晶胞结构及计算

晶胞结构及计算

一、键数与配位数的判断

1．下列说法中正确的是()

A．金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成

B．晶体中只要有阳离子，就有阴离子

C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键

D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应

2．下列叙述正确的是()

A．分子晶体中的每个分子内一定含有共价键

B．原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键

C．离子晶体中可能含有共价键

D．金属晶体的熔点和沸点都很高

3.(2015·湖北黄石9月调研)晶体硼的结构如右图所示。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。下列有关说法不正确的是()

A．每个硼分子含有12个硼原子

B．晶体硼是空间网状结构

C．晶体硼中键角是60°

D．每个硼分子含有30个硼硼单键

4．冰晶石(Na3AlF6)是离子化合物，由两种微粒构成，冰晶石晶胞结构如图所示，“”位于大立方体顶点和面心，“”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处“”所代表的微粒是________(填具体的微粒符号)。

5．某离子晶体的晶胞结构如图所示。

试回答下列问题：

(1)晶体中每一个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引着________个Y，该晶体的化学式是________________。

(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有________个。

(3)晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角(∠XYX)为__________。

二、晶胞中的综合计算

6．(2017·成都七中高三上10月阶段测试)已知单质钒的晶胞为，则V 原子的配位数是__________，假设晶胞的边长为d cm，密度为ρg·cm－3，则钒的相对原子质量为______________。

7．(2017·临汾一中高三上学期期中)K2S的晶胞结构如图所示。其中K＋的配位数为________，S2－的配位数为________；若晶胞中距离最近的两个S2－核间距为a cm，则K2S晶体的密度为________ g·cm－3(列出计算式，不必计算出结果)。

8.(2016·华中师大附中高三5月月考)NaH的晶胞如图，则NaH晶体中阳离子的配位数是

________；设晶胞中阴、阳离子为刚性球体且恰好相切，求阴、阳离子的半径比r(－) r(＋)＝

________。

答案精析

1．A [金属晶体中只有阳离子，没有阴离子；因每个Si 与相邻4个O 以共价键相结合，故1 mol SiO 2中含有4 mol Si —O 键；金刚石在一定条件下可以与O 2反应生成CO 2。] 2．C 3.B 4．Na ＋

解析 黑球的个数是8×18＋6×12＝4，白球的个数为12×1

4＋8＝11，而Na 3AlF 6中钠离子与

AlF 3－

6的个数比是3∶1，所以钠离子应是12个，所以图中▽应代表Na ＋

。 5．(1)4 8 XY 2或(Y 2X) (2)12 (3)109°28′

解析 (1)此结构虽不符合晶胞“无隙并置”，但仍可用此立方结构单元计算晶体组成。每个最小立方单元中只有1个Y ，且每个Y 同时吸引4个X ，而X 处于顶点上为8个立方单元所共有，即每个X 同时吸引8个Y 。在每个该立方单元中含X ：18×4＝1

2(个)，含Y 1个，则化

学式为XY 2或Y 2X 。(2)在一个立方单元中，每个X 与它的距离最接近的X 有3个，则每个X 周围有3×8

2＝12(个)(每个面为两个立方单元共有)。(3)在此立方单元中，Y 与4个X 形成

正四面体结构，故键角为109°28′。 6．8 1

2

ρd 3N A

解析 根据晶胞图可知，每个矾原子周围距离最近的有8个矾原子，所以矾的配位数为8，每个晶胞中含有的矾原子数为1＋8×18＝2，晶胞的体积为d 3cm 3，根据ρ＝2M

N A V ，可知，钒的

相对原子质量M ＝12ρVN A ＝1

2ρd 3N A 。

7．4 8

4×110N A ·(2a )3[或4×1106.02×1023·(2a )3

]

解析 K 2S 的晶胞中，每个K ＋

周围等距最近的S 2－

有4个，所以K ＋

的配位数为4，每个S 2

－

周围等距最近的K ＋

有8个，所以S 2－

的配位数为8。晶胞中距离最近的两个S 2－

核间距为a cm ，为每个面对角线距离的一半，则晶胞的边长为2a cm ，故K 2S 晶体的密度为ρ＝m V ＝

4×110N A (2a )3[或4×110

6.02×1023·(2a )3]。 8．6 0.414(或2－1)

解析 NaH 的晶胞与氯化钠的相似，则NaH 晶体中阳离子的配位数是6；NaH 晶体中阴阳离

子的半径和为晶胞边长a (如图

)的一半即a

2

，钠离子的半径为对角

线的14，即为24a ，氢负离子的半径为12a －24a ，所以H －半径与Na ＋

半径之比为r (－)r (＋)＝

12a －24a

2

4a ＝0.414。