“物质结构与性质”选考考点——晶胞结构相关计算的突破

吉林 赵鑫光 张承罡

“物质结构与性质”选考考点
——晶胞结构相关计算的突破

在2017年的全国新课标化学学科高考考试大纲中规定：高考化学的选考内容包括“物质结构与性质”“有机化学基础”两个模块，其中“物质结构与性质”模块由于其命题具有较强的规律性，受到很多考生的青睐。纵观几年来的高考试题可以发现，晶胞结构及其相关计算是该模块中的必考知识点，这部分内容较为抽象且理论性强，本文旨在总结相关知识点的基础之上，帮助学生认识其本质和规律，从而提高分析问题和解决问题的能力。

一、晶胞中粒子数的计算方法——均摊法

当原子位于晶胞的体内(通常是体心)时，则该原子完全属于这个晶胞。

二、常见的晶胞结构和晶胞中粒子间的距离

1.氯化钠(NaCl)晶胞

2.氯化铯(CsCl)晶胞

3.立方硫化锌(ZnS)晶胞

4.氟化钙(CaF2)晶胞

5.干冰(CO2)晶胞

6.金刚石(C)晶胞

7.二氧化硅(SiO2)晶胞

将金刚石中的C原子换成Si原子，每两个Si原子中间加一个O原子，就得到了SiO2的晶胞(图中大球代表Si原子，小球代表O原子)。晶胞中Si原子与O原子个数比为1∶2。最小环上有12个原子(6个Si原子和6个O原子)。1 mol SiO2晶体中，Si—O键数目为4 mol。

8.石墨(C)的层状结构

石墨是具有层状结构的混合型晶体，层内存在金属键、共价键，层间存在范德华力；层内每个C原子与3个C原子连接，构成六边形，其键长、键角相等，每个六边形平均占有2个C原子，C原子数与C—C键数之比为2∶3。

三、几种典型的堆积方式的原子空间利用率的计算

原子的空间利用率η等于晶胞中原子所占的总体积与晶胞体积之比。

1.简单立方堆积

设原子半径为R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以计算出晶胞参数：a=b=c=2R，α=β=γ=90°。每个晶胞中包含一个原子。

2.体心立方堆积

3.面心立方最密堆积

4.六方最密堆积

5.金刚石型堆积

长春吉大附中实验学校)