2023高考化学新考点晶体结构与性质.pdf

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1、【高 中 化 学 核 心 素 养】宏 观 辨 识 与 微 观 探 析 认 识 晶 胞 及 晶 体 的 类 型，能 从 不 同 角 度 分 析 晶 体 的 组 成 粒 子、结 构 特 点，能 从 宏 观 和 微 观 相 结 合 的 视 角 分 析 与 解 决 实 际 问 题。证 据 推 理 与 模 型 认 知:能 运 用 典 型 晶 体 模 型 判 断 晶 体 的 结 构 特 点 及 组 成 并 进 行 相 关 计 胃 变 化 观 念 与 平 衡 思 想:认 诉 高 嬴 题 的 特 点，能 从 多 角 度、动 态 地 分 析 不 同 晶 体 的 组 成 及 相 应 物 质 的【考 向 分 析】分

2、 析 晶 体 组 成 2021 山 东，16.(4)XeF2晶 体 属 晶 胞 参 数 如 图 所 示，晶 胞 棱 边 匀 为 90。,个 X遨 委 以 晶 胞 参 数 分 数 坐 标 睇 相 关 计 睇 算 坐 标 为 为 r p n 贝！IB点 原 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶 胞 中 各 庾 字 的 俗 置，称 为 原 子 的 分 数 坐 标，如 小 2，。，之 已 晶 胞、B间 距 离 d=zy分 数 坐 标 为 力 B/da pmc pmpm2020山 东，17(4)以 晶 胞 参 数 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶

3、胞 称 作 原 子 的 分 数 坐 恒 F 方 晶 系 CdSnAsz的 晶 胞 结 构 如 下 图 所 示，晶 胞 晶 荚 丽 痂 示 献 中 部 分 原 子 的 分 数 坐 标 如 下、分 数 坐 标 表 所 示。标 XyzCd 0 0 0Sn 0 0 0.5As 0.25 0.25 0.1252a pmnQ-a pma pm一 个 晶 胞 技 有 一 个 S球 找 出 距 离 Cd(O,O,O)最 近 的 Sn(用 a 数 坐 场 袤 示)X fd S n A sz晶 体 中 与 堇 至 n键 合 的 As有 二 XJX:分 析 晶 体 组 成 Cd 00 0Sn|分 数 坐 标 0 0

4、.5As 0.25 0.25 0.125z2a pmnQ-a pma pm2021 广 东，20(6)理 论 计 算 预 测，由 汞(H g)、错(G e).睇(S b)形 成 的 一 种 新 物 质 X为 潜 在 的 拓 扑 绝 缘 体 材 料。X的 晶 体 可 视 为 Ge晶 体(晶 胞 如 图 9a所 示)中 部 分 Ge原 子 被 Hg和 Sb取 代 后 形 成。比 设 元 数 密 度 计 算 晶 胞 分 析 均 摊 法 的 使 用2021 河 北，17(7)(7)分 别 用。、表 示 H2P。4和 K+,K H 2P。4晶 体 的 I方 晶 胞 如 图(a)所 示,(b)、(c)分

5、别 显 示 的 是 H2P0屋、K+在 晶 胞 xz面、yz面 上 的 任 一 泮 三 日 晶 体 密 度 计 冥 m/xy(a)萍 施 底 步 的 边 长 均 为 apm、高 为 c p m,阿 伏 加 德 罗 常 数 的 值 为 NA,晶 体 的 密 度 _ g：m 3(耳 步 表 达 迎。晶 胞 在 X轴 方 向 睢 星 亶 为 2(填 标 号)。投 影 图 L,A B C D【考 点 归 纳】分 析 晶 胞 的 微 粒 组 成 晶 体 结 构 与 性 晶 胞 参 数 的 相 关 计 算 晶 胞 密 度 的 计 算【角 度 一】分 析 晶 胞 的 微 粒 组 成 知 识 梳 理 1.晶

6、胞(1)概 念：描 述 晶 体 结 构 的 基 本 单 元。(2)晶 体 中 晶 胞 的 排 列 无 隙 并 置 无 隙：相 邻 晶 胞 之 间 没 有 任 何 间 隙。并 置：所 有 晶 胞 平 行 排 列，取 向 相 同 注 意：三 维 晶 胞 必 须 为 平 行 六 面 体 晶 胞 的 八 个 顶 点 的 微 粒 必 须 相 同 品 的 对 面 的 微 粒 种 类 必 须 一 致 a bx nmc(3)晶 胞 结 构 的 分 析 均 摊 法、化 学 式 的 求 算.配 位 数 Na+O C1-距 离 氯 离 子 最 近 的 氯 离 子 有 多 少 个?判 断 某 种 微 粒 周 围 等

7、距 且 紧 邻 的 微 粒 数 目 时，注 意 运 用 三 维 想 象 法 三 组 坐 标 系 K-二 而 面,v-y（5）晶 胞 中 微 粒 的 配 位 数 概 念：在 晶 体 中 与 离 子（或 原 子）直 按 相 连 的 离 子（或 原 子）数 目.可 简 单 理 解 为 距 离 某 微 粒 最 近 且 等 距 的 粒 子 的 数 目。A.在 金 属 晶 体 中 配 位 数，与 晶 胞 类 型 有 关 简 单 方 配 位 数：6体 心 立 方 配 位 数：8面 心 立 方 配 位 数：12（5）晶 胞 中 微 粒 的 配 位 数 概 念：在 晶 体 中 与 离 子（或 原 子）直 按 相

8、 连 的 离 子（或 原 子）数 目.距 离 某 微 粒 最 近 且 等 距 的 粒 子 的 数 目。A.在 金 属 晶 体 中 配 位 数，与 晶 胞 类 型 有 关 复 式 面 心 立 方 配 位 数：6复 式 简 单 立 方 配 位 数：8六 方 最 密 堆 积 酉 己 位 数：12（5）晶 胞 中 微 粒 的 配 位 数 概 念：在 晶 体 中 与 离 子（或 原 子）直 按 相 连 的 离 子（或 原 子）数 目.距 离 某 微 粒 最 近 且 等 距 的 粒 子 的 数 目。B.离 子 晶 体 中 配 位 数 指 一 个 离 子 周 围 最 近 的 异 电 性 离 子 的 数 Na

9、Cl距 Na卜 最 近 的 C l有 6个,Na+的 上、下、左、右、前、后。CsCl距 C+最 近 的 Q-有 8个,体 心 一 顶 点 的 关 系。CaF2F-、Ca2+的 配 位 数,分 别 为 4和 8。思 维 建 模 金 属 晶 体 中 金 属 原 子 的 配 位 数 一 个 金 属 原 子 周 围 最 邻 近 的 金 属 原 子 数 离 子 晶 体 中 离 子 的 配 位 数 一 个 离 子 周 围 最 邻 近 的 异 电 性 离 子 数（6）熟 记 几 种 常 见 的 晶 胞 结 构 及 晶 胞 含 有 的 粒 子 数 目，当 题 中 信 息 给 出 的 某 种 晶 胞 空 间

10、结 构 与 常 见 晶 胞 的 空 间 结 构 相 同 时,可 以 直 接 套 用 该 种 结 构。A.NaQ（含 4个 Na+,4个 Q）B.干 冰（含 4个 CO?）C.CaF2（含 4个 Ca2+,8个 F）D.金 刚 石（含 8个 C）E 体 心 立 方（含 2个 原 子）F.面 心 立 方（含 4个 原 子）真 题 再 练 1.（2021 湖 南 卷）下 图 是 Mg、Ge、O三 种 元 素 形 成 的 某 化 合 物 的 晶 胞 示 XYZOO三 种 微 粒 分 别 位 于 什 么 位 置?（1）已 知 化 合 物 中 Ge和 O的 原 子 个 数 比 为 1：4,图 中 Z表 示

11、 原 子（填 元 素 符 号），该 化 合 物 的 化 学 式 为 MgzGe04.真 题 再 练 2.（2021 全 国 甲 卷 节 选）我 国 科 学 家 发 明 了 高 选 择 性 的 二 氧 化 碳 加 氢 合 成 甲 醇 的 催 化 剂，具 组 成 为 ZnO/ZrC2固 溶 体。四 方 ZrO2晶 胞 如 图 所 示。ZF+离 子 在 晶 胞 中 的 配 位 数 是 a o 在 ZrO2中 掺 杂 少 量 ZnO后 形 成 的 催 化 剂，化 学 式 可 表 示 为 ZnxZrmOy，则 y=2x（用 x表 达）。O O e z r【角 度 二】晶 胞 参 数 的 相 关 计 算

12、知 识 梳 理(1)晶 胞 参 数 概 念：晶 胞 的 形 状 和 大 小 可 以 6个 参 数 来 表 示，包 括 晶 胞 的 3组 棱 长 a.b.(:和 3组 棱 相 互 间 的 夹 角 网 艮 丫，即 晶 胞 特 征 参 数，简 称 晶 胞 参 数。(2)原 子 分 数 坐 标:表 示 晶 胞 内 部 各 原 子 的 相 对 位 置(3)晶 胞 投 影:用 一 组 平 行 光 线 将 物 体 的 形 状 投 射 到 一 个 平 面 上 去，称 为 投 影，在 该 平 面 上 得 到 的 图 像，也 称 为 投 影。常 见 晶 胞 投 影 沿 对 角 线 投 射 所 得 平 面 图 画

13、出 第 一 组 晶 胞 沿 平 面 投 射 所 得 的 投 影 画 出 第 二 组 晶 胞 沿 对 角 线 投 射 所 得 的 投 影真 题 再 练 原 子 分 数 坐 标 1、2021 山 东，16.(4)XeF2晶 体 属 晶 系，晶 胞 参 数 如 图 所 示，晶 胞 棱 边 夹 角 均 为 90。，以 晶 胞 参 数 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶 胞 中 各 原 子 的 位 置，称 为 原 子 的 分 数 坐 标，如 A点 原 子 的 分 蜘 矗 j y为.已 知 键 长 Xe-F卑 r p m,贝！B点 乙 丫 原 子 的 分 数 坐 标 为.)a

14、pm2、2020山 东，17(4)以 晶 胞 参 数 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶 胞 中 各 原 子 的 位 置，称 作 原 子 的 分 数 坐 标。!1!方 晶 系 CdSnAs2的 晶 胞 结 构 如 下 图 所 示，晶 胞 棱 边 夹 角 均 为 90。，晶 胞 中 部 分 原 子 的 分 数 坐 标 如 下 表 所 示。标 XyzCd 0 0 0Sn 0 0 0.5As 0.25 0.25 0.125标 XyzCd 0 0 0Sn 0 0 0.5As 0.25 0.25 0.125(0.5,0,0.25)、(050.5,0)找 出 距 离 Cd。,。

15、）最 近 的 S n（用 分 数 坐 标 表 示）。注 意：在 确 定 各 原 子 坐 标 时，要 注 意 x,y,z轴 的 单 位 标 准 不 一 定 相 同。思 维 建 模 确 定 坐 标 系 中 原 点 位 置 分 析 题 中 所 给 坐 标 参 数 最 终 确 定 所 求 标 原 子 坐 标 参 数 确 定 X,V，Z轴 的 单 位 标 准真 题 再 练 晶 胞 投 影 3、2021 河 北，17(7)(7)分 别 用。、表 示 H2P。4和 K+,KH2PO,晶 体 的 四 方 晶 胞 如 图(a)所 示,(c)分 别 显 示 的 是 H2P。4一、K+在 晶 胞 xz面、yz面 上

16、 的 位 置:(b)、晶 胞 在 x轴 方 向 的 投 影 图 为 且(填 标 号)。A B C D各 原 子 所 在 位 置?投 影 如 何 看？提 升 训 练 碳 的 第 三 种 同 素 异 形 体 金 刚 石，其 晶 胞 如 图 丁 所 示。已 知 金 属 钠 的 晶 胞（体 心 立 方 堆 积）沿 具 体 对 角 线 垂 直 在 纸 平 面 上 的 投 影 图 如 图 A所 示,则 金 刚 OrwiA-D因 中 选 填）。石 晶 胞 沿 其 体 对 角 线 垂 直 在 纸 平 面 上 的 投 影 图 由 该 是 圆 A B C D课 后 游 戏 画 出 磷 化 硼 晶 胞 沿 着 体

17、对 角 线 方 向 的 投 影（用 实 线 圆 圈 表 示 P原 子 的 投 影，用 虚 线 圆 圈 表 示 B原 子 的 投 影）。甲 乙【角 度 三】晶 体 密 度 的 计 算 知 识 梳 理 一 模 型：取 1 m ol（即 NQ个 的 晶 胞 为 研 究 对 象#1 mol品 胞 的 质 量 _ N M一 么 式：=1 mol晶 胞 的 体 枳=NA 网 晶 胞）P：密 度，单 位 g/cnVN:晶 胞 中 物 质 最 简 式 的 份 数 M：化 学 式 计 算 出 的 摩 尔 质 量 M：6.02x1023 m ol-iI4晶 胞）：1个 晶 胞 的 体 积（cnV）两 换 算：1

18、nm=1 x 1 0-7cm;pm=1 x 1 0-i c m【角 度 三】晶 体 密 度 的 计 算 知 识 梳 理 金 属 晶 体 中 体 心 立 方 堆 积、面 心 立 方 堆 积 中 的 几 组 计 算 公 式（设 棱 长 为 a）面 对 角 线 长=必/体 对 角 线 长=小/体 心 立 方 堆 积 灯=为 原 子 半 径 卜 面 心 立 方 堆 积 4r=/而 为 原 子 半 径 卜 刚 性 原 子 球 体 积（球）=p（r为 原 子 半 径）真 题 再 练 晶 胞 密 度 的 计 算 1.2021 全 国 甲 卷，35(4)我 国 科 学 家 发 明 了 高 选 择 性 的 二

19、氧 化 碳 加 氢 合 成 甲 醇 的 催 化 剂，其 组 成 为 ZnO/ZrO2S 溶 体。方 ZrO2晶 胞 如 图 所 示。ZN+离 子 在 晶 胞 中 的 配 位 数 是 _ 8 _,晶 胞 参 数 为 a pm、a pm、cp m,该 4X91+8X16Q C PCX N A X IO_30,一 山 士 晶 体 密 度 为 g*cm N写 出 表 达 式)。在 Zrt)2中 掺 杂 少 量 ZnO后 形 成 的 催 化 剂，化 学 式 可 表 示 为 Z n Z i-Q y，则%2 x(用 雇 达)。O O eZr真 题 再 练 晶 胞 密 度 的 计 算 2.2020全 国 m卷

20、，11(4)研 究 发 现，氨 硼 烷 在 低 温 高 压 条 件 下 为 正 交 晶 系 结 构，晶 胞 参 数 分 别 为 apm、.a=3=v=9 0 氨 硼 烷 的 2x2x2超 晶 胞 结 构 如 图 所 示。2bpm62氨 硼 烷 晶 体 的 密 度 Q 二 力 cX 103。g.cm一 3(列 出 计 算 式，设 独 为 阿 伏 加 德 罗 常 数 的 值)。思 维 建 模 晶 胞 密 度 的 计 算 一 个 晶 胞 微 粒 数 目 N物 质 的 化 学 式（摩 尔 质 量 M）阿 伏 伽 德 罗 常 数 NA晶 胞 边 长 a或 离 子 半 径 p=N M/N（立 方 体）真

21、题 再 练 晶 体 中 微 粒 半 径 或 距 离 的 计 算 2021山 东，16.(4)XeF2晶 体 属 方 晶 系,晶 胞 参 数 如 图 所 示，晶 胞 棱 边 夹 角 均 为 90。，该 晶 胞 中 有 8 个 XeF2分 子.以 晶 胞 参 数 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶 胞 中 各 原 子 的 位 置，称 为 原 子 的 分 数 坐 标，如 A点（1 1 1、原 子 的 分 数 坐 标 为 r r d 已 知 键 长 xe-F为 r p m,则 B点 原 子 的 分 数 坐 标 为（。，0,6晶 胞 中 A、B间 距 离 d=-）+专 一 力

22、 2 pm。注 意 单 位思 维 建 模 晶 体 中 微 粒 半 径 或 距 离 的 计 算 一 个 晶 胞 微 粒 数 目 N物 质 的 化 学 式（摩 尔 质 量 M）阿 伏 伽 德 罗 常 数 NA晶 旅 般 一 量 m确 定 晶 昵?!的 体 积 V晶 胞 边 长 a或 离 子 半 径 密 度 Pa=3所（立 方 体）p Nk重 温 经 典 2019全 国 卷 口，35(4)一 种 四 方 结 构 的 超 导 化 合 物 的 晶 胞 如 图 1所 示。晶 胞 中 Sm和 As原 子 的 投 影 位 置 如 图 2所 示。中 F-和 0 2 共 同 占 据 晶 胞 的 上 下 底 面 位

23、 置，若 两 者 的 比 例 依 次 用*口 1 砒 表，则 该 化 合 物 的 化 学 式 表 示 为 SmFeAsO 匕；通 过 测 定 密 度 廨 口 晶 胞 参 数，可 以 计 算 该 物 2281+16(1 x)+19x质 的 M直，完 成 它 们 关 系 表 达 式：p=R N A X 1(F 3 O gcm 3O以 晶 胞 参 数 为 单 位 长 度 建 立 的 坐 标 系 可 以 表 示 晶 胞 中 各 原 子 的 位 置，称 作 原 子 分 数 坐 标，例 如 1中 原 子 1的 坐 标 的 坐 标 分 别 为 2?0,0,则 原 子 2和 3r2 o图 1 图 2课 堂 小 结 17 确 定 晶 胞 质 量；j确 定 晶 j_j微 粒 的 种 类 位 置.个 数！,或 晶 体 化 学 式 iV*j胞 参 数 jW i进 行 晶 体 密 度 等 计 算 ii利 用 均 iL施 法 等 jI根 据 题 给 己:i知 条 件 或 利 Ii用 几 何 知 识 i根 据 公 式 计 算,注 意 单 位 换 算 I W