晶体结构知识汇总及解题方法技巧

晶体结构知识汇总及解题方法技巧一、晶胞中质点的占有率在一个晶胞结构中出现的多个原子，并不是只为这一个晶胞所独立，而是为多个晶胞共用，所以每一个晶胞只能按比例分摊。分摊的根本原则：晶胞任意位置上的原子如果是被n个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的。立方晶胞，顶点上的粒子占 棱上的粒子占 面上的粒子占 体心的粒子占2、 常见晶胞分析1. NaCl型每个晶胞占有 个Na+， 个Cl-,即 个NaCl粒子每个Na周围有 个Cl，每个Cl周围有 个Na，与一个Na距离最近且相等的Cl围成的空间构型为 。每个Na周围与其最近且距离相等的Na有 个。0.585g NaCl晶体（0.01mol）含有 个晶胞。若已知Na+与Cl-的最短距离为a cm，则NaCl晶体的密度为 。2. CsCl型在CsCl晶体中，每个Cs+周围与之最接近的且距离相等的Cs+有 个，每个Cs+周围与之最接近的且距离相等的Cl-有 个。每个晶胞占有 个CsCl粒子。3. 干冰型在干冰晶体中，每个CO2分子周围与之最接近的且距离相等的CO2分子有 个。每个晶胞中含有 个CO2分子。4. 金刚石型金刚石的网状结构中，每个碳原子与其他4个碳原子等距离紧邻，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上有6个碳原子，每个碳原子上的任意两个CC键的夹角都是10928，其中C原子个数：CC个数= 。5. 石英晶体在二氧化硅晶体中，一个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，1个氧原子和2个硅原子形成2个共价键，故Si原子与O原子数目之比为 。实际上，该晶体是由硅原子和氧原子按1:2的比例组成的立体网状晶体，没有单个分子存在。在晶体中最小的环为十二元环，每个环占有6个Si原子和6个O原子。6. 石墨晶体结构石墨晶体是一种混合型晶体，层内存在共价键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、分子晶体的特征和特性。在层内，每个C原子与3个C形成CC键，构成正六边形，键长相等，键角相等（均为120）；在晶体中，每个C原子参与3条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故每个正六边形平均只占有613=2个C原子，C原子个数与CC键数之比为2:3。3、 常见题型1. 根据晶体结构或晶胞结构示意图推断晶体的化学式例1 现在四种晶体，其离子排列方式如下图所示，其中化学式正确的是（ ）例2 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，则它的化学式是： 2. 晶胞结构与晶体密度的计算例3 如图是CsCl晶体的晶胞，已知晶体中两个最近的Cs+核间距为a cm，氯化铯的质量为M，NA是阿伏伽德罗常数，则氯化铯的密度为 例4 在NaCl晶体中，Na和Cl的最短平均距离为a cm，NaCl晶体的密度为b gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为 3. 分子内或晶体中化学键数目及多面体面数等的计算例5 单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：金刚石晶体硅晶体硼熔点(K)382316382573沸点(K)510026282823硬度(Moh)107.09.5(1)晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，其中含有二十个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及计算确定：该基本结构单元是由_个硼原子构成的；其中BB键的键角为_；所含BB键的的数目是_。若将晶体硼结构单元中的每一个顶角均削去，余下的部分就和C60晶体的结构相同，据此确定：C60是由_个正六边形和_个正五边形构成。硼酸分子的结构式为 和Al(OH)3的结构相似，已知0.01 mol硼酸与20 mL 0.5 molL1的NaOH溶液反应的化学方程式为_ _。4. 晶体空间利用率的计算晶体中原子空间利用率的计算，实质是考查同学们的空间想象能力和几何计算能力。此类题目要运用数形结合的分析方法，一般要先画出金属晶体的侧面图，再用勾股定理计算。(1)计算每个晶胞含有几个原子。(2)找出原子半径r与晶胞边长a的关系。例6 某些晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以画出一个立方体的结构单元，金属原子处于立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体原子的空间利用率。5. 综合性试题分析例7 在离子晶体中，阴、阳离子按一定规律在空间排列，如图左图所示为NaCl的晶体结构图。在离子晶体中，阴、阳离子具有或接近具有球对称的电子云，它们可以被看成是不等径的刚性圆球，并彼此相切（如图所示）。离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和，已知a为常数。试回答下列问题。(1)在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引_个Cl-，而Na+数目与Cl-数目之比为_。(2)NaCl晶体离子键的键长为_。(3)Na+半径与Cl-半径之比r(Na+)/r(Cl-)=_。（已知：= 1.414，=1.732，=2.236）(4)NaCl中晶体不存在分子，但在温度达到1413时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在。现有29.25gNaCl晶体，加强热使温度达到1450，测得气体体积为5.6L（已折算为标准状况），则此时氯化钠气体的分子式（化学式）为_。练习1、 下图为某晶体的一个晶胞，该晶体由A、B、C三种基本粒子组成。试根据图示判断，该晶体的化学式是 ()。AA6B8C BA2B4C CA3BC DA3B4C2、NaCl的晶胞如图，每个NaCl晶胞中含有的Na离子和Cl离子的数目分别是()。A. 14，13 B. 1，1 C. 4，4 D. 6，63、下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 ()。A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B最小的环上，Si和O原子数之比为12C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角4、石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是()。A石墨烯与石墨互为同位素B0.12 g石墨烯中含有6.021022个碳原子C石墨烯是一种有机物D石墨烯中的碳原子间以共价键结合5、乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。(1) CaC2中C22与O22互为等电子体，O22的电子式可表示为_；1 mol O22中含有的键数目为_。(2)将乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu基态核外电子排布式为_。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C=CHCN)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_；分子中处于同一直线上的原子数目最多为_。(4) 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。CaC2晶体中1个Ca2周围距离最近的C22数目为_。6、铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)Cu位于元素周期表第B族。Cu2的核外电子排布式为_。(2)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_。(3)胆矾CuSO45H2O可写成Cu(H2O)4SO4H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是_(填字母)。A. 在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化B. 在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键C. 胆矾是分子晶体，分子间存在氢键D. 胆矾中的水在不同温度下会分步失去(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)42配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2形成配离子，其原因是_。(5)Cu2O的熔点比Cu2S的_(填“高”或“低”)，请解释原因_。7、生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式_。(2)根据等电子原理，写出CO分子结构式_。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是_；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。甲醛分子的空间构型是_；1 mol甲醛分子中键的数目为_。在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示)，所包含的Cu原子数目为_。8、硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示：(1)在Xm中，硼原子轨道的杂化类型有_；配位键存在于_原子之间(填原子的数字标号)；m_(填数字)。(2)硼砂晶体由Na、Xm和H2O构成，它们之间存在的作用力有_(填序号)。A离子键 B共价键C金属键 D范德华力E氢键 9、镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有_。(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如右图所示，请改正图中错误：_。(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用