内容正文:
选择性必修二3.1.3《晶胞计算专题》
一、高频考点(知识清单):
考点一:用“均摊法”计算晶胞中各种微粒数目→求最简整数比→推导化学式→
计算元素化合价。
· 顶角上的粒子被8个晶胞共用,有属于该晶胞(×);
· 棱上的粒子被4个晶胞共用,有1/4属于该晶胞(×);
· 面上的粒子被2个晶胞共用,有1/2属于该晶胞(×);
· 体内的粒子不参与共用,全部属于该晶胞(×1)。
考点二:求配位数:
(1)对于分子晶体和金属晶体,配位数是指一个分子(或金属原子)周围紧邻的分子(或金属原子)的数目。
(2)对于共价晶体,配位数是指一个原子周围紧邻的同种原子(如金刚石中)或不同种原子(如SiC中)的数目。
(3)离子晶体中,配位数是指一个离子周围紧邻的异电性离子的数目。[在Am+与Bn-组成的离子晶体AnBm中,Am+与Bn-的配位数之比=它们所带电荷数之比(m:n)=它们的个数的反比。]
考点三:求指定微粒间的最短距离,或原子半径。
考点四:求原子分数坐标。
考点五:求晶胞密度(对于立方晶系):
· ρ:晶胞密度(单位一般为g/cm3)
· Z:1个晶胞中所含的“粒子数”(原子/离子数)
· M:摩尔质量(单位:g/mol)
· NA:阿伏加德罗常数(一般取6.02×1023 mol−1)
· a:晶胞边长(晶胞参数)(单位:cm、nm、pm)
· 单位换算关系:1pm=10-3nm=10-10cm,1nm=10-7cm。
二、专题训练
【典例剖析】如图为NaCl晶胞结构示意图,晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数为NA,已知相对分子质量:Na—23,Cl—35.5。完成下列填空:
(1)在NaCl晶胞中,Na⁺的个数为______,Cl⁻的个数为______。
(2)Na⁺与Cl⁻的最短核间距为______cm,Na⁺与Na⁺的最短核间距为______cm。
(3)Na+的配位数为________;Cl−的配位数为________。
(4)一个NaCl晶胞的质量为_______________g;
该晶胞的体积为______________________cm3;
NaCl晶体的密度为_______________________g·cm−3。
【答案】
(1)4,4 (2) , (3) 6 ;6
(4)
【类比训练】
1. 如图为钙钛矿晶胞结构示意图,晶胞参数为a cm,钙、钛、氧的摩尔质量依次为M1、M2、M3 g·mol−1,阿伏加德罗常数为NA。回答下列问题:
(1)该晶胞中Ca、Ti、O三种原子的个数比为___________;钙钛矿的化学式为__________;钛元素的化合价为___________。
(2)晶胞中,Ti原子周围紧邻的O原子数目为________;Ca原子周围紧邻的O原子数目________。
(3)已知A原子的坐标为(0,0,0),则B原子的分数坐标为________________。
(4)该晶体的密度为_____________________________g·cm−3。。
【答案】
(1)1:1:3; CaTiO₃; +4
(2) 6; 12
(3)
(4)
2. 如图为氯化铯(CsCl)晶胞结构示意图,晶胞参数为a pm,氯化铯的摩尔质量为b g·mol−1, 阿伏加德罗常数为NA。回答下列问题:
(1)CsCl晶体中,Cs+的配位数为________;Cl−的配位数为________。
(2)该晶胞中,Cs+与Cl−的原子核间距为________cm。
(3)CsCl晶体的密度为_____________________________g·cm−3。
【答案】
(1)8; 8
(2)
(3)
3. 如图为锂元素与氮元素形成的一种离子晶体的晶胞结构示意图,晶体密度为ρ g·cm−3,阿伏加德罗常数为NA,已知相对分子质量:Li—7,N—14。回答下列问题:
(1) 该离子晶体的化学式为__________。
(2) 晶体中氮离子的配位数为________。
(3) 该晶胞的边长为______________________cm。
【答案】
(1)Li₃N
(2)6
(3)
4. 如图为硫化锌晶胞结构示意图,晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数为NA,已知相对分子质量:S—32,Zn—65。回答下列问题:
(1)该晶体中,锌离子的配位数为________;硫离子的配位数为________。
(2)晶胞中,锌离子与硫离子之间的最短核间距为_________________nm。
(3)已知晶胞中某原子A的分数坐标为(0,0,0),则图中B原子的分数坐标为______________;C原子的分数坐标为_______________。
(4)该晶体的密度为______________________________g·cm−3。
【答案】
(1)4; 4
(2)
(3);
(4)
5. 以下是两种常见金属晶体的晶胞结构示意图,分析并填写下列空白。
(1)图1是钠晶胞示意图,钠原子采用体心立方堆积。若晶胞边长为a nm,则该金属原子的半径r=___________cm;该晶胞中实际含有的金属原子数为________;金属原子的配位数为________;晶胞密度为______________________g·cm−3。
(2)图2是银晶胞示意图,银原子采用面心立方堆积。若晶胞边长为a pm,则金属原子的半径r=_____________cm;该晶胞中实际含有的金属原子数为________;金属原子的配位数为________;晶胞密度为______________________g·cm−3。
【答案】
(1) ,2 ,8
(2) , 4 ,12
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