第2课时晶体结构的最小重复单元——晶胞学习目标1.知道晶胞的概念以及晶胞与晶体的关系。2.会用“切割法”确定晶胞中粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。晶体结构的最小重复单元——晶胞1.晶胞(1)概念:晶体中最小的____________单元。(2)形状:每个晶胞都是大小、形状完全相同的______________________。2.晶胞(或结构单元)中微粒数的计算——切割法(1)平行六面体形晶胞晶胞任意位置上的一个原子如被x个晶胞共有,那么切割后每个晶胞对这个原子分得的份额就是__________。①每个顶点被8个晶胞共有,所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占________份额。②每条棱被4个晶胞共有,所以晶胞对自己棱上的每个原子只占________份额。③每个面被2个晶胞共有,所以晶胞对自己面上(不含棱)的每个原子只占________份额。④晶胞内的原子不与其他晶胞共享。(2)非平行六面体形结构单元若结构单元不是长方体形,则粒子对结构单元的贡献视情况而定,与长方体形晶胞不同的是计算顶点以及侧棱上的微粒情况。以下图的三棱柱形结构单元为例,要12个三棱柱才能将一个顶点完全盖住,所以顶点为12个结构单元共用,相应的其侧棱被6个结构单元共用,上下边为4个结构单元共用,中间为一个结构单元独有:A:6×112=12B:3×16+6×14=2C:1×1=1因此,A、B、C三种微粒的个数比为______________。1.下列有关晶胞的叙述,正确的是()A.晶胞的结构就是晶体的结构B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞D.已知晶胞的组成就可推知晶体的组成2.晶体结构型式和晶胞匹配的是()A.A3型最密堆积——六方晶胞B.A2型密堆积——面心立方晶胞C.A1型最密堆积——体心立方晶胞D.NaCl型离子晶体——简单立方晶胞3.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单位。(1)在该物质的晶体结构中,每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有______个。(2)该晶体结构中,元素氧、钛、钙的个数比是______________________________。练基础落实知识点一晶胞中所拥有的各种粒子的数目的计算1.对于A1型密堆积的描述错误的是()A.A1型密堆积晶体的晶胞也叫面心立方晶胞B.面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个原子C.平均每个面心立方晶胞中有14个原子D.平均每个面心立方晶胞中有4个原子2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出),晶体中A、B、C的原子个数之比依次为()A.1∶3∶1B.2∶3∶1C.2∶2∶1D.1∶3∶3知识点二根据晶胞结构确定化合物的化学式3.下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式,其对应的化学式正确的是(图中:○—X,●—Y,⊗—Z)()A.X2YB.XY3C.XY3ZD.XYZ4.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.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12知识点三晶体空间结构的推断5.(1)水在不同的温度和压强条件下可以形成11种不同结构的晶体,密度从比水轻的0.92g·cm-3到约为水的一倍半。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中冰Ⅶ的晶体结构为一个如下图所示的立方晶胞,每个水分子可与周围__________个水分子以氢键结合,晶体中,1mol水可形成________mol氢键。(2)已知下列元素的电负性数据:H为2.1,O为3.5,F为4.0。OF2与水的立体结构相似,但水分子的极性比OF2强得多,其原因有:①OF2中氧原子上有两对孤对电子,抵消了F—O键中共用电子对偏向F而产生的极性;②从电负性上看,__________________________________________________________________。练高考真题6.[2010·山东理综,32(4)]铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb4+处于立方晶胞顶点,Ba2+处于晶胞中心,O2-处于晶胞棱边中心,该化合物化学式为________________,每个Ba2+与__________个O2-配位。7.[2008·山东理综,32(4)]X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶体结构如图所示。X的元素符号是____________,与同一个N3-相连的X+有______个。练综合拓展8.金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如下图所示。体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________。9.现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心,乙中a处于晶胞的中心),可推知:甲晶胞中x与y的个数比是________,乙晶胞中a与b的个数比是________,丙晶胞中有________个c离子,有________个d离子。10.钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料,被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题:(1)钛有4822Ti和5022Ti两种原子,它们互称为______________。Ti元素基态原子的电子排布式为________________________。(2)如图是偏钛酸钡晶体的晶胞结构,可推知它的化学式为____________(用元素符号表示)。第2课时晶体结构的最小重复单元——晶胞双基落实1.(1)结构重复(2)平行六面体2.(1)1x①18②14③12(2)1∶4∶2课堂练习1.D2.A[对应关系为A1型最密堆积——面心立方晶胞,A2型密堆积——体心立方晶胞,NaCl型离子晶体——六方晶胞。]3.(1)6(2)3∶1∶1课时作业1.C[如图为A1型密堆积晶体的晶胞,它为面心立方晶胞,面心和顶点上各有1个原子,故A、B均正确;平均每个面心立方晶胞中所拥有的原子个数为:8×18+6×12=4个,故D正确。]2.A3.C4.A5.(1)42(2)氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差解析(1)观察图示的立方晶胞的中心水分子可知,该水分子与周围4个水分子以氢键结合;每2个水分子间形成的1个氢键,每个水分子只分得一半,故晶体中,1mol水可形成4mol×0.5=2mol氢键。(2)根据题中所给出的元素的电负性数据:H为2.1,O为3.5,F为4.0,氧与氢的电负性差(1.4)大于氧与氟的电负性差(0.5),因此,虽然OF2与水的立体结构相似,但水分子的极性比OF2强得多。6.BaPbO3127.Cu6解析X+中所有电子正好充满K(2个)、L(8个)、M(18个)三个电子层,则其电子总数为28,X原子的核电荷数是29,X为铜元素;根据题给图示晶体结构,可以计算出晶胞中的小球数和大球数,小球数为12×14=3,大球数为8×18=1,结合化学式Cu3N可判断大球为N3-,位于小立方体的顶点上,与同一个N3-相连的Cu+有6个(上、下、左、右、前、后)。8.1∶29.4∶31∶144解析处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有,位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有,位于立方体棱边的微粒为4个立方体共有,位于立方体面的微粒为2个立方体共有,所以x∶y=1∶6×18=4∶3;a∶b=1∶8×18=1∶1;丙晶胞中c离子为12×14+1=4(个),d离子为8×18+6×12=4(个)。10.(1)同位素1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)(2)BaTiO3解析根据偏钛酸钡晶体的晶胞结构,求得Ba、Ti、O原子数之比=1∶8×18∶12×14=1∶1∶3,故它的化学式是BaTiO3。