2026高中化学人教版选择性必修2《物质结构与性质》第三章第3课时　晶体结构的分析与计算课件

第三章晶体结构与性质第三节金属晶体与离子晶体第3课时晶体结构的分析与计算1.熟知分子、共价、离子晶体的典型代表物的结构。2.学会晶体结构的相关计算,增强逻辑分析能力和空间想象力。学习目标一、典型晶体结构的比较与分析二、晶体的计算目录CONTENTS课后巩固训练一、典型晶体结构的比较与分析知能通关1.常见分子晶体结构的分析8晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)干冰(1)________个CO2分子占据立方体顶角且在________个面的面心又各有1个CO2分子

(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有________个

(3)ρ=____________g·cm-3

白磷612

2.常见共价晶体结构的分析4晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)金刚石8109°28'641∶2

晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)SiO241∶21266

晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)SiC、BP、AlN(1)每个原子与另外________个不同种类的原子形成____________结构

(2)密度:ρ(SiC)=____________g·cm-3;ρ(BP)=__________g·cm-3;ρ(AlN)=__________g·cm-3

4正四面体

3.常见离子晶体结构的分析6晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)NaCl644126晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)CsCl8881186晶体晶胞结构结构分析(a/cm为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值)CaF284484

1.Al2Br6的晶胞如下图所示:a=1.03nm

b=0.710nm

c=0.753nm(1)已知晶胞的上下面和左右面均为长方形,二聚分子的中心均位于棱心位置。距离“甲位置”最近且距离相等的Al2Br6有________个。

A.2 B.4 C.6 D.8(2)该晶体的晶胞体积V=5.47×10-22cm3,晶胞密度ρ=________g·cm-3。(NA的数值取6.02×1023,计算结果精确到小数点后2倍,Al2Br6式量为534)

B3.242.GaAs晶胞结构如图所示,晶胞边长为apm。则晶胞中每个Ga原子周围有________个紧邻等距的As原子;该晶体的密度为_______________g·cm-3(列出计算式)。

4

3.Na2S的晶胞如图所示,设S2-的半径为r1cm,Na+半径为r2cm。试计算Na2S晶体的

密度为__________________(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出表达式,不用化简)。

二、晶体的计算知能通关1.均摊法计算晶胞中微粒个数(1)正方体或长方体晶胞示意图微粒位置顶角面上棱上内部侧棱上下棱每个晶胞分摊的微粒数1(2)正六棱柱晶体结构示意图(3)审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”,若是分子结构,其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定,原子个数比不约简。(4)计算晶胞中微粒的数目,进而求化学式根据均摊法计算出一个晶胞中所含微粒数目,求出晶胞所含微粒个数的最简整数比,从而写出晶体的化学式。微粒位置顶角面上棱上内部侧棱上下棱每个晶体结构分摊的微粒数12.原子分数坐标

3.晶胞中粒子配位数的计算

一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。(1)晶体中原子(或分子)的配位数:若晶体中的微粒为同种原子或同种分子,则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下:简单立方:配位数为6面心立方:配位数为12体心立方:配位数为8(2)离子晶体的配位数:指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。以NaCl晶体为例①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子,如图中心的灰球(Cl-)。②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数,如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6,同样方法可确定Na+的配位数也为6。

4.晶体密度(ρ)的计算

5.晶体中粒子间距离和晶胞参数

6.晶体中原子空间利用率

已知NA为阿伏加德罗常数的值,根据要求回答下列问题:(1)金刚石与石墨都是碳的同素异形体。若碳原子半径为rnm,根据硬球接触模型,金刚石晶胞(如图1所示)中碳原子的空间利用率为________(用含π的代数式表示);金刚石的密度为________g·cm-3(用含r和NA的计算式表示即可)。

(2)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影如图2所示。若金属铂的密度为dg·cm-3,则a=________nm(用含d、NA的代数式表示)。

图1图2

(3)Li2S是目前研究的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体,晶胞参数为bnm,晶胞截面图如图3所示。每个晶胞中含有S2-的数目为________;Li+填充在S2-构成的空隙中,每个空隙由________个S2-构成,空隙的空间形状为__________。图344正四面体形

课后巩固训练A级

合格过关练选择题只有1个选项符合题意题组一

晶体结构的分析与比较1.(2025·杭州高二期末)硅材料在工业生产中具

有重要的应用,下列说法正确的是(

)A.熔、沸点:金刚石<SiCB.SiC中Si原子的配位数为4C.Si12与单晶硅互为同分异构体D.1molSiO2中含有2molSi—OB解析金刚石和SiC均为共价晶体,原子半径越小,共价键键能越大,共价晶体的熔、沸点越高,原子半径:

C<Si,所以熔、沸点:金刚石>

SiC,故A错误;碳化硅晶体中每个Si原子连接4个C原子,则SiC中Si原子的配位数为4,故B正确;Si12与单晶硅是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体,故C错误;二氧化硅晶体中每个Si原子连接4个O原子,形成4个Si—O,则1

mol

SiO2中含有4

mol

Si—O,故D错误。2.(2025·广东佛山期中)如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。

下列说法错误的是(

)A.18g冰晶体中含有2mol氢键B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数之比为1∶2C.碘单质是分子晶体,碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大D.金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO>金刚石>碘单质

D

3.如图是石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图,下列说法正确的是(

)A.这三种物质是碳的同分异构体,燃烧产物相同B.这三种物质熔化时,克服的粒子间作用力完全相同C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4D.已知C(s,石墨)===C(s,金刚石)

ΔH=+1.9kJ·mol-1,则金刚石比石墨稳定

C解析石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体,燃烧产物相同,故A错误;石墨是混合型晶体,熔化时破坏共价键和分子间作用力,足球烯属于分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,金刚石是共价晶体,熔化时破坏共价键,故B错误;石墨中每个C形成3个共价键,金刚石中每个C形成4个共价键,则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4,故C正确;已知C(s,石墨)===C(s,金刚石)ΔH=+1.9

kJ·mol-1,说明等量的两种物质,石墨具有的能量更低,所以石墨比金刚石稳定,故D错误。4.金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是(

)A.随核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐增大

B.在锌晶体中,1个Zn2+只与2个自由电子存在强烈的相互作用C.离子晶体中的化学键很难断裂,因此离子晶体具有延展性D.NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱解析碱金属单质随核电荷数的增加熔点逐渐降低,A说法错误;在锌晶体中,自由电子属于整个晶体,B说法错误;NaCl晶体中Na+、Cl-的半径分别大于Mg2+、O2-的半径,且所带的电荷数少,则NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱,D说法正确。

D题组二

晶体结构的计算5.铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。铁原子位于顶角和面心的位置,镁原子位于将晶胞平分为8个立方单位的体心位置。下列说法正确的是(

)

B

6.铋化锂晶胞结构如图所示。晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶体,锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处。设晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数为NA。下列叙述错误的是(

)

B

7.如图为CaF2、H3BO3(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图,请回答下列问题:(1)图Ⅰ所示的CaF2晶胞中与Ca2+最近且等距离的F-数为________,图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为________。

(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________,H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为________。

(3)三种晶体中熔点最低的是________,其晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为____________________________。

812O1∶6H3BO3分子间作用力解析(2)H3BO3属于分子晶体,一个B连有三个O原子,三个O原子又连有三个H原子,所以一个H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为1∶6。B级

素养培优练8.氧化铈(CeO2)是一种重要的催化剂,在其立方晶胞中掺杂Y2O3,Y3+占据原来Ce4+的位置,可以得到更稳定的结构(过程如下图),这种稳定的结构使得氧化铈具有许多独特的性能。下列说法正确的是(

)

答案D

C

10.石墨晶体的结构如图1所示,石墨的一个六方晶胞如图2所示。(1)每个晶胞中的碳原子个数