2021屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)晶胞的計算作業(yè)

1、強(qiáng)化訓(xùn)練角度1晶體密度的相關(guān)計算1.(1)2018 全國卷I 35(4)(5) Li2O是離子晶體，具晶格能可通過圖 的Born-Haber循環(huán)計算得到2LP(fi) + O1 (g)*口到體)1 (MOU'mol 1 7U3U n>ol '2Li (g)O(g)318 U riKil-1 24y kJ»mol 12Lj,晶體, +國r a)可知,Li原子的第一電離能為 kJ mol-1,MO鍵的鍵能為kJ - mol-1,Li 2O 晶格能為 kJ - mol-1。Li 2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm,阿伏加德 羅常

2、數(shù)的值為NA,則Li 2O的密度為 g cm3(列出計算式)。(2)2018 全國卷H 35(5)FeS 2晶體的晶胞如圖 所示。晶胞邊長為a nm、FeS相對式量為M阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,其晶體密度的計算表達(dá)式為 gcm3;晶胞中Fe2+位于5；所形成的正八面體的體心，該正 八面體的邊長為 nmOFp OOSi 圖I訃圖出2018 全國卷HI。35(5)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖(d)所示，這 種堆積方式稱為 六棱柱底邊邊長為a cm,高為c cm,阿伏加德羅常數(shù)的值為 N,Zn的密度為 g cm3(列出計算式)。【解析】(1)根據(jù)示意圖可知Li原子的第一電離能是1 040 kJ

3、mol-1+ 2=520 kJ mol-1 ;0.5 mol氧氣轉(zhuǎn)化為氧原子時吸熱是 249 kJ,所以O(shè)O鍵能 是249 kJ . mol-1 x 2=498 kJ . mol-1;根據(jù)晶格能的定義結(jié)合示意圖可知 Li 2O的 晶格能是2 908 kJ mol-1;根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知鋰全部在晶胞中，共計是8個，根據(jù) 化學(xué)式可知氧原子個數(shù)是4個，則Li 2O的密度是p 冬8616 _ r。爐 IVA(；O, 466 &X10-?r(2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，一個晶胞中含：NFe2+) =12 x4+1=4,N(S；") =8 x1+6x，4,晶胞邊長為anm FeS相對式量為M阿伏

4、加德羅常數(shù)的值為NA,則其晶體密 度的計算表達(dá)式為：p三二4M4a 10-73=4M1021/( NA a3)g cm3;晶胞中Fe2+位于S；所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長是面對角線的一半，則、五a為 nm。(3)由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計算的方便，選取該六棱柱結(jié)構(gòu)進(jìn) 行計算。六棱柱頂點(diǎn)的原子是 6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以 該六棱柱中的鋅原子為12xL+2xJ+3=6個，所以該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量為6X65/NAg。該 六棱柱的底面為正六邊形，邊長為a cm,底面的面積為6個邊長為a cm的正三角形面積之和，根據(jù)正三角形面積的計算公式，該底面的面積為6x/ja

5、2/4 cm 2,高為c cm,所以體積為 2吐cm3。所以密度為:(6 x65/N)/( 6 xJga2c/4) 4=65/( 6 x v3a2c NA /4)g - cm3。答案：(1)520498 2 908(8 x 7+4X 16)/ N(0.4665 x 10-7)3(2)4 Mk 1021/( NAa3) 一 六方最密堆積(A3型)65/( 6 x <r3a2c N/4)【加固訓(xùn)練】(2019 蘭州模擬)常見的太陽能電池有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、碎化錢(GaAs)太陽能電池及銅錮錢硒薄膜太陽能電池等。(1)錢元素位于元素周期表的 周期族,碑原子核外的電子有種運(yùn)動狀

6、態(tài)。(2)Si、P、S的第一電離能由大到小的順序是 ,二氧化硅和干冰晶體的熔點(diǎn)差別很大，其原因是。與AsE互為等電子體的分子為 (只寫一種)，其空間構(gòu)型為 硼酸(H3BO)本身不能電離出H+,在水溶液中易結(jié)合一個O性成B(OH)4 -,而 體現(xiàn)弱酸性。B(OH)中B原子的雜化類型為 B(OH) 4 -的結(jié)構(gòu)式為(5)金剛石的晶胞如圖所示，若以硅原子代替金剛石晶體中的碳原子，便得到晶 體硅；若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳 化硅晶體(金剛砂)。金剛石、晶體硅、碳化硅的熔點(diǎn)由高到低的排列順序是 (用 化學(xué)式表示)；金剛石的晶胞參數(shù)為a pm(1 pm=10-12

7、m)。金剛石晶胞的密度為 g cm3(只要求列算式，阿伏加德羅常數(shù)為N)。【解析】(1)錢元素為31號元素，位于元素周期表的第4周期HIA族，碑原子核 電荷數(shù)為33,核外的電子有33種運(yùn)動狀態(tài)。(2)同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第n A族、第 VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；Si、P、S元素處于同一周期且原子序數(shù) 逐漸增大,P處于第V A族，所以第一電離能：P>S>Si;SiO2是原子晶體，融化時需 破壞共價鍵，干冰是分子晶體，融化時需破壞范德華力，共價鍵的鍵能遠(yuǎn)大于范 德華力，所以二氧化硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰晶體。(3)原子數(shù)和價電子數(shù)都相等的微?；?/p>

8、等電子體，所以與AsF3互為等電子體 的分子為PC13, PCl 3分子是以磷原子為中心，含有3個。鍵，有一對孤對電子，因 此雜化方式為sp3 ,則其空間構(gòu)型為三角錐型。B(OH)4-中B原子的價層電子對數(shù)是4,雜化類型為sp3?；蚺鹚?H3BO)本身不能電離出H+,在水中易結(jié)合一個。磔成B(OH)4-,而體現(xiàn)弱酸性，這說明B(OH)d-中含有配位鍵，則結(jié)構(gòu)式為Fx°Hr(5)金剛石、晶體硅、碳化硅都是原子晶體，半徑越小，熔點(diǎn)越高，即熔點(diǎn)高低順序?yàn)镃>SiC>Si。根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可以判斷出金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)=8X 1+6x，4=8，其質(zhì)量為8X 12 g;

9、金剛石的晶胞參數(shù)為ax 10-10 cm,一個晶胞的體積為-3g cm。a x 10-30 cm3,所以金剛石晶胞的密度為答案：(1)4 mA 33(2)P>S>SiSiO2是原子晶體，融化時需破壞共價鍵，干冰是分子晶體，融化時需破壞范德華力，共價鍵的鍵能遠(yuǎn)大于范德華力，所以二氧化硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰晶體sp 39. Gx103L(3) PCl 3三角錐形(5)C>SiC>Si角度2晶胞參數(shù)(微粒間距離)的計算2.(1)(2019 玉溪模擬)晶胞有兩個基本要素原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0,0,0）;B為（

10、77;0, ：）；C為（1匕0）。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為2 上上.晶胞參數(shù)描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76 pm,其密度為gj- cm3（列出計算式即可）。（2）（新題預(yù)測）硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中X和Y點(diǎn)所堆積的原子均為 （填元素符號）；該晶胞中硒原子所處空隙類型為（填“立方體”“正四面體”或“正八面體”）,該種空隙的填充率為 ;若該晶胞密度為 p g cm3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為Mg mol-1。用N代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值， 則晶胞參數(shù)a為 nm 7nO 凱【解析】（1）由Ge單晶晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可知D原子與A原子及位于3個相鄰 面面心的3個原子構(gòu)成了正四面

11、體結(jié)構(gòu)，D原子位于正四面體的中心，再根據(jù)A、B、C三個原子的坐標(biāo)參數(shù)可知D原子的坐標(biāo)參數(shù)為633）;由錯單晶的晶胞 4 4 4結(jié)構(gòu)示意圖，可知該晶胞中位于頂點(diǎn)的有8個原子，位于面心的有6個原子，位于內(nèi)部的有4個原子，則一個晶胞中所含有的錯原子個數(shù)為 8x|+6X =+4=8,再由晶 O£.胞參數(shù)可知該晶胞的邊長為565.76 pm的正方體，則其密度為:5=g 5 m w m. +（565.76 乂 行。切）3=. 乂 107 g cm3。 &. 023?10231!101-1工 02565- 76 (2)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)中X和Y點(diǎn)所堆積的原子均為Zn,該晶胞中四個硒原子所 處

12、晶胞體對角線四分之一處，空隙類型為正四面體，但只占據(jù)了其中4個位置，故該種空隙的填充率為50%若該晶胞密度為p g cm3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為Mg mol-1。用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,則晶胞參數(shù)a為。/x 107 nm。答案：(1)(；,二,二)8窩7屋口"10(2)Zn 正四面體 50% 3J-x 107【加固訓(xùn)練】 1.(2017 全國卷I節(jié)選)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著 廣泛的應(yīng)用。回答下列問題： (1)KIO 3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu)，邊長為a=0.446 nm,晶胞中K I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖

13、所示。K與。間的最短距離為nm,與K緊鄰的O個數(shù)為(2)在KIQ晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于位置,O處于位置?！窘馕觥?1)分析KIO3晶胞結(jié)構(gòu)可知，位于頂角的K與位于相鄰面心的O之間的 距離最短，等于晶胞面對角線長度的一半，即K與O間的最短距離是面對角線的 二為史x0.446 nm-0.315 nm;與鉀原子緊鄰的氧原子個數(shù)為12個，即為頂角周圍 藝面心的個數(shù)。 若將體心的位置(I的位置)設(shè)定為頂角，原本頂角的位置(K的位置)變成了體心，面心的位置(。的位置)變成了棱心。因此K位于體心位置，0位于棱心位置，如圖上一T o'答案：(1)0.31512 (2)體心

14、棱心2. 2015 全國卷H ,37(5)氧和鈉能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶 胞參數(shù)a=0.566 nm,F的化學(xué)式為;晶胞中氧原子的配位數(shù)為 ; 列式計算晶體F的密度(g cm3)?！窘馕觥坑删О麍D知，小黑球有8個，大黑球有8X；+6X：=4,所以化學(xué)式為NaO。小黑球?yàn)镹a,大黑球?yàn)镼由晶胞結(jié)構(gòu)知，面心上的1個O連有4個鈉，在相鄰的另1個晶胞中，O也連有4個鈉，故。的配位數(shù)為8。1個晶胞中含有4個NaO,3.根據(jù)雷度公式有p =tj=v3 =23億士" 1八一-、3=2.27(g , cm)。l a &.&66X1Q )答案：NaO 8，.一,-3、：

15、-=2.27(g cm )(0. 566X10-7) cmXS-OSXlOmor13.(2017 全國卷田節(jié)選)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方 最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO勺晶胞參數(shù)為a=0.420 nm,則r(O2-)為nm MnOtil屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a' =0.448 nm,則r(Mn2+)為nm。力【解析】因?yàn)镃2-是面心立方最密堆積方式，面對角線是O2-半徑的4倍，即4r (O2-)= 2a,解得 r(O2-)=x 0.420 nm = 0.148 nm;MnO也屬于 NaCl 型結(jié)構(gòu)，根 a據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，2 r (Mn2+)+r(O2-)= a',即 2 r(Mn2+)+0.148 nm=0.448 nm,所以r(Mn2+)=0.076 nm 。答案：0.148 0.076 4.(2017 全國卷II節(jié)選)我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子