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1、(江蘇專用)2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 壓軸題熱點(diǎn)練6 晶胞的有關(guān)計(jì)算
1.某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。X(?)位于立方體頂點(diǎn),Y()位于立方體中心。試分析:
(1)晶體中每一個(gè)Y同時(shí)吸引著________個(gè)X,每個(gè)X同時(shí)吸引著________個(gè)Y,該晶體的化學(xué)式是____________。
(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最近且距離相等的X共有________個(gè)。
(3)晶體中距離最近的2個(gè)X分別與1個(gè)Y形成的兩條線的夾角為_______。
答案 (1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)109°28′
解析 (1)同時(shí)吸引的微粒個(gè)數(shù)即指在某微粒周圍距離最近的其他種類的
2、微粒個(gè)數(shù),觀察圖可知,Y位于立方體的體心,X位于立方體的頂點(diǎn),每個(gè)Y同時(shí)吸引著4個(gè)X,而每個(gè)X同時(shí)被8個(gè)立方體共用,每個(gè)立方體的體心都有1個(gè)Y,所以每個(gè)X同時(shí)吸引著8個(gè)Y,X、Y的個(gè)數(shù)比為1∶2,所以化學(xué)式為XY2或Y2X。
(2)晶體中每個(gè)X周圍與它最接近的X之間的距離應(yīng)為如圖所示立方體的面對(duì)角線。位置關(guān)系分別在此X的上層、下層和同一層,每層均有4個(gè),共有12個(gè)。
(3)若將4個(gè)X連接,構(gòu)成1個(gè)正四面體,Y位于正四面體的中心,可聯(lián)系CH4的鍵角,知該夾角為109°28′。
2.(1)單質(zhì)O有兩種同素異形體,其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式),原因是_______________
3、_________;O和Na的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。
(2)Al單質(zhì)為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405 nm,晶胞中鋁原子的配位數(shù)為________。列式表示Al單質(zhì)的密度____________g·cm-3(不必計(jì)算出結(jié)果)。
答案 (1)O3 O3相對(duì)分子質(zhì)量較大,范德華力大 分子晶體 離子晶體
(2)12
解析 (1)O元素形成O2和O3兩種同素異形體,固態(tài)時(shí)均形成分子晶體,而分子晶體中,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的沸點(diǎn)越高,故O3的沸點(diǎn)高于O2。O元素形成的氫化物有H2O和H2O2,二者均能形成分子晶體。Na元素形成
4、的氫化物為NaH,屬于離子晶體。
(2)面心立方晶胞中粒子的配位數(shù)是12。一個(gè)鋁晶胞中含有的鋁原子數(shù)為8×+6×=4(個(gè)),一個(gè)晶胞的質(zhì)量為×27 g,再利用密度與質(zhì)量、晶胞參數(shù)a的關(guān)系即可求出密度,計(jì)算中要注意1 nm=10-7 cm。
3.氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)及新型多相催化劑組成的納米材料能利用可見光分解水,生成氫氣和氧氣。
(1)ZnO是兩性氧化物,能跟強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成
[Zn(OH)4]2-。不考慮空間構(gòu)型,[Zn(OH)4]2-的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為____________,某種ZnO晶體的晶胞如圖1所示,O2-的配位數(shù)為________。
(2)圖2是氮
5、化鎵的晶胞模型。其中鎵原子的雜化方式為________雜化,N、Ga原子之間存在配位鍵,該配位鍵中提供電子對(duì)的原子是____________。氮化鎵為立方晶胞,晶胞邊長(zhǎng)為a pm,若氮化鎵的密度為ρ g·cm-3,則氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)的表達(dá)式a=________pm(設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
答案 (1) 8
(2)sp3 N ×1010
解析 (1)鋅提供空軌道,OH-中的O提供孤電子對(duì),形成配位鍵,結(jié)構(gòu)示意圖是:或,離子晶體配位數(shù),是周圍最近的異性離子的個(gè)數(shù),即O2-最近的Zn2+有8個(gè)。
(2)根據(jù)晶胞,鎵有4個(gè)共價(jià)鍵,因此鎵的雜化類型為sp3,形成配位鍵,金屬提供空軌道,
6、非金屬提供孤電子對(duì),因此提供電子對(duì)的原子是N;根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),Ga的個(gè)數(shù)為8×+1=2,N原子的個(gè)數(shù)為1+4×=2,晶胞的質(zhì)量為 g,設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a pm,晶胞的體積為(a×10-10)3 cm3,根據(jù)密度的定義,即a=×1010 pm。
4.根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,計(jì)算晶胞的邊長(zhǎng)或密度。
(1)N和Cu元素形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則該化合物的化學(xué)式為________。該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量為M,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。若該晶胞的邊長(zhǎng)為a pm,則該晶體的密度是________g·pm-3。
(2)S與Cu形成化合物晶體的晶胞如圖所示。已知該晶體的密度為a g·cm-3,
7、則該晶胞的體積為________cm3(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
答案 (1)Cu3N (2)
解析 (1)該晶胞中N原子個(gè)數(shù)=8×=1,Cu原子個(gè)數(shù)=12×=3,所以其化學(xué)式為Cu3N,晶胞的邊長(zhǎng)為a pm,其體積為a3 pm3,密度== g·pm-3。
(2)該晶胞含Cu:8×+6×=4,S原子個(gè)數(shù)為4,因此化學(xué)式為CuS,晶胞體積V=== cm3。
5.O和Na能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,F(xiàn)的化學(xué)式為__________;晶胞中O原子的配位數(shù)為________;列式計(jì)算晶體F的密度__________________________
8、________(單位為g·cm-3)。
答案 Na2O 8
≈2.27 g·cm-3
解析 由示意圖可知:小黑球8個(gè)全部在晶胞內(nèi)部,大灰球數(shù)有8×+6×=4個(gè)。根據(jù)鈉和氧的化合價(jià),可知大灰球代表氧原子,小黑球代表鈉原子。則該物質(zhì)的化學(xué)式為Na2O,且一個(gè)晶胞中有4個(gè)Na2O。根據(jù)密度公式ρ==≈2.27 g·cm-3。
6.
硒化鋅(ZnSe)是一種重要的半導(dǎo)體材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶胞中硒原子的配位數(shù)為________;若該晶胞密度為ρ g·cm-3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1。NA代表阿伏加德羅常數(shù),則晶胞參數(shù)a為________pm。
答案 4 ×1
9、010
解析 根據(jù)硒化鋅晶胞結(jié)構(gòu)圖可知,每個(gè)鋅原子周圍有4個(gè)硒原子,每個(gè)硒原子周圍也有4個(gè)鋅原子,所以硒原子的配位數(shù)為4,該晶胞中含有硒原子數(shù)為8×+6×=4,含有鋅原子數(shù)為4,根據(jù)ρ==,所以V=,則晶胞的參數(shù)a= cm=×1010 pm。
7.某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________________。
(2)若合金的密度為d g·cm-3,晶胞參數(shù)a=______________nm。
答案 (1)3∶1 (2) ×107
解析 (1)晶胞中含Cu原子數(shù)為×6=3,含Ni原子數(shù)為×8=1,兩者數(shù)量比為3∶1。
(2)由題意
10、可得:d=,
解得a= ×107 nm。
8.砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,可用于制作微型激光器或太陽(yáng)能電池的材料等。回答下列問題:
(1)GaF3的熔點(diǎn)高于1000 ℃,GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃,其原因是___________
______________________________________________。
(2)GaAs的熔點(diǎn)為1238 ℃,密度為ρ g·cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為____________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·mol-1和MAs g·mol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為___________。
答案 (1)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體
(2)原子晶體 共價(jià) ×100%
解析 (1)GaF3、GaCl3的熔點(diǎn)相差較大,是因?yàn)榫w類型不同,GaF3熔點(diǎn)高,為離子晶體,而GaCl3的熔點(diǎn)低,為分子晶體。
(2)GaAs為原子晶體,Ga和As之間以共價(jià)鍵鍵合。該晶胞中原子個(gè)數(shù):Ga為4個(gè),As為8×+6×=4個(gè),晶胞中原子所占體積為π(r+r)×4 pm3;則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%
=×100%。