第6章 7.微专题2 晶胞结构分析与计算（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考化学大一轮复习学案

该高中化学高考复习课件聚焦“晶胞结构分析与计算”专题，覆盖粒子数目（均摊法）、配位数、晶体密度、原子分数坐标、原子间距及投影图分析等核心考点，对接高考评价体系，通过近五年真题统计明确密度计算、配位数分析等高频考点权重，归纳计算题、结构分析题等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“真题解析+技巧提炼+素养培养”，以2025江西原子分数坐标题、2024河北密度计算题等为例，提炼均摊法、截距法及勾股定理计算间距等技巧，培养学生科学思维（模型建构、证据推理）与科学探究与实践素养。通过典例解析帮助学生掌握答题逻辑，教师可据此优化复习策略，提升备考效率。

微专题2 晶胞结构分析与计算 返回目录 1.均摊法计算晶胞中粒子数目 (1)长方体(包括立方体)晶胞 返回目录 (2)非长方体结构单元    注意 审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”,若是分子结构,其化学式由图中 所有实际存在的原子个数决定,且原子个数可以不互质(即原子个数比不约简)。 返回目录 2.晶胞中微粒配位数的计算 一个粒子周围最近且等距离的粒子的数目称为配位数,它反映了晶体中粒子排列的紧 密程度。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数计算:若晶体中的微粒为同种原子或同种分子,则某原 子(或分子)的配位数指的是与该原子(或分子)最近且等距离的原子(或分子)的数目,常 见晶胞的配位数如下: 堆积模型 简单立方堆积 面心立方堆积 体心立方堆积 晶胞结构       配位数 6 12 8 返回目录 (2)离子晶体中离子配位数的计算: ①NaCl晶胞(如图1)中Cl-的配位数为6,即每个Cl-周围最近且等距离的Na+有6个,Cl-周围 最近且等距离的Na+所围成的图形为正八面体。NaCl中Na+与Cl-数目比为1∶1,则Na+的 配位数也为6,即每个Na+周围最近且等距离的Cl-有6个。        ②CaF2晶胞(如图2)中Ca2+的配位数的确定方法: 返回目录 a.找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子 由图2可知,1个晶胞内灰球共有8个,而白球有8× +6× =4个,说明白球是Ca2+,灰球是F-。 b.数出与该粒子周围最近且等距离的粒子数 灰球的配位数在晶胞内可以直接看出,每个灰球周围最近且等距离的白球有4个,所以 灰球(F-)的配位数为4。 c.直接确定或推导指定粒子的配位数 方法一:如图2所示,以位于右侧面面心处的白球为例,与该白球最近且等距离的灰球有4 个,与该晶胞共面的右边一个晶胞中也有4个灰球与该白球最近且等距离,所以白球 (Ca2+)的配位数为8;方法二:灰球的数目是白球的2倍,所以白球(Ca2+)的配位数应该为灰球 (F-)配位数的2倍,即Ca2+的配位数为8。 返回目录 3.晶体密度的计算 根据晶胞的结构特点和有关数据,求算晶体的密度。对于立方晶胞,可建立如下求算途径: 返回目录 得关系式:ρ= (a表示晶胞边长,ρ表示密度,NA表示阿伏加德罗常数,N表示一个晶 胞所含基本粒子或特定组合的数目,M表示摩尔质量)。注意单位换算:1 pm=10-10 cm=1 0-12 m,1 nm=10-7 cm=10-9 m。 4.截距法判断原子分数坐标 返回目录 如下图,通过体心M点的三个面,在x轴上的截距是 ,在y轴上的截距是 ,在z轴上的截距 是 ,故M点的原子分数坐标是( , , )。 返回目录 　 注意 金刚石晶胞中体内原子分数坐标:1/4或3/4。   返回目录 5.原子间距的计算方法 已知立方晶胞的边长为a,原子半径为r,根据原子所在的位置关系计算原子间的距离。 (1)四种常见类型 晶胞示意图 原子间最短距离(d) 简单立方   d=2r=a,即晶胞边长 体心立方   d=2r= a,即体对角线长度的一半 返回目录 面心立方   d=2r= a,即面对角线长度的一半 金刚石型   d=2r= a,即体对角线长度的  返回目录 (2)在晶胞结构图中作出适当的辅助线,构建直角三角形(利用勾股定理)进行计算。 6.晶胞投影图分析 (1)体心立方晶胞   返回目录 俯视图:8个顶点投影在正方形4个顶点上,体心投影在正方形中心。 体对角线方向投影图:6个顶点投影在正六边形顶点上,另外2个顶点和体心重叠在正六 边形中心。 (2)面心立方晶胞   返回目录 俯视图:8个顶点投影在正方形4个顶点上,前后左右4个面心投影在正方形4条边的中点, 上下2个面心投影在正方形中心。 体对角线方向投影图:6个顶点投影在大正六边形顶点上,6个面心投影在小正六边形顶 点上,另外2个顶点重叠在正六边形中心。 (3)金刚石晶胞 返回目录 俯视图:8个顶点投影在正方形4个顶点上,前后左右4个面心投影在正方形4条边的中点, 上下2个面心投影在正方形中心,体内的4个点投影在4个小正方形中心。 体对角线方向投影图:6个顶点投影在大正六边形顶点上,6个面心投影在小正六边形顶 点上,3个小立方体体心投影在小正六边形互不相邻的3个顶点上,另外2个顶点和1个小 立方体体心重叠在正六边形中心。 返回目录 即练即清 典例1　〔涉及原子分数坐标、空位〕(2025江西,14,3分)CeO2晶格中的O被去除,产生 一个氧空位(VO),VO相对原点的分数坐标为( , , ),则图中Ce3+的分数坐标分别为 (　　　 ) A.(0, , ),(1, , )　B.( ,0, ),(1,0,0) C.(0, ,0),( ,0, )　　D.(0, , ),( , ,0) D 返回目录 　 解析　VO相对原点的分数坐标为( , , ),则可能的原点如图所示(仅画出两种):  (箭头标示处为原点),若原点为1处,位于侧面面心的Ce3+的分数坐标为( , 1, ),没有符合条件的选项;若原点为2处,位于底面面心的Ce3+的分数坐标为( , ,0),位 于侧面面心的Ce3+的分数坐标为(0, , ),故选D。 返回目录 典例2　〔涉及截面图〕(2025湖南邵阳二模,10)Li3PS4具有高离子导电性且可低温合 成,这使其成为固态电池最有希望的电解质之一。最近研究发现,利用Li3PS4可有效激 活锂硫电池Li2S正极。X射线衍射分析表明,Li2S属于立方晶胞,参数为a pm,Li2S晶胞在 x轴不同位置的截面图如下(且所有原子都位于截面图)。下列叙述错误的是 (　　　 ) A.P 的空间结构为正四面体形 B.截面图中的“ ”代表S2- C.晶胞中与S2-紧邻的Li+有12个 D.该晶体中S2-和Li+间的最短距离为 a pm C 返回目录 　 解析　P 中心P原子的价层电子对数为4+ ×(5+3-4×2)=4,无孤电子对,则空间结构为 正四面体形,A正确;根据截面图知,白球位于8个顶点和6个面心,则晶胞中含有白球的数 目为8× +6× =4,黑球位于体内,共8个,根据化学式Li2S知,“ ”代表S2-,B正确;结合B项 分析知,晶胞中与S2-紧邻的Li+有8个(以面心S2-为例,相邻两个晶胞中紧邻的Li+各有4个), C错误;结合B项分析知,晶胞中S2-和Li+间的最短距离为体对角线长度的 ,即 a pm,D 正确。 返回目录 典例3　〔涉及粒子之间的距离和配位数〕(2024河北,12,3分)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  (　　　 )   A.该铋氟化物的化学式为BiF3 B.粒子S、T之间的距离为 a pm C.该晶体的密度为  g·cm-3 D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 D 返回目录 　 解析　根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有1+12× =4个Bi,含有8+8× + 6× =12个F,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A正确;将晶胞均分为8个小立方体,由题给 晶胞中M、N、P、Q点的截面图可知,晶胞体内的8个F位于8个小立方体的体心,以M 为原点建立坐标系,令M点水平向右的方向为x轴的方向,M点竖直向上的方向为z轴方 向,则T的原子分数坐标为(1, , ),S的原子分数坐标为( , , ),所以粒子S、T之间的距 离为 ×a pm= a pm,B正确;由A项分析可知,每个晶胞中有4 个Bi、12个F,晶胞体积为(a pm)3=a3×10-30 cm3,则晶体密度ρ= =  g·cm-3= 返回目录   g·cm-3,C正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离 子为晶胞内部的8个氟离子,即有8个,D错误。 返回目录 典例4　〔涉及晶体缺陷〕(2023辽宁,14,3分)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关 注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得 高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是 (　　　 ) A.图1晶体密度为  g·cm-3 B.图1中O原子的配位数为6 C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1-x D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导 C 返回目录 　 解析　A项,利用均摊法可得,图1晶胞中有1个Cl,1个O,3个Li,则晶体密度为   g·cm-3=  g·cm-3,正确;B项,图1中与氧原子距离最近(  pm)的Li 有6个,则O原子的配位数为6,正确;C项,利用均摊法,图2晶胞中含有1个Li,Mg和空位共2 个,1个O,Cl和Br共1个,根据化合物中各元素正负化合价代数和为0,得Mg有1个,化学式 为LiMgOClxBr1-x,错误;D项,Mg2+取代Li+后,产生的空位可供Li+移动传导电荷,增强导电 性,正确。 返回目录 $