（2019）新鲁科版高中化学选择性必修二 第3章第2节　几种简单的晶体结构模型第3课时ppt课件.ppt

1、第3课时晶体的计算(习题课) 【归纳整合归纳整合】1.1.晶胞计算的类型晶胞计算的类型(1)(1)根据晶胞的结构根据晶胞的结构, ,计算其组成微粒间的距离。计算其组成微粒间的距离。(2)(2)根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系, ,计算微粒个数、微粒间计算微粒个数、微粒间距、距、等。等。(3)(3)计算晶体计算晶体( (晶胞晶胞) )的空间利用率。的空间利用率。2.2.晶胞计算的原理与步骤晶胞计算的原理与步骤(1)(1)确定晶胞的组成确定晶胞的组成: :利用利用“均摊法均摊法”计算一个晶胞所含微粒的数目。计算一个晶胞所含微粒的数目。 注意注意:

2、a.:a.当晶胞为正六棱柱时当晶胞为正六棱柱时, ,其顶点上的粒子被其顶点上的粒子被6 6个晶胞共用个晶胞共用, ,每个粒子属于每个粒子属于该晶胞的部分为该晶胞的部分为 , ,而不是而不是 。1618b.b.审题时一定要注意是审题时一定要注意是“分子结构分子结构”还是还是“晶体结构晶体结构”, ,若是分子结构若是分子结构, ,其化其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定学式由图中所有实际存在的原子个数决定, ,且原子个数可以不互质且原子个数可以不互质( (即原子个即原子个数比可以不约简数比可以不约简) )。(2)(2)计算晶体的密度或体积计算晶体的密度或体积关系式关系式= (V= (V表示晶胞

3、体积表示晶胞体积,表示晶体的密度表示晶体的密度,N,NA A表示阿伏加德罗常表示阿伏加德罗常数数,N,N表示一个晶胞实际含有的微粒数表示一个晶胞实际含有的微粒数,M,M表示微粒的摩尔质量表示微粒的摩尔质量) )。ANMVN计算模式计算模式晶体的密度晶体的密度: :晶胞空间利用率晶胞空间利用率( (占有率占有率) )的计算表达式的计算表达式晶胞的空间利用率晶胞的空间利用率= = 100%100%。晶胞所含粒子的体积晶胞的体积【典例示范典例示范】【典例典例】(1)(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表, ,由荷兰菲利浦实验室首由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。它的

4、最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示先研制出来。它的最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示: : 则它的化学式为则它的化学式为_。(2)GaAs(2)GaAs的熔点为的熔点为1 238 ,1 238 ,密度为密度为 gcm gcm-3-3, ,其晶其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为胞结构如图所示。该晶体的类型为_,Ga_,Ga与与AsAs以以_键结合。键结合。GaGa和和AsAs的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为M MGaGa gmol gmol-1-1和和M MAsAs gmol gmol-1-1, ,原子半径分别为原子半径分别为r rGaGa pm pm和和r rAsAs pm, pm,阿

5、伏加德罗常数值为阿伏加德罗常数值为N NA A, ,则则GaAsGaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为率为_。【解题指南解题指南】解答本题注意以下两点解答本题注意以下两点: :(1)(1)会利用会利用“切割法切割法”计算晶胞的组成计算晶胞的组成; ;(2)(2)注意一些常见公式的应用。注意一些常见公式的应用。【解析解析】(1)(1)根据晶胞结构图可知根据晶胞结构图可知, ,晶面上的原子为晶面上的原子为2 2个晶胞所共有个晶胞所共有, ,顶角上的顶角上的原子为原子为6 6个晶胞所共有个晶胞所共有, ,内部的原子为整个晶胞所有内部的原子为整个晶胞所有, ,所以

6、晶胞中所以晶胞中LaLa原子个数为原子个数为3,Ni3,Ni原子个数为原子个数为15,15,则镧系合金的化学式为则镧系合金的化学式为LaNiLaNi5 5。(2)(2)根据晶胞结构示意图用切割法计算出根据晶胞结构示意图用切割法计算出1 1个晶胞中含有个晶胞中含有AsAs原子的个数原子的个数:8:8 +6+6 =4, =4,再通过观察可知再通过观察可知1 1个晶胞中含有个晶胞中含有4 4个个GaGa原子。原子。4 4个个AsAs原子和原子和4 4个个GaGa原子原子的总体积的总体积V V1 1=4=4( ( 1010-30-30 1010-30-30 ) cm ) cm3 3;1;1个晶胞的质量

7、为个晶胞的质量为4 4个个AsAs原子和原子和4 4个个GaGa原子的质量之和原子的质量之和, ,即即( ) g,( ) g,所以所以1 1个晶胞的体积个晶胞的体积V V2 2= = (M (MAsAs+M+MGaGa) cm) cm3 3。最后由。最后由 100%100%即得结果。即得结果。1812433As4r33GarAsGaAA4M4MNNA4N12VV答案答案: :(1)LaNi(1)LaNi5 5(2)(2)共价晶体共价共价晶体共价 100%100%3033AGaAsGaAs410 N(rr )3 MM【素养训练素养训练】1.1.下列有关晶体结构的叙述正确的是下列有关晶体结构的叙述

8、正确的是( () ) A.SiOA.SiO2 2晶体中最小环上的原子个数为晶体中最小环上的原子个数为6 6B.B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C.12 gC.12 g石墨烯石墨烯( (如图如图1)1)中含有六元环的个数为中含有六元环的个数为0.50.56.026.0210102323D.720 g CD.720 g C6060晶体中含有晶体中含有0.50.56.026.0210102323个晶胞个晶胞( (如图如图2)2)【解析解析】选选C C。A A项项, ,二氧化硅晶体结构中二氧化硅晶体结构中, ,每个硅原子结合每个硅原子结合4 4个氧原子个氧原子,

9、 ,同时每同时每个氧原子结合个氧原子结合2 2个硅原子个硅原子, ,最小环上有最小环上有6 6个个SiSi原子和原子和6 6个个O O原子原子, ,所以共有所以共有1212个原个原子子, ,错误错误;B;B项项, ,含有阳离子的晶体不一定含有阴离子含有阳离子的晶体不一定含有阴离子, ,错误错误;C;C项项,12 g,12 g石墨烯为石墨烯为1 mol,1 mol,石墨烯中平均每个六元环含有石墨烯中平均每个六元环含有2 2个碳原子个碳原子, ,则则1 mol1 mol石墨烯中含有六元环石墨烯中含有六元环的个数为的个数为0.50.56.026.0210102323, ,正确正确;D;D项项,C,C

10、6060为分子晶体为分子晶体, ,晶胞中含有晶胞中含有C C6060的个数为的个数为8 8 +6 +6 =4,720 g C =4,720 g C6060晶体中含有晶体中含有6.026.0210102323个个C C6060, ,所以所以720 g C720 g C6060晶体中含晶体中含有有0.250.256.026.0210102323个晶胞个晶胞, ,错误。错误。18122.2.金属钾、铜的晶体的晶胞结构分别如图金属钾、铜的晶体的晶胞结构分别如图A A、B B所示。所示。 据此回答以下两个问题据此回答以下两个问题:(:(涉及计算的说明具体的计算过程涉及计算的说明具体的计算过程) )(1)

11、(1)钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比是多少钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比是多少? ?提示提示: :钾原子的配位数是钾原子的配位数是8,8,铜原子的配位数是铜原子的配位数是12,12,所以钾、铜两种晶体晶胞中所以钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为金属原子的配位数之比为812=23812=23。(2)(2)金属钾的晶胞中金属钾的晶胞中, ,若设该晶胞的密度为若设该晶胞的密度为a,a,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,钾原子的摩钾原子的摩尔质量为尔质量为M,M,则表示钾原子半径的计算式是什么则表示钾原子半径的计算式是什么? ?提示提示: :金属钾的晶胞中金

12、属钾的晶胞中, ,钾原子数目钾原子数目=1+8=1+8 =2, =2,钾原子的摩尔质量为钾原子的摩尔质量为M,M,阿伏加阿伏加德罗常数为德罗常数为N NA A, ,则晶胞质量则晶胞质量= ,= ,该晶胞的密度为该晶胞的密度为a,a,则晶胞体积则晶胞体积 , ,晶胞晶胞棱长棱长= ,= ,设钾原子半径为设钾原子半径为r,r,则晶胞体对角线长度则晶胞体对角线长度=4r,=4r,故故3( )3( )2 2=(4r)=(4r)2 2, ,故故r= r= 。18A2MNAm2MaN3A2MaN3A2MaN3A32M4aN3.(20203.(2020山东等级考模拟节选山东等级考模拟节选) )以晶胞参数为单

13、位长度建立的坐标系可以表以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置示晶胞中各原子的位置, ,称作原子分数坐标。称作原子分数坐标。CsSiBCsSiB3 3O O7 7属于正交晶系属于正交晶系( (长方体长方体形形),),晶胞参数为晶胞参数为a pm,b pma pm,b pm和和c pmc pm。如图为沿。如图为沿y y轴投影的晶胞中所有轴投影的晶胞中所有CsCs原子的原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中CsCs原子的数目为原子的数目为_;_;CsSiBCsSiB3 3O O7 7的摩尔质量为的摩尔质量为M gmolM gmol-1

14、-1, ,设设N NA A为阿伏加德罗常数的值为阿伏加德罗常数的值, ,则则CsSiBCsSiB3 3O O7 7晶体晶体的密度为的密度为_gcm_gcm-3-3( (用代数式表示用代数式表示) )。【解析解析】原子分数坐标为原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)(0.5,0.2,0.5)的的CsCs原子位于晶胞体内原子位于晶胞体内, ,原子分数坐原子分数坐标为标为(0,0.3,0.5)(0,0.3,0.5)及及(1.0,0.3,0.5)(1.0,0.3,0.5)的的CsCs原子位于晶胞的原子位于晶胞的yzyz面上面上, ,原子分数坐标原子分数坐标为为(0.5,0.8,1.0)(0.5,0.

15、8,1.0)及及(0.5,0.8,0)(0.5,0.8,0)的的CsCs原子位于晶胞原子位于晶胞xyxy面上面上, ,原子分数坐标为原子分数坐标为(0,0.7,1.0)(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)(1.0,0.7,0)(0,0.7,1.0)(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)(1.0,0.7,0)的的CsCs原子位于晶胞平行于原子位于晶胞平行于y y轴的棱上轴的棱上, ,利用均摊法可计算该晶胞中共含利用均摊法可计算该晶胞中共含CsCs原子原子4 4个个; ;代入晶胞密度求算公式代入晶胞密度求算公式可得可得:= g:= gcmcm-3-3= g= gcmcm-3-3= =

16、 10103030 g gcmcm-3-3。答案答案: :4 4 10103030ANMN V30A4 MNabc 10A4MabcNA4MabcN4.(1)(20184.(1)(2018海南卷节选海南卷节选) )四方晶系四方晶系CuFeSCuFeS2 2的晶胞结构如右图所示。的晶胞结构如右图所示。CuCu+ +的配位数为的配位数为_,S_,S2-2-的配位数为的配位数为_。已知已知:a=b=0.524 nm,c=1.032 nm,N:a=b=0.524 nm,c=1.032 nm,NA A为阿伏加德罗常数的值为阿伏加德罗常数的值, ,CuFeSCuFeS2 2晶体的密度是晶体的密度是_gcm

17、_gcm-3-3( (列出计算式列出计算式) )。(2)(2016(2)(2016全国卷全国卷节选节选) )锗锗(Ge)(Ge)是典型的半导体元素是典型的半导体元素, ,在电在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题子、材料等领域应用广泛。回答下列问题: :晶胞有两个基本要素晶胞有两个基本要素: :原子坐标参数原子坐标参数, ,表示晶胞内部各原子的相对位置表示晶胞内部各原子的相对位置, ,下图为下图为GeGe单晶的晶胞单晶的晶胞, ,其中其中原子坐标参数原子坐标参数A A为为(0,0,0);B(0,0,0);B为为 ;C;C为为( 0)( 0)。则。则D D原子的坐标参数原子的坐标参数为为_。

18、晶胞参数晶胞参数, ,描述晶胞的大小和形状描述晶胞的大小和形状, ,已知已知GeGe单晶的晶胞参数单晶的晶胞参数a=565.76 pm,a=565.76 pm,其其密度为密度为_gcm_gcm-3-3( (列出计算式即可列出计算式即可) )。11(0)22， ，12，12，【解析解析】(1)(1)根据晶胞图根据晶胞图,1,1个个CuCu+ +周围有周围有4 4个个S S2-2-,Cu,Cu+ +配位数为配位数为4,14,1个个S S2-2-周围有周围有2 2个个FeFe、2 2个个Cu,Cu,配位数为配位数为4 4。该晶胞中。该晶胞中CuCu个数为个数为6 6 +4 +4 =4,Fe =4,F

19、e个数为个数为8 8 +4+4 +1=4,S +1=4,S个数为个数为8,8,即含有即含有4 4个个CuFeSCuFeS2 2, ,该晶胞的质量为该晶胞的质量为m= 4 g,m= 4 g,晶胞体积为晶胞体积为V=0.524V=0.5241010-7-7 cm cm0.5240.5241010-7-7 cm cm1.0321.0321010-7-7 cm, cm,故晶体密度故晶体密度为为=( 4 g)=( 4 g)(0.524(0.5241010-7-7 cm cm0.5240.5241010-7-7 cm cm1.0321.0321010-7-7 cm)= g cm)= gcmcm-3-3。1

20、2141812A645632 2NA645632 2N221A4 644 568 320.5241.032) 10N （(2)(2)原子坐标参数是表示晶胞内部各原子的相对位置原子坐标参数是表示晶胞内部各原子的相对位置, ,根据根据GeGe单晶的晶胞图单晶的晶胞图, ,分析原子坐标参数分析原子坐标参数A A为为(0,0,0);B(0,0,0);B为为( ,0, );C( ,0, );C为为( , ,0)( , ,0)可知可知D D原子的原子的坐标参数为坐标参数为( , , )( , , )。GeGe单晶的晶胞参数单晶的晶胞参数a=565.76 pm,a=565.76 pm,晶胞的体积为晶胞的体积

21、为a a3 3,a,a需要进行单位换算需要进行单位换算, ,晶胞晶胞的质量为的质量为 , ,晶胞的密度为晶胞质量除以晶胞体积晶胞的密度为晶胞质量除以晶胞体积, ,所以晶胞密度所以晶胞密度= = 10107 7(g(gcmcm-3-3) )。答案答案: :(1)(1)4 44 4 (2)(2)( , , )( , , ) 10107 71212121214141412318 73 g mol6.02 10 mol38 736.02 565.76221A4 644 568 320.5241.032) 10N （14141438 736.02 565.765.(20195.(2019福州高二检测福州

22、高二检测)X)X、Y Y、Z Z、W W、U U五种元素五种元素, ,均位于周期表的前四周期均位于周期表的前四周期, ,它们的它们的核电荷数依次增加核电荷数依次增加, ,且核电荷数之和为且核电荷数之和为5757。Y Y原子的原子的L L层层p p轨道中有轨道中有2 2个电子个电子,Z,Z的原子核的原子核外有三个未成对电子外有三个未成对电子,W,W与与Y Y原子的价电子数相同原子的价电子数相同,U,U原子的原子的K K层电子数与最外层电子数层电子数与最外层电子数之比为之比为21,21,其其d d轨道处于全充满状态。轨道处于全充满状态。(1)U(1)U2+2+的外围电子排布式为的外围电子排布式为_

23、。(2)X(2)X、Y Y、Z Z 可以形成化学式为可以形成化学式为XYZXYZ的分子。该分子中各原子均达到稀有气体稳定结的分子。该分子中各原子均达到稀有气体稳定结构构, ,则该分子中则该分子中Y Y采取的杂化轨道类型为采取的杂化轨道类型为_。(3)(3)比较比较Y Y和和W W的第一电离能的第一电离能, ,较大的是较大的是_(_(填元素符号填元素符号) )。(4)X(4)X与与Z Z形成的最简单化合物形成的最简单化合物Q Q的分子构型为的分子构型为_。(5)U(5)U+ +与与Z Z3-3-形成的晶胞结构如图所示形成的晶胞结构如图所示, ,阴、阳离子间的核间距为阴、阳离子间的核间距为a cm

24、a cm。与同一个与同一个Z Z3-3-相连的相连的U U+ +有有_个个, ,该晶体的密度为该晶体的密度为_ gcm_ gcm-3-3。( (设设N NA A表示阿伏加德罗常数表示阿伏加德罗常数) ) 【解析解析】X X、Y Y、Z Z、W W、U U五种元素五种元素, ,均位于周期表的前四周期均位于周期表的前四周期, ,它们的核电荷数它们的核电荷数依次增加依次增加, ,且核电荷数之和为且核电荷数之和为57,Y57,Y原子的原子的L L层层p p轨道中有轨道中有2 2个电子个电子, ,则则Y Y为碳元为碳元素素;Z;Z的原子核外有三个未成对电子的原子核外有三个未成对电子,Z,Z原子序数大于原

25、子序数大于Y,WY,W与与Y Y原子的价电子数相原子的价电子数相同同,W,W原子序数大于原子序数大于Z,Z,所以所以W W是硅元素、是硅元素、Z Z为氮元素为氮元素;U;U原子的原子的K K层电子数与最外层层电子数与最外层电子数之比为电子数之比为21,21,其其d d轨道处于全充满状态轨道处于全充满状态, ,则则U U为铜元素为铜元素, ,根据核电荷数知根据核电荷数知,X,X是氢元素是氢元素; ;(1)U(1)U2+2+为为CuCu2+2+, ,其其3d3d能级上能级上9 9个电子为其外围电子个电子为其外围电子, ,据此书写其外围电子排布式为据此书写其外围电子排布式为3d3d9 9;(2)H;

26、(2)H、C C、N N 可以形成化学式为可以形成化学式为HCNHCN的分子。该分子中各原子均达到稀有气的分子。该分子中各原子均达到稀有气体稳定结构体稳定结构, ,则该分子中碳原子价层电子对数是则该分子中碳原子价层电子对数是2 2且不含孤电子对且不含孤电子对, ,根据价层电根据价层电子对互斥理论判断碳原子采取的杂化方式为子对互斥理论判断碳原子采取的杂化方式为sp;(3)Ysp;(3)Y是是C C、W W是硅元素是硅元素, ,二者处二者处于同一主族于同一主族, ,同一主族元素第一电离能随着原子序数增大而减小同一主族元素第一电离能随着原子序数增大而减小, ,所以第一电所以第一电离能较大的是离能较大

27、的是C;(4)HC;(4)H与与N N形成的最简单化合物形成的最简单化合物NHNH3 3的分子构型为三角锥形的分子构型为三角锥形; ;(5)Cu(5)Cu+ +与与N N3-3-形成的晶胞结构如图所示形成的晶胞结构如图所示, ,则晶胞边长为则晶胞边长为2a cm,2a cm,该晶胞中白色球个该晶胞中白色球个数数=8=8 =1 =1、灰色球个数、灰色球个数=12=12 =3, =3,根据化合价知根据化合价知, ,白色球表示氮离子、灰白色球表示氮离子、灰色球表示亚铜离子色球表示亚铜离子, ,与同一个与同一个N N3-3-相连的相连的CuCu+ +有有6 6个个, ,该晶体的密度该晶体的密度= g

28、gcmcm-3-3= g= gcmcm-3-3。1418A364 3 14mNV(2a) 3A1034a N答案答案: :(1)3d(1)3d9 9(2)sp(2)sp(3)C(3)C(4)(4)三角锥形三角锥形(5)6(5)6 3A1034a N6.M6.M是第是第4 4周期元素周期元素, ,最外层只有最外层只有1 1个电子个电子, ,次外层的所有原子轨道均充满电子。次外层的所有原子轨道均充满电子。元素元素Y Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题: :M M与与Y Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。形成的一种化合物

29、的立方晶胞如图所示。 (1)(1)该化合物的化学式为该化合物的化学式为_,_,已知晶胞参数已知晶胞参数a=0.542 nm,a=0.542 nm,此晶体的密度此晶体的密度为为_gcm_gcm33。( (写出计算式写出计算式, ,不要求计算结果。阿伏加德罗常数为不要求计算结果。阿伏加德罗常数为N NA A) ) (2)(2)该化合物难溶于水该化合物难溶于水, ,但易溶于氨水但易溶于氨水, ,其原因是其原因是_。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色, ,深蓝色溶液中阳离子的化学深蓝色溶液中阳离子的化学式为式为_。【解析解析】M M是第是第4 4周期元

30、素周期元素, ,最外层只有最外层只有1 1个电子个电子, ,次外层的所有原子轨道均充满次外层的所有原子轨道均充满电子电子, ,则则M M为为2929号铜元素。元素号铜元素。元素Y Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同, ,则则Y Y为为1717号的氯元素。号的氯元素。(1)(1)该晶胞中含该晶胞中含4 4个氯原子和个氯原子和4 4个铜原子个铜原子, ,所以该化合物的化学式为所以该化合物的化学式为CuCl,CuCl,晶胞参晶胞参数数a=0.542 nm=5.42a=0.542 nm=5.421010-8-8 cm, cm,先计算先计算1 mol1 m

31、ol晶胞的质量为晶胞的质量为m=4m=4M(CuCl)M(CuCl)=4=499.5 g99.5 gmolmol-1-1, ,体积为体积为V=NV=NA Aa a3 3=N=NA A(5.42(5.421010-8-8 cm) cm)3 3=5.42=5.423 3N NA A1010-24-24 cm cm3 3, ,所以此晶体的密度所以此晶体的密度= g= gcmcm-3-3。324Am4 99.5V5.42N10(2)(2)该化合物难溶于水但易溶于氨水该化合物难溶于水但易溶于氨水, ,其原因是其原因是CuCu+ +可与氨形成易溶于水的配位可与氨形成易溶于水的配位化合物。由此化合物的氨水溶

32、液遇到空气被氧化为深蓝色化合物。由此化合物的氨水溶液遇到空气被氧化为深蓝色, ,联系我们学过的配联系我们学过的配合物合物Cu(NHCu(NH3 3) )4 4SOSO4 4, ,所以此深蓝色溶液中阳离子的化学式为所以此深蓝色溶液中阳离子的化学式为Cu(NHCu(NH3 3) )4 4 2+2+。答案答案: :(1)CuCl(1)CuCl (2)Cu(2)Cu+ +可与氨形成易溶于水的配位化合物可与氨形成易溶于水的配位化合物Cu(NHCu(NH3 3) )4 4 2+2+324A4 99.55.42N107.7.碳、氮、氟、硅、铜等元素的化合物广泛存在于自然界碳、氮、氟、硅、铜等元素的化合物广泛

33、存在于自然界, ,回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)氮气分子中氮气分子中键和键和键的比值为键的比值为_;_;基态铜原子的电子排布式为基态铜原子的电子排布式为_._.(2)C(2)C、N N、F F三种元素第一电离能由大到小的顺序为三种元素第一电离能由大到小的顺序为_;_;三种元素分别三种元素分别形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是_(_(填化学式填化学式) )。(3)NF(3)NF3 3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,NF,NF3 3分子的空间构型为分子的空间构型为_; _; 在在NFNF3 3中中, ,氮原

34、子的杂化轨道类型为氮原子的杂化轨道类型为_。(4)(4)金刚砂金刚砂(SiC)(SiC)的硬度为的硬度为9.5,9.5,其晶胞结构如图所示。金刚砂晶体类型为其晶胞结构如图所示。金刚砂晶体类型为_,_,每个碳原子周围最近的碳原子数目为每个碳原子周围最近的碳原子数目为_,_,若晶胞参数为若晶胞参数为a cm,a cm,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,则金刚砂的密度为则金刚砂的密度为_gcm_gcm-3-3( (不需要化不需要化简简) )。【解析解析】(1)1(1)1个氮气分子中有个氮气分子中有1 1个个键和键和2 2个个键键, ,所以比值为所以比值为12;12;铜为铜为2929号

35、号元素元素, ,基态铜原子的电子排布式为基态铜原子的电子排布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s1 1。(2)(2)一般非金属性越一般非金属性越强强, ,第一电离能越大第一电离能越大, ,因此因此C C、N N、F F三种元素第一电离能由大到小的顺序为三种元素第一电离能由大到小的顺序为FNC;FNC;三种元素分别形成的最简单氢化物分别为三种元素分别形成的最简单氢化物分别为CHCH4 4、NHNH3 3、HF,HF,甲烷呈正四面甲烷呈正四面体形体形, ,属于非极性分子属于非极性分子, ,氨气呈三角锥形氨气呈三角锥形, ,属于极性分子属

36、于极性分子,HF,HF是双原子形成的极是双原子形成的极性分子性分子, ,所以属于非极性分子的是所以属于非极性分子的是CHCH4 4。(3)NF(3)NF3 3的中心氮原子价电子对数为的中心氮原子价电子对数为(5+3)/2=4,(5+3)/2=4,氮原子的杂化轨道类型为氮原子的杂化轨道类型为spsp3 3杂化杂化, ,氮原子有一对孤电子对氮原子有一对孤电子对,NF,NF3 3分子分子的空间构型为三角锥形。的空间构型为三角锥形。(4)(4)金刚砂晶体中原子呈立体网状排列金刚砂晶体中原子呈立体网状排列, ,晶体类型为共价晶体晶体类型为共价晶体; ;每个碳原子周围每个碳原子周围最近的碳原子数目为最近的

37、碳原子数目为12; 12; 若晶胞参数为若晶胞参数为a cm,a cm,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,每个晶胞中每个晶胞中含有硅原子含有硅原子8 81/8+61/8+61/2=4,1/2=4,每个晶胞中含有碳原子为每个晶胞中含有碳原子为4,4,则金刚砂的密度为则金刚砂的密度为(40(404)4)(N(NA Aa a3 3)=)= g gcmcm-3-3。答案答案: :(1)12(1)121s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s1 1(2)FNC(2)FNCCHCH4 4(3)(3)三角锥形三角锥形spsp3 3(4)(4)共价晶体共价晶体1212 3A160N a3A160N a