2022屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微粒的空間結(jié)構(gòu)晶體相關(guān)計(jì)算學(xué)案

微粒的空間結(jié)構(gòu)晶體相關(guān)計(jì)算

增分典例探究

增分點(diǎn)一由中心原子孤電子對(duì)數(shù)計(jì)算為突破點(diǎn)的推斷

【解題策略】

(1)中心原子孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算

工

價(jià)

層L鍵電子對(duì)數(shù)|=|中心原子結(jié)合的原子數(shù)I

電

子

數(shù)

對(duì)

中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)I=+3一勸)

其中：8是中心原子的價(jià)電子數(shù)(陽(yáng)離子要減去電荷數(shù)、陰離子要加上電荷數(shù))力是與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子

數(shù),X是與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。

(2)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)

中心原子有中心原子結(jié)分子或離子的

無(wú)孤電子對(duì)合的原子數(shù)空間結(jié)構(gòu)名稱

2直線形

無(wú)孤電子對(duì)3平面三角形

4正四面體形

2V形

有孤電子對(duì)

3三角錐形

例1SoCI2分子的空間結(jié)構(gòu)為O

【信息解讀】

突破口其他

SoCI2分子的中心原子為S1O原子最外層電子數(shù)

信息為,每個(gè)0原子與s原子可以形成條共價(jià)鍵,ci可知孤電子對(duì),且中心原子結(jié)合的原子數(shù)

解讀原子最外層電子數(shù)為,2個(gè)Cl原子與S原子可以形成為,則SOel2分子的空間結(jié)構(gòu)為

條共價(jià)鍵,故S原子形成共價(jià)鍵條數(shù)為。S原子最外

層電子數(shù)為,根據(jù)中心原子S孤電子對(duì)數(shù)W><（a-

變式題CaCO3中陰康子的空間結(jié)構(gòu)為.

增分點(diǎn)二晶胞中微粒個(gè)數(shù)、共價(jià)鍵數(shù)目的計(jì)算及化學(xué)式的確定

【解題策略】

“均攤法”原理:晶胞中任意位置上的一個(gè)原子如果被"個(gè)晶胞所共有,則每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是I

。立方體晶胞

曾眇*右粒同為子8個(gè)屬晶于胞該所品共胞有，

同為4個(gè)晶胞摩布.

粒子-

同為2個(gè)晶胞所共有，

十粒子屬于該品胞

整個(gè)粒子都屬于該晶胞

茴NO6

②非平行六面體形晶胞

非平行六面體形晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算同樣可用“均攤法”,其關(guān)鍵仍然是確定一個(gè)粒子為幾個(gè)晶胞所共有。如石墨晶胞每一

層內(nèi)碳原子排成六邊形,其頂點(diǎn)（1個(gè)碳原子）對(duì)六邊形的貢獻(xiàn)為最那么一個(gè)六邊形實(shí)際有6×i=2個(gè)碳原子。又如,在MgB2晶

胞（見(jiàn)圖Z16?1）中,頂點(diǎn)上的原子為6個(gè)晶胞共有,面上的原子為2個(gè)晶胞共有,因此鎂原子個(gè)數(shù)為12X*2X93,硼原子個(gè)數(shù)為

O4

③計(jì)算原子晶體中共價(jià)鍵的數(shù)目

計(jì)算原子晶體中共價(jià)鍵的數(shù)目同樣可用“均攤法”。如:在金剛石晶體（見(jiàn)圖Z16?2）中,每個(gè)C參與了4個(gè)C-C鍵的形成,而在

每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半。因此,平均每一個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目為4χ"=2°則ImOl金剛石中碳碳鍵的數(shù)目為2"。

圖Z16-2

例2有下列離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖（,為陽(yáng)離子,「為陰離子）。以M代表陽(yáng)離子、N代表陰離子,化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為

AB

CD

【信息解讀】

。代表陽(yáng)離子M,頂點(diǎn)上C代表陽(yáng)離子M,頂點(diǎn)

C代表陽(yáng)離子M,頂點(diǎn)上,代表陽(yáng)離子M,頂點(diǎn)

個(gè)離子分別為_(kāi)個(gè)晶胞共上_個(gè)離子分別為_(kāi)

個(gè)離子分別為_(kāi)____個(gè)晶胞上_個(gè)離子分別為

有,面上_個(gè)離子分別為個(gè)晶胞共有,因此M的

共有,因此M的個(gè)數(shù)個(gè)晶胞共有,因此M的

信息個(gè)晶胞共有,因此M的個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)為o「代表

為_(kāi)___________oC代表陰個(gè)數(shù)為_(kāi)_____o「代表陰

解讀為_(kāi)___________o「代表陰陰窩子N,內(nèi)部有_個(gè)

寓子N,內(nèi)部有____個(gè)離離子N,內(nèi)部有___個(gè)盅

離子N,內(nèi)部有____個(gè)盅寓子,N的個(gè)數(shù)為_(kāi)o

子,N的個(gè)數(shù)為_(kāi)o故化子,N的個(gè)數(shù)為_(kāi)o故

子,N的個(gè)數(shù)為_(kāi)o故化故化學(xué)式

學(xué)式為_(kāi)_______化學(xué)式為_(kāi)____________

學(xué)式為_(kāi)_______為_(kāi)____________

變式題C。、Mn.Al形成的合金薄膜的晶胞如圖Z16?3所示,該合金薄膜的化學(xué)式為

*Mn

?Al

圖Z16-3

增分點(diǎn)三晶體密度、晶體中微粒間距離的計(jì)算

【解題策略】

(1)常見(jiàn)晶胞及晶體結(jié)構(gòu)

①分子晶體

②原子晶體

二氧化硅晶體

金剛石、二氧化硅晶胞結(jié)構(gòu)相似,將上述晶胞切割分成8個(gè)小立方體,晶胞內(nèi)部的4個(gè)原子位于其中4個(gè)小立方體的體心位

③康子晶體

?Na*oCΓ

狐化鈉品體

?Cs÷oCΓ

怎化鈉晶體

CaF,晶胞

將CaF2晶胞切割分成8個(gè)小立方體,晶胞內(nèi)部的8個(gè)原子分別位于8個(gè)小立方體的體心位置。

④混合型晶體——石墨

(2)計(jì)算晶體密度的方法

→∣??]

MX晶胞所含粒子數(shù)

片------------------

NAX晶胞的體積

(用為微粒的相對(duì)"分子"質(zhì)量)(1m=10dm=102cm=103mm=106um=109nm=1012Pm)

(3)計(jì)算晶體中微粒間距離的方法

MX晶胞中的微粒個(gè)數(shù)

晶胞的體積二

NAXP

(例為微粒的相對(duì)“分子”質(zhì)量)

如:①晶胞的邊長(zhǎng)為acm,求NaCI晶體的密度

②若NaCI晶體的密度為pg?cm-3,則NaCI晶體中Na+與Na+間的最短距離是多少？

acm

例3立方氮化硼硬度僅次于金網(wǎng)石,但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Z16-4所示。已知:立方氮化硼密度為dg?cπτ

3,B原子半徑為XPm,N原子半徑為ypm,阿伏伽德羅常數(shù)的值為則該晶胞中原子的空間利用率為（列出

化簡(jiǎn)后的計(jì)算式）。

圖Z16-4

【信息解讀】

晶胞圖形分析確定化學(xué)式晶胞的質(zhì)量晶胞的體積U,,V.t?B、N原子總體積1/空間利用率的計(jì)算

球的體積1/球

立方氮化硼晶

=____________,將B

立方氮化硼晶BN的相對(duì)分

胞與________晶

原子體積與N原子體

胞中N原子數(shù)子質(zhì)量為_(kāi),

胞結(jié)構(gòu)相似,將

積相加,再乘以粒子

信為_(kāi)_____,B原即M=______o

空間利用率

上述晶胞切割分

數(shù)_____,得到晶胞中

息子數(shù)1個(gè)晶胞含氮化V___

_質(zhì)量—=√-×1OO%=

成8個(gè)小立方V

原子總體積。晶胞

解=硼粒子數(shù)為密度

體,晶胞內(nèi)部的4

B、N原子總體積______

讀________,氮化個(gè),故1個(gè)BN

個(gè)原子位于其中

2χ[智也

硼化學(xué)式為晶胞的質(zhì)量ll

個(gè)小立方體的

,3

ITR________4π(y×10^°)1.

....y-?--]cm3=

位置3

變式題(I)CIl與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,若晶體密度為ag?cmq則CU與F最近距離為Pm（設(shè)NR

表示阿伏伽德羅常數(shù)的值,列出計(jì)算表達(dá)式,不用化簡(jiǎn);圖中?為CUm為F)o

(2)螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素的礦物,晶胞如圖乙所示。已知晶胞參數(shù)為nm,設(shè)阿伏伽德羅常數(shù)的值為M,則螢石

的密度為g?cm-3(列出計(jì)算式)。

甲乙

圖Z16-5

提分強(qiáng)化訓(xùn)練

1.(1)磷酸根離子的空間結(jié)構(gòu)為,

(2)COCl2的空間結(jié)構(gòu)為

⑶N和P都有+5價(jià),PCb能形成離子晶體,晶格中含有[PCL]+和[PC*則[PCLφ的空間結(jié)構(gòu)為

(4)SeoM的空間結(jié)構(gòu)為

(5)[B(OH)4的空間結(jié)構(gòu)為

2.[2020?廣東高三其他邛-MnSe的晶胞結(jié)構(gòu)如圖Z16-6所示。

圖Z16-6

(1)β-MnSe中Mn的配位數(shù)為,

(2)若該晶體的晶胞參數(shù)為apm,阿伏伽德羅常數(shù)的值為M。則距離最近的兩個(gè)銃原子之間的距離為pm,β-MnSe

的密度p=_(列出表達(dá)式)g?cm?3c,

3.[2020?重慶八中高三月考]Fe3O4晶體中Q"的重復(fù)排列方式如圖Z16-7所示,該排列方式中存在著由如1、3、6.7的0"

圍成的正四面體空隙和由3、6、7、8,9、12的O?.圍成的正八面體空隙。FesO”中有一半的Fe："填充在正四面體空隙中,

另一半Fe3+和Fe2?填充在正八面體空隙中,則白3。4晶體中,正四面體空隙數(shù)與。2.數(shù)之比為OFe3O4晶胞中有8個(gè)

圖示結(jié)構(gòu)單元,晶體密度為g?cm?3,則該晶胞參數(shù)a=_cm（寫(xiě)出計(jì)算表達(dá)式即可）。

4.［2020?石嘴山第三中高三三模］某種磁性氮化鐵的結(jié)構(gòu)如圖Z16-8所示,N隨機(jī)排列在Fe構(gòu)成的正四面體空隙中。其中鐵

原子周?chē)罱蔫F原子個(gè)數(shù)為;六棱柱底邊長(zhǎng)為acm,高為CCm,阿伏伽德羅常數(shù)的值為恢,則該磁性氮化鐵的晶體

密度為_(kāi)g-cm-3（列出計(jì)算式）。

圖Z16-8

增分點(diǎn)一

例1三角錐形

信息解讀

627246^×（6-4）=1有3三角錐形

變式題平面三角形

［解析］①CaCO3中陰莒子為Co2中心碳原子形成1個(gè)碳氧雙鍵和2個(gè)碳氧單鍵,陰離子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。

增分點(diǎn)二

例2B

信息解讀

88628×^+θ4=411M4N484×i=∣11MN2383×∣=∣11M3N8888×∣=111

OZOZOOO

MN

變式題Co2MnAI

［解析］根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中實(shí)際含有的原子個(gè)數(shù),C。原子的個(gè)數(shù)為8,Mn原子的個(gè)數(shù)為8×i+6×∣=4,A∣原子的個(gè)數(shù)為

ON

12χ*1=4,該合金薄膜的化學(xué)式為Co2MnAIo

增分點(diǎn)三

信息解讀

金剛石4體心48×1÷6×1=4BN2525g?mol'4譽(yù)g等源喘Cm3扣戶4啜(/+以SCm3

變式題(愣解XlOI。

⑵_______312_______

,321

'∕VΛ×(0.545×10^)

［解析］⑴設(shè)晶胞的棱長(zhǎng)為XCm,在晶胞中,Cu原子個(gè)數(shù)為8xj+6x|=4;F原子個(gè)數(shù)為4,其化學(xué)式為CuFo

曙。最短距離為立方體體對(duì)角線叫立方體的體對(duì)角線為氏cm,所以最短距離為和

a∕Λλ=4MCuF),λ=

Cm=苧J鬻"O'。Pm。(2)螢石的化學(xué)式為CaFz,即晶胞中鈣離子與氟離子個(gè)數(shù)比為1:2,從晶胞示意圖看,每個(gè)晶胞中實(shí)際

占有黑球的個(gè)數(shù)=8x：+6x：=4,晶胞中實(shí)際占有白球的個(gè)數(shù)為8,據(jù)此可知黑球代表Ca?+,自球代表F,,螢石的一個(gè)晶胞中實(shí)際

占有4個(gè)Ca?+和8個(gè)已?!個(gè)Ca?+的質(zhì)量=竺史嗎=Fg,1個(gè)F的質(zhì)量=2嗎=券g,則螢石的密度

NAmoINANAmOlNA

4x?+8x?_312r

=73-321Cm

^^^(0.545xl0,cm)NAx(0.545xl0')0

?提分強(qiáng)化訓(xùn)練.....................................

1.(1)正四面體

(2)平面三角形

(3)正四面體形

(4)三角錐形

(5)正四面體

［解析］(1)經(jīng)過(guò)計(jì)算,poχ-中不含孤電子對(duì),成鍵電子對(duì)數(shù)目為4,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,因此其空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。

(2)COCl2分子中中心原子C的雜化軌道類型為sp2,故其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。

(3)［PC∣4］+中P原子含有的孤電子對(duì)數(shù)二號(hào)1=0,即不存在孤電子對(duì)面于磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,所以空間結(jié)構(gòu)是正四面

體形。

(4)Se(?中硒原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,其中孤電子對(duì)數(shù)為1、成鍵電子對(duì)數(shù)為3,故它的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。

(5乂B(OH)療中B原子與每個(gè)氯原子之間均形成一個(gè)。鍵(其中一個(gè)為配位鍵),價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,且不含孤電子對(duì),所以空間

結(jié)構(gòu)為正四面體。

2?⑴4(2牛???

［解析］(1)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析,Mn位于四面體中心,周?chē)?個(gè)Se,則M