复习题教学活动设计方案

晶体结构与性质

考纲要求

1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。4.了解分子晶体结构与性质的关系。5.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。6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式。7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

第一课时

晶体常识

1．晶体与非晶体

结构特征

自范性

性质

特征

熔点

异同表现

二者区

间接方法

别方法

科学方法

2.得到晶体的途径

(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。

3．晶胞

(1)概念

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无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)冰和碘晶体中相互作用力相同(

) (2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列(

) 固定

各向异性

不固定

各向同性

看是否有固定的熔点

对固体进行X-射线衍射实验

晶体

结构微粒周期性有序排列

有

非晶体

结构微粒无序排列

无

(3)凡有规则外形的固体一定是晶体(

) (4)固体SiO2一定是晶体(

) (5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块(

) (6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(

) (7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验(

) 答案

(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)×

(7)√

2．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。

答案

2∶1

1∶1

4

4 11解析

甲中N(x)∶N(y)＝1∶(4×)＝2∶1；乙中N(a)∶N(b)＝1∶(8×)＝1∶1；丙中N(c)＝8811112×＋1＝4，N(d)＝8×＋6×＝4。

4823．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：

A________、B________、C________。

答案

MN

MN3

MN2

13解析

在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：×4＋1＝(个)，含821193911N：×4＋2＋4×＝(个)，M∶N＝∶＝1∶3；在C中含M：×4＝(个)，含N为1个。

2822282

1．(1)元素Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图甲所示，该氯化物的化学式是________。

(2)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，晶胞结构示意图如图乙所示。该合金的化学式为________。

(3)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4处于立方晶胞顶角，Ba2处于晶胞中＋＋心，O2处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为________，每个Ba2与________个O2配位。

－＋－

——(热考点)晶胞中微粒的计算方法——均摊法

晶胞中微粒数的计算为必考点。

知识链接：常见晶体及其晶胞结构。

11解析

(1)甲晶胞中有4个●原子，○原子个数为6×＋8×＝4，故该氯化物的化学式2811为CuCl。(2)每个晶胞中含有La：8×＝1，Ni：1＋8×＝5，故该合金的化学式为LaNi5。82(3)由题目叙述可知：该化合物的晶胞为立方体结构，Ba2居于立方体中心，故Ba2个数为＋＋1＋＋－1；Pb4位于立方体的8个顶角上，Pb4个数为8×＝1；O2位于立方体的棱边中心，立方81－体共有12条棱，每条棱为4个立方体共有，故O2个数为12×＝3，故该化合物的化学式4为BaPbO3。同样可判断出每个Ba2与12个O2配位。

＋－答案

(1)CuCl

(2)LaNi5

(3)BaPbO3

12

均摊法计算晶胞中的微粒数

原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n①长方体包括立方体晶胞中不同位置的粒子数的计算均摊法方法

2．(1)[2014·课标Ⅰ理综]Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________。

列式表示Al单质的密度________ g·cm3(不必计算出结果)。

－(2)[2014·海南化学]金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____________________(不要求计算结果)。

——(热考点)晶体密度及微粒间距离的计算方法

晶体密度及微粒间距离的计算是必考点，大热门。

mn知识链接：①晶胞结构、均摊法；②摩尔质量；③ρ＝；④m＝×M

VNA

解析

(1)

(2)

答案

(1)16

12

4×27

－6.02×10×0.405×107323

48×πr3333π(2)8

＝

38a16

1．计算晶体密度的方法

2．计算晶体中微粒间距离的方法

题组一

认识各类晶胞

1．下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。

答案

＋3价

1解析

R：8×＋1＝2 8111G：8×＋8×＋4×＋2＝8 4421Q：8×＋2＝4 4R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。

由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。

2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是

(

)

A．3∶9∶4

C．2∶9∶4

答案

B 1111解析

A粒子数为6×＝；B粒子数为6×＋3×＝2；C粒子数为1；故A、B、C粒子数12246之比为1∶4∶2。

3．已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n＝________。

B．1∶4∶2 D．3∶8∶4

答案

5 11解析

La：2×＋12×＝3 2611Ni：12×＋6×＋6＝15 22所以n＝5。

4．Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为________。

答案

CuH 111解析

根据晶胞结构可以判断：Cu(●)：2×＋12×＋3＝6；H()：6×＋1＋3＝6，所以化263学式为CuH。

5．(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。

(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为________。

答案

(1)MgB2

(2)BO2

解析

(1)每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。(2)从－图可看出，每个单元中，都有一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的－2个O分别被两个结构单元共用，所以B∶O＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化学式为BO2。

6．已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单键结合，试根据下图确定该晶体的化学式为___________________。

答案

B3A4

题组二

晶胞的密度及微粒间距离的计算

7．Cu与F形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为a g·cm3，则Cu与F最近－距离为________pm。(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简；图中○为Cu，为F)

答案

334×83×1010

4a·NA11解析

设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：8×＋6×＝4；F：4，其化学式为CuF。a·x3·NA82＝4M(CuF)，

34MCuFx＝。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为

a·NA

x2x2x2331334×83＋＋＝x。所以最短距离为x·＝·×1010 pm。

2222224a·NA8．如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g·cm3，试计算Na－＋与S2的最短距离为________ cm(阿伏加德罗常数用NA表示

，只写出计算式)。

－

答案

334×78

4ρ·NA11解析

晶胞中，●个数为8×＋6×＝4，○个数为8，

82其个数之比为1∶2，所以●代表S2，○代表Na。

－＋设晶胞边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×78 34×78a＝

ρ·NA34×78面对角线为2×

cm ρ·NA1234×78面对角线的为×

cm 44ρ·NA1134×78边长的为×

cm 44ρ·NA所以其最短距离为

234×782134×782×

＋×



cm 4ρ·NA4ρ·NA334×78＝

cm。

4ρ·NA

晶胞计算的思维方法

(1)晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。

(2)“均摊法”原理

特别提醒

①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。

②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。

(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，ρ为晶胞的密度)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。