第31讲 晶胞相关计算 课件-2026届高三化学一轮复习

新人教版 高中化学 2026届 一轮复习 第八章 晶体结构与性质 第31讲1—— 晶体相关计算 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。 知识梳理 【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 知识梳理 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 重难点突破 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的1/n属于该晶胞 真题感悟 【2025·重庆】化合物X的晶胞如图所示， X的化学式可表示为C3N4 √ 【2025·甘肃】某含Pb化合物晶胞如下图（左）所示，该物质的化学式为？ CsPbBr3 【练习】一种气态团簇分子,其分子结构如上图（右）所示,则该分子的化学式为 团簇分子所含微粒都属于该分子,不与其他分子共用 A8B6C 特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，故不能采用均摊法来确定化学式！ 真题感悟 P169(1)(2024·江苏卷节选)铁酸铋晶胞如左图所示(图中有4个Fe原子位于晶胞体对角线上,O原子未画出),其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)=______。 2∶1 (2)(2024·贵州卷节选)NaFeO2的晶胞结构示意图如右图所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有__________个。 3 P169（2024·浙江1月卷）某化合物的晶胞如图，其化学式是 。 真题感悟 (3)(2024·广东卷节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比N(Co)∶N(Ga)∶N(Ni)=__________,其立方晶胞的体积为__________ nm3。 2∶1∶1 8a3 真题感悟 【2025•河南卷】NixPbY晶胞如图1所示(晶胞参数a=b≠c，α=β=90°，γ=120°)， 该物质的化学式为 。 Ni2P 【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 KCaB6C6 真题感悟 模型建立 模版：晶体密度的计算 常用关系： 1 cm=107 nm=1010 pm 真题感悟 【2025·湖南】K+掺杂的铋酸钡具有超导性。K+替代部分Ba2+形成Ba0.6K0.4BiO3(摩尔质量为354.8g/mol)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为a nm，设NA为阿伏加德罗常数的值。晶体的密度为____________ 真题感悟 【2025·北京】[Mg(NH3)6]Cl2的晶胞是立方结构，边长为anm，结构示意图如下，已知[Mg(NH3)6]Cl2的摩尔质量为M g/mol ，设NA是阿伏伽德罗常数，晶体的密度为_____________g/cm3 （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) 真题感悟 配合物中的配位数是指直接同中心离子(或原子)配位的原子数目 晶体中的配位数是指在晶体中某一个原子（离子）周围所接触到的同种原子（异性离子）的数目 【思考1】什么是配位数？配合物中、晶体中的配位数有何异同？ 配位数：配合物或晶体中一个微粒周围最近邻的微粒数称为配位数。 模型建立 考题形式 （1）求配位数 （2）求成键的原子数------最近的才会成键 （3）求距离最近的原子数目 （4）求距离最近的A、B(某种原子的数目） 模型建立 关于配位数的结论：如何不用立体几何的想象力就数出配位数 公式：顶点配位数=8×晶胞内最近的原子数×1/n ①什么是最近 1/4体心>棱上>面心>体心>其它顶点 注意：各个方向要找全（在一个晶胞内） ②同种原子的配位数相同 可以把面心、棱上、体心、挪到顶点，然后计算。 6 12 8 模型建立 简单立方的配位数： 。 6 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 体心立方的配位数： 。 8 1 2 3 4 5 6 7 8 面心立方的配位数： 。 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 NaCl型 氯化钠中Na+的配位数：_______ Cl-的配位数：_______ 6 6 CsCl型 氯化铯中Cs+的配位数：_______ Cl-的配位数：_______ 8 8 模型应用 模型应用 【2023·全国甲卷】AlF3结构属立方晶系，晶胞如图所示，F-的配位数为_______。 2 【练习】已知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心,其晶胞结构如右图所示。 TiO2晶胞中O2-的配位数是　　　。 3 阳离子数目×阳离子配位数 =阴离子数目×阴离子配位数 【练习】F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。Ni的配位数为_____。 6　 【练习】晶体中距离Fe最近的S有_____个。 4 模型应用 （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。晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有______个。 8 模型应用 【2022湖南】钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： 模型应用 ①该超导材料的最简化学式为 ；②Fe原子的配位数为 ； ③该晶胞参数a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 (列出计算式)。 模型构建 晶胞的投影图 1、简单立方模型投影图 x、z平面上的投影图： 2、体心立方模型投影图 x、z平面上的投影图： 顶点 顶点 体心 3、面心立方模型投影图 x、z平面上的投影图： 4、金刚石晶胞模型投影图 x、z平面上的投影图： 顶点 x、z平面面心上的点 其他面心 x、z平面面心上的点 顶点 其他面心 体内的点 模型构建 晶胞的投影图 5、沿体对角线投影 模型构建 晶胞的投影图 八个顶点 六个面心 体心 八个小立方体的体心 3 2 4 8 6 5 5、沿体对角线投影 (1)体心立方堆积 (2)面心立方最密堆积 模型构建 晶胞的投影图 金刚石晶胞 对角线方向投影图 5、沿体对角线投影 晶胞的投影图 (3)金刚石 模型构建 模型构建 氯化钠型晶胞投影 体对角线方向氯离子 （面心立方）投影 体对角线方向上的投影图 体对角线方向上Na+的投影图 延伸：四面体空隙半填充（如ZnS） x轴方向上的投影图 体对角线方向上的投影图 【2022湖南】钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： 模型应用 ①该超导材料的最简化学式为 ；②Fe原子的配位数为 ； ③该晶胞参数a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 (列出计算式)。 KFe2Se2 4 模型应用 【2025年福建卷】KFeS2单晶的结构(投影如图) (1)一个Fe与所有紧邻S形成的空间结构为 ，共边连成 状(填“链”、“层”或“空间网”)。 (2)晶体中微粒间作用力有 。(填标号) a．离子键       b．金属键        c．配位键      d．非极性共价键 四面体 链 ac （1）概念 原子分数坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。以晶胞参数为单位长度（不论晶胞边长是否相等，都是1）建立的坐标系。 （2）原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 ②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 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，分数坐标是一个相对值。 模型构建 计算类型三：从空间结构构建原子的分数坐标 (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 模型应用 1．关于原子分数坐标 （1）顶点坐标：一般不是0就是1 1点坐标（0，0，0） 2点坐标（0，1，0） 3点坐标（1，1，0） 4点坐标（1，0，0） 5点坐标（0，0，1） 6点坐标（0，1，1） 7点坐标（1，1，1） 8点坐标（1，0，1） 模型构建 （2）体心坐标：一般是1/2 1．关于原子分数坐标 （1/2，1/2，1/2） 模型构建 1．关于原子分数坐标 （3）面心立方的面心坐标：有两个1/2，另一个为1或0 1点坐标（0，1/2，1/2） 2点坐标（1/2，1/2，1） 3点坐标（1/2，1，1/2） 4点坐标（1，1/2，1/2） 5点坐标（1/2，0，1/2） 6点坐标（1/2，1/2，0） 模型构建 1．关于原子分数坐标 （4）金刚石体内心坐标：1/4或3/4 （1/4，3/4，3/4） （1/4，1/4，1/4） （3/4，1/4，3/4） （3/4，3/4，1/4） 模型构建 1．关于原子分数坐标 （5）棱心坐标：有一个1/2，其余为0或1 1点坐标（1/2，0，1） 2点坐标（0，1/2，1） 3点坐标（1/2，1，1） 4点坐标（1，1/2，1） 5点坐标（1/2，0，0） 6点坐标（0，1/2，0） 7点坐标（1/2，1，0） 8点坐标（1，1/2，0） 模型构建 （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_____。 模型应用 模型应用 【2025年江西卷】CeO2晶格中的O被去除，产生一个氧空位(V0)，V0相对原点的分数坐标为（1/4，3/4，1/4），则图中Ce3+的分数坐标分别为 D D　 P170(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M、N、P、Q点的截面图,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　) D 真题感悟 p170(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;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　) B 模型应用 【2025年陕西、山西、宁夏、青海】一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为dg⋅cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是 模型应用 A．沿晶胞体对角线方向的投影图为 B．Ag和B均为sp3杂化 C．晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个 D．Ag和B的最短距离为 A 【2025·四川】CaCO3的四方晶胞(晶胞参数α=β=γ=90°，省略CO32−中的氧，只标出C4+)和CaO的立方晶胞如图所示，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 模型应用 D 【2025·山西T8】2025年诺贝尔化学奖授予了金属有机骨架(MOF)领域。科学家利用Zn4(O)O12C6与对苯二甲酸(H2BDC，BDC2-表示其酸根)设计路线，合成了新型MOF-5材料立方晶胞(如图)。该新型晶胞中，Zn4(O)O12C6的中心氧原子占据晶胞顶点位置，且晶胞棱长为a pm。下列说法错误的是 A、MOF-5的化学式为 Zn4(O)(BDC)3 B、MOF-5的密度为 C、若M原子的z轴分数坐 标为p，则N点原子的 分数坐标为 D、Zn4(O)O12C6中Zn的配位数为6 D Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $