1、专题提升训练(二)晶胞的计算1.(2020漳州高二检测)某磷青铜晶胞结构如图所示,下列说法不正确的是() A.磷青铜化学式为Cu3SnPB.晶体中距离Cu原子最近的P原子有6个C.晶体中距离Sn原子最近的P原子可构成正方体D.若晶体密度为a gcm-3,则最近的Cu原子核间距为1010 pm【解析】选B。用均摊法计算,Sn:8=1;P:1;Cu:6=3,所以磷青铜化学式为Cu3SnP,A正确;以上底面Cu原子为研究对象,通过该平面可形成两个晶胞,在该晶胞中有1个P原子,在上面的晶胞中含有1个P原子,因此晶体中距离Cu原子最近的P原子有2个,B错误;晶体中Sn原子位于晶胞的顶点,通过一个顶点可形
2、成8个晶胞,P原子位于晶胞中心,距离Sn原子最近的P原子在8个晶胞的体心,这8个P可构成正方体结构,C正确;根据选项A可知:在1个晶胞中含有3个Cu,1个Sn,1个P,所以晶胞的质量为m=(643+31+119)/NA=342/NA (g),晶胞的体积为V= cm3,晶胞参数为L=1010pm,根据立体几何知识可知,最近的两个Cu原子核间距为面对角线的一半,所以最近的Cu原子核间距为1010pm,D正确。2.(1)(2018全国卷节选)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为_gcm-3(列出计算式)。(2)(201
3、8全国卷节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm,FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为_gcm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为_nm。(3)(2018全国卷节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为_gcm-3(列出计算式)。【解析】(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为8+6=4,含Li的个数为8,1 cm=107 nm,代入密度公式计算可得Li2O的密度为 gcm-3。(2)该晶胞中Fe2+位于立方体的棱上和体心,个
4、数为12+1=4,位于顶点和面心,个数为8+6=4,故晶体密度为(4 g)(a10-7 cm)3=1021 gcm-3。根据晶胞结构,所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长,即为晶胞边长的,故该正八面体的边长为a nm。(3)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积=6a2 cm2,六棱柱的体积=6a2c cm3,该晶胞中Zn原子个数为12+2+3=6,已知Zn的相对原子质量为65,阿伏加德罗常数的值为NA,则Zn的密度= gcm-3。答案:(1)(2)1021a(3)六方最密堆积3.(2017全国卷T35节选)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光
5、学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 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=1.4140.315(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
6、心位置。答案:(1)0.31512(2)体心棱心4.(2020长沙高二检测)硫、锌在农药、材料和人们日常生活中具有广泛的应用。请回答下列问题:(1)基态S原子中,核外电子占据的最高能级符号为_,其电子云形状为_,基态Zn原子的价电子排布式为_。(2)硫代乙酰胺(CH3CSNH2)在酸性溶液中水解产生H2S,可替代H2S在溶液中作沉淀剂使用。1 mol CH3CSNH2含有键为_mol,其中两个C原子的杂化方式分别为_。(3)H2S熔点为-85.5,而与其具有类似结构的H2O的熔点为0 ,极易结冰成固体,二者物理性质出现此差异的原因是_。(4)ZnS可用于制白色的颜料及玻璃、发光粉、橡胶、塑料、
7、发光油漆等。晶胞结构如图所示:在一个ZnS晶胞结构中,S的数目为_。若该晶胞边长为540.0 pm,则其密度为_gcm-3。【解析】(1)考查能级、电子云的轮廓、电子排布式,基态硫原子价电子排布式为3s23p4,电子占据的能量最高能层为M层,能级为3p,电子云轮廓图为哑铃形或纺锤形,Zn位于第四周期B族,锌原子价电子包括最外层电子、次外层d能级电子,即价电子排布式为:3d104s2 ;(2)考查化学键的数目,以及杂化类型的判断,CH3CSNH2的结构简式为:,单键之间无键,双键中有1个键,因此1 mol该物质中含有的键物质的量为1 mol,甲基中碳原子为sp3杂化,“CS”中碳原子为sp2杂化
8、;(3)考查晶体熔沸点的高低,H2S和H2O都属于分子晶体,但H2O分子间存在分子间氢键,H2S分子间不存在分子间氢键,因此有:H2O分子之间极易形成氢键,而H2S分子之间只存在较弱的范德华力;(4)考查晶胞的计算,S位于顶点和面心,个数为8+6=4,晶胞的物质的量为4/NA mol,晶胞质量为497/NAg,晶胞的体积为(540.010-10)3 cm3,根据密度的定义,求出密度为 4.1 gcm-3。答案:(1)3p哑铃形(纺锤形)3d104s2(2)1sp3、sp2(3)H2O分子之间极易形成氢键,而H2S分子之间只存在较弱的范德华力(4)44.15.(2020包头高二检测)前四周期原子
9、序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。回答下列问题:(1)D2+的价层电子排布图为_。(2)四种元素中的第一电离能最小的是_(填元素符号,下同),电负性最大的是_。(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_;D的配位数为_。列式计算该晶体的密度_gcm-3。(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有_;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为_,配位体是_。【解析】推断
10、具体元素,根据元素的性质以及化合物的结构与性质分析、解决问题。A、B、C、D元素的原子序数依次增大,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,且B+比A-多8个电子,故A为F元素,B为K元素;在第四周期中未成对电子数为4的原子的价电子排布式为3d64s2,故C为Fe元素;D的原子序数比Fe大2,D为Ni元素。(1)Ni原子的价电子排布式为3d84s2,Ni原子失去最外层4s轨道的两个电子变成Ni2+,故价层电子排布图为。(2)F是电负性最大的元素;同周期元素中随原子序数的增大,第一电离能呈增大趋势,四种元素中第一电离能最小的是K元素。(3)在该化合物中F原子位于棱、面心以及晶胞体内,故F原子个数为16+4+2=8(个),K原子位于棱和晶胞体内,故K原子个数为8+2=4(个),Ni原子位于8个顶点上和晶胞体内,故Ni原子个数为8+1=2(个),K、Ni、F原子的个数比为428=214,所以化学式为K2NiF4;由图示可看出在每个Ni原子的周围有6个F原子,故配位数为6。结合解析,根据密度公式可知= gcm-33.4 gcm-3。(4)在K3FeF6中含有K+与FeF63-之间的离子键和FeF63-中Fe3+与F-之间的配位键,在配离子FeF63-中F-是配位体。答案:(1)(2)KF(3)K2NiF463.4(4)离子键、配位键FeF63-F-