晶胞计算专题均摊法
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共价键，而冰融化需要破坏氢键
•（3）实验测得冰中氢键的作用力为18.5 kkJJ//mmooll，，而这冰说的明熔冰化熔热化为成水5.0，氢键_________（填部分全部或部 分）被破坏。
巩固练习一：
石墨晶体的层状结构，层内为 平面正六边形结构（如图）， 试回答下列问题：
（1）图中平均2 每个正六边形占 有C原子3 数为____个、占有的碳
A．LaNi6 B． LaNi3 C．LaNi4 D． LaNi5
3.正三棱柱
顶点： 1/12 面心： 1/2 （上、下）棱：1/4 中棱： 1/6
例3.某晶体的一部分如右图所示，这种晶
体中A、B、C三种粒子数之比B是( )
A.3∶9∶4
B.1∶4∶2
C.2∶9∶4
D.3∶8∶4
A B C
练习
棱上 1/4
面上 1/2
中心 1
顶角 棱上 面上 中心
分子晶体 干冰晶体结构 ——晶胞为面心立方体
8个CO2分子位于立方体顶点 6个CO2分子位于立方体面心 在每个CO2周围等距离且相距最近 的CO2共有 12 个。 在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为：(8×1/8 + 6×1/2) = 4 个
碳键数为____个。
（2）层内71个4 六元环完全占有
的C原子数为_____个，2碳:3原子
数目与碳碳化学键数目之比为_ ______.
巩固练习二：
已知晶体硼的基本结构单元 是由硼原子组成的正二十面 体，如图所示：其中有二十 个等边三角形的面和一定数 目的顶点，每个顶点为一个 硼原子，试通过观察1分2 析右 图回答：此基30 本结构单元是 由___个硼原子构成，60有0 ___ 个B-B化学键，相邻BB键的键角为____.
C60分子中单键为:90-30=60 (4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算 确定C70分子中五边形和六边形的数目.
C70分子中所含五边形数为_______1_2____,六边形数为____2_5____.
巩固练习三：
已知晶体的基本单元是由 12个硼原子构成的（如右 图），每个顶点上有一个 硼原子，每个硼原子形成 的化学键完全相同，通过 观察图形和推算，可知此 基本20结构单元是一个正__ __面体。
巩固练习五：
(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:__(G__e_C_H__2C__H_2_C_O__O__H_)_2O_ 3 或Ge2C6H10O3
_个碳原子
用心
思考：1.金刚石4晶胞中，每个C原子均可与相邻的___
个C构成实心的正四面体? 2
2.在一个小正四面体中平均含6有___个碳原子?
3. 在金刚石中最小的环1/2是____元环?
1个环中平均含有1 ____个C原子?
含C-C键数为____个？
8*2=16
4.一个晶胞中含有C-C键数为_ ___个？
4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分 子，如右图所示： 顶点和面心的原子是钛原子，
棱的中心和体心的原子是碳原子，
它的化学式是（ Ti14C13）
--Ti --C
b.
课外阅读
碳60介绍
对碳60的结构的初步认识：
碳60是由60个碳原子形成20个正六边形和12个正五边形的32
面体的球形网状结构
,30mol碳碳双键（C=C）
课
外 1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C60分子是形如
练
球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
习 ②C60分子只含有五边形和六边形;
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
顶点数+面数-棱边数=2
据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所 含的双键数为30.请回答下列问题: (1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是______金__刚__石__,理由是: _ 金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
___(_答__出__“__金__刚__石__属__原__子__晶__体__”__即__可__)________________________.
算
晶胞 描述晶体结构的基本单元
晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞 “无隙并置”而成。
典型晶体结构
2019年4月
平行六 面体
无隙并置
请看:
4
8 51
棱边：1/4
1
3 73
62
2
4
面心：1/2
2
顶点：1/8
1
1
体心：1
一、晶胞中粒子个数计算规律
1.立方晶胞
晶胞 顶角
立方体 1/8
形似足球，又有双键，故称足球烯，又叫富勒烯
2，健的形成：处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用s
p2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一
个正五边形的边和两个正六边形的边。碳原子的三个σ键不
是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球
状。每个碳原子还剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60
(2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“ 不可能”)_____可__能________,并简述其理由：
因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 _(_只__要__指__出__“__C_6_0_含__3_0_个__双__键__”__即__可__,_但__答__“__因__C_6_0_含__有__双__键__”__不__行_. ) (3)通过可计由算欧,确拉定定C理60分计子算所键含数单(即键棱数边.C数60)分:60子+(所12含+2单0)键-2=数9为0 ___________.
冰
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
2
H2O的冰中，最多可形 mol“氢键”。
离子晶体
NaCl的晶体结 ——简单立方体
(1构)每个Na+( Cl-)周围等 Cl
距且紧邻的Cl- (Na+)有
－
Na+
6 个，构成 正八面体 ，
Na+( Cl-)的配位数为 6 。
•晶胞是构成晶体的基本重复单元．在二氧化 硅晶胞中有8个硅原子位 于立方晶胞的8个 顶角，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还 有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个 硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞内． 根据图示二氧化硅晶胞结构，每个晶胞内所 含“SiO2”基元数为( C ) A.4个
•B.6个
•C.8个
•D.18个
•冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如下 图：
（1）一个水分子含___2__个孤电子对，水分子能与很多金属 离子形成配合物，请写出它与铜离子形成的一种蓝色的配合 物离子的化学式为__________Cu。(H2O)42+ （2）每个冰晶胞平均占有__8__个水分子，冰的熔点远低于 金刚石熔点的原因是____破__坏_的_作__用_力_不__同_，_金_。刚石融化需要破坏
(2)每个Na+周围等距
且
12
紧(3)邻每的个N晶a胞+有中平均有 4 个Na+， 4 个Cl-
个，。故每个晶胞4 中含有 个“NaCl”结构单元；
N(Na+) ︰ N( Cl-) = 1 ︰1 ,化学为 NaCl 。
CaF2的晶体结构
（1）每个Ca2+周围等距且 紧邻的F-有8 个， Ca2+8配位数为 。
拓展练习1：
某晶胞结构如 图所示，晶胞中 各微粒个数分别 为：
铜___3_____个 钡___2_____个 钇___1_____个 氧___7_____个
课堂检测：
1.钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压如右图
O
所示。则它的化学式
为（D）
（2）每个F周围等距且紧4邻的Ca2+有 个， F4-配位数为 。
（3）每个晶胞中含 4 个Ca2＋、含8
Ca2＋和F－的个数1︰比2是
。
FCa2+
个F－,
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。
思考
金刚石晶胞
（1）C原子位于晶胞 的哪些位置，分别有 几个？
个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外
都围绕着π电子云 ；
3，一摩碳－60中含有碳碳单键和双键的计算：假设1mol
C60有x mol碳碳双键（C=C），y mol碳碳单键（C-
C），从每个顶点来看，y=2x从边的数量来看，x+y=90解
得x=30,y=60因此1mol C60有60mol碳碳单键（C-C）
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
B. BaTi4O6 D. BaTiO3
2.正六棱柱晶胞
顶点： 1/6 面心： 1/2 （上、下）棱：1/4 中棱： 1/3
例2.氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，
必须安全有效地储存氢气。某种合金材料有较大的储氢
容量，其晶胞如图所示。则这种合金的化学D式为（ ）
（2）实际含有原子 个数应为？
8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8
金刚石晶体中含有 共价键形成的C原
子环，其6中最小的
C环上有_____个C 原子。
用脑
思考：1.一个金刚石晶胞里有8_
2.平均每个碳原子有__2_个C--C键?
3.每个碳原子为__12__个六元环共用？
4.每个C-C键为___6 _个六元环共用？
•（3）实验测得冰中氢键的作用力为18.5 kkJJ//mmooll，，而这冰说的明熔冰化熔热化为成水5.0，氢键_________（填部分全部或部 分）被破坏。
巩固练习一：
石墨晶体的层状结构，层内为 平面正六边形结构（如图）， 试回答下列问题：
（1）图中平均2 每个正六边形占 有C原子3 数为____个、占有的碳
A．LaNi6 B． LaNi3 C．LaNi4 D． LaNi5
3.正三棱柱
顶点： 1/12 面心： 1/2 （上、下）棱：1/4 中棱： 1/6
例3.某晶体的一部分如右图所示，这种晶
体中A、B、C三种粒子数之比B是( )
A.3∶9∶4
B.1∶4∶2
C.2∶9∶4
D.3∶8∶4
A B C
练习
棱上 1/4
面上 1/2
中心 1
顶角 棱上 面上 中心
分子晶体 干冰晶体结构 ——晶胞为面心立方体
8个CO2分子位于立方体顶点 6个CO2分子位于立方体面心 在每个CO2周围等距离且相距最近 的CO2共有 12 个。 在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为：(8×1/8 + 6×1/2) = 4 个
碳键数为____个。
（2）层内71个4 六元环完全占有
的C原子数为_____个，2碳:3原子
数目与碳碳化学键数目之比为_ ______.
巩固练习二：
已知晶体硼的基本结构单元 是由硼原子组成的正二十面 体，如图所示：其中有二十 个等边三角形的面和一定数 目的顶点，每个顶点为一个 硼原子，试通过观察1分2 析右 图回答：此基30 本结构单元是 由___个硼原子构成，60有0 ___ 个B-B化学键，相邻BB键的键角为____.
C60分子中单键为:90-30=60 (4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算 确定C70分子中五边形和六边形的数目.
C70分子中所含五边形数为_______1_2____,六边形数为____2_5____.
巩固练习三：
已知晶体的基本单元是由 12个硼原子构成的（如右 图），每个顶点上有一个 硼原子，每个硼原子形成 的化学键完全相同，通过 观察图形和推算，可知此 基本20结构单元是一个正__ __面体。
巩固练习五：
(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:__(G__e_C_H__2C__H_2_C_O__O__H_)_2O_ 3 或Ge2C6H10O3
_个碳原子
用心
思考：1.金刚石4晶胞中，每个C原子均可与相邻的___
个C构成实心的正四面体? 2
2.在一个小正四面体中平均含6有___个碳原子?
3. 在金刚石中最小的环1/2是____元环?
1个环中平均含有1 ____个C原子?
含C-C键数为____个？
8*2=16
4.一个晶胞中含有C-C键数为_ ___个？
4.最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分 子，如右图所示： 顶点和面心的原子是钛原子，
棱的中心和体心的原子是碳原子，
它的化学式是（ Ti14C13）
--Ti --C
b.
课外阅读
碳60介绍
对碳60的结构的初步认识：
碳60是由60个碳原子形成20个正六边形和12个正五边形的32
面体的球形网状结构
,30mol碳碳双键（C=C）
课
外 1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家.C60分子是形如
练
球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
习 ②C60分子只含有五边形和六边形;
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
顶点数+面数-棱边数=2
据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所 含的双键数为30.请回答下列问题: (1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是______金__刚__石__,理由是: _ 金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
___(_答__出__“__金__刚__石__属__原__子__晶__体__”__即__可__)________________________.
算
晶胞 描述晶体结构的基本单元
晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作是数量巨大的晶胞 “无隙并置”而成。
典型晶体结构
2019年4月
平行六 面体
无隙并置
请看:
4
8 51
棱边：1/4
1
3 73
62
2
4
面心：1/2
2
顶点：1/8
1
1
体心：1
一、晶胞中粒子个数计算规律
1.立方晶胞
晶胞 顶角
立方体 1/8
形似足球，又有双键，故称足球烯，又叫富勒烯
2，健的形成：处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用s
p2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一
个正五边形的边和两个正六边形的边。碳原子的三个σ键不
是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球
状。每个碳原子还剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60
(2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“ 不可能”)_____可__能________,并简述其理由：
因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60 _(_只__要__指__出__“__C_6_0_含__3_0_个__双__键__”__即__可__,_但__答__“__因__C_6_0_含__有__双__键__”__不__行_. ) (3)通过可计由算欧,确拉定定C理60分计子算所键含数单(即键棱数边.C数60)分:60子+(所12含+2单0)键-2=数9为0 ___________.
冰
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
2
H2O的冰中，最多可形 mol“氢键”。
离子晶体
NaCl的晶体结 ——简单立方体
(1构)每个Na+( Cl-)周围等 Cl
距且紧邻的Cl- (Na+)有
－
Na+
6 个，构成 正八面体 ，
Na+( Cl-)的配位数为 6 。
•晶胞是构成晶体的基本重复单元．在二氧化 硅晶胞中有8个硅原子位 于立方晶胞的8个 顶角，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还 有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个 硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞内． 根据图示二氧化硅晶胞结构，每个晶胞内所 含“SiO2”基元数为( C ) A.4个
•B.6个
•C.8个
•D.18个
•冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如下 图：
（1）一个水分子含___2__个孤电子对，水分子能与很多金属 离子形成配合物，请写出它与铜离子形成的一种蓝色的配合 物离子的化学式为__________Cu。(H2O)42+ （2）每个冰晶胞平均占有__8__个水分子，冰的熔点远低于 金刚石熔点的原因是____破__坏_的_作__用_力_不__同_，_金_。刚石融化需要破坏
(2)每个Na+周围等距
且
12
紧(3)邻每的个N晶a胞+有中平均有 4 个Na+， 4 个Cl-
个，。故每个晶胞4 中含有 个“NaCl”结构单元；
N(Na+) ︰ N( Cl-) = 1 ︰1 ,化学为 NaCl 。
CaF2的晶体结构
（1）每个Ca2+周围等距且 紧邻的F-有8 个， Ca2+8配位数为 。
拓展练习1：
某晶胞结构如 图所示，晶胞中 各微粒个数分别 为：
铜___3_____个 钡___2_____个 钇___1_____个 氧___7_____个
课堂检测：
1.钛酸钡的热稳定性好,
介电常数高,在小型变
Ba
压如右图
O
所示。则它的化学式
为（D）
（2）每个F周围等距且紧4邻的Ca2+有 个， F4-配位数为 。
（3）每个晶胞中含 4 个Ca2＋、含8
Ca2＋和F－的个数1︰比2是
。
FCa2+
个F－,
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。
思考
金刚石晶胞
（1）C原子位于晶胞 的哪些位置，分别有 几个？
个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外
都围绕着π电子云 ；
3，一摩碳－60中含有碳碳单键和双键的计算：假设1mol
C60有x mol碳碳双键（C=C），y mol碳碳单键（C-
C），从每个顶点来看，y=2x从边的数量来看，x+y=90解
得x=30,y=60因此1mol C60有60mol碳碳单键（C-C）
A.BaTi8O12 C. BaTi2O4
B. BaTi4O6 D. BaTiO3
2.正六棱柱晶胞
顶点： 1/6 面心： 1/2 （上、下）棱：1/4 中棱： 1/3
例2.氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，
必须安全有效地储存氢气。某种合金材料有较大的储氢
容量，其晶胞如图所示。则这种合金的化学D式为（ ）
（2）实际含有原子 个数应为？
8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8
金刚石晶体中含有 共价键形成的C原
子环，其6中最小的
C环上有_____个C 原子。
用脑
思考：1.一个金刚石晶胞里有8_
2.平均每个碳原子有__2_个C--C键?
3.每个碳原子为__12__个六元环共用？
4.每个C-C键为___6 _个六元环共用？