2020高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第3节 考点1 晶体常识及晶胞的有关计算课件

物质结构与性质(选修3)第十一章第三节晶体结构与性质考纲解读考纲要求备考指南真题追踪命题趋势1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3．了解分子晶体结构与性质的关系。4．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。2018·全国卷Ⅰ36(5)，全国卷Ⅱ36(5)，全国卷Ⅲ36(6)；2017·全国卷Ⅰ35(4)(5)，全国卷Ⅱ35(4)，全国卷Ⅲ35(5)；2016·全国卷Ⅰ37，全国卷Ⅱ37，全国卷Ⅲ37高考对本部分的考查主要从两个方面切入：(1)关于晶胞的计算；(2)晶体微粒间的相互作用力以及物理性质的比较。预计2020年高考将主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。题型以非选择题为主，分值约为4分。考点1晶体常识及晶胞的有关计算栏目导航01夯实考点02考点突破夯实考点11．晶体与非晶体【知识梳理】比较晶体非晶体结构特征结构粒子____________排列结构粒子______排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现________________________二者区别方法间接方法：测定其是否有固定的__________科学方法：对固体进行______________实验周期性有序无序各向异性各向同性熔点X射线衍射2．获得晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。3．晶胞(1)概念：描述晶体结构的____________。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。①无隙：相邻晶胞之间没有______________。②并置：所有晶胞________排列、________相同。基本单元任何间隙平行取向考点突破21．(2018·山东德州月考)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。如下图是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()A．Mn2BiB．MnBiC．MnBi3D．Mn4Bi3【答案】B晶胞中粒子个数及晶胞化学式的计算★★★【解析】由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12×16＋2×12＋1＋6×13＝6(个)。所以二者的原子个数比为6∶6＝1∶1。2．(2017·河北邢台模拟)下图所示是铜的某种氧化物的晶胞示意图，该氧化物的化学式为____________。【答案】CuO【解析】由晶胞示意图可知，1个晶胞中有4个A，B为8×1/8＋4×1/4＋2×1/2＋1＝4个，原子个数之比为1∶1，该氧化物的化学式为CuO。3．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。【答案】2∶11∶144晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：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得的份额就是1n(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算②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，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占13(3)图示：(顶点)(棱上)(面上)(内部)4．(1)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1所示。已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23cm3，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________________________。(2)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图2所示，若晶体密度为ag·cm－3，则Cu与F最近距离为____________________pm(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简)。晶体的密度及微粒间距离的计算★★★(3)如图3表示一个不完整的CaF2晶胞，则图中灰球表示____________(填“F－”或“Ca2＋”)。设晶胞边长为a，则最近的F－和Ca2＋之间的距离为____________(用含a的代数式表示)。图1图2图3【答案】(1)50.083g·cm－3(2)3434×83a·NA×1010(3)Ca2＋34a【解析】(1)由铜钙合金的晶胞结构图知，铜、钙合金中，N(Cu)＝12×12＋6×12＋6＝15，N(Ca)＝12×16＋2×12＝3，NCaNCu＝315＝15，因镧镍合金与铜钙合金的晶胞结构相同，则在LaNin中n＝5。1mol合金中含有NA个该合金的晶胞，则ρ·9.0×10－23cm3·NA＝M，ρ＝4.5g9.0×10－23cm3×6.02×1023≈0.083g·cm－3。(2)设晶胞的棱长为xcm，在晶胞中，Cu：8×18＋6×12＝4，F：4，其化学式为CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)，x＝34MCuFa·NA。最短距离为小立方体的体对角线的一半，小立方体的体对角线为x22＋x22＋x22＝32x。所以最短距离为32x·12＝3434×83a·NA×1010pm。(3)CaF2晶胞中，灰球的数目为8×1/8＋6×1/2＝4，白球全部在晶胞内部，数目为8，则图中灰球是钙离子；把晶胞分成8个小的立方体如图，则F－位于小立方体的中心，即白球，则Ca2＋与F－之间的最近距离为小立方体的体对角线的一半，已知晶胞边长为a，则小立方体的边长为a/2，设Ca2＋与F－之间的最近距离为x，则(a/2)2＋(a/2)2＋(a/2)2＝(2x)2，解得x＝34a。晶胞中原子体积占晶胞体积的百分率★★★5．[2016·全国卷Ⅲ，37(3)(4)(5)]砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)GaF3的熔点高于1000℃，而GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是________。(2)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_________，Ga与As以_____________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________________。【答案】(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(2)原子晶体共价4π×10－30NAρr3Ga＋r3As3MAs＋MGa×100%【解析】(1)GaF3、GaCl3的熔点相差较大，是因为晶体类型不同，GaF3熔点高，为离子晶体，而GaCl3的熔点低，为分子晶体。(2)GaAs的熔点高，晶胞为空间网状结构，则为原子晶体，Ga与As以共价键键合。该晶胞中含有4个Ga、4个As，则晶胞中原子的体积为[43π(rGa×10－10cm)3＋43π(rAs×10－10cm)3]×4，晶胞的体积为4MGa＋MAsρNAcm3，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为[43πrGa×10－10cm3＋43πrAs×10－10cm3]×44MGa＋MAsρNAcm3×100%＝4π×10－30NAρr3Ga＋r3As3MAs＋MGa×100%。晶胞计算的思维方法(1)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)：①面对角线长＝2a。②体对角线长＝3a。③体心立方堆积4r＝3a(r为原子半径)。④面心立方堆积4r＝2a(r为原子半径)。(2)空间利用率＝晶胞中微粒体积晶胞体积。(3)晶体密度(或微粒间距离)的计算：知道微粒间距离――→根据晶胞结构晶胞体积――→摩尔质量密度(或已知密度求微粒间距离)。(4)晶体微粒与M、ρ(单位g·cm－3)之间的关系：若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol该晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg；若1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。