1、第 12 章（物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）李仕才第三節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)12考點(diǎn)一晶體與晶胞1晶體與非晶體k匕較品體IP-晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)粒子周期性有正 排列結(jié)構(gòu)粒子包排列性質(zhì)特征自范性直無熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū) 分方法間接方法：測(cè)定其是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法：刻固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)2.晶胞概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體中晶胞的排列一一無隙并置無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。形狀：一般而言晶胞都是平行六面體。(3)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算一一均攤法晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得1的份額就是-On長方體

2、(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：其頂非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，點(diǎn) （1 個(gè)碳原子） 被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占1/3 。判斷正誤（正確的打“，”，錯(cuò)誤的打“X”）1 .晶體的熔點(diǎn)一定比非晶體的熔點(diǎn)高。（X ）2 .具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體。（X ）3 .固態(tài)物質(zhì)一定是晶體。（x ）4 .冰和固體碘晶體中相互作用力相同。（X ）5 .固體SiO2 一定是晶體。（X ）6 .缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會(huì)慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。（V ）7 .通過X-射線衍射實(shí)驗(yàn)的方法可以區(qū)分晶體和非晶體。（ V ）8 .晶胞是晶體中的最

3、小的“平行六面體”。（x ）9晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列。（v ）10.立方晶胞中，頂點(diǎn)上的原子被4個(gè)晶胞共用。（X ）1具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如切割整齊的玻璃。2晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。3在使用均攤法計(jì)算晶胞中粒子個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、 側(cè)棱、 底面上的棱、面心依次被6、 3、4、2 個(gè)晶胞所共有。一、晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算和化學(xué)式的確定1 .磁光存儲(chǔ)的研究是Williams等在1957年使Mn和B

4、i形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開始的。如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(白球均在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為()A. MnBi B. MnBi C. MnBi3D. MnBi 3解析：由晶體的結(jié)構(gòu)示意圖可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱內(nèi)，所以 Bi為6人e ，、一 一人、，、，111個(gè)。黑球代表 Mn原子，個(gè)數(shù)為：12X示+ 2X g+1 + 6X鼻=6(個(gè))，則二者的原子個(gè)數(shù)比為 6：6 623=1 : 1。答案：B2 . Zn與S所形成化合物晶體的晶胞如右圖所示。在1個(gè)晶胞中，Zn離子的數(shù)目為。(2)該化合物的化學(xué)式為。11解析：從晶胞圖分析，含有 Zn離子為

5、8X-+6X - = 4o S為4個(gè)，所以化合物中Zn與82S數(shù)目之比為1 ： 1,則化學(xué)式為 ZnSo答案：4 ZnS3 .利用“鹵化硼法”可合成含 B和N兩種元素的功能陶瓷， 如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,則每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為,該功能陶瓷的化學(xué)式為 解析：B的原子半徑比N大，因而結(jié)構(gòu)示意圖中大球代表B原子，利用晶胞結(jié)構(gòu)可計(jì)算出每個(gè)晶胞中含有 2個(gè)B和2個(gè)N,化學(xué)式為BN3答案：2 BN4 .如圖為甲、乙、丙三種晶體的晶胞：試寫出：（1）甲晶體化學(xué)式（X為陽離子）為。（2）乙晶體中A B C三種微粒的個(gè)數(shù)比是 。（3）丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是 。一 - 、一，11.斛析：（1）甲

6、中X便于立方體體心，算作1,Y便于立方體頂點(diǎn)，頭際占有：3><4=、,X： Y（個(gè) 82 一，1-1,數(shù)比）=2 ： 1,所以甲的化學(xué)式為 X2Y。（2）乙中A占有：-X8= 1 , B占有3X6=3, C占有1,由此推出A： B： C(個(gè)數(shù)比)=1 ： 3： 1。(3)丙中每個(gè)D周圍的E的個(gè)數(shù)與每個(gè) E周圍D的個(gè) 數(shù)相同，每個(gè)E周圍有8個(gè)D,所以每個(gè)D周圍有8個(gè)E。答案：(1)X2Y (2)1 ：3：1(3)8二、晶體的密度及微粒間距離的計(jì)算5.。和Na能夠形成化合物 F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a =0.566 nmi F的化學(xué)式為;晶胞中。原子的配位數(shù)為 ;列式計(jì)算晶體

7、F的密度(g - cm 3)。解析：CT半徑大于Na+半徑，由F的晶胞結(jié)構(gòu)可知，大球代表 O2，小球代表Na+,每11個(gè)晶胞中含有C2個(gè)數(shù)為8X+6X展=4,含有Na個(gè)數(shù)為8,故C2、Na離子個(gè)數(shù)之比為4： 882=1： 2,從而推知F的化學(xué)式為Ns2O。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)。原子周圍有8個(gè)Na原子,故。原子的配位數(shù)為 8。晶胞參數(shù)a= 0.566 nm= 0.566 x 10 -7 cm,則晶胞的體積為(0.566 x 107 cm)3,從而可知晶體F的密度為4X 62 g mol0.566 X 10 7 cm 3X6.02 X 10 23 mol-i = 2.27 g-3 cm 。答案：N

8、s2O 84X 62 g mol0.566 x 10 7 cm3X 6.02 x 10 23 mol-3= 2.27 g cmX(,)位于立方體頂點(diǎn)，Y(O)位于立方體中心。6 .某離子晶體晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示,試分析:(1)晶體中距離最近的 2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾角/ XYX是。(2)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為 M g - mol 1,晶體的密度為 p g - cm 3,阿伏加德羅常數(shù)的 值為NA,則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為 cm。解析：(1)若將4個(gè)X連接，構(gòu)成1個(gè)正四面體，丫位于正四面體的中心，可聯(lián)系 CH 的鍵角，知/ XYX= 109° 28'。(2)摩爾質(zhì)量是指

9、單位物質(zhì)的量的物質(zhì)的質(zhì)量，數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對(duì)分子(或原子) .1 . 31質(zhì)量。由題意知，該晶胞中含有2個(gè)XY2或Y2X,設(shè)晶胞的邊長為 a cm,則有pa NA= 2M a則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為 V2 M2pNa答案：(1)109 ° 28'(2)啦、XX及很強(qiáng)的儲(chǔ)氫能力,7 .例饃合金、銅鈣合金及鋪鉆合金都具有相同類型的晶胞結(jié)構(gòu) 其中銅鈣合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。試回答下列問題:(1)在元素周期表中 Ca位于 區(qū)。(2)銅原子的基態(tài)原子核外電子排布式為 (3)已知例饃合金LaNin晶胞體積為9.0 X 10 23 cm3,儲(chǔ)氫后形成 LaNinH4.5的合

10、金(氫進(jìn) 入晶胞空隙，體積不變),則LaNin中，n=(填數(shù)值)；氫在合金中的密度為11解析：(3)由銅鈣合金的晶胞結(jié)構(gòu)圖知，銅、鈣合金中，N(Cu) = 12X- + 6X2+6=15,11 N Ca 31N(ca) = 12x 6+2x5=3, N=5,因僦臬合金與銅鈣合金的晶胞結(jié)構(gòu)相同，則在, 11,一 一，一一33LaNin中n=5, n=5。1 mol合金中含有NA個(gè)該合金的日日胞，則P - 9.0 x 10 cm - NA= M4.5 g39.0 X 10 23 cm3x 6.02 X 10230.083 gcm。答案：(1)s(2)1s 22s22p63s23p63dZs1 或A

11、r3d 104s1(3)50.083 g cm 38 .立方氮化硼和金剛石是等電子體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則處于晶胞頂點(diǎn)上的原子的配位數(shù)為,若晶胞邊長為361.5 pm ,則立方氮化硼的密度是gcm-3(只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。 . 一一 ,一 一 25解析：一個(gè)立方氮化硼晶胞中含有4個(gè)N原子和4個(gè)B原子。一個(gè)晶胞的質(zhì)量為 rX4 g,一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積是(361.5 pm) 3,因此立方氮化硼的密度是25X43361.5X10T0 3XNa g cm °答案：425X4361.5 X 10 -0 3XNa9. (1)用晶體的X-射線衍射法可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)。對(duì)金屬銅的測(cè)定得到以下結(jié) 果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為 361 pm。又知銅的密度為 9.00 g - cm 3,則銅晶胞 的體積是 cnf、晶胞的質(zhì)量是 g,阿伏加德羅常數(shù)為列式計(jì)算，已知 Ar(Cu) = 63.6。(2)CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu)，已知CaO晶體密度為a g - cm 3, NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則 CaO晶胞體積為 cm3o解析：(1)體積是a3;質(zhì)量=體積x密度；一個(gè)體心晶胞含4個(gè)原子，則摩爾質(zhì)量=四分之一 X晶胞質(zhì)量XN A,可求NAo(2)因?yàn)镃aO與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu)。所以1一個(gè)晶胞中有四個(gè)鈣離子和四個(gè)氧離子