内容正文:
主观题突破(四) 晶体结构
优化探究
大单元三 物质结构与性质
提炼 核心知识
精研 高考真题
强化 关键能力
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提炼 核心知识
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提炼 核心知识
一、常见晶体结构分析
1.晶胞中微粒个数:均摊法
晶胞 正或长方体 正六棱柱 正三棱柱
示意图
每个晶胞分摊的微粒数 顶点上
侧棱上
上下棱
面上
内部 ___ __ __
1
1
1
4
2.典型离子晶体的空间结构
类型 NaCl型 CsCl型 立方ZnS型 CaF2型
图示
结构
特点 1/8晶胞为简单立方结构 体心立方结构 间隔排列的4个小立方体的体心各有1个Zn2+ 8个小立方体的体心各有1个F-
配位数 __ __ __ Ca2+:__
F-:__
6
8
4
8
4
5
3.常见分子晶体和共价晶体的晶胞
晶胞 二氧化碳 金刚石 碳化硅 二氧化硅
图示
结构
特点 面心立方 同ZnS 将金刚石中内部的4个碳原子换成硅原子 将晶体硅中每个硅硅键中间插入1个氧原子
6
晶胞 二氧化碳 金刚石 碳化硅 二氧化硅
配位数 ___ __ __ Si: ;O:__
投影图
12
4
4
4
2
7
4.金刚石、晶体硅和二氧化硅的结构
8
(1)最小的环
晶体 最小环 被共用的最小环数
原子 共价键
金刚石
元环 C:___ C—C:__
二氧
化硅
元环 Si:___
O:__ Si—O:__
六
12
6
十二
12
6
6
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(2)化学键数
①金刚石:1 mol金刚石中含 NA个C—C。
②晶体硅:1 mol晶体硅中含 NA个Si—Si。
③二氧化硅:1 mol二氧化硅中含 NA个Si—O。
2
2
4
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5.石墨的结构
(1)化学键
①1 mol石墨中含有 mol C—C(σ键)。
②层和层的自由电子构成1个 键,沿层的平行方向可导电。
(2)物理性质
①熔点:比金刚石的 ,C—C的键长比金刚石中的 。
②质地:比较柔软,层与层间的距离比C—C的键长 ,作用力 。
(3)晶体类型: 型晶体
1.5
大π
高
短
长
小
混合
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二、晶体的有关计算
1.晶体中某些几何体中的数量关系(晶胞参数为a)
(1)立方体体对角线=,面对角线=。
(2)面心立方晶胞相邻的两个面心间的距离=。
a
a
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2.金属晶体晶胞的结构特点
(1)面心立方:面对角线上的三个原子相切: r=a。
(2)体心立方:体对角线上的三个原子相切: r=a。
(3)简单立方:侧面上的原子两两相切: r= a。
4
4
2
1
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3.晶胞密度的计算
(1)计算公式:ρ==。
(2)晶胞的体积:V=Sh(S为底面积,h为高)。
①立方体晶胞:V=a3。
②长方体晶胞:V=abc。
③正三棱柱晶胞:V=a2hsin 60°=。
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(3)单位换算
①1 pm= m= cm。
②1 nm= m= cm。
③1 μm= m= cm。
10-12
10-10
10-9
10-7
10-6
10-4
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4.空间利用率
(1)空间利用率=×100%。
(2)原子的体积:V=πr3(r为原子半径)。
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精研 高考真题
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精研 高考真题
1.(2025·河南卷)NixP的晶胞如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=90°,γ=120°),该物质的化学式为 。
Ni2P
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解析:该晶胞中,8个P原子位于顶点、2个位于体内,1个晶胞中所含P原子数为2+4×+4×=3,8个Ni原子位于棱上(均被4个晶胞共用)、6个位于面上(均被2个晶胞共用)、1个位于体内,1个晶胞中所含Ni原子数为1+8×+6×=6,因此该物质的化学式为Ni2P。
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2.(2025·云南卷)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。
(1)该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。
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解析:由晶胞结构可知,Sb位于晶胞的顶点,其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且距离相等,每个顶点参与形成8个晶胞,而每个面心参与形成2个晶胞,因此,该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有=12个。
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(2)NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为a nm,则晶体的密度为
g·cm-3(列出计算式即可)。
解析:由晶胞结构和均摊法可知,该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn,因此,该晶胞的质量为 g,该晶胞的体积为(a nm)3=a3×10-21 cm3,晶体的密度为= g·cm-3。
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3.(2025·广西卷)KMnF3立方晶胞如图,晶胞参数为a pm,该晶体中与一个F-紧邻的K+有 个。已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为
g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
4
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解析:1个晶胞中含有1个K+,根据化学式KMnF3可知,1个晶胞中含有1个Mn2+、3个F-,可知晶胞顶点上为Mn2+、棱上为F-,该晶体中与一个F-紧邻的K+有4个;已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为= g·cm-3。
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强化 关键能力
强化 关键能力
1.砷化镓立方晶系结构如图所示,砷化镓的晶胞参数为x pm,阿伏加德罗
常数的值为NA,则晶胞密度为 g·cm-3。
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解析:由晶胞结构图可知,每个晶胞中含As原子:8×+6×=4个,含Ga原子:4个,砷化镓晶胞密度ρ== g·cm-3= g·cm-3。
2.由NiCl2可制备镍酸镧晶体,其立方晶胞如图。该镍酸镧的化学式为 ,若该立方晶胞参数为a nm,则La和O的最小核间距为
nm。
LaNiO3
a
解析:由晶胞结构可知,该晶胞中O、Ni、La的个数分别为12×=3、8×=1、1,因此该镍酸镧的化学式为LaNiO3;La和O的最小核间距为面对角线的一半,若该立方晶胞参数为a nm,则La和O的最小核间距为a nm。
3.储氢材料MgH2的晶胞如图所示,MgH2晶胞中H-的配位数
为 ;Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离为 nm。
3
解析:根据晶胞图,
MgH2晶胞中H-的配位数为3;Mg2+(ⅰ)和Mg2+(ⅱ)之间的距离:长方体体对角线的一半,应为 nm。
4.氮化钛(TiN)是一种优良的高温结构材料,晶胞结构如图所示。
(1)与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是 。
12
解析:由晶胞结构图可知,与体心的Ti原子等距且紧邻的Ti原子位于棱心,原子数目是12,故与每个Ti原子等距且紧邻的Ti原子数目是12。
(2)已知晶体密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶胞边长为
cm(列出计算式)。
解析:一个晶胞中Ti的个数为12×+1=4,N的个数为8×+6×=4,则晶胞的质量为 g,故晶胞的体积为 cm3,则该晶胞边长为 cm。
(3)碳化钛(TiC)与TiN晶胞结构类似,且均为过渡晶体,其中所含离子键百分数更大的是 (填“TiC”或“TiN”)。
TiN
解析: N的电负性比C的电负性更大,与Ti的电负性差值更大,故所含离子键百分数更大的是TiN。
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