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例析晶体结构计算题的类型 一、确定晶体的化学式 通常用均摊法。均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。例如晶胞为立方体结构：处于顶点的粒子,同时为8个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/8[一般地：若晶胞为其它几何构型，且底面为正n边形，处于顶点的粒子，同时为4n/(n-2)个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为(n-2)/4n]，处于棱上的粒子,同时为4个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/4,处于面上的粒子,同时为2个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/2,处于体内的粒子,则完全属于该晶胞,对晶胞的贡献为1。 例1、(2011·江苏卷)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题： （4）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是 ，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为 。 【答案】（4）CuCl CuCl＋2HCl＝H2CuCl3 (或CuCl＋2HCl＝H2[CuCl3]（2010·山东卷）32.（８分）碳族元素包括：C、Si、 Ge、 Sn、Pb。 (1)碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过　　　　杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠　　　　结合在一起。 (4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心，O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为　　　　　　　，每个Ba2+与　　　　个O2-配位。 【解析】(1)石墨的每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成无限的六边形平面网状结构，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2P轨道，并含有一个未成对电子，这些平面网状结构再以范德华力结合形成层状结构。因碳纳米管结构与石墨类似，可得答案。 (4)每个晶胞含有Pb4+：8×=1个，Ba2+：1个，O2-：12×=3个，故化学式为：PbBaO3。Ba2+处于晶胞中心，只有1个，O2-处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2+与12个O2-配位 例3. （2011·新课标全国卷）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示： 请回答下列问题： （4）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________； （5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶苞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）。 【解析】（4）B、N均属于非金属元素，二者形成的化学键是极性共价键；而层与层之间靠分子间作用力结合。 （5）描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝8×1/8+6×1/2+4=8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有4个N和4个B原子，其质量是是，立方体的体积是(361.5cm)3，因此立方氮化硼的密度是 g·cm-3。 【答案】（4）共价键（或极性共价键）；分子间作用力。（5） 例4（2012·全国新课标卷）（6）ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0 pm．密度为 （列式并计算），a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为 pm（列示表示） 【解析】 .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晶体密度为p=5.71g.cm-3,晶胞边长为4.28x10-10m。 FexO中x值(精确至0.01)为_________ 晶体中的Fen+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______ 此晶体的化学式______ 与某个Fe2+ (或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是______ 晶体中,铁元素的离子间最短距离为_______m。 解