适用于新高考新教材浙江专版2025届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第21讲晶胞结构与计算课件新人教版

第21讲晶胞结构与计算选考目标要求1.掌握均摊法计算的一般方法,能根据晶胞中微粒的位置计算晶胞的化学式,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决晶胞实际问题。2.掌握晶体密度与晶胞参数计算的一般步骤,建立解题模型。命题分析自从《物质结构与性质》作为必考内容后,晶胞的结构以17题填空题形式出现,主要考查晶胞的化学式及配位数。知识点一晶胞模型与均摊法计算落实主干基础1.晶胞结构的分析(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时,要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中,Na+周围的Na+数目(Na+用“”表示):每个面上有4个,共计12个。

(2)记住常见晶体如干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等的空间结构及结构特点。当题中信息给出的某种晶胞空间结构与常见晶胞的空间结构相同时,可以直接套用该种结构。2.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法(1)原则:晶胞中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

。(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算方法如图所示:3.均摊法在晶胞组成计算中的应用(1)计算一个晶胞中微粒的数目非平行六面体形晶胞中微粒数目的计算同样可用均摊法,其关键仍是确定一个微粒为几个晶胞所共有。例如,石墨晶胞:(2)计算化学式

方法指导晶胞中微粒配位数的确定方法如NaCl的晶胞模型如图,Na+配位数为6,Cl-配位数为6[练一练](2023·浙江德清三中段考)已知NixMg1-xO晶体属立方晶系,晶胞边长a。将Li+掺杂到该晶胞中,可得到一种高性能的p型太阳能电池材料,其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化,下列说法正确的是(

)A.该结构单元中O原子数为3C.Ni的配位数为4D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4B突破命题视角角度一

晶胞微粒数目的计算——均摊法1.(1)硼化镁晶体在39K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

。

MgB2解析

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

。

2.天然硅酸盐组成复杂,阴离子的基本结构单元是

四面体,如图(a),通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构,图(b)为一种无限长双链的多硅酸根,其中Si与O的原子数之比为

,化学式为

(用n代表聚合度)。

4∶11解析

n个SiO2通过共用顶角氧离子可形成双链结构,找出重复的结构单元,角度二

晶胞中化学式的确定与粒子配位数计算3.如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体,晶胞棱上的球代表Ba,顶点的球代表Y,四方锥中心和八面体中心的球代表Fe,其余小球代表O。(1)该晶体的化学式为

。

(2)其中Y的配位数为

。

YBa2Fe3O884.(2023·浙江临海大田中学检测)请回答下列问题:(1)Zn与S形成的化合物N,其晶胞结构如图所示。晶体中S2-的配位数是

,每个Zn2+周围等距离且紧邻的Zn2+有

个;若晶胞边长为apm,则ZnS晶体的密度为

g·cm-3(只需列出含a、NA的计算式)。

4

12(2)镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料,这种合金的晶体结构已经测定,其基本结构单元如图所示,则该合金的化学式可表示为

。

LaNi5(或Ni5La)知识点二晶胞参数及原子分数坐标、投影图落实主干基础1.晶胞参数晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示,包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ,即晶格特征参数,简称晶胞参数。2.晶体结构的相关计算(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式(设棱长为a)3.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系

4.晶胞原子分数坐标的确定(1)定义以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子分数坐标。原子分数坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。(2)原子分数坐标的确定方法①依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线,所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。5.晶胞投影图

[练一练]1.钒的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示,晶胞参数为apm。下列说法错误的是(

)A.该钒的氧化物的化学式为VO2B.V原子在该晶体中的堆积方式为体心立方C.V原子的配位数与O原子的配位数之比为1∶2C2.(2022·湖南卷节选)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示:(1)该超导材料的最简化学式为

;

(2)Fe原子的配位数为

;

(3)该晶胞参数a=b=0.4nm、c=1.4nm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为

g·cm-3(列出计算式)。

4KFe2Se2

突破命题视角角度一

晶胞参数与晶体结构的相关计算1.(2023·江苏泰州学期初测)如图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。(1)已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示

原子(填元素符号),该化合物的化学式为

;

OMg2GeO4(2)已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,α=β=γ=90°,则该晶体的密度ρ=

g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA,用含a、b、c、NA的代数式表示)。

角度二

坐标参数与投影图的应用2.(2023·辽宁五校联考)某种含锰特殊材料的晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为

;其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(0,),则晶胞中氮原子的坐标参数为

。

Mn3ZnN3.(教材选择性必修2第三章第三节资料卡片改编)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图1