【江苏专用】2019届高考化学二轮复习压轴题热点练6晶胞的有关计算

1 热点热点 6 6 晶胞的有关计算晶胞的有关计算 1某晶体的晶胞结构如图所示。X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析： (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 周围与它最近且距离相等的 X 共有_个。 (3)晶体中距离最近的 2 个 X 分别与 1 个 Y 形成的两条线的夹角为_。 答案 (1)4 8 XY2(或 Y2X) (2)12 (3)109°28 解析 (1)同时吸引的微粒个数即指在某微粒周围距离最近的其他种类的微粒个数，观察图可知，Y 位 于立方体的体心，X 位于立方体的顶点，每个 Y 同时吸引着 4 个 X，而每个 X 同时被 8 个立方体共用，每个 立方体的体心都有 1 个 Y，所以每个 X 同时吸引着 8 个 Y，X、Y 的个数比为 12，所以化学式为 XY2或 Y2X。 (2)晶体中每个 X 周围与它最接近的 X 之间的距离应为如图所示立方体的面对角线。位置关系分别在此 X 的上层、下层和同一层，每层均有 4 个，共有 12 个。 (3)若将 4 个 X 连接，构成 1 个正四面体，Y 位于正四面体的中心，可联系 CH4的键角，知该夹角为 109°28。 2(1)单质 O 有两种同素异形体，其中沸点高的是_(填分子式)，原因是 _；O 和 Na 的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。 (2)Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示 Al 单质的密度_g·cm3(不必计算出结果)。 答案 (1)O3 O3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体 (2)12 4 × 27 6.02 × 1023 × （0.405 × 107）3 解析 (1)O 元素形成 O2和 O3两种同素异形体，固态时均形成分子晶体，而分子晶体中，相对分子质量 越大，分子间作用力越大，物质的沸点越高，故 O3的沸点高于 O2。O 元素形成的氢化物有 H2O 和 H2O2，二者 均能形成分子晶体。Na 元素形成的氢化物为 NaH，属于离子晶体。 (2)面心立方晶胞中粒子的配位数是 12。一个铝晶胞中含有的铝原子数为 8× 6× 4(个)，一个晶 1 8 1 2 胞的质量为×27 g，再利用密度与质量、晶胞参数a的关系即可求出密度，计算中要注意 1 4 6.02 × 1023 nm107 cm。 3氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧 气。 (1)ZnO 是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成 Zn(OH)42。不考虑空间构型，Zn(OH)42的结构可用示意图表示为_，某种 ZnO 晶体的 2 晶胞如图 1 所示，O2的配位数为_。 (2)图 2 是氮化镓的晶胞模型。其中镓原子的杂化方式为_杂化，N、Ga 原子之间存在配位键， 该配位键中提供电子对的原子是_。氮化镓为立方晶胞，晶胞边长为a pm，若氮化镓的密度为 g·cm3，则氮化镓晶胞边长的表达式a_pm(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。 答案 (1) 8 (2)sp3 N ×1010 3 168 NA· 解析 (1)锌提供空轨道，OH中的 O 提供孤电子对，形成配位键，结构示意图是： 或，离子晶体配位数，是周围最近的异性离子的个数，即 O2最近的 Zn2有 8 个。 (2)根据晶胞，镓有 4 个共价键，因此镓的杂化类型为 sp3，形成配位键，金属提供空轨道，非金属提供 孤电子对，因此提供电子对的原子是 N；根据晶胞的结构，Ga 的个数为 8× 12，N 原子的个数为 1 8 14× 2，晶胞的质量为 g，设晶胞的边长为a pm，晶胞的体积为(a×1010)3 cm3，根据密度的 1 4 2 × 84 NA 定义，即a×1010 pm。 3 168 NA· 4根据晶胞结构示意图，计算晶胞的边长或密度。 (1)N 和 Cu 元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为_。该化合物的相对 分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数的值。若该晶胞的边长为a pm，则该晶体的密度是_g·pm3。 3 (2)S 与 Cu 形成化合物晶体的晶胞如图所示。已知该晶体的密度为a g·cm3，则该晶胞的体积为 _cm3(NA表示阿伏加德罗常数的值)。 答案 (1)Cu3N (2) M NAa3 384 aNA 解析 (1)该晶胞中 N 原子个数8× 1，Cu 原子个数12× 3，所以其化学式为 Cu3N，晶胞的边 1 8 1 4 长为a pm，其体积为a3 pm3，密度 g·pm3。 M NA V M NAa3 (2)该晶胞含 Cu：8× 6× 4，S 原子个数为 4，因此化学式为 CuS，晶胞体积V 1 8 1 2 m cm3。 4 × （6432） NA × 384 aNA 5O 和 Na 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a0.566 nm，F 的化学式为 _；晶胞中 O 原子的配位数为_；列式计算晶体 F 的密度 _(单位为 g·cm3)。 答案 Na2O 8 2.27 g·cm3 4 × 62 g·mol1 （0.566 × 107 cm）3 × 6.02 × 1023 mol1 解析 由示意图可知：小黑球 8 个全部在晶胞内部，大灰球数有 8× 6× 4 个。根据钠和氧的化合 1 8 1 2 价，可知大灰球代表氧原子，小黑球代表钠原子。则该物质的化学式为 Na2O，且一个晶胞中有 4 个 Na2O。 根据密度公式 2.27 g·cm3。 m V 4 × 62 g·mol1 （0.566 × 107 cm）3 × 6.02 × 1023 mol1 6. 4 硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该晶胞中硒原子的配位数为_； 若该晶胞密度为 g·cm3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol1。NA代表阿伏加德罗常数，则晶胞参数a为 _pm。 答案 4 ×1010 3 4M NA 解析 根据硒化锌晶胞结构图可知，每个锌原子周围有 4 个硒原子，每个硒原子周围也有 4 个锌原子， 所以硒原子的配位数为 4，该晶胞中含有硒原子数为 8× 6× 4，含有锌原子数为 4，根据 ， 1 8 1 2 m V 4M NA V 所以V，则晶胞的参数a cm×1010 pm。 4M NA 3 4M NA 3 4M NA 7某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 (1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。 (2)若合金的密度为d g·cm3，晶胞参数a_nm。 答案 (1)31 (2) ×107 3 251 6.02 × 1023 ×d 解析 (1)晶胞中含 Cu 原子数为 ×63，含 Ni 原子数为 ×81，两者数量比为 31。 1 2 1 8 (2)由题意可得：d， 3 × 6459 （a× 107）3 × 6.02 × 1023 解得a ×107 nm。 3 251 6.02 × 1023 ×d 8砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题： (1)GaF3的熔点高于 1000 ，GaCl3的熔点为 77.9 ，其原因是_ _。 5 (2)GaAs 的熔点为 1238 ，密度为 g·cm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与 As 以_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为MGa g·mol1和MAs g·mol1，原子半径分别为rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。 答案 (1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 (2)原子晶体 共价 ×100% 解析 (1)GaF3、GaCl3的熔点相差较大，是因为晶体类型不同，GaF3熔点高，为离子晶体，而 GaCl3的 熔点低，为分子晶体。 (2)GaAs 为原子晶体，Ga 和 As 之间以共价键键合。该晶胞中原子个数：Ga 为 4 个，As 为 8× 6× 4 个，晶胞中原子所占体积为 (rr)×4 pm3；则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积 1 8 1 2 4 33 Ga3 As 的百分率为×100% ×100%。