1、1第 12 章（物质结构与性质）李仕才第 三 节 晶 体 结 构 与 性 质 考点一 晶体与晶胞1晶体与非晶体2.晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。形状：一般而言晶胞都是平行六面体。(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法晶胞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2得的份额就是 。1n长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 1/3。判断
2、正误(正确的打“” ，错误的打“”)1晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。( )2具有规则几何外形的固体一定是晶体。( )3固态物质一定是晶体。( )4冰和固体碘晶体中相互作用力相同。( )5固体 SiO2一定是晶体。( )6缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块。( )7通过 X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。( )8晶胞是晶体中的最小的“平行六面体” 。( )9晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。( )10立方晶胞中，顶点上的原子被 4 个晶胞共用。( )1具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。32晶胞是从
3、晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体” 。3在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 6、3、4、2 个晶胞所共有。一、晶胞中粒子数目的计算和化学式的确定1磁光存储的研究是 Williams 等在 1957 年使 Mn 和 Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是 Mn 和 Bi 形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( )AMn 2Bi BMnBi CMnBi 3 DMn 4Bi3解析：由
4、晶体的结构示意图可知：白球代表 Bi 原子，且均在六棱柱内，所以 Bi 为 6个。黑球代表 Mn 原子，个数为：12 2 16 6(个)，则二者的原子个数比为16 12 136611。答案：B2Zn 与 S 所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。(1)在 1 个晶胞中，Zn 离子的数目为_。(2)该化合物的化学式为_。解析：从晶胞图分析，含有 Zn 离子为 8 6 4。S 为 4 个，所以化合物中 Zn18 12与 S 数目之比为 11，则化学式为 ZnS。4答案：4 ZnS3利用“卤化硼法”可合成含 B 和 N 两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有 B 原子的个数为_，该
5、功能陶瓷的化学式为_。解析：B 的原子半径比 N 大，因而结构示意图中大球代表 B 原子，利用晶胞结构可计算出每个晶胞中含有 2 个 B 和 2 个 N，化学式为 BN。答案：2 BN4如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体化学式(X 为阳离子)为_。(2)乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是_。(3)丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是_。解析：(1)甲中 X 位于立方体体心，算作 1，Y 位于立方体顶点，实际占有：4 ，XY(个数比)21，所以甲的化学式为 X2Y。(2)乙中 A 占有： 81，B 占18 12 18有 63，C 占有 1，由此推出 ABC(个数比)1
6、31。(3)丙中每个 D 周围的 E 的12个数与每个 E 周围 D 的个数相同，每个 E 周围有 8 个 D，所以每个 D 周围有 8 个 E。答案：(1)X 2Y (2)131 (3)8二、晶体的密度及微粒间距离的计算5O 和 Na 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a0.566 nm，F 的化学式为_；晶胞中 O 原子的配位数为_；列式计算晶体 F 的密度(gcm 3 )_。5解析：O 2 半径大于 Na 半径，由 F 的晶胞结构可知，大球代表 O2 ，小球代表 Na ，每个晶胞中含有 O2 个数为 8 6 4，含有 Na 个数为 8，故 O2 、Na 离子个数之18 1
7、2比为 4812，从而推知 F 的化学式为 Na2O。由晶胞结构可知，每个 O 原子周围有 8个 Na 原子，故 O 原子的配位数为 8。晶胞参数 a0.566 nm0.56610 7 cm，则晶胞的体积为(0.56610 7 cm)3，从而可知晶体 F 的密度为2.27 gcm 3 。462 gmol 1 0.56610 7 cm 36.021023 mol 1答案：Na 2O 8 462 gmol 1 0.56610 7 cm 36.021023 mol 12.27 gcm 36某离子晶体晶胞的结构如图所示，X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析：(1)晶体中距离最近的 2 个
8、 X 与 1 个 Y 形成的夹角XYX 是_。(2)设该晶体的摩尔质量为 M gmol1 ，晶体的密度为 gcm 3 ，阿伏加德罗常数的值为 NA，则晶体中两个距离最近的 X 之间的距离为_cm。解析：(1)若将 4 个 X 连接，构成 1 个正四面体，Y 位于正四面体的中心，可联系 CH4的键角，知XYX10928。(2)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。由题意知，该晶胞中含有 个 XY2或 Y2X，设晶胞的边长为 a cm，则有12a 3NA M，a ，则晶体中两个距离最近的 X 之间的距离为 cm。12 3 M2 NA 23 M2 NA6答案
9、：(1)10928 (2) 23 M2 NA7镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn及很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如图所示。试回答下列问题：(1)在元素周期表中 Ca 位于_区。(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为_。(3)已知镧镍合金 LaNin晶胞体积为 9.01023 cm3，储氢后形成 LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则 LaNin中，n_(填数值)；氢在合金中的密度为_。解析：(3)由铜钙合金的晶胞结构图知，铜、钙合金中，N(Cu)12 6 615，N(Ca)12 2 3， ，因镧镍合金与铜钙合12 12 16 12 N CaN
10、 Cu 315 15金的晶胞结构相同，则在 LaNin中 ，n5。1 mol 合金中含有 NA个该合金的晶胞，则1n 159.010 23 cm3NAM，0.083 gcm 3 。4.5 g9.010 23 cm36.021023答案：(1)s (2)1s 22s22p63s23p63d104s1或Ar3d 104s1(3)5 0.083 gcm 38立方氮化硼和金刚石是等电子体，其晶胞结构如图所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为_，若晶胞边长为 361.5 pm，则立方氮化硼的密度是_gcm3 (只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为 NA)。7解析：一个立方氮化硼晶胞中含有
11、4 个 N 原子和 4 个 B 原子。一个晶胞的质量为 4 25NAg，一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5 pm) 3，因此立方氮化硼的密度是gcm3 。254 361.510 10 3NA答案：4 254 361.510 10 3NA9(1)用晶体的 X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为 361 pm。又知铜的密度为 9.00 gcm3 ，则铜晶胞的体积是_cm 3、晶胞的质量是_g，阿伏加德罗常数为_列式计算，已知 Ar(Cu)63.6。(2)CaO 与 NaCl 的晶胞同为面心立方结构，已知 CaO 晶体密度为 a gcm3 ，N A表示阿伏加德罗常数，则 CaO 晶胞体积为_cm 3。解析：(1)体积是 a3；质量体积密度；一个体心晶胞含 4 个原子，则摩尔质量四分之一晶胞质量N A，可求 NA。(2)因为 CaO 与 NaCl 的晶胞同为面心立方结构。所以一个晶胞中有四个钙离子和四个氧离子，根据 M(CaO)56 gmol 1 ，则一个 CaO 的质量 m(CaO) g。V(CaO 晶胞)质量/密度 cm3。56NA 4m CaOa gcm 3 224aNA答案：(1)4.7010 23 4.2310 22NA 6.0110 23 mol163.6 gmol 1144.2310 22 g(2)224aNA8
