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(共30張PPT)
晶體類型與性質　晶體結構
專題三 主觀題突破2
核心精講
01
1.常見的幾種典型晶體的主要性質
化學式 晶體類型 微粒間作用力 熔、沸點
CO2 分子晶體 分子間作用力 較低
H2O(冰) 分子晶體 分子間作用力和氫鍵 較低
NaCl 離子晶體 離子鍵 較高
CsCl 離子晶體 離子鍵 較高
C(金剛石) 共價晶體 共價鍵 很高
SiO2 共價晶體 共價鍵 高
2.晶體結構與晶胞計算
(1)如圖表示NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨的結構：
請回答下列問題：
(1)代表金剛石的是　　(填字母，下同)，其中每個碳原子與　　個碳原子最近且距離相等，碳原子的雜化方式為　　，金剛石屬于　　晶體。
(2)代表石墨的是　，每個正六邊形占有的碳原子數平均為　。
D
4
sp3
共價
E
2
(3)代表NaCl的是　，每個Na+周圍與它最近且距離相等的Na+有　　個。
(4)代表CsCl的是　　，它屬于　　　　晶體，每個Cs+與　個Cl-緊鄰。
(5)代表干冰的是　，它屬于　　晶體，每個CO2分子與　　 個CO2分子緊鄰。
A
12
C
離子
8
B
分子
12
(2)熟記幾種常見的晶胞結構及晶胞中含有的粒子數目
A.NaCl(含4個Na+，4個Cl-)
B.干冰(含4個CO2)
C.CaF2(含4個Ca2+，8個F-)
D.金剛石(含8個C)
E.體心立方(含2個粒子)
F.面心立方(含4個粒子)
模擬預測
02
1.(2024·蘇錫常鎮四市模擬)在CaF2晶胞中F-周圍距離最近的Ca2+形成的空隙構型為　　　　　　。
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正四面體形
2.(2024·鎮江市丹陽高級中學高三模擬)二碳化釹(NdC2)的晶胞結構與氯化鈉相似，但由于啞鈴形的存在，使晶胞沿同一個方向拉長(如圖所示)。則二碳化釹晶體中1個周圍距離最近且等距的Nd2+圍成的幾何圖形為　　　　。
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正方形
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二碳化釹(NdC2)的晶胞結構與氯化鈉相似，但由于啞鈴形的存在，使晶胞沿同一個方向拉長，所有二碳化釹晶體中1個周圍距離最近且相等的4個Nd2+圍成的幾何圖形為正方形。
3.如圖為20個碳原子組成的空心籠狀分子 C20，該籠狀結構是由許多正五邊形構成。C20分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵(歐拉定理：面數=2+棱邊數-頂點數)，則：C20分子共有　 　　個正五邊形，共有　　　條棱邊。
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根據圖知，每個頂點上有1個碳原子，所以頂點個數等于碳原子個數為20，每個頂點含有棱邊數=×3=1.5，則棱邊數1.5×20=30，每個面含有頂點個數=×5=則面數=12，或根據歐拉定理得面數=2+棱邊數-頂點數=2+30-20=12。
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4.(2024·南京、鹽城高三模擬)銅基催化劑須含合適物質的量之比的Cu2O與Cu。Cu2O的晶胞如圖所示(立方體)，Cu2O晶體的密度可表示為　　　　g·cm-3(用含a、NA的代數式表示，NA表示阿伏加德羅常數的值)。
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據“均攤法”，晶胞中含8×+1=2個灰球、4個白球，結合化學式可知，灰球為氧、白球為銅，則Cu2O晶體的密度為 g·cm-3=
g·cm-3。
5.(2024·常州市第一中學高三模擬)一種無機固體電解質，其由正離子An+、Bm+和負離子X-組成，該物質50.7 ℃以上形成無序結構(高溫相)，50.7 ℃以下變為有序結構(低溫相)，二者晶體晶胞結構如圖所示。
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說明：圖中，“ ”為負離子；高溫相中的“ ”為正離子或空位；低溫相中的“ ”為An+，“ ”為Bm+。
(1)這種無機固體電解質的化學式為
　　　　。
A2BX4
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由低溫相晶胞結構可知，晶胞中X-的個數為8×+10×+4×+1=8，An+、Bm+的個數分別為4、2，則該無機固體電解質的化學式為A2BX4。
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(2)“高溫相”具有良好的離子導電性，其主要原因是_______________________________________
　　　　　　　　　　　　　　。
“高溫相”晶胞中含有大量的四面體空位，為正離子的流動提供了運動通道
6.(2024·海安高級中學高三模擬)以H2O2為原料脫硝除去NO。
煙氣中的NO與O2反應緩慢。霧化后的H2O2在催化劑中Fe元素作用下可以產生具有極強氧化活性的·OH(羥基自由基)，·OH能將NO快速氧化為NO2、HNO3等物質。 H2O2在一種固體催化劑表面轉化的過程如圖所示：
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(1)如圖所示，過程①可描述為____________________________________
　　　　 　　　。
(2)化學式為LaFeO2.7的催化劑中，Fe3+和Fe2+的物質的量之比為　　　。
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H2O2失去電子被氧化為O2，Fe3+得到電子后被還原為Fe2+，晶體中部分O原子失去后形成氧空位
2∶3
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LaFeO2.7中La為+3價，O為-2價，設Fe3+有x個，Fe2+有(1-x)個，由正、負化合價代數和為0得3+3x+2(1-x)+(-2)×2.7=0，x=0.4，則Fe3+為0.4個，Fe2+為0.6個，Fe3+和Fe2+的物質的量之比為2∶3。
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7.(2024·蘇錫常鎮四市高三模擬)催化電解含較低濃度的HCHO、NaOH混合溶液，可獲得H2與HCOONa(如圖1所示)，其中電極b表面覆蓋一種Mo與P形成的化合物(晶胞結構如圖2所示)作催化劑。
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催化劑可由MoO2與HPO4混合物與H2高溫灼燒制得(反應中N元素化合價不變)，該反應的化學方程式為______________________________
　　　　　　 　。
2MoO2+2(NH4)2HPO4+9H2
2MoP+4NH3+12H2O
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根據圖2，Mo原子個數是4，P原子個數是8×+8×
+2×=4，因此催化劑的化學式為MoP，則生成該催化劑的化學方程式為2MoO2+2HPO4+9H2
2MoP+4NH3+12H2O。
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8.(2024·南通市高三二模)MgO-Al2O3晶胞結構如圖所示(B中鎂原子未畫出)。用“ ”標記出B中的鎂原子。
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答案　
根據晶胞需滿足“無隙并置”要求，則在B中標出Mg如圖： 。
9.(2024·東臺市安豐中學等六校高三模擬)磁性氮化鐵的晶胞結構如圖1所示，沿z軸方向的投影如圖2所示，則該化合物的化學式為　　　　。
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Fe8N
晶胞中Fe原子數目為16×+8×+6=16，N原子數目為8×+1=2，Fe、N原子數目之比為8∶1，故該晶體化學式為 Fe8N。
10.(2024·新高考基地學校高三模擬)(1)電解質常選用鈰(Ce)的氧化物，晶胞結構如圖所示，其化學式為　　　　。
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CeO2
Ce位于頂角和面心，O位于晶胞內，因此所含Ce原子數為8×+6×
=4，所含O原子數為8，則該化合物的化學式為CeO2。
(2)當CuO進入Ce氧化物晶格后(Cu取代部分Ce)，電解效率顯著提升，其原因是　　　　 　　　。
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Cu取代部分Ce后產生氧空位，增強了的O2-傳導能力
11.(2024·南京高三二模)β-FeSO4的晶胞沿c軸(c軸垂直于a、b軸)方向投影的平面圖如圖所示，其中硫原子的雜化方式為　　；已知該晶胞中S原子的數目為4，試預測Fe2+是否占據該晶胞的所有頂角、面心和體心，并說明理由：______________________________________________________
　　 　　　　　　。
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sp3
否，若Fe2+占據晶胞所有頂角、面心和體心，則Fe2+的數目為
8×+6×+1=5，而S原子只有4個，不符合FeSO4的化學式
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在β-FeSO4的晶胞中，硫原子的價層電子對數為4，則雜化方式為sp3；已知該晶胞中S原子的數目為4，依據化學式，該晶胞中所含Fe2+的數目應為4，若Fe2+占據該晶胞的所有頂角、面心和體心，則該晶胞中含Fe2+數目不是4。
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12.(2024·南通海安高級中學高三模擬)CuFeS2的晶胞如圖1所示。
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(1)每個CuFeS2晶胞中含有的Fe原子個數為　。
(2)圖2所示結構單元不能作為CuFeS2晶胞的原因是____________________
　　　　　　　　　。
4
不能無隙并置成晶體，
不是最小重復單元
13.(2024·南通市高三三模)磷酸鐵鋰電池具有循環穩定性好的優點。充電時Li+脫嵌形成Li1-xFePO4(01
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0.25
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根據題中信息可知，Fe 存在于由O構成的正八面體內部，P 也存在于由O構成的正四面體中，從圖中可以看出晶胞中正八面體和正四面體結構都為4個，所以LiFePO4晶胞中含有4個Fe 、4個P、4個Li和16個O，題圖中灰球個數為8×+2×+4×=3，則 Li1-xFePO4為 Li3Fe4P4O16，所以1-x=x=0.25。
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13晶體類型與性質　晶體結構
1.常見的幾種典型晶體的主要性質
化學式 晶體類型 微粒間作用力 熔、沸點
CO2 分子晶體 分子間作用力 較低
H2O(冰) 分子晶體 分子間作用力 和氫鍵 較低
NaCl 離子晶體 離子鍵 較高
CsCl 離子晶體 離子鍵 較高
C(金剛石) 共價晶體 共價鍵 很高
SiO2 共價晶體 共價鍵 高
2.常見晶體中微粒的空間位置與數目
(1)如圖表示NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨的結構：
請回答下列問題：
①代表金剛石的是　　　　(填字母，下同)，其中每個碳原子與　　　　個碳原子最近且距離相等，碳原子的雜化方式為　　　　，金剛石屬于　　　晶體。
②代表石墨的是　　　　，每個正六邊形占有的碳原子數平均為　　　　。
③代表NaCl的是　　　　，每個Na+周圍與它最近且距離相等的Na+有　　　　個。
④代表CsCl的是　　　　，它屬于　　　　晶體，每個Cs+與　　　　個Cl-緊鄰。
⑤代表干冰的是　　　　，它屬于　　　　晶體，每個CO2分子與　　　　個CO2分子緊鄰。
(2)熟記幾種常見的晶胞結構及晶胞中含有的粒子數目
A.NaCl(含4個Na+，4個Cl-)
B.干冰(含4個CO2)
C.CaF2(含4個Ca2+，8個F-)
D.金剛石(含8個C)
E.體心立方(含2個粒子)
F.面心立方(含4個粒子)
1.(2024·蘇錫常鎮四市模擬)在CaF2晶胞中F-周圍距離最近的Ca2+形成的空隙構型為　　　　。
2.(2024·鎮江市丹陽高級中學高三模擬)二碳化釹(NdC2)的晶胞結構與氯化鈉相似，但由于啞鈴形的存在，使晶胞沿同一個方向拉長(如圖所示)。則二碳化釹晶體中1個周圍距離最近且等距的Nd2+圍成的幾何圖形為　　　　　　　　。
3.如圖為20個碳原子組成的空心籠狀分子 C20，該籠狀結構是由許多正五邊形構成。C20分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵(歐拉定理：面數=2+棱邊數-頂點數)，則：C20分子共有　　個正五邊形，共有　　　條棱邊。
4.(2024·南京、鹽城高三模擬)銅基催化劑須含合適物質的量之比的Cu2O與Cu。Cu2O的晶胞如圖所示(立方體)，Cu2O晶體的密度可表示為　　　 g·cm-3(用含a、NA的代數式表示，NA表示阿伏加德羅常數的值)。
5.(2024·常州市第一中學高三模擬)一種無機固體電解質，其由正離子An+、Bm+和負離子X-組成，該物質50.7 ℃以上形成無序結構(高溫相)，50.7 ℃以下變為有序結構(低溫相)，二者晶體晶胞結構如圖所示。
說明：圖中，“”為負離子；高溫相中的“”為正離子或空位；低溫相中的“”為An+，“”為Bm+。
(1)這種無機固體電解質的化學式為　　　　。
(2)“高溫相”具有良好的離子導電性，其主要原因是　　　 　　　　。
6.(2024·海安高級中學高三模擬)以H2O2為原料脫硝除去NO。
煙氣中的NO與O2反應緩慢。霧化后的H2O2在催化劑中Fe元素作用下可以產生具有極強氧化活性的·OH(羥基自由基)，·OH能將NO快速氧化為NO2、HNO3等物質。 H2O2在一種固體催化劑表面轉化的過程如圖所示：
(1)如圖所示，過程①可描述為　　　 　　　　。
(2)化學式為LaFeO2.7的催化劑中，Fe3+和Fe2+的物質的量之比為　　　　。
7.(2024·蘇錫常鎮四市高三模擬)催化電解含較低濃度的HCHO、NaOH混合溶液，可獲得H2與HCOONa(如圖1所示)，其中電極b表面覆蓋一種Mo與P形成的化合物(晶胞結構如圖2所示)作催化劑。
催化劑可由MoO2與HPO4混合物與H2高溫灼燒制得(反應中N元素化合價不變)，該反應的化學方程式為　　　 　　　　。
8.(2024·南通市高三二模)MgO Al2O3晶胞結構如圖所示(B中鎂原子未畫出)。用“”標記出B中的鎂原子。
9.(2024·東臺安豐中學等六校模擬)磁性氮化鐵的晶胞結構如圖1所示，沿z軸方向的投影如圖2所示，則該化合物的化學式為　　　　。
10.(2024·新高考基地學校模擬)(1)電解質常選用鈰(Ce)的氧化物，晶胞結構如圖所示，其化學式為　　　　。
(2)當CuO進入Ce氧化物晶格后(Cu取代部分Ce)，電解效率顯著提升，其原因是　　　
　　　　。
11.(2024·南京高三二模)β FeSO4的晶胞沿c軸(c軸垂直于a、b軸)方向投影的平面圖如圖所示，其中硫原子的雜化方式為　　　　　；已知該晶胞中S原子的數目為4，試預測Fe2+是否占據該晶胞的所有頂角、面心和體心，并說明理由： 　　　　。
12.(2024·南通海安高級中學高三模擬)CuFeS2的晶胞如圖1所示。
(1)每個CuFeS2晶胞中含有的Fe原子個數為　　　　。
(2)圖2所示結構單元不能作為CuFeS2晶胞的原因是　　　　。
13.(2024·南通市高三三模)磷酸鐵鋰電池具有循環穩定性好的優點。充電時Li+脫嵌形成Li1-xFePO4(0答案精析
核心精講
2.(1)①D　4　sp3　共價　②E　2　③A　12
④C　離子　8　⑤B　分子　12
模擬預測
1.正四面體形
2.正方形
解析　二碳化釹(NdC2)的晶胞結構與氯化鈉相似，但由于啞鈴形的存在，使晶胞沿同一個方向拉長，所有二碳化釹晶體中1個周圍距離最近且相等的4個Nd2+圍成的幾何圖形為正方形。
3.12　30
解析　根據圖知，每個頂點上有1個碳原子，所以頂點個數等于碳原子個數為20，每個頂點含有棱邊數=×3=1.5，則棱邊數1.5×20=30，每個面含有頂點個數=×5=，則面數=12，或根據歐拉定理得面數=2+棱邊數-頂點數=2+30-20=12。
4.
解析　據“均攤法”，晶胞中含8×+1=2個灰球、4個白球，結合化學式可知，灰球為氧、白球為銅，則Cu2O晶體的密度為 g·cm-3= g·cm-3。
5.(1)A2BX4　(2)“高溫相”晶胞中含有大量的四面體空位，為正離子的流動提供了運動通道
解析　(1)由低溫相晶胞結構可知，晶胞中X-的個數為8×+10×+4×+1=8，An+、Bm+的個數分別為4、2，則該無機固體電解質的化學式為A2BX4。
6.(1)H2O2失去電子被氧化為O2，Fe3+得到電子后被還原為Fe2+，晶體中部分O原子失去后形成氧空位　(2)2∶3
解析　(2)LaFeO2.7中La為+3價，O為-2價，設Fe3+有x個，Fe2+有(1-x)個，由正、負化合價代數和為0得3+3x+2(1-x)+(-2)×2.7=0，x=0.4，則Fe3+為0.4個，Fe2+為0.6個，Fe3+和Fe2+的物質的量之比為2∶3。
7.2MoO2+2(NH4)2HPO4+9H22MoP+4NH3+12H2O
解析　根據圖2，Mo原子個數是4，P原子個數是8×+8×+2×=4，因此催化劑的化學式為MoP，則生成該催化劑的化學方程式為2MoO2+2HPO4+9H22MoP+4NH3+12H2O。
8.
解析　根據晶胞需滿足“無隙并置”要求，則在B中標出Mg如圖：。
9.Fe8N
解析　晶胞中Fe原子數目為16×+8×+6=16，N原子數目為8×+1=2，Fe、N原子數目之比為8∶1，故該晶體化學式為 Fe8N。
10.(1)CeO2　(2)Cu取代部分Ce后產生氧空位，增強了的O2-傳導能力
解析　(1)Ce位于頂角和面心，O位于晶胞內，因此所含Ce原子數為8×+6×=4，所含O原子數為8，則該化合物的化學式為CeO2。
11.sp3　否，若Fe2+占據晶胞所有頂角、面心和體心，則Fe2+的數目為8×+6×+1=5，而S原子只有4個，不符合FeSO4的化學式
解析　在β FeSO4的晶胞中，硫原子的價層電子對數為4，則雜化方式為sp3；已知該晶胞中S原子的數目為4，依據化學式，該晶胞中所含Fe2+的數目應為4，若Fe2+占據該晶胞的所有頂角、面心和體心，則該晶胞中含Fe2+數目不是4。
12.(1)4　(2)不能無隙并置成晶體，不是最小重復單元
13.0.25
解析　根據題中信息可知，Fe 存在于由O構成的正八面體內部，P 也存在于由O構成的正四面體中，從圖中可以看出晶胞中正八面體和正四面體結構都為4個，所以LiFePO4晶胞中含有4個Fe 、4個P、4個Li和16個O，題圖中灰球個數為8×+2×+4×=3，則 Li1-xFePO4為 Li3Fe4P4O16，所以1-x=，x=0.25。

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