高考化學(xué)大題逐空突破系列（全國通用）05 ?？碱}空5 原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分析方法 （附答案解析）

PAGE?？碱}空5原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分析方法【高考必備知識】1．原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)(1)含義：以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)(2)原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的確定方法①依據(jù)已知原子的坐標(biāo)確定坐標(biāo)系取向②一般以坐標(biāo)軸所在正方體的棱長為1個單位③從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標(biāo)軸上的截距即為該原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)(3)示例AABCDEFGHxyz晶胞中原子坐標(biāo)A(0，0，0)，B(0，1，0)，C(1，1，0)， D(1，0，0)，E(0，0，1)，F(xiàn)(0，1，1)，G(1，1，1)，H(1，0，1)，體心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，上面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1)，下面心：(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，左面心：(EQ\f(1,2)，0，EQ\f(1,2))，右面心：(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，前面心：(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，后面心：(0，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))2．典型晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)(1)簡單立方體模型粒子坐標(biāo)粒子坐標(biāo)若1(0，0，0)，2(0，1，0)，則確定3的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(1，1，0)，7為(1，1，1)(2)體心晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)和投影圖粒子坐標(biāo)若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，則6的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0，1，1)，7為(1，1，1)，9為(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))(3)面心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)和投影圖粒子坐標(biāo)若1(0，0，0)，13(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，0)，12(1，EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2))，則15的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(EQ\f(1,2)，1，EQ\f(1,2))，11為(EQ\f(1,2)，EQ\f(1,2)，1)(4)金剛石晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)和投影圖粒子坐標(biāo)若a原子為坐標(biāo)原點(diǎn)，晶胞邊長的單位為1，則原子1、2、3、4的坐標(biāo)分別為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))、(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))、(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))【題組訓(xùn)練】1．以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。如圖中原子1的坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，則原子2和3的坐標(biāo)正確的是()A．原子2為(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))B．原子2為(0，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))C．原子3為(1,0，eq\f(1,2))D．原子3為(0,0，eq\f(1,2))2．以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。氧化鎳原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)，B為(1,1,1)，則C的坐標(biāo)參數(shù)為()A．(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))B．(1，1，eq\f(1,2))C．(eq\f(1,2)，1，eq\f(1,2))D．(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))3．非金屬氟化物在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用廣泛。XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。已知Xe—F鍵長為rpm，則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________4．一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，則原子2和3的坐標(biāo)分別為________、________5．S與Zn所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖晶胞中，原子坐標(biāo)參數(shù)a為(0,0,0)；b為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；c為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。則d的坐標(biāo)參數(shù)為________6．晶胞有兩個基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，如圖(1、2)為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；C為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________7．汞鋇銅氧晶體的晶胞如圖A所示，通過摻雜Ca2＋獲得的具有更高臨界溫度的超導(dǎo)材料如圖B所示。圖A晶胞中鋇離子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1＋x,2)))和________8．利用新制的Cu(OH)2檢驗(yàn)醛基時，生成磚紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，該晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為(1,0,0)；C為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為___________，它代表_______原子9．以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。如圖1所示為磷化硼晶體的晶胞，圖2是晶胞沿著體對角線方向的投影圖。圖1中，原子1的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，則原子2的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________10．CdSe的一種晶體為閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，則B、C的原子坐標(biāo)參數(shù)分別為______________________11．以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。ZnSe晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為：A點(diǎn)Se2－(0，0，0)，B點(diǎn)Se2－的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________。從該晶胞中找出距離B點(diǎn)Se2－最遠(yuǎn)的Zn2＋的位置________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)12．KZnF3具有鈣鈦礦型立方結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，KZnF3晶胞中A離子的坐標(biāo)參數(shù)為(0，0，0)，B離子的坐標(biāo)參數(shù)為(1，0，0)，C離子的坐標(biāo)參數(shù)為(0，1，0)，則D離子的坐標(biāo)參數(shù)為________13．鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，鍺單質(zhì)具有金剛石型結(jié)構(gòu)，如下圖所示：晶胞有兩個基本要素：一是原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，上圖中A點(diǎn)的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0，0，0)，則B、C兩點(diǎn)的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________、________14．CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如表所示坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有________個Sn，找出距離Cd(0，0，0)最近的Sn________________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有________個15．黑磷是磷的一種穩(wěn)定的同素異形體，黑磷具有正交晶系的晶體結(jié)構(gòu)(圖A)，晶胞參數(shù)a＝3.310A，b＝4.380A，c＝10.500A。黑磷烯是二維的單層黑磷(圖B)，黑磷烯與石墨烯結(jié)構(gòu)相似，P的配位數(shù)為3。與石墨烯相比，黑磷烯具有半導(dǎo)體性質(zhì)，更適合于制作電子器件。已知黑磷結(jié)構(gòu)中只有一種等效的三配位P，所有P原子的成鍵環(huán)境一樣，圖A中編號為①的P原子的晶胞內(nèi)坐標(biāo)為(0.500,0.090,0.598)。請回答下列問題：(1)P和F形成的分子PF3和PF5，它們的立體構(gòu)型分別為________、________(2)圖A中編號為②的P原子的晶胞內(nèi)坐標(biāo)為________，黑磷的晶胞中含有________個P原子【?？碱}空5原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分析方法】答案1．D。解析：原子1的坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，則坐標(biāo)系為，原子2在晶胞底面的中心，2的坐標(biāo)為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)；原子3在坐標(biāo)系z軸所在棱的一半，3的坐標(biāo)為(0，0，eq\f(1,2))，故選D。2．D。解析：由氧化鎳原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)和B為(1,1,1)可知，晶胞的邊長為1，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，C點(diǎn)位于右側(cè)正方形的面心，則C的坐標(biāo)參數(shù)為(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。3．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(r,c)))解析：由A點(diǎn)坐標(biāo)知該原子位于晶胞的中心，且每個坐標(biāo)系的單位長度都記為1，B點(diǎn)在棱的eq\f(r,c)處，其坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(r,c)))4．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))解析：根據(jù)原子1的坐標(biāo)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，可知原子2和3的坐標(biāo)分別為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))。5．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))解析：根據(jù)d的位置，可知其坐標(biāo)參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))6．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))解析：D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與頂點(diǎn)A的連線處于晶胞體對角線上，過面心B、C及上底面面心原子的平面且平行側(cè)面將晶胞2等分，同理過D原子的且平行側(cè)面的平面將半個晶胞再2等分，可知D處于到各個面的eq\f(1,4)處，則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))。7．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1－x,2)))解析：圖A晶胞中鋇離子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1＋x,2)))和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1－x,2)))8．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))Cu解析：根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，D在A和C中間，因此D的坐標(biāo)是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，白色的原子位于頂點(diǎn)和體心，個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，D原子位于晶胞內(nèi)，全部屬于晶胞，個數(shù)為4，根據(jù)化學(xué)式，推出D為Cu。9．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))解析：(1)題圖1中原子1的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，原子1位于底面面心，原子2位于體對角線的eq\f(1,4)處，則原子2的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))10．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))11．(1，1，1)(0.25，0.25，0.25)12．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))解析：D離子處于晶胞左側(cè)面的面心位置，由A、B、C離子的坐標(biāo)參數(shù)可知，D離子的坐標(biāo)參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))。13．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))解析：依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)和坐標(biāo)系，因A為原點(diǎn)，則B的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4