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晶体结构与性质

复习

第一课时

学习目标：

1．了解分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。

2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

考点1

晶体常识

1．晶体与非晶体

(1)晶体与非晶体的比较

比较

结构特征

自范性

性质

特征

二者区熔点

异同表现

间接方法

晶体

非晶体

构成粒子_____ 构成粒子____________排列

有

固定

_________ 排列

无

不固定

________ 测定其是否有固定的_____ 对固体进行___________实验

别方法

科学方法

(2)获得晶体的三条途径

①熔融态物质凝固。

②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

③溶质从溶液中析出。

2．晶胞

(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

1

①无隙：相邻晶胞之间没有_________。

②并置：所有晶胞_____排列、_____相同。

“均摊法”突破晶胞组成的计算

(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那1么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是n。

(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。

②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子1排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占。

3练习

1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是______，乙中a与b的个数比是______，丙中一个晶胞中有______个c离子和______个d离子。

2．下图为离子晶体空间构型示意图(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：

2

A__________、B__________、C__________。

3．(1)元素R为金属元素，其原子序数为27，元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，由R、Z两元素形成的某晶体的晶胞结构如图1所示，则该化合物的化学式为________(R、Z用具体元素符号表示)。

(2)元素X、Y为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如图2，该化合物的化学式为________________。

解析：(1)R为Co、Z为O，根据均摊法可知，在这个晶胞中氧离子1位于棱上和体心，数目＝12×＋1＝4，钴离子位于顶点、面心，数411目＝8×＋6×＝4，所以氧离子、钴离子个数比是1∶1，其化学式为82CoO。(2)由题意知，X为Sc、Y为O。根据晶胞的结构，O原子全部在体内，故含有8个O原子，Ce原子位于顶点和面心，含有Ce11原子的个数＝8×＋6×＝4，故化学式为CeO2。

82(3)某含有结晶水的铜的氯化物的晶胞结构如图3所示，该化合物的化学式是____________。

3

(4)测定大气中PM2.5浓度的方法之一是β­射线吸收法，β­射线放射源可用

85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图4所示，设晶胞中含Krm原子为m个，与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有n个，则n＝________(填数字)。

111－解析：(3)晶胞中Cu数目为8×＋2×＝2，Cl数目为4×＋2＝4，8222＋11H2O分子数目为8×＋4×＝4，故该物质化学式为CuCl2·2H2O。(4)421与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有12个，晶胞中含Kr原子为8×＋816×＝4，则

m∶n＝4∶12＝1∶3。

2晶胞中微粒数目的计算

1．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为

(

) A．B2A

B．BA2

C．B7A4

D．B4A7

解析：A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；1B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离8

4

111子被1个晶胞占有，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×＋6×＝2824，则该晶体的化学式为BA2。

2．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。

(2)该化合物的化学式为________。

11解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝824。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。

3．(1)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图1所示，该合金的化学式为______。

(2)金的晶胞结构如图2所示，晶体中每个Au原子周围紧邻且等距的Au原子有________个。

(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图3。写出Fe3＋的外围电子排布式：_______，写出该反应的

化学方程式：_____________________________。

(4)图4是Cu2O的晶胞，Cu原子配位数为____。

(5)Cu和Fe都可以形成多种氧化物。其中FexO晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。若FexO中的x＝0.92，则该此晶体化学＋3＋式为____________(用Fe2FeabO形式表示)。

5

1解析：(1)根据原子均滩法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数81＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。(2)晶体中每个Au原子周2围紧邻且等距的Au原子有12个。(3)铁是第26号元素，则Fe原子核外电子排布式为[Ar] 3d64s2，则Fe3＋的外围电子排布式为3d5；铁和氨气在640 ℃时可发生置换反应，产物之一的晶胞中Fe原子数＝116×＋8×＝4、N原子数＝1，即Fe4N，该反应的化学方程式8Fe＋28℃2FeN＋3H。(4)图4是CuO的晶胞，白球∶灰球＝2NH3640 =====42218×＋1∶4＝1∶2，则白球是O，灰球是Cu，则Cu原子配位数为8＋3＋2。(5)若FexO中的x＝0.92，用Fe2aFebO形式表示FexO晶胞，则有a＋b＝0.92,2a＋3b＝2，联立解得a＝0.76，b＝0.16，则该此晶体＋3＋化学式为Fe20.76Fe0.16O。

晶体密度及微粒间距离的计算

4．一种Al-Fe合金的立体晶胞如图所示。

6

请回答下列问题：

(1)该合金的化学式为________。

(2)若晶胞的棱长为a pm，则晶体的密度为____________ g·

cm－3，则此合金中最近的Fe原子与Al原子之间的距离为

_______pm。

111解析：(1)4个铝原子位于晶胞内；Fe原子数为1＋8×＋12×＋6×＝8428，故该合金的化学式为Fe2Al。

27×4＋56×8107－392.36×(2)该晶体的密度为

g·cm≈

g·

a36.02×1023×a3×10－301cm－3。最近的Fe原子和Al原子之间的距离，即体对角线的，面对43角线、棱、体对角线构成直角三角形，故二者之间的最短距离为a

4pm。

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