高中化学中有关晶胞的计算题例
高中化学选修三晶胞参数计算
晶胞参数的计算1. 均摊法确定晶体的化学式给出晶体的—部分(称为晶胞)的图形，要求确定晶体的化学式：通常采用均摊法．均摊法有如下规则，以NaCl的晶胞为例：①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/8给该晶胞．②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/4给该晶胞．③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/2给该晶胞．④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞．由此算出在NaCl的晶胞中：含数：含数：故NaCl晶体中，和数目之比为1∶1．2. 晶胞参数的计算根据（1）ρ= m/V（2）V=a3例.（1）化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为mol）。
（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比。
[练习]1. 由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子(O22－)和超氧离子(O2－)两种。
在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为??A. 2︰1B. 1︰1C. 1︰2D. 1︰32．食盐晶体如右图所示。
在晶体中，?表示Na+，?表示Cl?。
已知食盐的密度为? g / cm3，NaCl摩尔质量M g / mol，阿伏加德罗常数为N，则在食盐晶体里Na+和Cl?的间距大约是??A?cm B?cmA?cm D?cm3.某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如右图所示（其中前后两面心上的B原子不能画出），晶体中A、B、C的原子个数比依次为( )A．1：3：1 B．2：3：1C．2：2：1 D．1：3：34. 如右图所示，是一种晶体的晶胞，该离子晶体的化学式为（）A．ABC B．ABC3 C．AB2C3 D．AB3C35．晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。
高中化学 九月初赛专题之晶体结构竞赛
现吨市安达阳光实验学校晶体结构【竞赛要求】晶胞。
原子坐标。
晶格能。
晶胞子数或分子数的计算及化学式的关系。
分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。
配位数。
晶体的堆积与填隙模型。
常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜。
点阵的基本概念。
晶系。
宏观对称元素。
十四种空间点阵类型。
1、什么是点阵？什么是结构基元？什么是晶胞？什么是素晶胞、复晶胞？什么是正当晶胞？什么是晶格？什么是晶格能？十四种空间点阵类型有哪些？2、晶体的7个晶系及其特征对称元素。
平行六面体的6种晶胞。
3、画出各种物质的晶胞，考虑阳离子作何种堆积，阴离子占据何种空隙。
CaF2 NaCl CsCl ZnS(立方六方) CdCl2 CdI2 NiAs TiO2 CaTiO34、画出各种物质的晶胞石石墨α-硒冰干冰钾镁铜5、晶体中常见的对称元素和对称操作有哪些？练习：一．（9分）下图所示为HgCl2和不同浓度NH3－NH4Cl反得到的两种含汞的化合物A和B的微观结构重复单元图。
1．写出A、B的化学式和B的生成反方程式；2．晶体A中，NH3、Cl的堆积方式是否相同，为什么？3．晶体A中Hg占据什么典型位置，占有率是多少 4．指出B中阴阳离子组成特点；5．比较A和B在水溶液中溶解性的大小。
二．（14分）钛酸锶是电子工业的重要原料，与BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、机械变、直流偏场具有优良稳性。
因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件。
制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到。
我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子呈球形，粒径分布较均匀，平均22nm。
已知SrTiO3立方晶胞参数a＝390.5pm。
1．写出水热法合成纳米钛酸锶的反方程式；2．SrTiO3晶体的结构可看作由Sr2＋和O2－在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由O2－构成，另一种由Sr2＋和O2－一起构成，Ti4＋只填充在O2－构成的八面体空隙中。
高中化学复习压轴题热点练习：晶胞的有关计算
热点6 晶胞的有关计算1．某晶体的晶胞结构如图所示。
X (•)位于立方体顶点,Y()位于立方体中心。
试分析：(1)晶体中每一个Y 同时吸引着________个X,每个X 同时吸引着________个Y,该晶体的化学式是____________。
(2)晶体中在每个X 周围与它最近且距离相等的X 共有________个。
(3)晶体中距离最近的2个X 分别与1个Y 形成的两条线的夹角为_______。
答案 (1)4 8 XY 2(或Y 2X) (2)12 (3)109°28′解析 (1)同时吸引的微粒个数即指在某微粒周围距离最近的其他种类的微粒个数,观察图可知,Y 位于立方体的体心,X 位于立方体的顶点,每个Y 同时吸引着4个X,而每个X 同时被8个立方体共用,每个立方体的体心都有1个Y,所以每个X 同时吸引着8个Y,X 、Y 的个数比为1∶2,所以化学式为XY 2或Y 2X 。
(2)晶体中每个X 周围与它最接近的X 之间的距离应为如图所示立方体的面对角线。
位置关系分别在此X 的上层、下层和同一层,每层均有4个,共有12个。
(3)若将4个X 连接,构成1个正四面体,Y 位于正四面体的中心,可联系CH 4的键角,知该夹角为109°28′。
2．(1)单质O 有两种同素异形体,其中沸点高的是________(填分子式),原因是________________________；O 和Na 的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
(2)Al 单质为面心立方晶体,其晶胞参数a ＝0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为________。
列式表示Al 单质的密度____________g·cm －3(不必计算出结果)。
答案 (1)O 3 O 3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体 (2)124×276.02×1023×（0.405×10－7）3解析 (1)O 元素形成O 2和O 3两种同素异形体,固态时均形成分子晶体,而分子晶体中,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的沸点越高,故O 3的沸点高于O 2。
涉及晶胞的有关计算
涉及晶胞的有关计算晶胞作为晶体结构的基本单元，具有“无隙并置”，可平移的特征。
通过对晶胞上占有的粒子数、晶胞体积的计算，结合阿伏伽德罗常数可以把微观的晶胞和宏观的物质的有关性质密度、摩尔质量联系起来。
从99年高考出现NiO晶胞与晶体密度关系计算以来，涉及晶胞的计算在高中化学教学中一直被作为一个重点，而且在计算的设计上变化层出。
例：晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称为晶胞。
NaCl晶体结构如图所示。
已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。
测知FexO晶体密度ρ=5.71g/cm3，晶胞边长a = 4.28×10－10m。
（铁相对原子质量为55.9，氧相对原子质量为16）求：（1）FexO中x值（精确至0.01）为_____________。
（2）晶体中的Fe分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占分数（用小数表示，精确至0.001）为___________。
（3）此晶体化学式为___________。
解析：要计算x的值实际就是计算Fe x O的摩尔质量。
假定有1molFe x O晶体，求出1mol晶体质量即可解决问题。
题目条件中有晶体密度，如果求出1mol晶体的体积，体积乘以密度就是质量。
这样问题就转化为求1mol晶体的体积了。
1mol Fe x O晶体含有N A个O2- ,一个晶胞上占有4个O2-,所以1mol晶体含有N A/4个晶胞。
每个晶胞的体积V = a 3 = (4.28×10－8cm)3，因此1mol晶体的体积就是N A ×(4.28×10－8cm)3/4。
1mol晶体质量为m =ρ.(NA/4).V = 5.71g/cm3×(NA/4)×(4.28×10－8cm)3 = 67.4g。
x =(67.4－16)/56 = 0.92 。
（3）小题的答案就可以表示为Fe0.92O 。
苏教版高中化学选择性必修2物质结构与性质精品课件 专题3 晶体密度及晶胞参数的有关计算 (2)
1
6× =3,Z
2
EF,C 项正确;
的个数为
1
8× =1,
8
2.食盐晶体的晶胞结构如图所示。已知食盐的密度为ρ g·cm-3,其摩尔质量
为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,则在食盐晶体中Na+和Cl-的核间距
大约是( D )
A.
C.
3
2
A
3
2A
cm
cmB.D.38A
硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时发生的反应为
2KNO3+S+3C══K2S+N2↑+3CO2↑。生成物K2S的晶体结构如图。下列有
关说法正确的是( D )
A.反应产物中N2的电子式为N︙︙N
B.1 mol CO2和1 mol N2含有的π键数目
之比为1∶2
C.K2S晶体中阴、阳离子的配位数分别为4和8
3 ×A
g·cm 。(2)该晶胞中 Co 个数为
(×10-7 )3
2+
-3
(59+16)×4
晶胞质量为
A
300
g
A
620
g=
A
=
3×1023
A · 3
300
g=
A
g,则晶体密度为
620
A
3
g·nm-3=
1
12×4+1=4,O2-个数为
1
1
8×8+6×2=4,
g,晶胞体积为(a×10-7 cm)3,故晶体的密度为
g·cm
g·cm
解析 1个氯化铯晶胞中有1个Cs+和1个Cl-,
1 mol氯化铯晶体的体积为NAa3 cm3、质量为M g,
晶胞的计算
晶胞的计算一、晶胞在高考中的地位分析：2008、2009年新课标，未对晶胞的计算进行考查；2010年新课标：37（4），一空，化学式的计算；2011年新课标：37（5），三空，晶胞中原子个数及密度的计算；2012年新课标：37（6），两空，晶胞密度、离子距离的计算。
二、常见的晶胞计算题：第一类：金属堆积方式的简单计算（空间利用率和密度）[选三P76] 晶胞密度 =m(晶胞)/V(晶胞)空间利用率=[V(球总体积)/V(晶胞体积)]×100%【注】1m＝10dm＝102 cm＝103 mm＝106 um＝109 nm＝1012 pm①简单立方堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：②体心立方堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：③面心立方最密堆积：假设球的半径为r cm，则该堆积方式的空间利用率为：再假设该金属的摩尔质量为Mg/mol，N A为阿伏伽德罗常数的数值，试计算该晶胞的密度：【总结】必须掌握的常见晶胞及晶体结构分子晶体：干冰、冰晶胞图形、晶胞组成特点；原子晶体：金刚石（晶体硅）、二氧化硅晶胞组成特点、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式；金属晶体：四种堆积方式的名称、图形、代表金属、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式；离子晶体：NaCl、CsCl、CaF2晶胞图形、晶胞组成、边长（体积、密度、原子最近距离）的计算方式。
【练习】中学化学教材中展示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为 a cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7 g/mol)。
(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
其结果为晶体仍呈电中性，但化合物中Ni 和O的比值却发生了变化。
全国高中生化学竞赛试题2 晶体结构(答案)
晶体结构答案第1题（6分）所有原子都是Mg （得3分）所有原子都是O （得3分）画更多原子者仍应有正确几何关系。
第2题（5分）2-1MgB 2（2分）（注：给出最简式才得分）2-2或a =b ≠c ，c 轴向上（3分）（注：任何能准确表达出Mg :B =1:2的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。
）第3题（10分）3-1①12②2③钠（各1分，共3分）3-2晶胞体积V =[2×(116pm +167pm)]3=181×106pm 3离子体积v =4×43π(116pm)3+4×43π(167pm)3=104×106pm 3v /V =57.5%（1分）（有效数字错误扣1分，V 和v 的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。
）3-3表面原子为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)=26总原子数为8(顶角)+6(面心)+12(棱中心)+1(体心)=27表面原子占总原子数26/27×100%=96%（1分）注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962，取多少位小数需根据实际应用而定，本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。
3-4计算分两个步骤：步骤一：计算表面原子数。
可用n =2、3的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算n =10。
例如，计算公式为：[8]+[(n -1)×12]+[n ×12]+[(n -1)2×6]+[n 2×6]+[(n -1)×n ×2×6]顶角棱上棱交点棱上棱心面上棱交点面上面心面上棱心n =10，表面原子总数为2402（2分）步骤二：计算晶胞聚合体总原子数n 3×8+[8]×7/8+[(n -1)×12]×3/4+[n ×12]×3/4+[(n -1)2×6]/2+[n 2×6]/2+[(n -1)×n ×2×6]/2=8000+7+81+90+243+300+540=9261（2分）表面原子占总原子数的百分数：(2402/9261)×100%=26%（1分）（注：本题计算较复杂(还有更简单的计算方法)，若应试者用其他方法估算得出的数值在26%左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算公式可不同于标准答案，但其运算应无误。
高中化学：晶体的类型与性质 有关化学式和分子式的确定
二. 晶体微观结构推断:
例2.
例3:
例4.
例5,6.
例9:
Y
X
X
例10
1mol晶体的体积为：
1个立方体的体积为：
边长为： 对角线为：
例7.
(1) B的确定: NH3
C的确定: 分子中含B 81*40%/10.8 = 3 H 81*7.4%/1 = 6 另一元素为N 81*52.6%/14 = 3 分子式为:B3N3H6
(2) C6H6
B
N
N
B
B
N
H
H
H
H
H
H
方法一：计算晶胞中 铜原子个数=8*1/8 + 8*1/4 = 3
方法二：设Y = Ba,两 种微粒为一种位置（即 晶格的体心），则可以 计算一个晶格中铜原子 与体心原子的个数比为 8*1/8 : 1 = 1:1,选项中Y 和Cu之和为3,则Cu原子 个数也为3.
例6.
(1) 平均每个正六边形拥有2个锗原子, 3个氧原子.
(2) 化学式为: (GeCH2CH2COOH)2O3
Ge2C6H10O3
例7.
N
N
N
N
CH 三 C ----C 三 N
属于某一环的碳原 子数为: 1+ 4*1/2= 3; 氢原子数为1; 氮原子数为1. 因此, C : H : N = 3:1:1. 此聚合物的化学式 为:(C3HN)n
CH2 = CH ---CN
一. 有关化学式和分子式的确定
例一.
晶胞与晶格
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1、顶点：一个立 方体的顶点由八 个相同的立方体 在共用，则平均 每个立方体只分 到其1/8. 2、面：1/2 3、棱： 1/4
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
1、顶点：一个立 方体的顶点由八 个相同的立方体 在共用，则平均 每个立方体只分 到其1/8. 2、面：1/2 3、棱： 1/4 4、体心：1
(3)ρ=
m
V
=
=8.9 103 Kg/m3
金晶体的晶胞是面心立方晶胞，金原子的直径 为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的 摩尔质量。 (1)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是钢 性小球外，还应假定 各面对角线上的三个球两两相切 。 (2)一个晶胞的体积是多少? (3)金晶体的密度是多少?
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
1、顶点：一个立 方体的顶点由八 个相同的立方体 在共用，则平均 每个立方体只分 到其1/8.
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
1、顶点：一个立 方体的顶点由八 个相同的立方体 在共用，则平均 每个立方体只分 到其1/8. 2、面：1/2
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
晶胞中金属原子数目的计算方法(平均值)
顶点算1/8
棱算1/4
面心算1/2
体心算1
已知铜晶胞是面心立方晶胞，该晶胞的边长为 3.6210-10m，每一个铜原子的质量为 1.05510-25kg ，试回答下列问题： （1）一个晶胞中“实际”拥有的铜原子数是多少？ （2）该晶胞的体积是多大？ （3）利用以上结果计算金属铜的密度。 解：（1）8 1/8+6 1/2=4 （2）V=a3=(3.6210-10m)3=4.74 10-29m3 4 1.05510-25kg 4.74 10-29m3
4 d 4X π 3 2% =74%
空间利用率 =
a ：晶胞单位长度 R ：原子半径
bcc
4 4 R 3a a R 3 一个晶胞含原子数 n = 2
2(4R 3 / 3) 2(4R 3 / 3) 空间利用率＝ 100% 100% 68% 3 3 a (4 R / 3 )
设晶胞边长为a，则有a2+a2=(2d)2，即a= 2 d 所以一个晶胞的体积为( 2 d)3=2 2 d3 （3）一个金原子的质量可表示为M/NA m 4 M/NA ρ= = 2 2 d3 V
2d a
晶胞所含的原子体积总和
空间利用率= 晶胞体积 X100%
例如，面心立方晶胞
2d
每个晶胞中含4个原子