2020届高考化学一轮总复习专题突破25---晶体结构和性质、晶胞的相关计算
2020高考热点 ---原子晶体晶胞结构详细解析
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金刚石
晶体结构
7、空间利用率的计算
若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为 a,根据硬球接触模型,则r=______a, 列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 ____(用含π分数形式表示,不要求写成百分数)。
【解析】晶胞内部含有四个碳原子,则晶胞体对角线长
度是碳原子直径的8倍,即
1 5 c 3 505 pm 189 pm 8 8
9、晶体密度计算
1mol金刚石质量12g,,含NA个C原子,一个金刚 石晶胞体积是 而每个晶胞内含8个C原子,所以有
(用碳原子半径表示) (用C—C键长表示)
9、晶体透视投影图
金刚石,其晶胞如上图所示。 已知金属钠的晶胞(体心立 方堆积)沿其体对角线垂直 在纸平面上的投影图如下图A
所示,则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上 的投影图应该是下图 D (从A~D图中选填)
石墨晶胞结构解析
1、在碳单质的成员中还有一种混合型晶体 ——石墨,如图所示。它是层状结构,层与
层之间依靠作用力相结合。每层内部碳原子 与碳原子之间靠作用力相结合,其键角为 120ْ。分析图中每个六边形含有 2 个碳原 子,含 条3碳碳单键。
2,1,1 332
Si原子的分数坐标为 0,0, 5 8
2,1,1 338
(1) 按比例画出SiC六方晶胞。 (2)每个晶胞中含有SiC 个。 (3)晶体中Si的堆积型式是 。 C填充的空隙类型是 。
(4)列式计算C—Si键长。
答案: (1)SiC六方晶胞 (2)每个晶胞中含有2个SiC。 (3)Si原子作六方最密堆积,C原子填充在Si围成的四面体空隙中。 (4)由(1)中晶胞图可以看出,Si-C 键长为:
3 a=8r,r=
高考化学大题逐空突破系列(全国通用)有关晶胞参数的计算 (附答案解析)
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常考题空6有关晶胞参数的计算【高考必备知识】1.晶胞参数(边长)与半径的关系晶体晶体结构图示关系晶胞参数与边长关系简单立方晶胞晶胞参数(边长)为a ,原子球半径为r ,则有a =2r体心立方晶胞晶胞参数(边长)为a ,原子球半径为r ,体对角线长为c ,则有c =3a =4r面心立方晶胞晶胞参数(边长)为a ,原子球半径为r ,则有4r =2a六方最密堆积晶胞晶胞中原子球半径为r ,六棱柱边长为a ,高为h ,则有a =2r ,h =2倍四面体高金刚石晶胞金刚石晶胞G 点是空的,没有球,是正立方体的体心,A 球心到E 球心,是2个半径,即一个直径;同样,E 球心到G ,是2个半径,即一个直径,所以AG 是两个直径,体对角线是AG 的两倍,所以体对角线是4个直径,即8r ,则有8r =3a晶胞参数(边长)为a ,原子球半径为r ,则有8r =3a 。
(体对角线上五球相切,其中有两个假想球)2.晶体密度及微粒间距离的计算晶体密度的计算公式推导过程若1个晶胞中含有x 个微粒,则晶胞的物质的量为:n =AN N =AN x mol晶胞的质量为:m =n·M =M N x A g ,则密度为:ρ=33aN M x a MN xV m A A 右图为CsCl 晶体的晶胞假设相邻的两个Cs +的核间距为a cm ,N A 为阿伏加德罗常数,CsCl 的摩尔质量用M g·mol -1表示,则CsCl 晶体的密度为ρ=Ma 3N Ag·cm -33.金属晶体空间利用率的计算方法(1)空间利用率的定义及计算步骤①空间利用率(η):指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比②%1003433a r V V 球数空间利用率晶胞球类型晶体结构示意图图示关系简单立方堆积原子的半径为r ,立方体的棱长为2r ,则V 球=43πr 3,V 晶胞=(2r )3=8r 3,空间利用率=V 球V 晶胞×100%=43πr 38r 3×100%=6 ≈52%体心立方晶胞原子的半径为r ,体对角线c 为4r ,面对角线b 为2a ,由(4r )2=a 2+b 2得a =43r 。
高考化学一轮复习晶体的结构与性质专项训练知识点总结含答案
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高考化学一轮复习晶体的结构与性质专项训练知识点总结含答案一、晶体的结构与性质1.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子晶体,具有良好的超导性。
下列有关分析正确的是A.K3C60中只有离子键B.K3C60中碳元素显-3价C.该晶体在熔融状态下能导电D.C60与12C互为同素异形体2.下列说法中错误的是()A.离子晶体在熔化状态下能导电B.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子C.原子晶体中一定有非极性共价键D.分子晶体中不一定含有共价键3.最近我国科学家预测并据此合成了新型碳材料:T-碳。
可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成一个正四面体结构单元替代(如图所示,所有小球都代表碳原子)。
下列说法正确的是( )金刚石 T-碳A.T-碳与石墨、金刚石互为同分异构体B.T-碳晶体与金刚石晶体类似,属于原子晶体C.T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键不同D.T-碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式不同4.纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因。
假设某纳米颗粒的大小和形状恰好与某晶体晶胞的大小和形状(如图)相同,则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为()A.87.5% B.88.9% C.96.3% D.100%5.金刚石的熔点为a℃,晶体硅的熔点为b℃,足球烯(分子式为C)的熔点为c℃,a、b、c的大小关系是()A.a>b>c B.b>a>c C.c>a>b D.c>b>a6.碱金属和卤素随着原子序数的增大,下列递变规律正确的是()A.碱金属单质的熔、沸点逐渐降低B.卤素单质的熔、沸点逐渐降低C.碱金属单质的密度逐渐增大D.卤素单质的密度逐渐减小7.二氧化硅晶体是立体网状结构,其晶体模型如图所示。
下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是()A.二氧化硅晶体最小环上含有12个原子B.每个硅原子为4个最小环所共有C.从晶体结构可知,1molSiO2拥有2molSi-O键D.SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的8.下列说法不正确的是A.有化学键断裂的过程不一定是化学过程B.NH4Cl 和 Na2SO4晶体中含有的化学键类型相同C.H2O 比 H2S 更稳定,是因为氧的非金属性更强D.离子晶体中一定含有离子键,分子晶体中一定含有共价键9.氮、磷、硼、砷的化合物用途非常广泛。
山东省2020年高考化学一轮复习专题4.4晶体结构与性质考点扫描含解析201911043113
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晶体结构与性质【名师预测】高考对本专题知识的考查主要从两方面切入:①有关晶胞的计算;②晶体微粒间的相互作用力以及物理性质的比较,主要涉及常见晶体的构型、金属晶体的堆积模型、晶胞中粒子数目的计算,晶体结构与性质多在部分新课标省市的第Ⅱ卷中以选考试题即非选择题的形式考查。
【知识精讲】一、晶体概念及结构模型③溶质从溶液中析出。
(3)晶胞①概念:描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——无隙并置无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。
并置:所有晶胞平行排列、取向相同。
2.晶胞组成的计算——均摊法(1)原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。
(2)方法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占13。
3.常见晶体结构模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中,每个C 与另外4个C 形成共价键,C —C 键之间的夹角是109°28′,最小的环是六元环。
含有1 mol C 的金刚石中,形成的共价键有2 mol 。
②SiO 2晶体中,每个Si 原子与4个O 原子成键,每个O 原子与2个硅原子成键,最小的环是十二元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是Si 原子,1 mol SiO 2中含有4 mol Si —O 键。
(2)分子晶体①干冰晶体中,每个CO 2分子周围等距且紧邻的CO 2分子有12个。
②冰的结构模型中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成2 mol“氢键”。
(3)离子晶体①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引6个Cl-,每个Cl-同时吸引6个Na+,配位数为6。
每个晶胞含4个Na+和4个Cl-。
②CsCl型:在晶体中,每个Cl-吸引8个Cs+,每个Cs+吸引8个Cl-,配位数为8。
2020届高考化学总复习专题突破晶体结构与性质晶胞的相关计算
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2020 届高考化学总复习专题突破晶体结构与性质晶胞的相关计算核心透析】核心一晶体结构与性质1. 熟悉各类晶体的典型代表,并能用均摊法确定晶胞的化学组成:(3) 离子晶体(4) 金属晶体2. 晶体密度及微粒间距离的计算:若 1 个晶胞中含有x 个微粒, 则 1 mol 该晶胞中含有x mol 微粒, 其质量为xM g(M 为微粒的相对“分子”质量);1 个晶胞的质量为ρ a3 g(a 3为晶胞的体积), 则 1 mol 晶胞的质量为ρ a3NA g, 因此有xM=ρa3NA。
【答题技法】1. 明确晶体类型的判断方法:(1) 依据各类晶体的概念判断, 即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力进行判断。
如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体,由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体, 由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体, 由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2) 依据各类晶体的特征性质判断。
如低熔沸点的晶体属于分子晶体; 熔沸点较高、且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体。
熔沸点很高, 不导电,不溶于水,硬度大的晶体属于原子晶体,能导热、导电,具有延展性的晶体属于金属晶体。
2. 突破晶体熔、沸点高低的比较:(1) 一般情况下, 不同类型晶体的熔沸点高低的比较规律: 原子晶体>离子晶体> 分子晶体, 如金刚石>NaCl>Cl2; 金属晶体的熔、沸点差别很大,如金属钨、铂等熔点很高, 汞、铯等熔点很低。
(2) 原子晶体由共价键形成的原子晶体中, 原子半径越小, 键长越短, 键能越大, 晶体的熔沸点越高。
如熔点: 金刚石>碳化硅>硅。
(3) 离子晶体一般来说, 阴、阳离子的电荷数越多, 离子半径越小, 则离子间的作用力就越强, 其晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsC。
l(4) 分子晶体①组成和结构相似的分子晶体, 相对分子质量越大, 熔、沸点越高。
2020届高考化学复习《常见晶体模型及晶胞计算》
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③六方最密堆积(镁型) Mg、Zn、Ti
六方最密堆积的配位数 =12 每个晶胞含 2 个原子
镁型[六方密堆积] (Be Mg ⅢB ⅣB ⅦB )
12
6
3
54
12
6
3
54
12
6
3
54ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A B A B A
找镁型的晶胞
1200
每个晶胞含原子数: 2 配位数: 12
空间占有率:
六方密堆积(镁型)的空间利用率计算:
思考:NaCl、CsCl同属AB型离子晶体, NaCl晶体中N a+的配位数与CsCl晶体中Cs+的配位数是否相等?
CaF2的晶体结构
(1)每个Ca2+周围等距且 紧邻的F-有 8 个, Ca2+配 位数为 8 。
(2)每个F-周围等距且紧 邻的Ca2+有 4 个, F-配位 数为 4 。
FCa2+
采纳这种堆积 的典型代表
空间利用率
配位数
简单立方
Po(钋)
52%
6
体心立方 (钾型)
K、Na、Fe
68%
8
六方最密 (镁型)
Mg、Zn、Ti
74%
12
面心立方最密 (铜型)
Cu, Ag, Au
74%
12
晶胞
原子晶体
金刚石
该晶胞实际分摊到的碳原子数为 (4 + 6 ×1/2 + 8 ×1/8) = 8个。
(1)设NaCl晶胞的边长为acm,则
示晶为胞中Na+和Cl-的最近距离(( 即小)立
方体的边长)为 a/2 cm,则晶胞中 同种离子的最近距离为 a/2 cm。
高考化学一轮复习专题3.3晶体结构与性质含解析
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专题13.3 晶体结构与性质1.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
2.了解分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区别。
3.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
4.了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。
5.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质,了解金属晶体常见的堆积方式。
6.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
一、晶体常识1.晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3.晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。
4.立方晶胞中粒子数目的计算【典型例题1】【2017届河北省石家庄辛集中学高三上期中】有关晶体的下列说法中正确的是()A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定B.原子晶体中共价键越强,熔点越高C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.氯化钠熔化时离子键未被破坏【答案】B【考点定位】考查化学键与晶体结构【点评】本题考查了晶体的有关知识,注意分子晶体的稳定性与分子间作用力无关,与化学键的强弱有关。
明确不同类型的晶体在熔化时克服不同的作用力是解答本题的关键,注意把握晶体类型的判断方法和微粒间的作用。
离子晶体熔化克服离子键,原子晶体熔化克服共价键,金属晶体熔化克服金属键,分子晶体熔化或升华克服分子间作用力或氢键,尤其注意氢键属于分子间作用力。
【迁移训练1】下列关于晶体的说法中,不正确的是()①晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体③共价键可决定分子晶体的熔、沸点④在分子晶体中一定不存在离子键,而在离子晶体中可能存在共价键⑤晶胞是晶体结构的基本单元,晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定⑦干冰晶体中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻A.①②③ B.②③ C.④⑤⑥ D.②③④【答案】B考点:考查晶体和非晶体的区别、离子的配位数、晶格能等。
晶体结构与性质---2023年高考化学一轮复习(新高考)
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第31讲晶体结构与性质复习目标 1.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
2.了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。
3.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
考点一晶体与晶胞1.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性科学方法对固体进行X射线衍射实验(2)获得晶体的途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
2.晶胞(1)概念:晶胞是描述晶体结构的基本单元,是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。
(3)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算:如某个粒子为N个晶胞所共有,则该粒子有1N属于这个晶胞。
中学中常见的晶胞为立方晶胞,立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。
②非长方体晶胞在六棱柱(如图2)中,顶角上的原子有16属于此晶胞,面上的原子有12属于此晶胞,因此六棱柱中镁原子个数为12×16+2×12=3,硼原子个数为6。
1.冰和碘晶体中相互作用力相同( ) 2.晶体内部的微粒按一定规律周期性排列( ) 3.凡有规则外形的固体一定是晶体( ) 4.固体SiO 2一定是晶体( )5.缺角的NaCl 晶体在饱和NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块( ) 6.晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( )7.区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X 射线衍射实验( ) 答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.√一、晶胞及微粒配位数的判断1.CaTiO 3的晶胞如图所示,其组成元素的电负性大小顺序是__________;金属离子与氧离子间的作用力为______________,Ca 2+的配位数是__________。
2020届高考化学一轮总复习专题突破25---晶体结构与性质、晶胞的相关计算
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2020届高考化学一轮总复习专题突破25---晶体结构与性质、晶胞的相关计算【核心透析】核心一晶体结构与性质1.熟悉各类晶体的典型代表,并能用均摊法确定晶胞的化学组成:(3)离子晶体(4)金属晶体2.晶体密度及微粒间距离的计算:若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol该晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。
【答题技法】1.明确晶体类型的判断方法:(1)依据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力进行判断。
如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体,由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体,由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体,由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据各类晶体的特征性质判断。
如低熔沸点的晶体属于分子晶体;熔沸点较高、且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体。
熔沸点很高,不导电,不溶于水,硬度大的晶体属于原子晶体,能导热、导电,具有延展性的晶体属于金属晶体。
2.突破晶体熔、沸点高低的比较:(1)一般情况下,不同类型晶体的熔沸点高低的比较规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体,如金刚石>NaCl>Cl2;金属晶体的熔、沸点差别很大,如金属钨、铂等熔点很高,汞、铯等熔点很低。
(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔沸点越高。
如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
(3)离子晶体一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
2020届高三化学考前冲刺突破:晶体结构和简单计算【解题技巧、核心知识、题组训练】
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2020届高三化学考前冲刺突破:——晶体结构及简单计算【解题技巧】晶胞计算的解题流程【核心知识】1.典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl(型)(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有□16个,每个Na+周围等距且紧邻的Na+有□212个;(2)每个晶胞中含□34个Na+和□44个Cl-CsCl (型) (1)每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有□58个,每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有□66个;(2)如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl-CaF2 (型) 在晶体中,每个F-吸引□74个Ca2+,每个Ca2+吸引□88个F-,Ca2+的配位数为□98,F-的配位数为□104金属晶体简单立方堆积典型代表Po,空间利用率□1152%,配位数为□126体心立方堆积典型代表Na、K、Fe,空间利用率□1368%,配位数为□148六方最密堆积典型代表Mg、Zn、Ti,空间利用率□1574%,配位数为□1612面心立方最密堆积典型代表Cu、Ag、Au,空间利用率□1774%,配位数为□1812分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子;(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有□1912个混合晶体石墨晶体层与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,C采取的杂化方式是□20sp2杂化原子晶体金刚石(1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以□21共价键结合,形成正四面体结构;(2)键角均为□22109°28′;(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内;(4)每个C参与4条C—C键的形成,C原子数与C—C键数之比为1∶2 SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;(2)每个正四面体占有1个Si,4个“12O”,n(Si)∶n(O)=1∶2;(3)最小环上有□2312个原子,即□246个O,□256个Si (1)晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目。
高中化学 一轮复习 晶体结构的分析与计算
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课时65 晶体结构的分析与计算题型一 晶体结构的分析与方法【考必备·清单】 1.晶胞结构的分析(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时,要注意运用三维想象法。
如NaCl 晶体中,Na +周围的Na +数目(Na +用“○”表示):每个面上有4个,共计12个。
(2)记住常见晶体如干冰、冰、金刚石、SiO 2、石墨、CsCl 、NaCl 、K 、Cu 等的空间结构及结构特点。
当题中信息给出的某种晶胞空间结构与常见晶胞的空间结构相同时,可以直接套用该种结构。
2.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法(1)原则:晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。
(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算方法如图所示:3.“均摊法”在晶胞组成计算中的应用 (1)计算一个晶胞中粒子的数目非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”,其关键仍是确定一个粒子为几个晶胞所共有。
例如,石墨晶胞:每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为13,那么一个六边形实际有6×13=2个碳原子。
又如,六棱柱晶胞(MgB 2晶胞)中,顶点上的原子为6个晶胞(同层3个,上层或下层3个)共有,面上的原子为2个晶胞共有,因此镁原子个数为12×16+2×12=3个,硼原子个数为6。
(2)计算原子晶体中共价键的数目在金刚石晶体(如图所示)中,每个C 参与了4个C—C 键的形成,而在每条键中的贡献只有一半,因此,平均每一个碳原子形成共价键的数目为4×12=2个,则1 mol 金刚石中碳碳键的数目为2N A 。
(3)计算化学式【探题源·规律】角度一:晶胞中微粒数目及晶体化学式的计算[例1] (1)(2019·全国卷Ⅱ)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。
晶胞中Sm 和As 原子的投影位置如图2所示。
高考一轮复习化学课件晶胞结构分析与计算
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实际应用中注意事项
样品选择与制备
选择具有代表性的样 品,并确保样品制备 过程中不引入额外的
干扰因素。
实验条件控制
严格控制实验条件( 如温度、湿度、光照 等),确保实验结果 的稳定性和可靠性。
数据记录与处理
02
模型构建
通过球棍模型或空间填充模型可以直观地展示氧 化锌型结构的特征。
其他复杂晶体结构概述
复杂晶体结构种类
除了上述几种典型结构外,还有 许多复杂的晶体结构,如金红石 型、尖晶石型等。
结构分析方法
对于复杂晶体结构,可以通过X射 线衍射、中子衍射等方法进行分 析和确定。
04
晶胞参数计算方法和技巧
03 分子排列
分子晶体中,分子在晶胞中的排列方式取决于分 子间的相互作用力,如范德华力、氢键等。
晶胞参数:边长、角度等
01 晶胞参数
描述晶胞大小和形状的参数,包括晶胞的边长、 角度等。
02 边长
晶胞各边之长度,常用于计算晶胞体积和密度等 物理量。
03 角度
晶胞各面之间的夹角,反映了晶胞的空间构型。
梳理知识体系,突出重点难点
01 全面梳理化学知识体系,形成知识网络,便于记
忆和提取。 02
突出重点难点知识,如化学反应原理、物质结构 、元素周期律等,加强理解和应用。
多做真题,总结规律,提高解题能力
多做历年高考真题和模拟题,熟悉试题类型和解 题思路。
总结解题规律和方法,提高解题速度和准确率。
注重实验操作和观察能力培养
注重观察能力的培养,学会从实验中获取信息和解决 问题。
加强实验操作能力训练,熟悉常见仪器的使用方法和 实验步骤。
高三化学高考备考专题复习有关晶体的各类计算
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答案 0.148 0.076
4、晶胞密度的计算
晶体密度计算公式
4、晶胞密度的计算
例1、铝单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,
列式表示铝单质的密度
g·cm-3(不必计
算出结果)
例2、已知金刚石的晶胞如图,金刚石中 C-C键长为155pm,求金刚石的晶体密度 (g.cm-3)?
*(2)分数坐标:(0,0,0)-顶点 (1/3,2/3,1/2)-体心
(3)配位数: 12 同层6 上下各3
5、微粒的空间坐标
4.(2016·全国高考Ⅰ·37)(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为Ge单晶的晶胞,
其中原子坐标参数
则D原子的坐标参数为
。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其
(4)金刚石空间利用率:球体积占晶胞体积的百分比
石墨的密度:设碳原子半径为r,底面边长为a pm,高为h,层间距为d,则h=2d。
3、边长(晶胞参数)和半径关系
a
2rsin60
则D原子的坐标参数为
。
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数
7、空间利用率 空间利用率:球体积占晶胞体积的百分比 密度:球质量与晶胞体积的比值
Na+:4 Cl-: 4 Cs+:1 Cl-:1
KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe
CsCl、CsBr、 CsI、TlCl
ZnS型
Zn2+:4 Zn2+:4 Zn2+:4 ZnS、AgI、 S2-: 4 S2-: 4 S2-:4 BeO
2020届高三化学一轮复习常见的晶体模型和晶胞计算(学案及训练)
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2020届高三化学一轮复习常见的晶体模型与晶胞计算(学案及训练)知识梳理1.金属键、金属晶体(1)金属键:金属阳离子与自由电子之间的作用。
(2)本质——电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起。
(3)金属晶体的物理性质及解释2.典型晶体模型金刚(1)四面体结构(2)(3)一个平面内(4)与2(1)面体结构(2)n(3)干冰(1)8占据(2)12每个水分子与相邻的接,键离子晶体有CsCl) (1)个(2)简单六方堆积面心立方最密堆积又称为体心又称为立方堆积六方又称为最密堆积(1)层之间的作用是范德华力(2)的碳原子个数是采取的杂化方式是(3)还有金属键(4)C的刚石的高(5)能导电3、归纳总结:晶胞中微粒的计算方法——均摊法,(1)原则:晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n(3)注意:在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有课堂练习1、判断正误(1)在石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力。
(√)(2)立方晶胞中,顶点上的原子被4个晶胞共用。
(×)(3)阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同。
(×)(4)金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。
(×)(5)在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个。
(√)拓展应用(1)判断下列物质的晶胞结构,将应对序号填在线上。
A干冰晶体②;B氯化钠晶体①;C金刚石③;D钠④;E冰晶体⑤;F铜晶体⑥。
(2)下列是几种常见的晶胞结构,填写晶胞中含有的粒子数A.NaCl(含________个Na+,________个Cl-)B.干冰(含________个CO2)C.CaF2(含________个Ca2+,________个F-)D.金刚石(含________个C)E.体心立方(含________个原子)F.面心立方(含________个原子)答案A.44B.4C.48D.8E.2F.42、思维探究如图为离子晶体空间构型示意图:(·阳离子,阴离子)以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:A.MN、B.MN3、C.MN2。
高考化学一轮复习晶胞的相关计算专项训练知识归纳总结及解析
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高考化学一轮复习晶胞的相关计算专项训练知识归纳总结及解析一、晶胞的相关计算1.Mg、Ni、Cu、Zn 等元素在生产、生活中有着广泛的应用。
回答下列问题:(1)Mg、Ni、Cu 等金属可能形成金属互化物。
金属互化物的结构类型丰富多样,确定某种金属互化物是晶体还是非晶体可通过___________测定。
(2)根据 Cu、Zn 的原子结构比较第一电离能:I1(Cu)_________ I1(Zn)(填“大于”、“等于”或“小于”),理由是_____________________。
(3)[Ni(NH3)6](NO3)2中不存在的化学键为___________(填序号)。
a.离子键 b.金属键 c.配位键 d.氢键(4)镍基合金储氢的研究已取得很大进展。
①图甲是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图。
该合金储氢后,H2与 Ni 的物质的量之比为___________。
②Mg2NiH4 是一种储氢的金属氢化物。
在 Mg2NiH4晶胞中,Ni 原子占据如图乙的顶点和面心,Mg2+处于乙图八个小立方体的体心。
Mg2+位于 Ni 原子形成的___________ (填“八面体空隙”或“四面体空隙”)。
晶体的密度为ρg·cm-3,N A表示阿伏加德罗常数,Mg2+和 Ni 原子的最短距离为__________cm(用含ρ和 N A的代数式表示)。
2.铁、钴、镍为第四周期第Ⅷ族元素,它们的性质非常相似,也称为铁系元素.铁、钴、镍都是很好的配位化合物形成体.(1)[Co(H2O)6]2+在过量氨水中易转化为[Co(NH3)6]2+。
H2O 和 N H3中与 Co2+配位能力较强的是_____,[Co(H2O)6]2+中 Co2+的配位数为___;从轨道重叠方式看,NH3分子中的化学键类型为___ , H2O 分子的立体构型为___。
(2)铁、镍易与一氧化碳作用形成羰基配合物,中心原子价电子数与配位体提供的成键电子数遵循 18e-规则。
高考化学一轮复习晶胞的相关计算专项训练知识点总结及答案
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高考化学一轮复习晶胞的相关计算专项训练知识点总结及答案一、晶胞的相关计算1.物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。
回答下列问题:(1)基态铁原子简化的电子排布式为[Ar]___。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH 3)6]SO 4蓝色溶液。
①[Ni(NH 3)6]SO 4中阴离子的立体构型是___。
②在[Ni(NH 3)6]2+中Ni 2+与NH 3之间形成的化学键称为___,提供孤电子对的成键原子是___。
③氨的沸点高于膦(PH 3)的原因是___;PH 3分子中P 原子的杂化轨道类型为___。
(3)铜与(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2中含有π键的数目为___。
(4)天然硅酸盐组成复杂,阴离子的基本结构单元是[SiO 4]四面体,如图(a),通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构,图(b)为一种无限长双链结构的多硅酸根,该多硅酸根的化学式为___(用n 代表聚合度)。
(5)碘与锰形成的某种化合物晶胞结构及参数如图所示,该化合物的化学式是___,其晶体密度的计算表达式为___g·cm -3(阿伏加德罗常数的值用N A 表示)。
2.浙江师范大学的研究团队研究获得了一类具有高活性和选择性的钙钛矿光催化剂(3CsPbBr Ni(tpy) ),这一成果发表在2020年1月Chem . Mater .上。
带有负电荷的CsPbBr 3将带正电的Ni(tpy)固定在其表面,用于可见光驱动CO 2还原。
(1)写出Ni 基态原子的价电子排布图(轨道表达式)___________________。
(2)C 、N 、O 、Cs 、Pb 元素第一电离能由大到小的顺序是____________________。
(3)Ni(tpy)是二价阳离子,该离子中氮原子的杂化类型为_________,该离子结构中含有_________(填字母)。
a .离子键b .配位键 C .π键 d .氢键 (4)某些氧化物的熔点数据如下表所示:氧化物CO 2 Cs 2O PbO 熔点/℃ -56.6 490 888解释表中氧化物之间熔点差异的原因:______________________________。
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2020届高考化学一轮总复习专题突破25---晶体结构与性质、晶胞的相关计算【核心透析】核心一晶体结构与性质1.熟悉各类晶体的典型代表,并能用均摊法确定晶胞的化学组成:(3)离子晶体(4)金属晶体2.晶体密度及微粒间距离的计算:若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol该晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。
【答题技法】1.明确晶体类型的判断方法:(1)依据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力进行判断。
如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体,由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体,由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体,由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据各类晶体的特征性质判断。
如低熔沸点的晶体属于分子晶体;熔沸点较高、且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体。
熔沸点很高,不导电,不溶于水,硬度大的晶体属于原子晶体,能导热、导电,具有延展性的晶体属于金属晶体。
2.突破晶体熔、沸点高低的比较:(1)一般情况下,不同类型晶体的熔沸点高低的比较规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体,如金刚石>NaCl>Cl2;金属晶体的熔、沸点差别很大,如金属钨、铂等熔点很高,汞、铯等熔点很低。
(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔沸点越高。
如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
(3)离子晶体一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
②具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。
如H2O>H2S。
③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),分子极性越大,其熔、沸点越高。
如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
④同分异构体分子中,支链越少,其熔沸点就越高,如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
(5)金属晶体金属阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,金属键越强,金属熔沸点就越高。
如熔沸点:Al>Mg>Na。
【题型突破】题型1 微粒作用与晶体结构例1.(1)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因是______________________________________。
2)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是____________________________。
(3)GaAs的熔点为1 238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。
该晶体的类型为______________,Ga与As以______________键键合(4)GaF3的熔点高于1 000℃, GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是_______________。
【解析】(1)S8与SO2均为分子晶体,而S8相对分子质量大,因此分子间范德华力强,所以其熔沸点比SO2高。
(2)K和Cr都属于金属晶体,Cr的价电子数多,半径小,金属键强,所以K 的熔点、沸点等都比金属Cr低。
(3)因为GaAs的熔点为1 238℃,熔点很高,晶体结构为立体网状结构,所以GaAs为原子晶体,其中Ga与As以共价键键合。
(4)GaF3为离子晶体,靠比较强的离子键结合,GaCl3为分子晶体,靠很弱的范德华力结合,所以GaF3的熔点高。
答案:(1)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)原子晶体共价(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体例2.(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于________________晶体。
(2)c(氧)和e(铜)形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为__________。
H、N、O、S、Cu元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
化合物中,阴离子为________________,阳离子中存在的化学键类型有________________;该化合物加热时首先失去的组分________________,判断理由是________________。
【解析】(1)该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,熔沸点较低,所以为分子晶体。
(2)晶胞中氧原子有1+8×18=2;铜原子的个数为4,因此该晶体为氧化亚铜,其中铜原子为+1价;这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,则阴离子为硫酸根,根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子,四个氨分子,两个水分子,因此该物质的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4,阳离子中存在配位键和共价键,该化合物加热时首先失去水,原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。
答案:(1)分子(2)+1 SO42-共价键和配位键H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱题型2 晶体结构的有关计算例1.(1)FeS2晶体的晶胞如图所示。
晶胞边长为a nm,FeS2的相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为________g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为________nm。
(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。
K与O间的最短距离为__________nm,与K紧邻的O个数为________________。
在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于________________位置,O处于________________位置。
(3)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:①在石墨烯晶体中,每个C原子连接______个六元环,每个六元环占有______个C原子。
②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接______个六元环,六元环中最多有_____个C原子在同一平面。
(3)根据均摊法来计算。
①石墨烯晶体中,每个碳原子被3个六元环共有,每个六元环占有的碳原子数是6×13=2;②每个碳原子与周围的4个碳原子形成4个共价键,最小的环为六元环,每个共价键被3个六元环共用,所以一个碳原子可连接12个六元环;六元环呈船式或椅式结构,所以六元环中最多有4个碳原子共面。
例2.(1)硅的某种单质的晶胞如图所示。
若该硅晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为__________cm(用代数式表示即可)。
(2)科学家发现硼化镁在39 K时呈超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。
如图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
根据图示确定硼化镁的化学式为________________。
(3)钛晶体的晶胞如图所示,其配位数为_________。
假设该晶胞中的钛原子的直径为a pm,NA为阿伏加德罗常数,请列式表示该晶体的密度为________ g·cm-3。
Ar(Ti)=48(2)根据投影可知,1个硼原子为3个镁原子共用,故属于一个镁原子的硼原子为13,1个镁原子为6个硼原子共用,故属于一个硼原子的镁原子为16,由此可知镁、硼原子个数比=1∶2,硼化镁的化学式为MgB2。
(3)由钛晶体的晶胞结构可知,为六方最密堆积,钛原子配位数为12,晶胞体内钛原子与如图虚线连接的钛原子形成正四面体结构: ,假设该晶胞中的钛原子的直径为a pm,则正四面体的棱长为a pm,正四面体如【核心透析】核心二晶胞的相关计算【方法小结】晶胞计算的思维方法(1)“均摊法”原理特别提醒:①在使用“均摊法”计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
②在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可以用“均摊法”。
(2)晶胞中各线段之间的关系(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol该晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。
【题型突破】例1.GaAs的熔点为1238 ℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。
Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______。
【解析】根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As的个数均是4个,所以晶胞的体积是()Ga As3AM Mcm⨯+ρ4N。
二者的原子半径分别为rGa pm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为例2.氧和钠能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为________________;晶胞中氧原子的配位数为________________________;列式计算晶体F的密度________________g·cm-3。
【解析】根据晶胞结构可知氧原子的个数=8×18+6×12=4,Na全部在晶胞中,共计是8个,则F的化学式为Na2O。
以顶点氧原子为中心,与氧原子距离最近的钠原子的个数是8个,即晶胞中氧原子的配位数为8。
晶体F的密度例3.在硅酸盐中,SiO44-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。
图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中硅原子的杂化形式为________________,Si与O的原子数之比为______________,化学式为_____________。