高三尖子生辅导晶体结构及计算
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晶体结构是近几年来高考考查的重点和热点,特别是晶体结构的计算更是其中的重中之重,它体现了高考考试说明中提出的“将化学问题抽象为数学问题,利用数学工具,通过计算推理解决化学问题的能力”的要求,是高考向“3+X”综合发展的趋势.在高考的第二轮复习中有必要加以归纳整理。
晶体结构的计算通常有以下类型:qqqeee 一.晶体中距离最近的微粒数的计算:例1:在氯化钠晶体(图1)中,与氯离子距离最近的钠离子有个;与氯离子距离最近的氯离子有个.解析:我们可以选定中心的氯离子作为基准,设立方体的边长为a,则氯a,此钠离子位于立方体六个面的面心上,即有离子与钠离子之间的最近距离为2六个钠离子;氯离子间的最近距离为a2,共有12个.(如图标号1-12所示)。
2例2:二氧化碳晶体中,与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有个。
解析:在图2 的二氧化碳分子晶体结构中,8个二氧化碳分子处于正方体的8个顶点上,还有6个处于正方体的六个面的面心上。
此时可选定面心的二氧化碳分子为基准,设正方体的边长为a,则二氧化碳分子间的最近距离为a2,从图中2看有8个,它们分别位于该侧面的四个顶点及与之相连的四个面的面心上。
此时应注意,图中所给出的结构仅是晶胞.所谓晶胞,是晶体中最小的重复结构单元,它能全面正确地表示晶体中各微粒的空间关系.也就是说晶体是以晶胞为核心向空间延伸而得到的,单个的晶胞不能表示整个晶体的结构。
所以在我们观察晶体结构时应充分发挥空间想象的能力 ,要将晶胞向各个方向(上,下,左,右,前,后)扩展。
图2向右扩展 得图3(为容易观察,用•表示二氧化碳分子),从中可以看出与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有 12 个。
从以上的分析可以看出,要正确确定晶体中距离最近的微粒的数目,首先要对晶体结构熟悉,其次要有良好的 空间想象能力,要有以晶胞为核心向空间扩展的意识。
二.晶体中结构单元微粒实际数目的计算、离子晶体化学式的确定例3:在氯化钠晶胞中,实际的钠离子和氯离子各有多少个?解析:从图1中可以看出有13个氯离子和14个钠离子,但这并不表示真正的离子数。