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高考化学晶胞结构知识中常见的考点及解题技

考点1、配位原子数。在晶体中,一个原子或离子周围所邻接的原子或离子的数目称为配位数。在离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数。在密堆积中,相同类型的堆积模型中原子的配位数是相同的。如体心立方堆积的晶体中原子的配位数是8如钠、钾、铁。六方最密堆积(锌、钛、镁)、面必立方最密堆积(铜、银、金)晶体中原子的配位数是12。注意:若晶体中微粒间以共价键结合,这样的晶体堆积不服从紧密堆积的原理。由于共价键具有饱和性,原子周围的配位原子数是由共价键的数目决写的。如在金刚石中原子的配位数是4,而在二氧化硅中氧原子的配位原子(C)是2.在氮化硼晶体中,氮原子的配位数是4.(氮化硼中氮的价键数是4,其中一个配位键)。提醒:在离子晶体或共价化合物晶体中,如果知道了晶体中一种原子的配位数,依据晶体化学式可计算出其配位原子数目。组成晶体的结构粒子配位数之比等于化学式中粒子数的反比。如氟化钙晶体中,钙离子的配位数是8,氟离子的配位数就是4.

例1、ReO3晶胞如图所示,铼原子配位数为_________

解:依据化学式ReO3,结合上图知:图中顶点的是铼元素(1个原子),棱上的是氧元素(3个原子)。铼元素的配位数为6.

考点2.坐标分数。原子在某一轴上坐标与该轴方向晶胞边长比值就是坐标分数。坐标分数是比值,不是实际距离。如某晶胞在X轴方向的边长是a,晶胞中的某原子在X轴的坐标是a/2,该原子的坐分数就是1/2.

例2、XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为(1/2,1/2,1/2)。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为________;

答案   (0,0,r/c) 

考点3.晶胞中原子或离子数。晶胞中的结构粒子数是用均摊法求的。如果晶胞的粒子被n个晶胞共有,此粒子对一个晶胞的贡献就是1/n.(n=2x/晶棱之间夹角)注意:1、晶胞是基本单元,但基本单元不一定是晶胞。如金刚石晶胞是立方体,但五个碳围成一个正四面体也是一个基本单元,六个原子组成一个最小环也是一个基本单元。2.在计算晶胞中粒子数时,一定要弄清粒子在晶胞中的位置。观察晶胞示意图时,一般能够看到晶胞六个面中的三个面,运用晶胞结构的对称性,就可确定粒子位置。

考点4.晶胞中粒子位置转换。晶胞是从晶体结构中截取下来的平行六面体。但截的位置不同,粒子在晶胞中的位置不同。如氯化钠晶胞,有的晶胞示意图中氯在晶胞顶点及面心,而钠在六面体的棱上及体心,有的晶胞示意图中,钠在顶点及面必,而氯在棱上与体心位置。但不论怎样下切截取,粒子之间的距离是不变的。如氯化锶晶胞示意图中,氯在顶点锶离子在体心。如果把锶放在晶胞示意图顶点,氯必在晶胞体心。

考点5.粒子间中距离。粒子之间距离是由结构粒子的半径大小决定的。一定要弄清哪些粒子是邻接的即两球相切。依据相切的粒子之间距离计算出其它不相邻的粒子之间的距离子。面心立方最密堆积的晶胞,面对角线上的三个粒子邻接的(如铜晶胞),对角线长为4r,体心立方堆积晶胞(如铁晶胞),体对角线上的三个粒子是邻接的,体对角线长4r。金刚石晶胞体对角线上的四个原子是邻接的,体对角线长是8r。氟化钙晶胞的体对角线上的粒子是邻接的,体对角线长为4[r(Ca2+)+r(F-)].

考点6晶体密度计算.晶体密度的计算要点其它的文章中已有说明,请阅读上一文《高中化学:晶体密度计算》

考点7.晶胞中原子杂化类型。当然是指共价晶体。如氮化硼晶体中氮的杂化类型是SP3杂化考点8.晶体中夹角。如果是共价晶体,键角依据原子的杂化类型判断。如果是离子晶体依据几何知识计算即可。

考点9.晶体空间利用率计算。晶胞中原子或离子的体积总和除以晶胞的体积。要注意长度单位的换算为统一单位。




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