例题1: 石墨的片层结构如图1所示:试回答:
1)片层中平均每个六元环含碳原子数为个。
2)在片层结构中,碳原子数、c—c键数、六元环数之比。
为 解析】在石墨的片层结构中,我们以一个六元环为研究对象,由于碳原子为三个六元环共用,即属于每个六元环的碳原子数为6×1/3=2;另外碳碳键数为二个六元环共用,即属于每个六元环的碳碳键数为6×1/2=3。
答案】(1).2 (2).2:3:1
例题2:已知nacl 晶体的中最小重复单元(晶胞)如图2所示, 氯化钠的摩尔质量为m g/mol, 氯化钠的密度为 a g/cm3 ,阿佛加德罗常数为na, 回答下列问题:
1) 每个na+ 周围距离相等且最近的cl-所围成的空间构型为 __
2) nacl 晶体的晶胞可看作由___个na+ 和___个 cl-组成。
3) 每个na+ 周围距离相等且最近cl- na+分别有 __个
4) 求氯化钠的晶体中最邻近的钠离子和氯离子中心间的距离为 __
要有解题的过程。
解析】在氯化钠的晶体结构中,在体心的微粒被此晶胞所独有。
即1/1,见图3);在面心的微粒被2个晶胞所共有(即1/2,见图4);在棱上的微粒被4个晶胞所共有(即1/4,见图5);在顶点上的微粒被8个晶胞所共有(即1/8,见图6)。
图3(体心-1/1) 图4(面心-1/2图5(棱上-1/4) 图6(顶点---1/8)
由nacl 晶体的晶胞可知,1个晶体的晶胞由8个小立方体构成,每个小立方体的8 个顶点分别由4个na+ 和4个 cl- 占据,每个na+ cl- 都只有1/8占据在小立方体中,因而每个小立方体含有na+ cl- 都为4 ×1/8=1/2,即含有nacl 1/2个。设每个小立方体的边长为bcm 则有b3 ×a = m/2na 即可得b的值。
答案】(1)八面体(双四棱锥) (2)na+ =8×1/8+6×1/2=4cl-=12×1/4+1=4个
3)6 个 12个4) cm
例3: 图8是超导化合物---钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答:
1)该化合物的化学式为 。
2)在该化合物晶体中,与某个钛离子距离最近且相等的其。
他钛离子共有个。
解析】这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8,所以,它单独占有的钛原子个数为8×1/8=1个;它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4,所以,它单独占有的氧原子个数为12×1/4=3个;它全部拥有体内的那一个钙原子,所以,该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为.钛位于立方体的顶点上,与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的,与它共棱的离子都是二个,所以,共6个。
答案】(1)该化合物的化学式为catio3 (2) 6个。
小结】:已知晶胞的结构而求晶体的化学式是最常见的题型。
例题4:ch4分子在空间呈四面体形状,1个c原子与4个h原子各共用一对电子对形成4条共价键,如图8所示为一个正方体,已画出1个c原子(在正方体中心个h原子(在正方体顶点)和1条共价键(实线表示)
1)请画出另3个h原子的合适位置和3条共价键;
2)请计算分子中碳氢键的键角。
解析】由于碳原子在正方体中心,一个氢原子在顶点,因为碳氢键是等长的,那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上,正方体余下的七个顶点可分成三类,三个为棱的对侧,三个为面对角线的对侧,一个为体对角线的对侧。显然三个在面对角线对侧上的顶点为另三个氢原子的位置。
在化学中不少分子是正四面体型的如ch4、ccl4、nh4+、 so42-它们的键角都是10928’,那么这个值是否能计算出来呢?
如果从数学的角度来看,这是一个并不太难的立体几何题,首先我们把它抽象成一个立体几何图形(如图9所示),取cd中点e,截取面abe(如图10所示),过a、b做af⊥be,bg⊥ae,af交bg于o,那么 ∠aob就是所求的键角。我们只要找出ao(=bo)与ab的关系,再用余弦定理,就能圆满地解决了。当然找出ao和ab的关系还是有一定难度的。
将正四面体abcd放入正方体中考虑,设正方体的边长为1,则ab为面对角线长,即,ao为体对角线长的一半,即/2,由余弦定理得。
cosα=(ao2+bo2-ab2)/2ao·bo=-1/3
答案】(1)如图11。(2)甲烷的键角应为 π-arccos1/3
小结】在正四面体中八个顶点中不相邻的四个顶点(不共棱)可构成一个正四面体,正四面体的棱长即为正方体的棱长的倍,它们的中心是互相重合的。
高考题训练】
1. 在金刚石的网状结构中,含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有填数字)个碳原子,每个碳原子上的任意两个c—c键的夹角都是填角度)。(92年 32题2分)
答案】6 (1分) 109°28′(或109。5°)(只写出109°,可以给分) (1分)
2. 下图是石英晶体平面示意图(如图12),它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧原子数之比为___原硅酸根离子sio44-的结构可表示为二聚硅酸根离子si2o76-中,只有硅氧键,它的结构可表示为96年 29题4分)
答案】1:2(1分3分图12
3. 2023年诺贝化学奖授予对发现c60有重大贡献的三位科学家。c60分子是形如球状的多面体(如图13),该结构的建立基于以下考虑:
c60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
c60分子只含有五边形和六边形;
多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
图13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,熔点较高者应是理由是:__
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“不可能并简述其理由。
3)通过计算,确定c60分子所含单键数。c60分子所含单键数为。
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六边形数为97年 36题 12分)
答案(1)金刚石金刚石属原子晶体,而固体c60不是,故金刚石熔点较高。 (1分)
(2)可能因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(1分)
也可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90
c60分子中单键为:90-30=60 (1分) (答“2×30(双键数)=60”即给2分)
4)设c70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:
解得:五边形数x=12,六边形数y=25 (各1分)
晶体结构与性质晶体的常识教学设计
投影 雪花放大后的形状 烟水晶 石膏 毒砂 绿柱石 云母等晶体实物 并配以相应的解说,给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。教师讲述 我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体,而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。板书 一 晶体与非晶体。设计意图 课前请同学收集身边的固态物质,然后在课...
第四讲化学键与晶体结构
知识要点 一 化学键。1 化学键与分子间作用力 范德华力 2 化学键。3 共价键三参数。二 晶体结构。三 重要经验规律及特殊规律。1 物质中有阴离子必有阳离子,但有阳离子不一定有阴离子 如合金及金属 2 共价化合物中一定无离子键,离子化合物中不一定无共价键。3 离子 原子晶体中一定无分子存在,亦无范...
六年级语文阅读复习训练题型例析
六年级语文阅读复习训练题型例析 一 感悟内化型 主要训练学生理解词句 文段及对全文的整体感知能力。1.读了短文,你明白了什么?受到什么启发?2.科马洛夫要女儿学习时 认真对待每一个小数点 这里的 小数点 指的是什么?3.倒数第二自然段写母亲时用了 疲惫 着急 这两个词,从 疲惫 一词中可以看出从 着...