2021-2022学年高二化学重难点专题突破
模块三 晶体结构与性质
专题10 常见晶体模型及晶胞计算
一.选择题
1．下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )
A．金刚石为立体网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子
B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围紧邻且距离相等的Na＋共有6个
C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
答案：B
解析：金刚石中由共价键构成的最小环状结构中有6个碳原子；NaCl晶体中，每个Na＋周围紧邻6个Cl－，每个Na＋周围紧邻12个Na＋；氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－，每个Cs＋周围紧邻6个Cs＋；干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子。
2．KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看作是Na＋的位置用K＋代替，Cl－的位置用O－2代替，则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是( )
A．与K＋距离相等且最近的O2－共有8个
B．与K＋距离相等且最近的O2－构成的多面体是正八面体
C．与K＋距离相等且最近的K＋有8个
D．一个KO2晶胞中的K＋和O－2粒子数均为8
答案：B
解析：K＋位于晶胞棱心，与K＋距离相等且最近的O2－位于顶角和面心，共有6个，故A错误；与K＋距离相等且最近的O2－共有6个，构成正八面体，K＋位于正八面体中心，故B正确；K＋位于晶胞棱心，则被横平面、竖平面和正平面共有，且每一个平面有4个K＋距离最近，共4×3＝12个，故C错误；K＋位于晶胞棱心和体心，数目为12×1/4＋1＝4，O2－位于顶角和面心，数目为8×1/8＋6×1/2＝4，即一个KO2晶胞中的K＋和O2－粒子数均为4个，故D错误。
3、下图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A．图①和图③ B.图②和图③
离子晶体
氯化钠晶体
（1）NaCl晶胞中每个Na+等距离且最近的Cl-（即Na+配位数）为6个
NaCl晶胞中每个Cl-等距离且最近的Na+（即Cl-配位数）为6个
（2）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Na+4_个；
占有的Cl-4个。
（3）在该晶体中每个Na+ 周围与之最接近且距离相等的Na+ 共有12个；
与每个Na+等距离且最近的Cl-所围成的空间几何构型为 正八面体
CsCl晶体（注意：右侧小立方体为CsCl晶胞；左侧为8个晶胞）
（1） CsCl晶胞中每个Cs+等距离且最近的Cl-（即Cs+配位数）
为8个
CsCl晶胞中每个Cl-等距离且最近的Cs+（即Cl-配位数）
为8个 ，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正方体 。
（2）在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有6个
这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体 。
（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Cs+ 1个；占有的Cl- 1个。
CaF2晶体
（1）） Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部 四面体空隙中。
（2）CaF2晶胞中每个Ca2+等距离且最近的F-（即Ca2+配位数）为8个
CaF2晶胞中每个F-等距离且最近的Ca2+（即F-配位数）为4个
（3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Ca2+4个；
占有的F-8个。
ZnS晶体：
（1）1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋。
（2）Zn2＋的配位数为4个，S2－的配位数为 4个。
Si O 原子晶体
金刚石
金刚石晶胞 金刚石晶胞分位置注释
（1）金刚石晶体
a、每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平面（实际为椅
式结构），碳原子为sp3杂化，每个C以共价键跟相邻的_4_个C结合，形成正四面体。键角109°28’
b、每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用
氯化钠晶体 离子晶体
（1） NaCI晶胞中每个Na+等距离且最近的Cl-（即Na+配位数）为6个
(2)
(3) NaCI晶胞中每个CI-等距离且最近的Na+ （即CI-配位数）
一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Na+4个;
占有的CI-4个。
在该晶体中每个Na+周围与之最接近且距离相等的 Na+ 与每个Na+等距离且最近的CI-所围成的空间几何构型为
CsCI晶体（注意：右侧小立方体为 CsCI晶胞；左侧为8个晶胞）
（1） CsCI晶胞中每个Cs+等距离且最近的C「（即Cs+配位数） 为8个
CsCI晶胞中每个CI-等距离且最近的Cs+（即CI-配位数） 为8个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正方体 。
（2）在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的 Cs+有6个 这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体 。 • Cs* OCI-
（3） 一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Cs+ 1个；占有的CI- 1个
CaF2晶体
（1） ） Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部 四面体空隙中。
（2） CaF2晶胞中每个Ca2+等距离且最近的F-（即Ca2+配位数）为8个
CaF2晶胞中每个F-等距离且最近的Ca2+（即F-配位数）为4个
（3） 一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的 Ca2+4个；
占有的F-8个。
ZnS晶体：
（1） 1个ZnS晶胞中，有4 个 S2「，有4个Zn2+
（2） Zn2+的配位数为4个, S2_的配位数为4个 O£n?，•
原子晶体
（1） 金刚石晶体
a每个金刚石晶胞中含有 8个碳原子，最小的碳环为 6元环，并且不在同一平面（实际为椅 式结构），碳原子为sp3杂化，每个C以共价键跟相邻的_4_个 C结合，形成正四面体。键角109° 28'
b、 每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用
c、 12g金刚石中有2mol共价键，碳原子与共价键之比为
常见晶体模型及晶胞计算
引言
晶体是由周期性排列的原子、离子或分子构成的固体材料。晶体的周期性排列导致了其具有一些特殊的性质，例如独特的光学、电学和热学性质。为了研究晶体的这些性质，科学家提出了各种模型来描述晶体的结构。在本文中，我们将介绍几种常见的晶体模型，并讨论晶胞计算的方法。
晶体模型
1.金属晶体模型
金属晶体模型是最简单的晶体模型之一、金属晶体由金属原子构成，没有共价键或离子键。金属晶体的特点是具有密堆结构，例如面居中立方(fcc)或体居中立方(bcc)结构。这些结构可以用简单的立方晶胞来描述，其中原子位于晶格点上。
2.离子晶体模型
离子晶体是由正负离子构成的晶体。离子晶体的特点是具有离子键，即正离子和负离子之间的静电相互作用力。离子晶体的结构可以用通常称为离子晶胞的基本单元来描述。离子晶胞中包含正离子和负离子，并且具有充分保持电中性的结构。
3.共价晶体模型
共价晶体由共价键相互连接的原子或离子组成。共价键是由共用电子对形成的，这些电子对由每个原子的价电子共享。共价晶体的结构可以用共价晶胞来描述，其中原子或分子通过共价键连接。
晶胞计算 晶胞计算是研究晶体结构的一种方法。具体来说，晶胞计算是为了确定晶体的晶胞参数，即晶体中原子、离子或分子的排列和间距。晶胞计算通常包括以下步骤：
1.数据收集：这是晶胞计算的第一步。通过使用X射线衍射、中子衍射或电子衍射等实验技术，收集晶体的衍射数据。
2.数据分析：在收集到晶体的衍射数据后，需要对这些数据进行分析。这包括确定晶胞中原子的位置和间距。一般采用的方法是使用维护衍射方程来进行数据分析。
3.模型构建：在完成数据分析后，可以构建晶胞模型。这可以通过使用复结构拓扑方法或使用分子动力学模拟等方法来实现。
4.晶胞参数优化：晶胞参数的优化是为了获得最佳的晶胞参数。这可以通过使用晶体学软件进行计算和优化来实现。
5.结果解释：最后一步是对晶胞计算结果进行解释和分析。这可以包括确定晶体中原子、离子或分子的排列和结构，并进一步研究晶体的性质。
