高中化學(xué)選修三第三章-第一節(jié)-晶胞計(jì)算

高中化學(xué)選修三第三章-第一節(jié)-晶胞計(jì)算第一頁，共32頁。二、晶胞定義：晶體中重復(fù)出現(xiàn)的最基本的結(jié)構(gòu)單元體心立方簡單立方面心立方三種典型立方晶體結(jié)構(gòu)第一頁第二頁，共32頁。1、簡單立方：又稱簡立方，自然界中簡單立方晶體比較少見．VIA族元素晶體釙Po在室溫時(shí)是簡單立方結(jié)構(gòu)．簡立方的配位數(shù)為6。2、體心立方：堿金屬Li、Na、K等是體心立方結(jié)構(gòu)．體心立方的配位數(shù)是8。3、面心立方：Cu、Ag、Au等金屬晶體的結(jié)構(gòu)是面心立方．面心立方的配位數(shù)為12，這是簡單晶體可能具有的最高配位數(shù)，面心立方是自然界最密集的堆積方式之一，稱為面心立方密堆積，簡稱立方密堆積或立方密積．第二頁第三頁，共32頁。晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算方法： 晶體結(jié)構(gòu)類習(xí)題最常見的題型就是已知晶胞的結(jié)構(gòu)而求晶體的化學(xué)式。解答這類習(xí)題首先要明確一個(gè)概念：由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式不一定是表示一個(gè)分子中含有多少個(gè)原子，而是表示每個(gè)晶胞中平均含有各類原子的個(gè)數(shù)，即各類原子的最簡個(gè)數(shù)比。解答這類習(xí)題，通常采用分?jǐn)偡?。第三頁第四頁，?2頁。 在一個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的多個(gè)原子，這些原子并不是只為這個(gè)晶胞所獨(dú)立占有，而是為多個(gè)晶胞所共有，那么，在一個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的每個(gè)原子，這個(gè)晶體能分?jǐn)偟蕉嗌俦壤亍＿@就是分?jǐn)偡?。分?jǐn)偡ǖ母灸康木褪撬愠鲆粋€(gè)晶胞單獨(dú)占有的各類原子的個(gè)數(shù)。

分?jǐn)偡ǖ母驹瓌t是：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被x個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/x。第四頁第五頁，共32頁。 在立體晶胞中，原子可以位于它的頂點(diǎn)，也可以位于它的棱上，還可以在它的面上（不含棱），當(dāng)然，它的體內(nèi)也可以有原子；每個(gè)頂點(diǎn)被8個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己頂點(diǎn)上的每個(gè)原子只占1/8份額； 每條棱被4個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己棱上的每個(gè)原子只占1/4份額； 每個(gè)面被2個(gè)晶胞共有，所以晶胞對(duì)自己面上（不含棱）的每個(gè)原子只占1/2份額； 晶胞體內(nèi)的原子不與其他晶胞分享，完全屬于該晶胞。第五頁第六頁，共32頁。體心：1面心：1/2頂點(diǎn)：1/8棱邊：1/4第六頁第七頁，共32頁。晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算第七頁第八頁，共32頁。1.每個(gè)晶胞涉及同類A數(shù)目m個(gè)，每個(gè)A為n個(gè)晶胞共有，則每個(gè)晶胞占有A：m×1/n。2．計(jì)算方法位置頂點(diǎn)棱邊面心體心貢獻(xiàn)1/81/41/21第八頁第九頁，共32頁?！纠?】水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165k時(shí)形成的，玻璃態(tài)的水無固態(tài)形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述正確的是()A.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B.水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C.玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D.玻璃態(tài)水是分子晶體C第九頁第十頁，共32頁?！纠?】最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如下圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是

。解析：由于本題團(tuán)簇分子指的是一個(gè)分子的具體結(jié)構(gòu)，并不是晶體中的最小的一個(gè)重復(fù)單位，不能采用均攤法分析，所以只需數(shù)出該結(jié)構(gòu)內(nèi)兩種原子的數(shù)目就可以了。答案為：Ti14C13第十頁第十一頁，共32頁?！纠?】鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體的結(jié)構(gòu)示意圖為下圖，它的化學(xué)式是（）A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3D第十一頁第十二頁，共32頁。解題關(guān)鍵：

Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞； Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti為與之相連的8個(gè)立方體所共用，即只有1/8屬于該晶胞; O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每條棱為四個(gè)立方體共用，故每個(gè)O只有1/4屬于該晶胞;即晶體中： Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3易錯(cuò)剖析：如果以為鈦酸鋇晶體就是一個(gè)個(gè)孤立的如題圖所示的結(jié)構(gòu)，就會(huì)錯(cuò)選C第十二頁第十三頁，共32頁。石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答下列問題：（1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為____個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為____個(gè)。碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_______。練習(xí)一：2:323第十三頁第十四頁，共32頁。學(xué)與問（P66）第十四頁第十五頁，共32頁。第十五頁第十六頁，共32頁。第十六頁第十七頁，共32頁。第十七頁第十八頁，共32頁。二氧化碳及其晶胞P67習(xí)題第三題第十八頁第十九頁，共32頁。干冰晶體結(jié)構(gòu)示意結(jié)束回分子晶體由此可見，每個(gè)二氧化碳分子周圍有12個(gè)二氧化碳分子。第十九頁第二十頁，共32頁。1.晶體與非晶體的嚴(yán)格判別可采用()A.有否自范性 B.有否各向異性C.有否固定熔點(diǎn) D.有否周期性結(jié)構(gòu)2.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的中原子個(gè)數(shù)之比依次為()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3【課后鞏固練習(xí)】DA第二十頁第二十一頁，共32頁。4.白磷分子如圖所示：則31g白磷分子中存在的共價(jià)鍵數(shù)目為（）A．4NA B．NA

C．1.5NA D．0.25NAC第二十一頁第二十二頁，共32頁。5．某離子化合物的晶胞如右圖所示立體結(jié)構(gòu)，晶胞是整個(gè)晶體中最基本的重復(fù)單位。陽離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個(gè)頂點(diǎn)，該離子化合物中，陰、陽離子個(gè)數(shù)比是（）A、1∶8 B、1∶4C、1∶2 D、1∶1D第二十二頁第二十三頁，共32頁。6.如右圖石墨晶體結(jié)構(gòu)的每一層里平均每個(gè)最小的正六邊形占有碳原子數(shù)目為（）A、2B、3C、4D、6A第二十三頁第二十四頁，共32頁。8.下列有關(guān)晶體的特征及結(jié)構(gòu)的陳述中不正確的是（）

A單晶一般都有各向異性

B晶體有固定的熔點(diǎn)

C所有晶體都有一定的規(guī)整外形D多晶一般不表現(xiàn)各向異性D

多晶指的是多種晶形共存，單晶指只有一種晶形。

單晶體-晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致.多晶體—許多晶粒組成第二十四頁第二十五頁，共32頁。9.晶體中最小的重復(fù)單元——晶胞，①凡處于立方體頂點(diǎn)的微粒，同時(shí)為

個(gè)晶胞共有；②凡處于立方體棱上的微粒，同時(shí)為

個(gè)晶胞共有；③凡處于立方體面上的微粒，同時(shí)為

個(gè)晶胞共有；④凡處于立方體體心的微粒，同時(shí)為

個(gè)晶胞共有。8421第二十五頁第二十六頁，共32頁。10.現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖》三種晶體的晶胞：(甲中x處于晶胞的中心，乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個(gè)數(shù)比是__________，乙中a與b的個(gè)數(shù)比是__________，丙晶胞中有_______個(gè)c離子，有____________個(gè)d離子。4:31:144第二十六頁第二十七頁，共32頁。10.解析：x:y＝4:3a：b＝1：14個(gè)c4個(gè)d處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的微粒為8個(gè)立方體共有，位于立方體棱邊的微粒為四個(gè)立方體共有，位于立方體面的微粒為兩個(gè)立方體共有，所以x:y＝l:6×1／8＝4:3；a:b=1:8×1／8＝1:1；丙晶胞中c離子為12×1／4+1＝4(個(gè))；d離子為8×1／8+6×1／2＝4(個(gè))第二十七頁第二十八頁，共32頁。12．右圖是石英晶體平面示意圖，它實(shí)際上是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅、氧原子數(shù)之比為

。原硅酸根離子SiO44－的結(jié)構(gòu)可表示為_______

二聚硅酸根離子Si2O76－中，只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)可表示為

。1:2第二十八頁第二十九頁，共32頁。13.在干冰晶體中每個(gè)CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有___________個(gè)在晶體中截取一個(gè)最小的正方形；使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)部落到CO2分子的中心，則在這個(gè)正方形的平面上有___________個(gè)CO2分子。12