人教化学选修3《晶体的有关计算》专题课程(共37张)课件.ppt

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1、晶体的有关计算专题课程,真题回顾,1、碳有多种同素异形体，其中石墨烯的晶体结构如图所示：,在石墨烯晶体中，每个C原子连接 个六元环，每个六元环占有 个C原子。,真题回顾,2、硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。请回答下列问题：在硅酸盐中，SiO44四面体（如下图）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。,真题回顾,3、晶胞有两个基本要素：(1)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(1/2，0，1/2)；C为(1/

2、2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为 。(2)晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度为 gcm-3（列出计算式即可）。,真题回顾,4、氟化亚铁晶胞属于四方晶系，其长方体结构如图所示，根据所示数据计算该晶体密度= gcm3。（列出计算式即可）,真题回顾,5、NaAlH4晶体的晶胞如图，与 Na+最近且等距的AlH4 有 个；NaAlH4晶体的密度为 gcm-3(用含a的代数式表示)。,空间利用率,考点概貌,最近等距粒子数或配位数、,晶胞组成或化学式,坐标参数,晶体密度,知识方法,1、晶胞,基本结构单元 无隙并置 顶角、平行棱与平行面的无差别性,2、均

3、摊法,(1) 晶胞边缘粒子，被相邻晶胞均摊。非晶胞结构单元中的所有粒子，不被分摊。,【辨析】最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子式是 ATiC BTi4C4 CTi14C13 DTi13C14,知识方法,(2) 常见立方晶胞：,根据晶胞无隙并置的特点，一般地，晶胞对夹角为的顶角粒子的平均占有率为,知识方法,课程正文,一、最近等距粒子(或配位数)、结构单元平均占有粒子数(或共价键数),1、主要方法：均摊法、(延伸法),2、金属晶体中原子的配位数：,一个离子周围最近等距的异电性离子的数目。,与一个金属原

4、子最近等距的其它金属原子的数目。,3、离子晶体中离子的配位数：,1、右图为CO2分子晶体结构单元。试说明每个CO2分子周围有 CO2分子；该结构单元平均占有 个CO2分子。,例题精讲,【解析】,每个CO2分子周围最近且等距的CO2分子数为,CO2结构单元平均占有的分子数为,例题精讲,2、已知晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子。请观察右图回答：,(1) 这个基本结构单元由 个硼原子组成，共含有 个BB键。,(2) 若将晶体硼结构单元中的每一个顶角削去，余下部分结构就与C60的结构相同，则有 个正六边形和 个正五边形。,

5、【解析】,(1) 晶体硼基本结构单元平均占有的硼原子数为,晶体硼基本结构单元平均占有的BB键数为,(2) 正六边形的个数就是原来等边三角形的个数，正五边形的个数就是原来顶点的个数。原晶体中有20个等边三角形，则正六边形数目为20；原晶体中有12个顶点，则五边形数目为12。,例题精讲,3、金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积(镁型)、面心立方堆积(铜型)和体心立方堆积(钾型)，图(a)，(b)，(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为 。,【解析】,晶胞a中金属原子个数为,晶胞b中金属原子个数为,晶胞c中金属原子个数为,所以晶胞内金属原子个数比为6:4:2 =3:2:

6、1,习题精炼,1、CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但CaC2晶体中含有的中哑铃形C22的存在使晶胞沿一个方向拉长。请回答与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有 个。,习题精炼,2、根据如图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a，则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为 ;每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为 ，距离为 ；每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为 ，距离为 ；每个Cs+周围紧邻且等距的Cl数目为 。,习题精炼,3、有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，,每个晶胞含有的原子数分别为a： 个、b： 个、c： 个、d： 个。晶

7、胞中原子的配位数分别为a： ，b： ，c： ，d： 。,习题精炼,4、Cu、N两元素原子形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则N原子的配位数是 。,二、化学式、空间利用率及晶体密度,主要方法：均摊法,化学式：一个晶胞平均占有的原子个数最简整数比。,空间利用率：,晶体密度：,式中，m为一个晶胞的质量，为晶胞(晶体)的密度，V为一个晶胞的体积，N为一个晶胞粒子的数目，M为晶胞粒子的摩尔质量。,4、已知Cu、O两元素原子能形成一种化合物，其晶胞的结构如右图所示，则该化合物的化学式为 (用元素符号表示)；若相邻Cu原子和O原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为 g/cm3(用含a

8、、NA的式子表示)。,例题精讲,【解析】,5、(1)图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是_。,例题精讲,(2)图乙所示为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。,该晶胞“实际”拥有的铜原子数是_个,该晶胞称为_(填序号)。,A.六方晶胞 B.体心立方晶胞 C.面心立方晶胞,例题精讲,我们在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，(图示如下)这类金属晶体中原子的空间利用率是_。,【解析】,(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为1:2、1:3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。,(2) ,；面心立方晶

9、胞；,空间利用率为,6、F、K和Ni三种元素原子组成的一个化合物的晶胞如图所示。,例题精讲,(1)该化合物的化学式为 ；Ni的配位数为 。,(2)列式计算该晶体的密度为 gcm-3。,【解析】,(1) 晶胞中F原子个数为161/4 + 41/2 + 2 = 8，K原子个数为81/4+2=4，Ni原子个数为81/8+1=2，所以该化合物的化学式为K2NiF4，根据晶胞结构知，Ni的配位数是6。,习题精炼,5、氢的规模化制备是氢能应用的基础。在光化学电池中，以紫外线照钛酸锶电极时，可分解水制取H2同时获得O2。已知钛酸锶晶胞结构如图所示，则钛酸锶的化学式为 。,习题精炼,6、钡在氧气中燃烧时得到一

10、种钡的氧化物晶体，结构如图所示。则晶体的化学式为 ，与每个Ba2+最近且等距的Ba2+共有 个,习题精炼,7、氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如右图所示。该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为 gcm3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有 个；,习题精炼,8、Na和O能够形成某离子化合物，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a = 0.566 nm，该离子化合物的化学式为 。晶胞中O原子的配位数为 。列式计算该离子晶体的密度为 (gcm3)。,9、金晶体的晶胞是面心立方结构，如右图所示，即在立方体的8个顶角各有一个金原子，各个面的

11、中心有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有。金原子的直径d，用NA表示阿伏伽德罗常数，M表示金的摩尔质量。,习题精炼,(1) 金晶体的每个晶胞中含有 个金原子。,(2) 欲计算一个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定 。,(3) 一个晶胞的体积是 。,(4) 金晶体的密度是 。,10、1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。,习题精炼,(1) 在1183K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_个；在1183K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为_个；,(2) 纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边长之比为(1183K以下与1183K以上之比) 。,(3) 转变温度前后两者的密度比为(1183K以下与1183K以上之比) 。,习题精炼,