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鲁科版高中化学选择性必修2第3章不同聚集状态的物质与性质教考衔接3晶体化学式、密度及晶胞参数的有关计算课件
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这是一份鲁科版高中化学选择性必修2第3章不同聚集状态的物质与性质教考衔接3晶体化学式、密度及晶胞参数的有关计算课件，共20页。
教考衔接3 晶体化学式、密度及晶胞参数的有关计算深挖教材一、教材模型及分析教材模型以铜的晶胞为例,表面上看有14个微粒,但考虑到此晶胞的上、下、前、后、左、右还并置着其他晶胞,所以处于顶点和面心上的微粒并不为一个晶胞所独占。通常可以用“切割法”(图3-1-11)来计算一个晶胞中实际包含的微粒数。对铜的晶胞而言,每个顶点上的微粒应为8个晶胞共有,每个面心上的微粒应为2个晶胞共有,这样算来,此晶胞中实际包含的微粒数为模型分析晶胞一般采用平行六面体,整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。所谓“无隙”,是指相邻晶胞之间没有任何间隙;所谓“并置”,是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。链接高考模型应用1——利用“切割法”计算晶体的化学式1.(2023浙江1月选考17节选)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ,该化合物的化学式为 。 共价晶体SiP2解析 由Si与P形成的某化合物晶体的晶胞图可知,原子间通过共价键形成空间网状结构,形成共价晶体;根据“切割法”计算,一个晶胞中含有硅原子数为8× +6× =4,含有磷原子数为8(晶胞内部),故该化合物的化学式为SiP2。关键信息 Si与P为非金属元素,由晶胞图可以看出Si与P原子之间通过共价键构成空间三维结构,Si在顶点与面心,P在晶胞内部,且晶胞为立方体结构。模型应用2——利用晶胞结构计算晶胞中的某微粒数2.(2023福建卷节选)铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝,其晶胞结构如图。晶胞中含有 个 ,N(Cu+)∶N(Cu2+)= 。 22∶1解析 由晶胞可知含S2-的个数为晶胞内与Cu形成3个键的,有2个, 为棱上2个S直接相连的部分,个数为 =2;因此晶胞中S的总价态为2×(-2) +2×(-2)=-8,由晶胞可知晶胞中Cu的总个数为6,设Cu+的个数为x,Cu2+的个数为y,则x+y=6,x+2y=+8,联立解得x=4,y=2,故N(Cu+)∶N(Cu2+)=2∶1。深挖教材二、教材模型及分析教材模型4.某种含B和N两种元素的功能陶瓷,其原子在晶胞中所处的位置如图所示。请计算每个晶胞中包含的B原子的个数,并确定该功能陶瓷的化学式。5.已知铜原子在晶胞中所处的位置如图(a)所示。若铜原子的半径为1.29×10-10 m,试求:(1)每个晶胞中包含的铜原子的个数。(2)铜晶体中晶胞的棱长[图(b)中AB的长度]。模型分析如第5题图(b)可以为面心立方晶胞结构的俯视图,也可以为晶胞沿x轴、y轴、z轴的投影图,也可以为晶胞的六个面之一。由图可以看出,处于面对角线的两个原子均与该面心处的原子相切,且在同一直线上,则AC的长度为原子半径的4倍。由此计算AC线段的长度,再根据AC= AB计算出AB的长度,即该晶胞的棱长为 ×4×1.29×10-10 m。链接高考模型应用1——利用晶胞结构计算微粒最近距离3.(2023全国乙卷节选)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有 个Mg。该物质化学式为 ,B—B最近距离为 。1MgB2解析 由题中给出的六方硼镁化合物的晶胞及其沿c轴的投影图可知,Mg原子位于六方晶胞平行六面体的八个顶点的位置上,晶胞中120°角顶点所故晶胞中含有1个Mg原子。同时可知,每个晶胞中有2个B原子位于六方晶胞的中间位置,故该物质的化学式为MgB2。由晶胞图可知,B原子以共价键相互作用形成层状结构,每个B原子位于晶胞投影图中Mg原子形成的正三角形的中心,因此B—B最近距离为关键信息 晶体结构为六方晶系,由晶体结构、晶胞沿c轴的投影图可以看出,B(黑球)在六棱柱内部,晶胞为平行六面体,即为六棱柱的 。由晶胞沿c轴的投影图可知,B原子在图中两个正三角形的重心。模型应用2——利用晶胞结构计算晶体密度4.(2023北京卷节选)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b nm、c nm,结构如图所示。晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为 。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为 g·cm-3。(1 nm=10-7 cm) 4关键信息 MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b nm、c nm,则可以计算长方体的体积为abc×10-21 cm3。再由MgS2O3·6H2O的摩尔质量为M g·mol-1,计算出一个晶胞的质量为 g,再由m=密度×体积,计算晶体密度。模型应用3——利用晶体密度计算晶胞中的微粒个数5.(2023全国新课标节选)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为________________(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。 关键信息 已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,可以计算晶胞的体积为2873×10-30 cm3,密度为7.8 g·cm-3 。晶胞质量为7.8×2873×10-30 g,一
教考衔接3 晶体化学式、密度及晶胞参数的有关计算深挖教材一、教材模型及分析教材模型以铜的晶胞为例,表面上看有14个微粒,但考虑到此晶胞的上、下、前、后、左、右还并置着其他晶胞,所以处于顶点和面心上的微粒并不为一个晶胞所独占。通常可以用“切割法”(图3-1-11)来计算一个晶胞中实际包含的微粒数。对铜的晶胞而言,每个顶点上的微粒应为8个晶胞共有,每个面心上的微粒应为2个晶胞共有,这样算来,此晶胞中实际包含的微粒数为模型分析晶胞一般采用平行六面体,整块晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。所谓“无隙”,是指相邻晶胞之间没有任何间隙;所谓“并置”,是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。链接高考模型应用1——利用“切割法”计算晶体的化学式1.(2023浙江1月选考17节选)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是 ,该化合物的化学式为 。 共价晶体SiP2解析 由Si与P形成的某化合物晶体的晶胞图可知,原子间通过共价键形成空间网状结构,形成共价晶体;根据“切割法”计算,一个晶胞中含有硅原子数为8× +6× =4,含有磷原子数为8(晶胞内部),故该化合物的化学式为SiP2。关键信息 Si与P为非金属元素,由晶胞图可以看出Si与P原子之间通过共价键构成空间三维结构,Si在顶点与面心,P在晶胞内部,且晶胞为立方体结构。模型应用2——利用晶胞结构计算晶胞中的某微粒数2.(2023福建卷节选)铜的硫化物结构多样。天然硫化铜俗称铜蓝,其晶胞结构如图。晶胞中含有 个 ,N(Cu+)∶N(Cu2+)= 。 22∶1解析 由晶胞可知含S2-的个数为晶胞内与Cu形成3个键的,有2个, 为棱上2个S直接相连的部分,个数为 =2;因此晶胞中S的总价态为2×(-2) +2×(-2)=-8,由晶胞可知晶胞中Cu的总个数为6,设Cu+的个数为x,Cu2+的个数为y,则x+y=6,x+2y=+8,联立解得x=4,y=2,故N(Cu+)∶N(Cu2+)=2∶1。深挖教材二、教材模型及分析教材模型4.某种含B和N两种元素的功能陶瓷,其原子在晶胞中所处的位置如图所示。请计算每个晶胞中包含的B原子的个数,并确定该功能陶瓷的化学式。5.已知铜原子在晶胞中所处的位置如图(a)所示。若铜原子的半径为1.29×10-10 m,试求:(1)每个晶胞中包含的铜原子的个数。(2)铜晶体中晶胞的棱长[图(b)中AB的长度]。模型分析如第5题图(b)可以为面心立方晶胞结构的俯视图,也可以为晶胞沿x轴、y轴、z轴的投影图,也可以为晶胞的六个面之一。由图可以看出,处于面对角线的两个原子均与该面心处的原子相切,且在同一直线上,则AC的长度为原子半径的4倍。由此计算AC线段的长度,再根据AC= AB计算出AB的长度,即该晶胞的棱长为 ×4×1.29×10-10 m。链接高考模型应用1——利用晶胞结构计算微粒最近距离3.(2023全国乙卷节选)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,晶胞中含有 个Mg。该物质化学式为 ,B—B最近距离为 。1MgB2解析 由题中给出的六方硼镁化合物的晶胞及其沿c轴的投影图可知,Mg原子位于六方晶胞平行六面体的八个顶点的位置上,晶胞中120°角顶点所故晶胞中含有1个Mg原子。同时可知,每个晶胞中有2个B原子位于六方晶胞的中间位置,故该物质的化学式为MgB2。由晶胞图可知,B原子以共价键相互作用形成层状结构,每个B原子位于晶胞投影图中Mg原子形成的正三角形的中心,因此B—B最近距离为关键信息 晶体结构为六方晶系,由晶体结构、晶胞沿c轴的投影图可以看出,B(黑球)在六棱柱内部,晶胞为平行六面体,即为六棱柱的 。由晶胞沿c轴的投影图可知,B原子在图中两个正三角形的重心。模型应用2——利用晶胞结构计算晶体密度4.(2023北京卷节选)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b nm、c nm,结构如图所示。晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为 。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为 g·cm-3。(1 nm=10-7 cm) 4关键信息 MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b nm、c nm,则可以计算长方体的体积为abc×10-21 cm3。再由MgS2O3·6H2O的摩尔质量为M g·mol-1,计算出一个晶胞的质量为 g,再由m=密度×体积,计算晶体密度。模型应用3——利用晶体密度计算晶胞中的微粒个数5.(2023全国新课标节选)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为________________(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。 关键信息 已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,可以计算晶胞的体积为2873×10-30 cm3,密度为7.8 g·cm-3 。晶胞质量为7.8×2873×10-30 g,一
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