为12×＋2×＋3＝6；b中原子个数为8×＋6×＝4；c中原子个数为8×＋1＝2。 16.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，鉴于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下图所示，则该晶体的化学式为(　　) A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni C.MgCNi2 D.MgCNi3 【答案】D 【解析】Mg处于晶胞的顶角，故有8×＝1，Ni处于晶胞的面心，故有6×＝3；C处于晶胞的体心，故为1；则Mg、C、Ni的粒子数之比为1∶1∶3，故选D。 17.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 (　　) A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12 【答案】A 【解析】Z处于晶胞中心，被一个晶胞占有，X处于顶点上，被8个晶胞占有，Y处于棱上，被4个晶胞占有，故晶胞中含有Z原子的数目为1，含有X原子的数目为8×＝1，含有Y原子的数目为12×＝3，所以Z、X、Y的原子个数比是1∶1∶3，所以其化学式为ZXY3。 18.如图是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 (　　) A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2 【答案】B 【解析】位于正六棱柱顶点的Mg原子为6个六棱柱共用(正六边形内角为120°)，每个顶点的镁原子属于该基本单元的仅为；上下底面上的Mg原子为2个正六棱柱共用，属于该单元的仅为，则该结构单元含有的Mg原子的个数为12×＋2×＝3。B原子：6个B原子位于棱柱内，完全属于该结构单元。该结构单元的Mg原子与B原子个数之比为3∶6＝1∶2，化学式为MgB2。 19.钇钡铜氧化合物晶胞的结构如下图所示，则该化合物的化学式可能是 (　　) A.YBa2Cu3O4 B.YBa2Cu2O5 C.YBa2Cu3O5 D.YBaCu4O4 【答案】C 【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8×1/8＝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8×1/4＝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，每个晶胞单独含有的氧原子数共为7×1/2＋6×1/4＝5(个)。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。 20. (1)在下列物质中__________是晶体，__________是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃 ⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦糖果 ⑧单晶硅　⑨铝块　⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有______，而非晶体______；另外非晶体的多种物理性质，在各个方向都是_____的，而晶体的多种物理性质在各个方向都是____的。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________。 ①从外形上来判断 ②从各向异性或各向同性上来判断 ③从导电性能来判断 ④从有无固定熔点来判断 【答案】(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩ (2)规则的几何外形　没有规则的几何外形　相同　不同 (3)②④ 【解析】明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、糖果、橡胶都是非晶体。晶体最大的特征就是各向异性和有固定的熔点。 综合应用 21.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它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之比为 （　　） A.7∶8 B.13∶14 C.1∶1 D.26∶27 【答案】D 【解析】由题意知，一个氯化钠晶胞即为一个氯化钠纳米颗粒，则其表面粒子数=8+6+12=26，总粒子数=表面粒子数+中心粒子数=26+1=27。 22.金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞（），晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r为 （　　） A. B. C. D.2a 【答案】B 【解析】如果沿着某一面的对角线对晶胞作横切面，可得如图所示的结构，其中AB为晶胞的边长，BC为晶胞的面对角线，AC为晶胞的体对角线。根据立方体的特点可知：BC=a，结合AB2+BC2=AC2得：r=。 23.KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶点、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 （　　） A.每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B.I的空间结构为四面体形 C.与K紧邻的O的个数为6 D.在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶点位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置 【答案】D 【解析】每个晶胞中，K位于顶点，个数为8×=1，O位于面心，个数为6×=3，I位于体心，个数为1，故A错误；I中，中心原子价电子对数为4，且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，故B错误；由晶胞结构可知，与K紧邻的O有12个，故C错误；在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶点位置，个数为8×=1，O位于棱心位置，个数为12×=3，K的个数为1，应位于体心位置，故D正确。 24.石墨烯可转化为富勒烯（C60），科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 （　　） A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 【答案】C 【解析】C60和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；该晶胞中含有K的个数为12×=6，C60的个数为8×+1=2，故化学式为K3C60，故B、D错误；以体心的C60为例，与其等距且距离最近的C60为顶点的8个C60，故C正确。 25.观察下列图形，判断下列说法不正确的是 （　　） A.第3周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示，该元素是Mg B.铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示，1个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个 C.某气态团簇分子结构如图3所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE D.图4所示是［Zn（NH3）6］2+的部分结构，其中H—N—H键的键角比NH3的键角大，与NH3中N原子的孤电子对在该配离子中转化为成键电子对有关 【答案】C 【解析】该元素处于第3周期，而它的第三电离能远远高于第二电离能，说明该元素原子最外层有2个电子，故该元素为Mg，A正确；与侧面面心的Al原子等距离且最近的Mg原子处于该面的4个顶点及面心位置，而每个侧面为2个晶胞共有，故1个铝原子周围距离最近且等距离的镁原子有8个，B正确；某气态团簇分子结构如图3所示，团簇分子中含有4个E、4个F原子，分子式应为E4F4或F4E4，C错误；图4所示是［Zn（NH3）6］2+的部分结构，NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥，排斥作用减弱，故NH3形成配合物后H—N—H键的键角变大，D正确。 26.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为-2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是 （　　） A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K+和8个 B.晶体中每个K+周围有8个，每个周围有8个K+ C.晶体中与每个K+距离最近且相等的K+有8个 D.晶体中0价氧与-2价氧的个数之比为3∶1 【答案】D 【解析】晶胞中含有K+的个数为8×+6×=4，的个数为12×+1=4，A项错误；晶体中每个K+周围有6个，每个周围有6个K+，B项错误；晶体中与每个K+距离最近且相等的K+的个数为=12，C项错误；设晶体中0价氧与-2价氧的个数分别为x、y，则有x+y=2n（n为任意正整数），2y=n，解得x∶y=3∶1，D项正确。 27.铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题： (1)铁在元素周期表中的位置是______，基态铁原子的核外电子排布式为____________。 (2)CuCl2和CuCl是铜的两种常见的氯化物。 ①如图表示的是________(填“CuCl2”或“CuCl”)的晶胞。 ②如图所示的晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________ g·cm－3。(列出计算式即可) 【答案】(1)第4周期Ⅷ族　[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2　(2)①CuCl ② 【解析】(1)铁位于第4周期Ⅷ族，为26号元素，基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。(2)①该晶胞中Cl的个数为8×＋6×＝4，Cu的个数为4，则该晶体的化学式为CuCl，题图表示的是CuCl的晶胞。②D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点C的连线处于晶胞的体对角线上，且C、D两原子核间距为体对角线长的，设晶胞的边长为a，则C、D两原子核间距为a，则a＝pm，已知1个晶胞中含有4个CuCl，则晶胞的密度为＝ g·cm－3。 28.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为 (　　) A.NA·a3·ρ B. C. D. 【答案】A 【解析】根据晶胞中粒子个数的计算知，1个CsCl晶胞中含1个Cs＋，1个Cl－。有M＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。 29.已知NixMg1－xO晶体属六面体晶胞，晶胞边长为a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，该晶体的结构单元如图所示。 假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是 (　　) A.该结构单元中O原子数为3 B.Ni和Mg间的最短距离是a C.距离Ni原子最近的O原子数目为8 D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4 【答案】B 【解析】由切割法可知该结构单元中O原子数为1＋12×＝4，A错误；由图可知，Ni和Mg间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即＝a，B正确；由晶胞结构可知距离Ni原子最近的O原子数目为6，C错误；1个晶胞中Li的个数为＝1×＝0.5，Mg的个数为2×＋1×＝1.125，Ni的个数为7×＋3×＝2.375，O的个数为4，因此该物质的化学式为Li0.5Mg1.125Ni2.375O4，D错误。 30.(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图1所示，该氯化物的化学式是________。 (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。 (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2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________________。 (4)某晶体结构模型如图3所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。 (5)Mg与某元素形成的化合物的晶胞如图4所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。 【答案】(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN (4)CoTiO3　6　12　 (5)2∶1 【解析】(1)每个晶胞中有灰球代表的微粒4个，白球代表的微粒6×＋8×＝4个，所以化学式为CuCl。 (2)晶胞中含氧原子数为×8＋×6＋4＝8，该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍。 (3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×＋1＝2，灰球表示的原子个数为1＋4×＝2，所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个；N的电负性大于B，所以该陶瓷的化学式为BN。 (4)晶胞中含有O：6×＝3个，含Co：8×＝1个，含Ti：1个，故化学式为CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的O原子位于6个面的中心，所以周围距离最近的O原子数目为6个；Co原子位于晶胞的顶点，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周围距离最近的O原子数目为12个。 (5)晶胞中含有阳离子数目为×8＋1＝2，阴离子数目为×4＋2＝4。故阴、阳离子个数比为2∶1。 拓展培优 31.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　　　　　。  （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。  （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　　　　　　　　。  （4）有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，其结构如图所示，顶点和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为　　　（填字母）。  A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3 【答案】（1）CuCl　（2）16　（3）2　BN　（4）A 【解析】（1）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个均在体内，则Cu和Cl的原子个数比为4∶4=1∶1，化学式为CuCl。（2）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Cu2O的化学式可知铜原子个数为O的2倍，有16个。（3）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。（4）该结构表示气态团簇分子，含有14个Ti和13个C，化学式为Ti14C13，故选A。 32.（1）Co13O8中性团簇分子的结构如图1所示，该分子中每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有　　　　个。  （2）一种含钒超导材料的晶胞结构（图2）及晶体结构俯视图（图3）如下。 该晶体中粒子个数比N（Cs）∶N（V）∶N（Sb）=　　　　　；与V原子最近的V原子的个数是　　　　　。  【答案】（1）3　（2）1∶3∶5　4 【解析】（1）根据题图可知，小球表示O原子，大球表示钴原子，每个氧原子周围距离最近且相等的钴原子有3个。（2）根据均摊法，该晶胞中Cs个数为4×+4×=1，V个数为1+4×=3，Sb个数为4+2×+2×=5，则该晶体中Cs、V、Sb的个数比为1∶3∶5；由晶体结构的俯视图可以看出，与V原子最近的V原子有4个。 33.回答下列问题： (1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为________，每个Ba2＋与________个O2－配位。 (2)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图Ⅰ所示。该合金的化学式为_______。 (3)葡萄糖与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成砖红色Cu2O沉淀。在1个Cu2O晶胞中(结构如图Ⅱ所示)，所包含的Cu原子数目为_______；每个氧原子与_______个铜原子配位。 (4)硒化铷晶体晶胞结构如图Ⅲ所示。每个晶胞中包含_____个Rb2Se单元，其中Se2－周围与它距离最近且相等的Rb＋的数目为_____。 (5)如图Ⅳ是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为______，已知该晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为_____。 【答案】(1)PbBaO3(或BaPbO3)　12 (2)LaNi5　(3)4　4　(4)4　8　(5)4　 g·cm－3 【解析】(1)每个晶胞含有Pb4＋：8×＝1个，Ba2＋：1个，O2－：12×＝3个，故化学式为PbBaO3(或BaPbO3)。Ba2＋处于晶胞中心，只有1个，O2－处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2＋与12个O2－配位。(2)每个晶胞中含有La为8×＝1个，Ni为1＋8×＝5个，该合金的化学式为LaNi5。(3)图Ⅱ晶胞中黑球代表的微粒为4个，白球代表的微粒为1＋8×＝2个，由组成Cu2O知黑球代表Cu原子，白球代表氧原子，每个氧原子(白球)周围有4个Cu原子(黑球)。(4)每个晶胞中含有Rb＋8个，即白球8个，每个晶胞中含有Se2－6×＋8×＝4个，即黑球4个，所以每个晶胞中含有4个Rb2Se单元，Se2－周围与它距离最近且相等的Rb＋的离子数目为8个。(5)晶胞中含有O2－的个数为8×＋2×＋4×＋1＝4，Cu2＋个数为4，晶体化学式为CuO，晶胞密度为ρ＝＝ g·cm－3。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $