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2022届高考化学一轮复习 专题12 物质结构与性质 第39讲 晶体结构与性质课时作业(含解析)苏教版.doc

1、第39讲 晶体结构与性质1下面是一些晶体的结构示意图。(1)下列关于晶体的说法正确的是_(填字母)。A晶体的形成与晶体的自范性有关B可以用X射线衍射仪区分晶体和非晶体C石蜡是非晶体,但有固定的熔点D晶胞就是晶体(2)图甲表示的是晶体的二维平面示意图,a、b中可表示化学式为AX3的化合物的是_(填“a”或“b”)。(3)图乙表示的是金属铜的晶胞。该晶胞“实际”拥有的铜原子数是_,铜原子的配位数为_。该晶胞称为_(填字母)。A六方晶胞B体心立方晶胞C面心立方晶胞(4)图丙为钛酸钡晶体的晶胞结构,该晶体经X射线衍射仪分析得出,重复单元为立方体,顶点位置被Ti4所占据,体心位置被Ba2所占据,棱心位置

2、被O2所占据。写出该晶体的化学式_。若将Ti4置于晶胞的体心,Ba2置于晶胞顶点,则O2处于立方体的_位置。Ti4的氧配位数和Ba2的氧配位数分别为_。解析:(1)在一定条件下,物质能形成具有几何形状的晶体,这个过程与晶体的自范性有关,A项正确;区别晶体与非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验,B项正确;非晶体没有固定的组成,没有固定的熔点,C项错误;晶体是由数量庞大的晶胞无隙并置而成的,D项错误。(2)a中每个黑球周围有6个白球,而每个白球周围有3个黑球,故黑球与白球数目之比为12,b中每个黑球周围有6个白球,而每个白球周围有2个黑球,故黑球与白球数目之比为13,a所示物质的化学式为A

3、X2、b所示物质的化学式为AX3。(3)根据晶胞结构和均摊法知,该晶胞中Cu原子个数864;在铜的晶胞中,顶点上的铜原子被8个晶胞共有,每个晶胞中与1个顶点上铜原子距离最近的铜原子数是3,每个面上的铜原子被2个晶胞共有,所以铜原子的配位数是3812。晶胞中铜原子位于顶点和面心,即该晶胞称为面心立方晶胞,C项正确。(4)由晶胞结构可知,Ba2位于体心,数目为1,Ti4位于顶点,数目为81,O2位于棱心,数目为123,故该晶体的化学式为BaTiO3。根据晶胞结构可知,每个Ti4周围有6个O2,若Ti4位于晶胞的体心,Ba2位于晶胞的顶点,则O2处于立方体的面心。根据晶胞的结构可知,每个Ti4周围有

4、6个O2,所以Ti4的氧配位数为6;立方晶胞12条棱上的12个O2均与体心Ba2等距,所以Ba2的氧配位数为12。答案:(1)AB(2)b(3)412C(4)BaTiO3面心6、122(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为_nm,与K紧邻的O个数为_。(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于_位置,O处于_位置。解析:(1)根据晶胞结构,位于顶角的K和位于相邻面心的O之间的距离最短,且刚好等于晶胞面对角线长度的一半,因此最短距离1.

5、4140.315(nm)。求与K紧邻的O个数,即求顶角周围面心的个数,其实也就是面心立方最密堆积的配位数为12。(2)若将体心的位置设定为顶角,原本顶角的位置变成了体心,面心的位置变成了棱心。因此K位于体心位置,O位于棱心位置。答案:(1)0.31512(2)体心棱心3用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图),已知该晶体的密度为9.00 gcm3,晶胞中该原子的配位数为_;Cu的原子半径为_cm(设阿伏加德罗常数为NA,要求列式计算)。解析:设晶胞的边长为a cm,则a3NA464。a,面对角线为a,面对角线的为Cu原子半径r cm1.28108 cm

6、。答案:12 cm1.281084金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。(1)A、B、C、D 4种微粒,其中氧原子是_(填字母)。(2)若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),则D的原子坐标为D(0.19a,_,_);钛氧键的键长d_(用代数式表示)。解析:(1)根据均摊原则,晶胞中共有原子8436,晶胞中相同位置的原子相同,根据钛氧原子比是12,可知氧原子是B、D。(2)根据晶胞结构,若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),则D

7、原子坐标是(0.19a,0.81a,0.5c);根据图示,d22(0.31a)2,则d0.31a。答案:(1)B、D(2)0.81a0.5c0.31a5.某种磁性氮化铁的结构如图所示,Fe为_堆积,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中,空隙的占有率为,则该化合物的化学式为_。其中铁原子最近的铁原子的个数为_;氮化铁晶胞底边长为a nm,高为c nm,则这种磁性氮化铁的晶体密度为_gcm3(用含a、c和NA的计算式表示)。解析:根据晶胞的结构,可知Fe为六方最密堆积;根据均摊法在氮化铁晶胞中,含有氮原子数为2,铁原子数为21236,所以氮化铁的化学式为Fe3N;其中铁原子最近的铁原子的个数为12

8、,若晶胞底边长为a nm,高为c nm,则晶胞的体积是a2c nm3,所以这种磁性氮化铁的晶体密度为 gcm3 gcm3。答案:六方最密Fe3N126甲烷是重要的清洁能源,其晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。(1)常温常压下不存在甲烷晶体。从微粒间相互作用的角度解释,其理由是_。(2)甲烷分子的配位数为_。(3)A分子中碳原子的坐标参数为(0,0,0),则B分子中碳原子的坐标参数为_。(4)甲烷晶体的密度为_gcm3。解析:(4)晶胞中甲烷分子个数864,晶胞体积V(a107 cm)3, gcm3 gcm3。答案:(1)甲烷是分子晶体,分子间作用力很小,导致其熔、沸点低于常温(2)12(3

9、)(0.5a,0.5a,a)(4)7(1)碳的某种晶体为层状结构,可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间,形成间隙化合物,其常见结构的平面投影如图所示,则其化学式可表示为_。(2)图为碳的一种同素异形体C60分子,每个C60分子中含有键的数目为_。(3)图为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,0,12),C为(12,12,0);则D原子的坐标参数为_。(4)立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞的密度是_gcm3(列出计算式即可,设阿伏加德罗常数的值为NA)。解析:(1)可以取三个钾原子形成

10、的小三角形为计算单位,其完全占有的碳原子数是4,占有的钾原子数为3,故碳原子数和钾原子数之比是481,化学式表示为KC8。(2)每个碳原子形成3个键,每个键为2个碳原子共有,平均每个碳原子形成1.5个键,则一个C60分子中含有键个数为1.56090。(3)D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上,过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分,同理过D原子的平行于侧面的平面将半个晶胞2等分,可知D到各坐标平面的距离均为棱长的1/4,由题意可知,晶胞棱长为24,故D坐标为(6,6,6)。(4)金刚石晶胞中碳原子数目为4868,立方氮化硼结构与金刚石相似,其晶胞与金刚石晶胞含有相同原子总数,由氮化硼化学式BN可推知,一个晶胞中含有4个B原子、4个N原子,晶胞质量为4g,晶胞的体积是(361.51010)3 cm3,故立方氮化硼晶胞的密度为4 g(361.51010)3 cm3 gcm3。答案:(1)KC8(2)90(3)(6,6,6)(4)

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