1、第 12 章（物質結構與性質）李仕才第三節晶體結構與性質12考點一晶體與晶胞1晶體與非晶體k匕較品體IP-晶體結構特征結構粒子周期性有正 排列結構粒子包排列性質特征自范性直無熔點固定不固定異同表現各向異性各向同性二者區 分方法間接方法：測定其是否有固定的熔點科學方法：刻固體進行X-射線衍射實驗2.晶胞概念描述晶體結構的基本單元。(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)晶胞中粒子數目的計算一一均攤法晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得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的計算：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碳原子排成六邊形，點 （1 個碳原子） 被三個六邊形共有，每個六邊形占1/3 。判斷正誤（正確的打“，”，錯誤的打“X”）1 .晶體的熔點一定比非晶體的熔點高。（X ）2 .具有規則幾何外形的固體一定是晶體。（X ）3 .固態物質一定是晶體。（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溶液中會慢慢變為完美的立方體塊。（V ）7 .通過X-射線衍射實驗的方法可以區分晶體和非晶體。（ 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區別是晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列。（v ）10.立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用。（X ）1具有規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在使用均攤法計算晶胞中粒子個數時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，頂點、 側棱、 底面上的棱、面心依次被6、 3、4、2 個晶胞所共有。一、晶胞中粒子數目的計算和化學式的確定1 .磁光存儲的研究是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構示意圖(白球均在六棱柱內)，則該晶體物質的化學式可表示為()A. MnBi B. MnBi C. MnBi3D. MnBi 3解析：由晶體的結構示意圖可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱內，所以 Bi為6人e ，、一 一人、，、，111個。黑球代表 Mn原子，個數為：12X示+ 2X g+1 + 6X鼻=6(個)，則二者的原子個數比為 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個晶胞中，Zn離子的數目為。(2)該化合物的化學式為。11解析：從晶胞圖分析，含有 Zn離子為

5、8X-+6X - = 4o S為4個，所以化合物中Zn與82S數目之比為1 ： 1,則化學式為 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， 如圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數為,該功能陶瓷的化學式為 解析：B的原子半徑比N大，因而結構示意圖中大球代表B原子，利用晶胞結構可計算出每個晶胞中含有 2個B和2個N,化學式為BN3答案：2 BN4 .如圖為甲、乙、丙三種晶體的晶胞：試寫出：（1）甲晶體化學式（X為陽離子）為。（2）乙晶體中A B C三種微粒的個數比是 。（3）丙晶體中每個D周圍結合E的個數是 。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，頭際占有：3><4=、,X： Y（個 82 一，1-1,數比）=2 ： 1,所以甲的化學式為 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(個數比)=1 ： 3： 1。(3)丙中每個D周圍的E的個數與每個 E周圍D的個 數相同，每個E周圍有8個D,所以每個D周圍有8個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算5.。和Na能夠形成化合物 F,其晶胞結構如圖所示，晶胞參數a =0.566 nmi F的化學式為;晶胞中。原子的配位數為 ;列式計算晶體

7、F的密度(g - cm 3)。解析：CT半徑大于Na+半徑，由F的晶胞結構可知，大球代表 O2，小球代表Na+,每11個晶胞中含有C2個數為8X+6X展=4,含有Na個數為8,故C2、Na離子個數之比為4： 882=1： 2,從而推知F的化學式為Ns2O。由晶胞結構可知，每個。原子周圍有8個Na原子,故。原子的配位數為 8。晶胞參數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，Y(O)位于立方體中心。6 .某離子晶體晶胞的結構如圖所示,試分析:(1)晶體中距離最近的 2個X與1個Y形成的夾角/ XYX是。(2)設該晶體的摩爾質量為 M g - mol 1,晶體的密度為 p g - cm 3,阿伏加德羅常數的 值為NA,則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為 cm。解析：(1)若將4個X連接，構成1個正四面體，丫位于正四面體的中心，可聯系 CH 的鍵角，知/ XYX= 109° 28'。(2)摩爾質量是指

9、單位物質的量的物質的質量，數值上等于該物質的相對分子(或原子) .1 . 31質量。由題意知，該晶胞中含有2個XY2或Y2X,設晶胞的邊長為 a cm,則有pa NA= 2M a則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為 V2 M2pNa答案：(1)109 ° 28'(2)啦、XX及很強的儲氫能力,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構 其中銅鈣合金的晶胞結構如圖所示。試回答下列問題:(1)在元素周期表中 Ca位于 區。(2)銅原子的基態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,儲氫后形成 LaNinH4.5的合

10、金(氫進 入晶胞空隙，體積不變),則LaNin中，n=(填數值)；氫在合金中的密度為11解析：(3)由銅鈣合金的晶胞結構圖知，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構相同，則在, 11,一 一，一一33LaNin中n=5, n=5。1 mol合金中含有NA個該合金的日日胞，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，其晶胞結構如圖所示，則處于晶胞頂點上的原子的配位數為,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，不必計算出數值，阿伏加德羅常數的值為NA)。 . 一一 ,一 一 25解析：一個立方氮化硼晶胞中含有4個N原子和4個B原子。一個晶胞的質量為 rX4 g,一個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-射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數。對金屬銅的測定得到以下結 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、晶胞的質量是 g,阿伏加德羅常數為列式計算，已知 Ar(Cu) = 63.6。(2)CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構，已知CaO晶體密度為a g - cm 3, NA表示阿伏加德羅常數，則 CaO晶胞體積為 cm3o解析：(1)體積是a3;質量=體積x密度；一個體心晶胞含4個原子，則摩爾質量=四分之一 X晶胞質量XN A,可求NAo(2)因為CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構。所以1一個晶胞中有四個鈣離子和四個氧離子