发布时间 : 星期五 文章（新课改省份专用）2020版高考化学一轮复习第五章第四节晶体结构与性质学案（含解析）更新完毕开始阅读2bbd9dad66ec102de2bd960590c69ec3d4bbdb2b
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解析：分析晶胞结构可知，Fe位于棱边和体心，S2位于顶点和面心，因此每个晶胞1112＋2－
中含有的Fe个数＝12×＋1＝4，每个晶胞中含有的S2个数＝6×＋8×＝4，即每个晶
4284M－733
胞中含有4个FeS2。一个晶胞的质量＝ g，晶胞的体积＝(a×10) cm，该晶体密度＝
2＋
2－
NA
4M4M－321－3
g·cm。正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正－73 g·cm＝3×10
NA(a×10)NAa八面体的边长为
答案：
4M2
a nm。 2
21
NAa3
×10
2a 2
9.(2018·全国卷Ⅲ节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为________。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm(列出计算式)。
－3
解析：金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为a cm，则六棱柱上下面的面积均为6×
323
a cm2，则六棱柱的体积为6×a2c cm3，锌原子在六棱柱的顶点、44
11
上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数＝12×＋2×＋3＝6，因此一个晶胞中Zn的质
6265×6
量＝ g，由此可知，Zn的密度＝65×6
NA
NA×6×
65×6
32
×ac4
g·cm。
－3
答案：六方最密堆积(A3型)
32
NA×6××ac4
10．(2017·全国卷Ⅰ节选)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________ nm，与K紧邻的O个数为________。
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(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
解析：(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即
2
×0.446 nm≈0.315 nm。2
由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。(2)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。
答案：(1)0.315 12 (2)体心 棱心
11．(2017·全国卷Ⅲ节选)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O)为_______nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn)为________ nm。
2＋
2－
解析：因为O采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O半径的4倍，则有 [4r(O)]＝2a，解得r(O)＝
2＋
2－
2
2
2－
2－
2－
2
×0.420 nm≈0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根4
2＋
据晶胞的结构可得2r(Mn)＋2r(O)＝a′，代入数据解得r(Mn)＝0.076 nm。
答案：0.148 0.076
12．锗(Ge)是典型的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。锗单晶具有金刚石型结构。回答下列问题：
2－
(1)金刚石晶胞如图1所示，其中含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，碳原子在晶胞中的空间占有率为__________(不要求计算结果)。
(2)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图21??1?11?为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为?，0，?；C为?，，0?。则D2??2?22?
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原子的坐标参数为________。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a′＝565.76 pm，其密度为________g·cm(列出计算式即可)。
解析：(1)由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，11
顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4＋6×＋8×＝8；若C原子半径为r，
281
金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体体对角线长度的就是C—C键的键长，
4
438×πr3
4?3?38×π×?a?3?8?
－3
即
33
a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空间占有率＝48
a3＝a3＝
3π
。(2)①对照晶胞图示、坐标系以及A、B、C的坐标，选A作为参照，观察D在晶胞中16
1???111?的位置?体对角线的处?，由B、C的坐标可以推知D的坐标为?，，?。②类似金刚石晶4???444?胞，1个Ge单晶的晶胞中含有8个锗原子，则ρ＝8×73×10－3
3 g·cm。
6.02×565.76
答案：(1)8
3 8
3π 16
7
7
8×73－3
＝－103 g·cm
NA×(565.76×10)
8×73×10?111?(2)①?，，? ②3 6.02×565.76?444?
13．(2019·广东六校联考)铁、钴、镍的性质非常相似，它们的化合物应用十分广泛。回答下列问题：
(1)基态铁原子的价电子排布式为____________。铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是____________。
(2)CoCl2溶于氨水并通入空气，可从溶液中结晶出橙黄色的[Co(NH3)6]Cl3晶体。该配合物中配体分子的立体构型是_________，其中心原子的杂化轨道类型为_________。
(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，Fe(CO)5的熔点为253 K，沸点为376 K，则Ni(CO)4固体属于________晶体，其中存在的化学键类型为__________________。
(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni和Fe的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点：NiO____(填“>”“<”或“＝”)FeO，原因是___________________________。
(5)Fe3O4晶体中，O的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe填充在正四面体空隙中，Fe和另一半Fe填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O数之比为________，有________%的正八面体空隙没有填充阳离子。
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2－
3＋
2＋
3＋
2－
2－
2－
2＋
2＋
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Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18 g·cm__________pm。(写出表达式)
－3
，则该晶胞参数a＝
解析：(1)铁是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d4s；钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d4s、3d4s，三种元素原子的核外未成对电子数分别为4、3、2，未成对电子数最多的是铁。(2)在[Co(NH3)6]Cl3晶体中配体分子是氨气分子，氨气分子中N原1
子的价层电子对个数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，立体构型是三角锥形，其中心原子的杂
2化轨道类型为sp。(3)Fe(CO)5的熔点为253 K，沸点为376 K，熔沸点较低，因此Ni(CO)4的熔沸点也较低，Ni(CO)4固体属于分子晶体；存在的化学键有配位键、共价键。(4)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni的离子半径小于Fe的离子半径，所以熔点是NiO>FeO。(5)结构中如1、3、6、7的O围成的112－2－
正四面体空隙有8个，O数目为8×＋6×＝4，故正四面体空隙数与O数目之比为8∶4
82＝2∶1；如图结构单元中每个棱心均为正八面体空隙中心，每个棱心被图示结构单元所共用，12－
故1个图示结构单元中正八面体空隙数目为12×＋1＝4,1个结构单元中有4个O，故有
42个Fe和1个Fe，由题可知1个Fe和1个Fe填充在正八面体空隙中，即还有2个正八面体空隙没有填充阳离子，有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。晶胞中有8个图示结构单元，1 mol晶胞的质量为8×(3×56＋4×16)g＝8×232 g，则晶体密度＝38×232 g8×232－310
－10323＝5.18 g·cm，故a＝23×10pm。 (a×10 cm)×6.02×105.18×6.02×10
答案：(1)3d4s 铁(或Fe) (2)三角锥形 sp (3)分子 配位键、共价键
(4)> 相同电荷的离子，半径越小，离子间的静电作用力越大，离子晶体的晶格能越大
3
(5)2∶1 50
8×23210
23×10
5.18×6.02×10
6
2
3
3＋
2＋
3＋
2＋
2＋
2－
2＋
3
7
2
8
2
6
2
[归纳拓展] 晶胞参数及相关计算 (1)晶胞参数
①晶胞的形状和大小可用6个参数来表示，包含晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互
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间的夹角α、β、γ。如立方晶胞中，晶胞参数a＝b＝c，α＝β＝γ＝90°。
②晶胞参数的计算
(2)晶体密度的计算方法
晶胞占有的微粒体积
(3)空间利用率＝。
晶胞体积
(4)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a) ①面对角线长＝2a。 ②体对角线长＝3a。
③体心立方堆积4r＝3a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝2a(r为原子半径)。
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