专题3 第4单元 第3课时 常见晶体结构分析、晶体中原子分数坐标及晶胞投影图-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套练习word（苏教版）

第3课时　常见晶体结构分析、晶体中原子分数坐标及晶胞投影图 命题热点(一)——常见晶体结构的分析 1.常见共价晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 金 刚 石 (1)每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构 (2)键角均为109°28' (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成,C原子数与C—C键个数之比为1∶2 (5)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2 (3)最小环上有12个原子,即6个O、6个Si (4)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) SiC、 BP、 AlN (1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构 (2)密度: ρ(SiC)= g· cm-3; ρ(BP)= g·cm-3; ρ(AlN)= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 2.常见分子晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)8个CO2分子占据立方体顶点且在6个面的面心又各有1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)ρ= g·cm-3(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) 冰 (1)冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键,冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的 (2)氢键的方向性→1个水分子与周围4个水分子相结合→水分子中的氧原子 (3)氢键H—O…H较长→分子间距离增大并在水分子中间留有空隙→固态水的密度比液态水的小 3.常见离子晶体结构的分析 类型 NaCl型 CsCl型 CaF2型 晶胞 配位数 6 8 F-:4; C:8 密度的计算(a为晶胞边长,单位为cm,NA为阿伏加德罗常数的值) g·cm-3 g·cm-3 g·cm-3 　　[典例]　(1)Na2S的晶胞如图所示,设S2-的半径为r1 cm,Na+的半径为r2 cm。试计算Na2S晶体的密度为　　　　　　　　　(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写表达式,不化简)。  (2)Na3OCl是一种良好的离子导体,其晶胞结构如图所示。已知:晶胞参数为a nm,密度为d g·cm-3。 ①Na3OCl晶胞中,Cl-位于各顶点位置,Na+位于　　　　　位置,两个Na+之间的最短距离为　　　　　 nm。  ②用a、d表示阿伏加德罗常数的值NA=　　　　　 mol-1(列计算式)。  听课记录: [题点多维训练] 1.(2025·衡水中学阶段练习)有关晶体(或晶胞)的结构如图所示,下列说法不正确的是 (　　) A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个 B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+ C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2 D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE 2.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 (　　) A.44 g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元 B.28 g晶体硅(图乙)中含有Si—Si数目为2NA C.18 g冰(图甲)中含O—H数目为2NA D.石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料,12 g石墨烯中含C—C数目为1.5NA 3.某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B方块组成。已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则下列说法错误的是 (　　) A.方块A含有1.5个Fe2+、4个O2- B.方块B含有0.5个Fe2+、4个O2-、4个Fe3+ C.该氧化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为1∶2∶4 D.晶胞的棱长为 ×107 nm 4.FeO、NiO的晶胞结构和NaCl相同。 (1)已知离子半径r(F)>r(N),则熔点:FeO　　　　　　　(填“>”“<”或“=”)NiO。  (2)FeO晶胞如图,Fe2+的配位数为　　　。  (3)FeO在氧气中加热,部分Fe2+被氧化为Fe3+。晶体结构产生铁离子缺位的缺陷,其组成变为FexO(x<1),测得晶胞边长为a pm,密度为ρ g·cm-3,则x=　　　　　(填写计算表达式)。  　　　　　　　　命题热点(二)——晶胞中原子分数坐标的确定 1.含义 为了表示晶胞中所有原子的位置,用坐标(x,y,z)表达晶胞中原子的分布,该坐标被称为原子分数坐标。 2.确定方法 (1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 (2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为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。 　　[典例]　某晶胞结构如图所示。 　　图中原子1的分数坐标为,则原子2和3的分数坐标分别为　　　、　　　。  听课记录: [题点多维训练] 1.CaF2是工业生产的重要物质,其晶胞结构如图所示: 原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知A、B原子的分数坐标如图所示,则C原子的分数坐标为。 2.某晶体的晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为　　　　　　。若该晶体中A原子和B原子的坐标分别为(0,0,0)、,则C原子的坐标为　　　　　　。  3.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的键长为r pm,则B点原子的分数坐标为　　　　。  命题热点(三)——晶胞投影图分析 1.体心立方晶胞投影图分析 2.面心立方晶胞投影图分析 3.复杂晶胞投影图分析(以金刚石晶胞为例) 　　[典例]　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)。  听课记录: [题点多维训练] 1.Fe的一种晶体的晶胞结构如甲、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)。  2.分别用⚪、•表示H2P和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图a所示,图b、图c分别显示的是H2P、K+在晶胞xz面、yz面上的位置: 晶胞在x轴方向的投影图为　　　(填标号)。  课下请完成课时跟踪检测(十五) 第3课时　常见晶体结构分析、晶体中 　　　　 　原子分数坐标及晶胞投影图 命题热点(一) [典例]　解析:(1)在每个晶胞中含有Na+数为8,S2-数为8×+6×=4,由题图可知,晶胞的体对角线长为4(r1+r2)cm,晶胞的边长为(r1+r2)cm,晶体的密度ρ== g·c。(2)①Na3OCl晶胞中白球个数为6×=3,灰球个数为8×=1,黑球个数为1,根据Na3OCl的化学式,可判断Na+应为白球,处在晶胞结构的面心,Na+之间的最短距离为晶胞结构中两个面心的距离,即为一半边长的倍,即a nm。②已知:晶胞参数为a nm,密度为d g·cm-3,则d g·cm-3=,解得NA= mol-1。 答案:(1) g·c (2)①面心　a　② [题点多维训练] 1.选D　在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,故A正确;在CaF2晶胞中,C位于晶胞的顶点和面心,晶胞中含有C的个数为8×+6×=4,故B正确;在金刚石晶体中,每个碳原子连接4个共价键,每2个碳原子形成1个共价键,则每个碳原子连接的共价键平均为4×=2个,所以在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2,故C正确;气态团簇分子不同于晶胞,气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子,则分子式为E4F4或F4E4,故D错误。 2.选A　由丙图可知,一个干冰晶胞中含有CO2的个数为8×+6×=4,故44 g干冰中含有××NA mol-1=0.25NA个晶胞结构单元,A错误;由乙图可知,每个Si周围形成4个Si—Si,每个Si—Si被2个Si共用,故28 g晶体硅中含有Si—Si数目为×4××NA mol-1=2NA,B正确;由甲图可知,每个H2O含有2个O—H,故18 g冰中含O—H数目为×2×NA mol-1=2NA,C正确;由丁图可知,石墨烯是碳原子单层片状新材料,每个C周围形成3个C—C,每个C—C被2个C原子共用,故12 g石墨烯中含C—C数目为×3××NA mol-1=1.5NA,D正确。 3.选D　根据均摊法计算方块A含有1+4×=1.5个亚铁离子、4个氧离子,故A正确;根据均摊法计算方块B含有4×=0.5个亚铁离子、4个氧离子、4个铁离子,故B正确;Fe2+处于晶胞的顶点、面心以及A位置立方体的体心。O2-位于A、B小立方体的内部,每个小立方体内部各有4个。Fe3+处于晶胞B位置小立方体内部,晶胞中Fe2+数目=4×(1.5+0.5)=8、Fe3+数目=4×4=16,O2-数目=4×8=32,故Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为8∶16∶32=1∶2∶4,故C正确;晶胞相当于有8个“Fe3O4”,晶胞质量=8× g,设晶胞参数为a nm,则8× g=d g·cm-3×(a×10-7 cm)3,解得a=×107 nm,故D错误。 4.解析:(1)离子半径r(Fe2+)>r(Ni2+),离子半径越大,离子键键能越小,则熔点:FeO<NiO。(2)FeO晶胞中,离Fe2+距离最近且相等的O2-有6个,Fe2+的配位数为6。(3)根据均摊法,晶胞中含有O原子个数为12×+1=4 ,设晶胞中Fe原子个数为y,测得晶胞边长为a pm,密度为ρ g·cm-3,=ρ,y=,n(Fe)∶n(O)=∶4=∶1,则x=。 答案:(1)<　(2)6　(3) 命题热点(二) [典例]　解析:图中原子1的坐标为,则坐标系是,原子2,3在晶胞内。从晶胞内的2、3点分别向x、y、z轴上作垂线,即可得出2、3两点的原子分数坐标分别为,。 答案:　 [题点多维训练] 1.解析:观察A、B、C的相对位置,可知C原子的x坐标是,y坐标是,z坐标是。 答案:　 2.解析:Cu原子有4个位于棱上、6个位于面上,故个数为6×+4×=4,In原子有8个位于顶点、4个位于面上、1个在体心,故个数为8×+4×+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部,共8个,因此晶体的化学式为CuInSe2;C原子的坐标为。 答案:CuInSe2　 3.解析:图中大球的个数为8×+1=2,小球的个数为8×+2=4,根据XeF2的原子个数比可知大球是Xe原子,小球是F原子,该晶胞中有2个XeF2分子;由A点坐标知该原子位于晶胞的中心,且每个坐标系的单位长度都记为1,B点在棱的处,其坐标为。 答案:2　 命题热点(三) [典例]　解析:4个B在底面上的投影分别位于面对角线处,该图中表示硼原子相对位置的是3。 答案:3 [题点多维训练] 1.选A　图甲中Fe位于顶点和体心,乙由8个甲组成,按虚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。 2.B 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $