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晶胞 晶体结构的测定
第2课时
目录
新知探究（一）
晶胞
新知探究（二）
晶胞结构的测定
课时跟踪检测
晶胞
新知探究(一)
1.晶胞概念
描述晶体结构的基本单元。
2.晶胞的排列特点
常规的晶胞都是 体,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
平行六面
[微点拨] 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。
3.晶胞中微粒的计算方法——均摊法
均摊是指每个晶胞中平均拥有的粒子数目。若每个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子就有个粒子属于该晶胞。
(1)相关计算
平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算方法如下:
①晶胞的顶角原子是 个晶胞共用;
②晶胞棱上的原子是 个晶胞共用;
③晶胞面上的原子是 个晶胞共用。
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4
2
(2)示例分析
①铜晶胞
位于顶角上的铜原子为 个晶胞共用;位于面上的铜原子为 个晶胞共用。
因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8× +6× =4。
8
2
②NaCl晶胞
Cl-位于顶角和面心,共有 个;
Na+位于棱上和体心,共有 个。
[微思考] 由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目
提示:由晶胞构成的晶体,其化学式不表示一个分子中原子的数目,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
4
4
题点多维训练
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)晶胞是晶体中最小的平行六面体( )
(2)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同( )
(3)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成( )
(4)铜晶体中平均每个晶胞中含有14个铜原子( )
×
×
×
×
2.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶胞结构示意图如图所示,它的化学式是 ( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O5
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
√
解析:观察钛酸钡晶胞结构示意图可知,Ba在立方体的中心,完全属于该晶胞;Ti处于立方体的8个顶角,每个Ti原子有属于该晶胞;O处于立方体的12条棱的中点,每个O原子有属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)=1∶∶=1∶1∶3。
3.某晶体的结构单元如图所示(正三棱柱),晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 ( )
A.3∶9∶4 B.1∶4∶2
C.2∶9∶4 D.3∶8∶5
解析:该结构中含A原子个数为6×=,B原子个数为6×+3×=2,C原子个数为1,则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。
√
4.根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题。
(1)根据图Ⅰ分析,铜晶胞平均含有的铜原子数是 。
解析:铜晶胞平均含有的铜原子数为×8+ ×6=4。
(2)根据图Ⅱ分析,干冰晶胞平均含有的CO2分子数是 。
解析:干冰晶胞平均含有的CO2分子数为×8+×6=4。
4
4
(3)根据图Ⅲ分析,碘晶体中碘分子的排列有 种不同的方向。
解析:根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知,碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向。
(4)根据图Ⅳ分析,晶体M的化学式是 。
解析:晶体M的晶胞中,N(A)∶N(B)=∶1=1∶1,故M的化学式为AB或BA。
2
AB(或BA)
|思维建模|晶胞或晶体结构中粒子数目的计算
如某个粒子为n个晶胞(或晶体结构)所共用,则该粒子有属于这个晶胞(或晶体结构)。
平行六面体晶胞
六棱柱晶体结构
续表
新知探究(二)
晶胞结构的测定
1.结构测定
(1)常用仪器:X射线衍射仪。
(2)测定方法:当单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。
2.信息处理
形状和大小
对称
数目和位置
题点多维训练
1．下列有关说法正确的是( )
A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B．石英玻璃和水晶的衍射图谱相同
C．通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，不能推出乙酸分子的空间结构
D．晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定键长和键角
√
解析:石英玻璃是非晶态二氧化硅,水晶是晶态二氧化硅,则水晶的衍射图谱中会出现分立的斑点或明锐的衍射峰,而石英玻璃的衍射图谱中不会出现分立的斑点或明锐的衍射峰,二者的衍射图谱不同,B项错误;通过晶体的X射线衍射实验,可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键,确定键长和键角,从而得出物质的空间结构,C、D项错误。
2.关于测定晶体结构错误的是 ( )
A.对乙酸晶体进行测定,晶胞中含有1个乙酸分子
B.经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小
C.经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
D.经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置
√
解析:A项,对乙酸晶体进行测定,可以得到晶胞结构中含有4个乙酸分子,错误;B项,经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小,正确;C项,经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型,正确;D项,经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置,正确。
课时跟踪检测
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√
1.下列关于晶体的说法中不正确的是 ( )
A.所有的晶胞都是平行六面体
B.晶胞是晶体结构的基本单元
C.晶胞的密度与晶体密度相同
D.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
解析:通常人们习惯采用的晶胞都是平行六面体,但并非所有的晶胞都是平行六面体,A项错误。
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√
2.(2024·广东梅州期中)下列图示结构中,属于晶胞的是 ( )
A B C D
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解析:图示结构三条竖棱上有原子,另一条竖棱上没有原子,且前后两个面也不相同,无法无隙并置,不属于晶胞,A错误;图示结构中左右两个面不同,四条竖棱中只有其中一条有原子,无法无隙并置,不属于晶胞,B错误;图示结构8个顶点都有一个原子,体心也有一个原子,能无隙并置,属于晶胞,C正确;图示结构中上下两个面、左右两个面、前后两个面均不相同,无法无隙并置,不属于晶胞,D错误。
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√
3.对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是 ( )
A.该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体
B.该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子
C.平均每个晶胞中有14个原子
D.平均每个晶胞中有4个原子
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解析:该晶胞是最小的重复单元,为六方面心结构,A正确;该晶胞是六方面心结构,在晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子,B正确;由于顶点为8个晶胞所共有,面为2个晶胞所共有,所以平均每个晶胞中含有的原子个数为8×+6×=4(个),C错误,D正确。
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4.(2024·辽宁沈阳期末)现有四种晶体的晶胞,其微粒质点排列方式如图所示,其中化学式正确的是 ( )
A.AB2 B.EF2 C.XY3Z D.AB3
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解析:根据均摊法可知,一个A晶胞中含A的个数为1个,B的个数为8×=1,故化学式为AB,A错误;根据均摊法可知,B结构中含E的个数为4×=个,F的个数为4×=,故化学式为EF,B错误;根据均摊法可知,一个C晶胞中含X的个数为1个,Y的个数为6×=3个,Z的个数为8×=1,故化学式为XY3Z,C正确;根据均摊法可知,一个D晶胞中含A的个数为8×+6×=4个,B的个数为12×+1=4,故化学式为AB,D错误。
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√
5.(2024·江西宜春模拟预测)下列化学用语或表述正确的是 ( )
A.基态Fe2+价电子轨道表示式为
B.[Cu(NH3)4]2+中铜的杂化方式为sp3
C.O3中的共价键类型为极性键
D.氟化钙晶胞可表示为
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解析:Fe原子序数26,基态Fe2+价电子轨道表示式为 ,
A错误;[Cu(NH3)4]2+为平面结构,所以铜的杂化方式不可能是sp3杂化,B错误;O3为极性分子,则分子中共价键类型为极性键,C正确; 无法“无隙并置”,不是氟化钙的晶胞结构,D错误。
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√
6.钛原子(Ti)在一定条件下和碳原子可形成气态团簇分子,分子模型如图所示(白球表示Ti原子,黑球表示碳原子),它的化学式为 ( )
A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3
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解析:由题意可知该物质是气态团簇分子而不是晶体,该结构就是其分子结构,分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子,直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可,根据分子模型可知一个分子中含有12+1=13个碳原子,8+6=14个钛原子,因此化学式为Ti14C13 。
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√
7.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是 ( )
A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12
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解析:Z处于晶胞中心,被一个晶胞占有,X处于顶点上,被8个晶胞占有,Y处于棱上,被4个晶胞占有,故晶胞中含有Z原子的数目为1,含有X原子的数目为8×=1,含有Y原子的数目为12×=3,所以Z、X、Y的原子个数比是1∶1∶3,所以其化学式为ZXY3。
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√
8.钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为 ( )
A.VO3 B.VO2
C.V2O3 D.V2O4
解析:由晶胞图可知,V位于晶胞的顶角和体心,V的个数为1+8×=
2,有4个O位于晶胞面上,2个O位于晶胞内部,则O的个数为4×+2=4,则该晶体的化学式为VO2。
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√
9.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构,镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有一个镁原子;6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 ( )
A.MgB B.MgB2
C.Mg2B D.Mg3B2
解析:硼原子数为6,镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶角,共有镁原子数为2× +12× =3,则镁、硼原子个数之比为1∶2。
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√
10.下列说法正确的是 ( )
A.H3PO2和H3PO4是同素异形体
B.P和S的空间结构相同
C.H2SO4中存在H—H极性共价键
D.如图所示晶胞的化学式是Na14Cl13
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解析:H3PO2和H3PO4是化合物,不是同素异形体,A错误;S的中心原子S原子的价层电子对数为4+ =4,为sp3杂化,空间结构为正四面体形;P的中心原子P原子的价层电子对数为4+ =4,为sp3杂化,空间结构为正四面体形,B正确;H2SO4中存在O—H极性共价键,不存在氢氢键,C错误;根据“均摊法”,晶胞中含8× +6× =4个Na、12× +1=4个Cl,化学式是NaCl,D错误。
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11.(2024·福建厦门期中)回答下列问题:
(1)氮和铁能形成一种磁性材料,其晶胞如图所示,该晶胞中Fe原子的个数为 ,该磁性材料的化学式为 。
解析:Fe原子位于晶胞的顶点和面心,Fe原子的个数=8×+6×=
4,N原子位于体心,N原子的个数=1,化学式为Fe4N。
4
Fe4N
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(2)氯化铯晶体结构如图所示,每个铯离子紧邻 个氯离子,阴离子与阳离子的个数比是 。
解析:CsCl的晶胞中铯离子和氯离子的配位数都是8,即每个铯离子周围有8个氯离子,每个氯离子周围也有8个铯离子。
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1∶1
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(3)铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。
解析:以顶点Cu原子为研究对象,与之最近的Cu原子位于面心,每个顶点为8个晶胞共用,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 =12。
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(4)常压下,甲醇CH3OH( )的沸点为65 ℃,甲醛HCHO
( )沸点为-19 ℃。两者的相对分子质量接近,但甲醇的沸点比甲醛高,主要原因是____________________________________________
。
解析:甲醇分子之间形成了分子间氢键,甲醛分子间只是分子间作用力,而没有形成氢键,故甲醇的沸点高。
甲醇分子含有O—H,甲醇分子间存在着氢键,所以
甲醇的沸点比甲醛高
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(5)NH3、CH4、HF、H2O分子中,价键的极性由强到弱的顺序是 。
解析:成键元素的电负性相差越大,共价键的极性越大,而电负性:F>O>N>C,故NH3、CH4、HF、H2O分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF>H2O>NH3>CH4。
H—F>H—O>H—N>H—C(或HF>H2O>NH3>CH4)
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(6)F、Cl、Br、I、At等简称卤素,(CN)2称为“拟卤素”,在性质上与卤素相似,(CN)2里各原子均满足8电子稳定结构。写出(CN)2的电子式 。
解析:N原子的最外层有5个电子,C原子的最外层有4个电子,每个N原子与C原子形成3对共用电子对,C原子之间形成一对共用电子对,每个原子形成8电子结构,电子式为︰N C︰C N︰。
︰N C︰C N︰
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高阶思维训练
12.(2024·江苏省前黄高级中学上学期阶段检测)下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.Fe元素位于元素周期表的ⅧB族
B.绿矾中Fe2+核外有6个未成对电子
C.K3[Fe(CN)6](赤血盐)是含有配位键的离子化合物
D.若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物
之一的晶胞结构如图所示,则其化学式为Fe4C3
√
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解析:Fe是26号元素,位于周期表的第Ⅷ族,A项错误;Fe2+价电子排布为3d6,核外有4个未成对电子,B项错误;K3[Fe(CN)6](赤血盐)中Fe3+通过配位键与6个CN-结合为,K3[Fe(CN)6]是含有配位键的离子化合物,C项正确;若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物之一的晶胞结构如题图所示,根据均摊原则,碳原子数为4× +2× =2、铁原子数为8× =1,则其化学式为FeC2,D项错误。
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13.(2024·盐城第一中学第二次学情调研)钛、铬、铁、镍、铜、锌等金属及其化合物在工业上有重要用途。钛铁合金是钛系储氢合金的代表,该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
(1)Ti的基态原子价电子排布式为 。
解析:Ti的原子序数为22,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,其价电子排布式为3d24s2。
3d24s2
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(2)Fe的基态原子共有 种不同能级的电子。
解析:Fe的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,共7种不同能级的电子。
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(3)硫化锌(ZnS)也是一种常见含硫化合物,其晶胞结构如图所示,ZnS晶体中,Zn2+的配位数是 ;
与S2-最近且距离相等的S2-的个数是 。
解析:由晶胞结构可知,离Zn2+最近的S2-有4个,Zn2+填充在4个S2-构成的四面体中,故Zn2+的配位数是4;与顶点S2-最近且距离相等的S2-位于面心,个数是=12。
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(4)化合物M由K、O两种元素组成,其晶胞结构如图,则M的化学式为 。
解析:结合晶胞结构,据切割法可计算K+的个数为8× +6× =4;
的个数为12× +1=4,则M的化学式为KO2。
KO2第2课时 晶胞 晶体结构的测定
新知探究(一)——晶胞
1.晶胞概念
描述晶体结构的基本单元。
2.晶胞的排列特点
常规的晶胞都是 体,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
[微点拨] 所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。
3.晶胞中微粒的计算方法——均摊法
均摊是指每个晶胞中平均拥有的粒子数目。若每个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子就有个粒子属于该晶胞。
(1)相关计算
平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算方法如下:
①晶胞的顶角原子是 个晶胞共用;
②晶胞棱上的原子是 个晶胞共用;
③晶胞面上的原子是 个晶胞共用。
(2)示例分析
①铜晶胞位于顶角上的铜原子为 个晶胞共用;位于面上的铜原子为 个晶胞共用。
因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×+6×=4。
②NaCl晶胞
Cl-位于顶角和面心,共有 个;Na+位于棱上和体心,共有 个。
[微思考] 由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)晶胞是晶体中最小的平行六面体 ( )
(2)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同 ( )
(3)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成 ( )
(4)铜晶体中平均每个晶胞中含有14个铜原子 ( )
2.钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶胞结构示意图如图所示,它的化学式是 ( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O5
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
3.某晶体的结构单元如图所示(正三棱柱),晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 ( )
A.3∶9∶4 B.1∶4∶2
C.2∶9∶4 D.3∶8∶5
4.根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题。
(1)根据图Ⅰ分析,铜晶胞平均含有的铜原子数是 。
(2)根据图Ⅱ分析,干冰晶胞平均含有的CO2分子数是 。
(3)根据图Ⅲ分析,碘晶体中碘分子的排列有 种不同的方向。
(4)根据图Ⅳ分析,晶体M的化学式是 。
|思维建模|晶胞或晶体结构中粒子数目的计算
如某个粒子为n个晶胞(或晶体结构)所共用,则该粒子有属于这个晶胞(或晶体结构)。
平行六面体晶胞
六棱柱晶体结构
新知探究(二)——晶胞结构的测定
1.结构测定
(1)常用仪器:X射线衍射仪。
(2)测定方法:当单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。
2.信息处理
[题点多维训练]
1.下列有关说法正确的是 ( )
A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同
C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验,只能测定晶胞中含有的乙酸分子数,不能推出乙酸分子的空间结构
D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键,也不能确定键长和键角
2.关于测定晶体结构错误的是 ( )
A.对乙酸晶体进行测定,晶胞中含有1个乙酸分子
B.经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小
C.经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
D.经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置
第2课时 晶胞 晶体结构的测定
新知探究(一)
2.平行六面 3.(1)①8 ②4 ③2 (2)①8 2 ②4 4
[微思考]
提示:由晶胞构成的晶体,其化学式不表示一个分子中原子的数目,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
[题点多维训练]
1.(1)× (2)× (3)× (4)×
2.选D 观察钛酸钡晶胞结构示意图可知,Ba在立方体的中心,完全属于该晶胞;Ti处于立方体的8个顶角,每个Ti原子有属于该晶胞;O处于立方体的12条棱的中点,每个O原子有属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)=1∶∶=1∶1∶3。
3.选B 该结构中含A原子个数为6×=,B原子个数为6×+3×=2,C原子个数为1,则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。
4.解析:(1)铜晶胞平均含有的铜原子数为×8+×6=4。(2)干冰晶胞平均含有的CO2分子数为×8+×6=4。(3)根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知,碘晶体中碘分子的排列有2种不同的方向。(4)晶体M的晶胞中,N(A)∶N(B)=∶1=1∶1,故M的化学式为AB或BA。
答案:(1)4 (2)4 (3)2 (4)AB(或BA)
新知探究(二)
2.形状和大小 对称 数目和位置
[题点多维训练]
1.选A 石英玻璃是非晶态二氧化硅,水晶是晶态二氧化硅,则水晶的衍射图谱中会出现分立的斑点或明锐的衍射峰,而石英玻璃的衍射图谱中不会出现分立的斑点或明锐的衍射峰,二者的衍射图谱不同,B项错误;通过晶体的X射线衍射实验,可以判断出晶体中哪些原子间存在化学键,确定键长和键角,从而得出物质的空间结构,C、D项错误。
2.选A A项,对乙酸晶体进行测定,可以得到晶胞结构中含有4个乙酸分子,错误;B项,经过计算可以从衍射图形获得晶胞形状和大小,正确;C项,经过计算可以从衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型,正确;D项,经过计算可以从衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置,正确。课时跟踪检测(十五) 晶胞 晶体结构的测定
1.下列关于晶体的说法中不正确的是 ( )
A.所有的晶胞都是平行六面体
B.晶胞是晶体结构的基本单元
C.晶胞的密度与晶体密度相同
D.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
2.(2024·广东梅州期中)下列图示结构中,属于晶胞的是 ( )
A B C D
3.对于某晶胞(如图所示)的描述错误的是 ( )
A.该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体
B.该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子
C.平均每个晶胞中有14个原子
D.平均每个晶胞中有4个原子
4.(2024·辽宁沈阳期末)现有四种晶体的晶胞,其微粒质点排列方式如图所示,其中化学式正确的是 ( )
A.AB2 B.EF2 C.XY3Z D.AB3
5.(2024·江西宜春模拟预测)下列化学用语或表述正确的是 ( )
A.基态Fe2+价电子轨道表示式为
B.[Cu(NH3)4]2+中铜的杂化方式为sp3
C.O3中的共价键类型为极性键
D.氟化钙晶胞可表示为
6.钛原子(Ti)在一定条件下和碳原子可形成气态团簇分子,分子模型如图所示(白球表示Ti原子,黑球表示碳原子),它的化学式为 ( )
A.Ti14C13 B.TiC
C.Ti14C4 D.Ti4C3
7.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是 ( )
A.ZXY3 B.ZX2Y6
C.ZX4Y8 D.ZX8Y12
8.钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为 ( )
A.VO3 B.VO2
C.V2O3 D.V2O4
9.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构,镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有一个镁原子;6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为 ( )
A.MgB B.MgB2
C.Mg2B D.Mg3B2
10.下列说法正确的是 ( )
A.H3PO2和H3PO4是同素异形体
B.P和S的空间结构相同
C.H2SO4中存在H—H极性共价键
D.如图所示晶胞的化学式是Na14Cl13
11.(2024·福建厦门期中)回答下列问题:
(1)氮和铁能形成一种磁性材料,其晶胞如图所示,该晶胞中Fe原子的个数为 , 该磁性材料的化学式为 。
(2)氯化铯晶体结构如图所示,每个铯离子紧邻 个氯离子,阴离子与阳离子的个数比是 。
(3)铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。
(4)常压下,甲醇CH3OH()的沸点为65 ℃,甲醛HCHO()沸点为-19 ℃。两者的相对分子质量接近,但甲醇的沸点比甲醛高,主要原因是 。
(5)NH3、CH4、HF、H2O分子中,价键的极性由强到弱的顺序是 。
(6)F、Cl、Br、I、At等简称卤素,(CN)2称为“拟卤素”,在性质上与卤素相似,(CN)2里各原子均满足8电子稳定结构。写出(CN)2的电子式 。
高阶思维训练
12.(2024·江苏省前黄高级中学上学期阶段检测)下列有关铁及其化合物的说法正确的是 ( )
A.Fe元素位于元素周期表的ⅧB族
B.绿矾中Fe2+核外有6个未成对电子
C.K3[Fe(CN)6](赤血盐)是含有配位键的离子化合物
D.若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物之一的晶胞结构如图所示,则其化学式为Fe4C3
13.(2024·盐城第一中学第二次学情调研)钛、铬、铁、镍、铜、锌等金属及其化合物在工业上有重要用途。钛铁合金是钛系储氢合金的代表,该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
(1)Ti的基态原子价电子排布式为 。
(2)Fe的基态原子共有 种不同能级的电子。
(3)硫化锌(ZnS)也是一种常见含硫化合物,其晶胞结构如图所示,ZnS晶体中,Zn2+的配位数是 ;与S2-最近且距离相等的S2-的个数是 。
(4)化合物M由K、O两种元素组成,其晶胞结构如图,则M的化学式为 。
课时跟踪检测(十五)
1.选A 通常人们习惯采用的晶胞都是平行六面体,但并非所有的晶胞都是平行六面体,A项错误。
2.选C 图示结构三条竖棱上有原子,另一条竖棱上没有原子,且前后两个面也不相同,无法无隙并置,不属于晶胞,A错误;图示结构中左右两个面不同,四条竖棱中只有其中一条有原子,无法无隙并置,不属于晶胞,B错误;图示结构8个顶点都有一个原子,体心也有一个原子,能无隙并置,属于晶胞,C正确;图示结构中上下两个面、左右两个面、前后两个面均不相同,无法无隙并置,不属于晶胞,D错误。
3.选C 该晶胞是最小的重复单元,为六方面心结构,A正确;该晶胞是六方面心结构,在晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子,B正确;由于顶点为8个晶胞所共有,面为2个晶胞所共有,所以平均每个晶胞中含有的原子个数为8×+6×=4(个),C错误,D正确。
4.选C 根据均摊法可知,一个A晶胞中含A的个数为1个,B的个数为8×=1,故化学式为AB,A错误;根据均摊法可知,B结构中含E的个数为4×=个,F的个数为4×=,故化学式为EF,B错误;根据均摊法可知,一个C晶胞中含X的个数为1个,Y的个数为6×=3个,Z的个数为8×=1,故化学式为XY3Z,C正确;根据均摊法可知,一个D晶胞中含A的个数为8×+6×=4个,B的个数为12×+1=4,故化学式为AB,D错误。
5.选C Fe原子序数26,基态Fe2+价电子轨道表示式为,A错误;[Cu(NH3)4]2+为平面结构,所以铜的杂化方式不可能是sp3杂化,B错误;O3为极性分子,则分子中共价键类型为极性键,C正确;无法“无隙并置”,不是氟化钙的晶胞结构,D错误。
6.选A 由题意可知该物质是气态团簇分子而不是晶体,该结构就是其分子结构,分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子,直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可,根据分子模型可知一个分子中含有12+1=13个碳原子,8+6=14个钛原子,因此化学式为Ti14C13 。
7.选A Z处于晶胞中心,被一个晶胞占有,X处于顶点上,被8个晶胞占有,Y处于棱上,被4个晶胞占有,故晶胞中含有Z原子的数目为1,含有X原子的数目为8×=1,含有Y原子的数目为12×=3,所以Z、X、Y的原子个数比是1∶1∶3,所以其化学式为ZXY3。
8.选B 由晶胞图可知,V位于晶胞的顶角和体心,V的个数为1+8×=2,有4个O位于晶胞面上,2个O位于晶胞内部,则O的个数为4×+2=4,则该晶体的化学式为VO2。
9.选B 硼原子数为6,镁原子位于上、下面心(2个)及12个顶角,共有镁原子数为2×+12×=3,则镁、硼原子个数之比为1∶2。
10.选B H3PO2和H3PO4是化合物,不是同素异形体,A错误;S的中心原子S原子的价层电子对数为4+=4,为sp3杂化,空间结构为正四面体形;P的中心原子P原子的价层电子对数为4+=4,为sp3杂化,空间结构为正四面体形,B正确;H2SO4中存在O—H极性共价键,不存在氢氢键,C错误;根据“均摊法”,晶胞中含8×+6×=4个Na、12×+1=4个Cl,化学式是NaCl,D错误。
11.解析:(1)Fe原子位于晶胞的顶点和面心,Fe原子的个数=8×+6×=4,N原子位于体心,N原子的个数=1,化学式为Fe4N。(2)CsCl的晶胞中铯离子和氯离子的配位数都是8,即每个铯离子周围有8个氯离子,每个氯离子周围也有8个铯离子。(3)以顶点Cu原子为研究对象,与之最近的Cu原子位于面心,每个顶点为8个晶胞共用,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为=12。(4)甲醇分子之间形成了分子间氢键,甲醛分子间只是分子间作用力,而没有形成氢键,故甲醇的沸点高。(5)成键元素的电负性相差越大,共价键的极性越大,而电负性:F>O>N>C,故NH3、CH4、HF、H2O分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF>H2O>NH3>CH4。(6)N原子的最外层有5个电子,C原子的最外层有4个电子,每个N原子与C原子形成3对共用电子对,C原子之间形成一对共用电子对,每个原子形成8电子结构,电子式为︰N C︰C N︰。
答案:(1)4 Fe4N (2)8 1∶1 (3)12 (4)甲醇分子含有O—H,甲醇分子间存在着氢键,所以甲醇的沸点比甲醛高
(5)H—F>H—O>H—N>H—C(或HF>H2O>NH3>CH4)
(6)︰N C︰C N︰
12.选C Fe是26号元素,位于周期表的第Ⅷ族,A项错误;Fe2+价电子排布为3d6,核外有4个未成对电子,B项错误;K3[Fe(CN)6](赤血盐)中Fe3+通过配位键与6个CN-结合为,K3[Fe(CN)6]是含有配位键的离子化合物,C项正确;若K4[Fe(CN)6](黄血盐)受热分解产物之一的晶胞结构如题图所示,根据均摊原则,碳原子数为4×+2×=2、铁原子数为8×=1,则其化学式为FeC2,D项错误。
13.解析:(1)Ti的原子序数为22,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,其价电子排布式为3d24s2。(2)Fe的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,共7种不同能级的电子。(3)由晶胞结构可知,离Zn2+最近的S2-有4个,Zn2+填充在4个S2-构成的四面体中,故Zn2+的配位数是4;与顶点S2-最近且距离相等的S2-位于面心,个数是=12。(4)结合晶胞结构,据切割法可计算K+的个数为8×+6×=4;的个数为12×+1=4,则M的化学式为KO2。
答案:(1)3d24s2 (2)7 (3)4 12 (4)KO2
