1、晶體的計算(習題課)1.NaCl晶胞如圖所示。在晶胞中,表示Cl-,表示Na+。已知NaCl晶體的密度為 gcm-3,NaCl的摩爾質量為M gmol-1,阿伏加德羅常數的值為NA,則在NaCl晶體中每個Na+和與之等距且最近的Na+之間的距離為()A. cm B. cmC. cmD. cm【解析】選B。設該立方體晶胞的邊長為a cm,依題意可知:=,解得a=,而在晶胞中每個Na+和與之等距且最近的鈉離子之間的距離為a cm,故B項正確。2.(2020廈門高二檢測)如圖是CaF2晶胞的結構圖。下列說法正確的是()A.一個CaF2晶胞中含有8個Ca2+B.一個CaF2晶胞中含有8個F-C.在Ca

2、F2晶胞中Ca2+的配位數為4D.在CaF2晶胞中F-的配位數為8【解析】選B。根據晶胞結構可知,一個CaF2晶胞中含有的Ca2+和F-的個數分別為4個、8個,所以A不正確、B正確;離子晶體中離子的配位數是指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目。根據晶胞的結構可判斷Ca2+的配位數是8,F-的配位數是4,即選項C、D都是錯誤的。3.(2020常德高二檢測)由Al元素和N元素形成的某種化合物的晶胞如圖所示,已知N原子位于晶胞體對角線的處。假設該化合物晶體的密度為 gcm-3,NA為阿伏加德羅常數的值,則晶胞中相距最近的兩個N原子之間的距離為()A. cmB. cmC. cmD. cm【解析】選A

3、。將題圖中立方體頂面上的4個頂點從左上角小球開始按逆時針方向依次標為1、2、3、4,將立方體的體心和1、3號球連接起來,則形成1個等腰三角形,晶胞中相距最近的兩個N原子之間的距離即為該等腰三角形的中位線的長度,故兩個相距最近的N原子之間的距離等于晶胞面對角線的一半。根據晶胞結構可知,1個晶胞中含有4個N原子、4個Al原子,設晶胞邊長為a cm,則晶體的密度 gcm-3= gcm-3,即a=,由此可知相距最近的兩個N原子之間的距離為 cm。4.氮元素可形成豐富多彩的物質。(1)光化學煙霧易在PM2.5的催化作用下形成,其中含有NOx、O3、CH2CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列說法正確的

4、是_(填字母)。A.N2O與CO2互為等電子體B.O3的沸點高于O2的沸點C.CH2CHCHO分子中碳原子采取sp2和sp3雜化D.HCOOH在水中的溶解度大,與氫鍵有關(2)在配合物中,微粒NH3、N、NH2OH中不能作為配體的是_。(3)圖a為六方氮化硼晶體的結構示意圖,該晶體中存在的作用力有_。(4)六方氮化硼在高溫高壓下可轉化為立方氮化硼,立方氮化硼的晶胞結構如圖b所示,晶胞邊長為d cm,該晶胞中含有_個氮原子、_個硼原子,立方氮化硼晶體的密度為_gcm-3(設阿伏加德羅常數的值為NA)?！窘馕觥?1)N2O與CO2分子中均含有3個原子,價電子數均為16,二者互為等電子體,A項正確;

5、O3、O2均為分子晶體,O3的相對分子質量較大,分子間作用力更強,所以O3的沸點高于O2的沸點,B項正確;CH2CHCHO分子中每個碳原子均形成3個鍵,沒有孤電子對,故碳原子采取sp2雜化,C項錯誤;HCOOH在水中與水分子之間形成氫鍵,故HCOOH在水中的溶解度大,D項正確。(2)NH3、NH2OH中N均含有孤電子對,均可作為配體,而N中N沒有孤電子對,不能作為配體。(3)層內N原子與B原子之間形成共價鍵,層間作用力為范德華力。(4)1個晶胞中所含N原子個數為4,B原子個數為8+6=4,則1個晶胞的質量為 g,晶體的密度為4 g(d cm)3= gcm-3。答案:(1)ABD(2)N(3)共

6、價鍵、范德華力(4)44【補償訓練】CaF2晶胞結構如圖所示,Cu晶體中銅原子堆積方式如圖所示,圖為H3BO3晶體結構圖(層狀結構,層內的H3BO3分子通過氫鍵結合)。(1)圖所示的晶胞中離Ca2+最近且等距離的Ca2+數為_,圖中未標號的Cu原子形成晶體后周圍最緊鄰的Cu原子數為_。(2)H3BO3晶體中B原子的雜化方式為_;CNO-的空間構型為_。(3)三種晶體熔點由高到低的順序為_(填化學式),H3BO3晶體受熱熔化時克服的微粒之間的相互作用為_?！窘馕觥?1)題圖所示晶胞結構中,離Ca2+最近且等距離的Ca2+數為12;題圖中未標號的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數為3+6+3=1

7、2。(2)H3BO3中B的價電子對數為3,故硼原子采取sp2雜化;CNO-與CO2互為等電子體,CO2為直線形結構,故CNO-也為直線形結構。(3)CaF2為離子晶體,Cu為金屬晶體,H3BO3為分子晶體,三種晶體熔點由高到低的順序為CaF2CuH3BO3;在H3BO3晶體中,層內H3BO3分子間形成氫鍵,層與層之間存在范德華力,故H3BO3晶體熔化時克服的微粒之間的相互作用為范德華力和氫鍵。答案:(1)1212(2)sp2直線形(3)CaF2CuH3BO3分子間作用力(或氫鍵和范德華力)5.(2020全國卷)鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能

8、材料,回答下列問題:(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為_。(2)Ti的四鹵化物熔點如下表所示,TiF4熔點高于其他三種鹵化物,自TiCl4至TiI4熔點依次升高,原因是_?；衔颰iF4TiCl4TiBr4TiI4熔點/377-24.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示,其組成元素的電負性大小順序是_;金屬離子與氧離子間的作用力為_,Ca2+的配位數是_。(4)一種立方鈣鈦礦結構的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2+、I-和有機堿離子CH3N,其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2+與圖(a)中_的空間位置相同,有機堿CH3N中,N原子的雜化軌道類型是_;若晶胞參數為a nm,則

9、晶體密度為_gcm-3(列出計算式)。(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽能電池在使用過程中會產生單質鉛和碘,降低了器件效率和使用壽命。我國科學家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽,提升了太陽能電池的效率和使用壽命,其作用原理如圖(c)所示,用離子方程式表示該原理_、_?！窘馕觥?1)Ti是22號元素,位于元素周期表第4周期第B族,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。(2) F的電負性強,故TiF4屬于離子化合物,形成離子晶體,熔點較高,而自TiCl4至TiI4均為共價化合物,形成分子晶體,熔沸點很低,且隨相對分子質量的增大分子間作用力增大,熔點逐漸升高

10、。(3)同一周期自左到右的電負性逐漸增大,同一主族自上而下的電負性逐漸減小,即OSSeTiCa;陰陽離子之間存在離子鍵,由晶體結構知Ca2+的周圍與其最近且等距離的O2-有12個,故配位數是12。(4) 圖(b) 中Pb2+周圍圍繞6個I-,圖(a) 中Ti4+周圍圍繞6個O2-,故位置相同。有機堿CH3N中,N原子的價層電子對數為4,所以氮原子的雜化形式為sp3;由晶體結構知晶胞中含有3個I-、1個Pb2+、1個CH3N,晶胞的質量為(127+207+32)g=g,則晶體密度為gnm-3=1021 gcm-3。(5)由圖(c)知,第一個過程Eu3+Eu2+、PbPb2+,離子方程式為2Eu3+Pb2Eu2+Pb2+,第二個過程Eu2+Eu3+、I2I-,離子方程式為2Eu2+