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第69講-晶體中粒子配位數的判斷(課件 練習(含解析) 學案)2025屆高中化學一輪復習

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第69講-晶體中粒子配位數的判斷(課件 練習(含解析) 學案)2025屆高中化學一輪復習

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(共44張PPT)
第69講
晶體中粒子配位數的判斷
2025:基于主題教學的高考化學專題復習系列講座
2025
2024河北卷-8題C、12題 氯化鈉氯化銫配位數、晶胞中的配位數
2024全國甲卷-11題 晶胞PbS晶胞密度計算
2024北京卷-15題 晶體Sn的配位數;晶體密度計算
2024黑吉遼卷-14題 晶胞中配位數
2024浙江卷6月-17題 晶胞中氯離子的配位數;
2024湖南卷-12題 晶胞中陰離子最近的陽離子數;均攤法計算化學式;
2024安徽卷-14題 Li原子的配位數;均攤法計算;
2024湖北卷-11題 晶胞中配位數的計算
2024年——晶體中粒子配位數的判斷考向考點統計
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在物質結構與性質教學中,經常遇到“配位數”這一概念。對“配位數”,有很多不同的認識理解。教材中有三處出現了“配位數”概念,一是價層電子對互斥理論,二是配合物理論,三是晶體結構部分。
先看一下“價層電子對互斥理論”中的配位數。蘇教2004版出現了“配位原子”概念。在ABm型分子或離子中A稱作中心原子,B稱作配位原子,B的數目就是配位數。
《2004蘇教版物質結構與性質》
(1)對于ABm型分子,確定中心原子A的價層電子總數等于A的價電子數加上B提供的電子數×m,再加上離子所帶電荷數(若為陽離子,則減去所帶電荷數),當形成單鍵時,規定作為配位原子時,H的和鹵原子提供一個電子,氧族元素不提供電子,例如PO43-中P的價層電子總數等于5++0+3=8, PCl3中P的價層電子總數等于5+3=8。
魯科版教師用書中出現了“配位原子”概念,教材中一般用“結合的原子”或“鄰接的原子”來稱呼。但是在大學教材中,幾乎都是以“配位原子”加以稱呼。所以在“價層電子對互斥理論”中的配位數指的是與中心原子鄰接的原子的數目,與是否形成配位鍵無關。
再看一下在配合物理論中“配位數”的概念。請看下列資料:
人教版結構
蘇教版結構
蘇教版2004版出現了配位數概念,但并未詳細說明,只是在配體右下角數字處著明“配位數”。人教版教材配合物內容在晶體結構后邊,直接使用了“配位數”概念并未進行解釋什么叫配位數。專業的配位化學書籍中,配位數一般指的是與中心原子或離子相連的配位原子數目。并未明確指出非得是配位鍵相連。
最后看一下晶體結構部分中“配位數”概念。人教版、蘇教版明確出現了“配位數”概念,并指出配位數指的是與一個微粒“最臨近”的原子、離子或分子個數。
晶體學中的配位數概念,無論是中學教材還是專業晶體學都毫無爭議。指的就是與某微粒“最近相鄰”的原子、分子或異號離子。
下面分析一下高考考察的情況。請看下面幾個高考真題:
19全國III FeCl3的化學鍵具有明顯的共價性,蒸汽狀態下以雙聚分子存在的FeCl3的結構式為 其中鐵的配位數為 .
4
21海南 HMn(CO)5是錳的一種簡單羰基配位化合物,其結構簡式如圖, 配位化合物中的中心原子配位數是指和中心原子直接成鍵的原子的數目,錳原子的配位數為 。
6
從高考情況看,配合物及晶體結構中均出現了“配位數”概念。從高考所給答案來看,配位數均指“相鄰最近”的意思,并非一定是配位鍵。尤其是2019全國高考三卷的二聚氯化鐵中Fe的配位數,所給答案為4。還有2021海南卷指出配位數是指“和中心原子直接成鍵”的原子數目,并未強調非得是配位鍵。
一 高中化學配合物的配位數可按如下方法判斷:
1.單齒配體(1個配體中只有一個配原子),中心原子是過渡元素
配合物的配位數=配位原子數=配位體的數=配位鍵數
配合物 配位體及個數 配原子及個數 配位數 配位鍵數
[Ag(NH3)2]+ NH3 2 N 2 2 2
[Cu(NH3)4]2+ NH3 4 N 4 4 4
K3[Fe(SCN)6] SCN- 6 S 6 6 6
Ni(CO)4 CO 4 C 4 4 4
[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2 NH3 4 H2O 2 N 4 O 2 6 6
2.單齒配體(1個配體中只有一個配原子),中心原子是主族元素
配合物的配位數=配位原子數=配位體的數 ≠ 配位鍵數
配合物 配位體及個數 配原子及個數 配位數 配位鍵數
NaBF4 F- 4 F 4 4 1
Na[Al(OH)4] OH - 4 O 4 4 1
Na3[AlF6] F- 6 F 6 6 3
3.多齒配體(1個配體中有兩個以上配原子)
配合物的配位數=配位原子數 ≠配位體的數目
葉綠素中Mg2+的配位數是4,但配位體是一種復雜的有機物,配位鍵數是4
二 晶胞中的配位數
概念:在晶體中某一個原子(離子)周圍所接觸到的同種原子(異性離子)的數目
單質:等徑球 最近的同種原子個數
離子化合物:不等徑球,最近的異號離子個數
鑲嵌在正八面體空隙的原子配位數是6
簡單立方
配位數
6
面心立方堆積
鑲嵌在正四面體空隙頂角的原子配位數是12
面心立方
配位數 12
正六面體空隙
鑲嵌在正六面體空隙的原子配位數為8
體心立方
配位數 8
金剛石型
配位數:
原子子鑲嵌在
正四面體空隙的中心
配位數為4的
4
6
12
8
6
1、個數比為1:1型的微粒位置可以互換
2、配位數之比=1:1
金屬晶胞是離子晶胞的解題模板
在NaCl晶體中,
每個Na+周圍距離最近的Na+有 個?
每個Cl-周圍距離最近的Cl-有 個?
12
12
相當于面心立方堆積
研究方法
去掉其它無關原子,只留研究對象,然后找模型
離子晶體影響配位數的因素
一般離子晶體配位數由陰陽離子半徑決定(幾何因素),
還有陰陽離子的電荷比(電荷因素)。
一般來說半徑比(rˉ/r+)在0.2~0.4之間的,配位數為4;
0.4~0.7之間,配位數為6;0.7~1.0之間的,配位數為8。
配位數與 r+/r- 之比的關系:
0.225 ---- 0.414 4配位 ZnS 式晶體結構
0.414 ---- 0.732 6配位 NaCl式晶體結構
0.732 ---- 1.000 8配位 CsCl式晶體結構
在配位化合物(簡稱配合物)中影響配位數的因素如下 :
1、中心原子的大小中心原子的半徑越大,在引力允許的條件下,其周圍可容納的配體越多,配位數也就越大。
2、中心原子的電荷 中心原子的電荷高,配位數就大
3、配體的性質同一氧化態的金屬離子的配位數不是固定不變的,還取決于配體的性質。
例如,Fe3+與Cl-生成配位數為 4的【FeCl4】-,而與F-則生成配位數為 6的【FeF6】3-。這是因為 Fe3+從每個體積較大而較易極化的Cl-接受的電荷要大于體積較小而較難極化的F-
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1.(2024·黑吉遼卷)某鋰離子電池電極材料結構如圖。判斷:晶胞2中距Li最近的S有 個
【解析】
以圖中的Li為例,與其最近的S共4個
4
2.(2024·甘肅卷)晶體中,多個晶胞無隙并置而成的結構如圖甲所示,其中部分結構顯示為圖乙,Mg2+離子的配位數為
3
3.(2024·安徽卷)研究人員制備了一種具有鋰離子通道的導電氧化物( ),其立方晶胞和導電時Li+遷移過程如下圖所示。已知該氧化物中Ti為+4價,La為+3價。與體心最鄰近的O原子數為
【解析】 由立方晶胞的結構可知,與體心最鄰近的O原子數為12,即位于棱心的12個O原子
12
4.(2024·全國甲卷)(5)結晶型PbS可作為放射性探測器元件材料,其立方晶胞如圖所示。其中Pb的配位數為 。
【解析】 由晶胞結構圖可知,該晶胞中有4個Pb和4個S,距離每個Pb原子周圍最近的S原子數均為6,因此的配位數為6。
6
5.(2023.6浙江17)氮的化合物種類繁多,應用廣泛。(3)某含氮化合物晶胞如圖 ,其化學式為 ,每個陰離子團的配位數(緊鄰的陽離子數)為 。
【解析】鈣個數為3 ,CN22-個數為 3 ,則其化學式為CaCN2;以上面的面心分析下面紅色的有3個,同理上面也應該有3個,其俯視圖為
CaCN2
6
6.每個Cs+同時吸引 個 Cl-,
每個Cl-同時吸引 個Cs+,
Cs+與Cl-數目之為 化學式
2.每個晶胞中有 個Cs+, 個Cl-,
所以氯化銫的化學式為 +
1
1
8
8
1 :1
CsCl
CsCl晶體中Cs+的配位數為8,Cl-的配位數為8
7 ZnS型晶胞
①Zn2+的配位數:
②S2-的配位數:
③一個ZnS晶胞中平均含: 4個Zn2+和4個S2-
4
4
Zn2+最近的Zn2+數有____個。
12
金剛石型
離子晶體 陰離子 配位數 陽離子
配位數
NaCl
CsCl
6
8 NaCl和CsCl均為AB型離子晶體,但兩者的配位數卻不同,造成這一差異的可能原因是什么?
6
8
8
9.某種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示,該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有________個,Ti原子的配位數為________。
思維模型:去掉Ti ,N原子為面心立方,
配位數為12
N在Ti的棱位置,6
12 6
10. O和Na兩元素能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,F的化學式為________;晶胞中氧原子的配位數為________。
黑球 8 Na
灰球4 O
Na2O
Na在O的體心方向 8
11.金剛砂(SiC)的晶胞結構與金剛石的相似,如圖所示。該晶胞中每個C原子周圍距離最近的C原子個數為________。
距離最近的C和C在面心方向 12
12. 含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結構如圖所示,1 mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有________mol ,Cd2+配位數 。
6 7
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配合物中微粒配位數的確定方法
晶胞中微粒配位數的確定方法
中心原子周圍成鍵原子數,與配位鍵數無關
理解記憶晶胞模型
套用單質模型
金屬晶體配位數與堆積方式有關,常見為 6 8 12
離子晶體配位數通過不同的方法轉化為金屬晶胞的問題
6
12
8
1、將研究對象置于某個立方體頂角,看另一個微粒與它的相對位置關系,
2、化學式個數比為1:1型的微粒位置可以互換,兩者配位數相等
3、化學式個數比不是1:1型的微粒配位數之比=化學式中微粒個數的反比
4、對于多種微粒晶胞,研究同種微粒間的關系時,可去掉干擾微粒,再套用晶胞模型
4種類型的單質晶胞是離子晶胞的解題模板
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理解記憶晶胞模型
套用單質晶胞模型
F-最近的F-數有_____個。
6
可去掉干擾微粒Ca2+,再代入晶胞模型,面心立方 6
F-
CaF2
Ca2+專題69 晶體配位數的判斷
1.(2024·湖南卷)是一種高活性的人工固氮產物,其合成反應為,晶胞如圖所示,下列說法錯誤的是
A.合成反應中,還原劑是和C
B.晶胞中含有的個數為4
C.每個周圍與它最近且距離相等的有8個
D.為V型結構
2.(2024·河北卷)金屬鉍及其化合物廣泛應用于電子設備、醫藥等領域。如圖是鉍的一種氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ點的截面圖,晶胞的邊長為為阿伏加德羅常數的值。下列說法錯誤的是
A.該鉍氟化物的化學式為
B.粒子S、T之間的距離為
C.該晶體的密度為
D.晶體中與鉍離子最近且等距的氟離子有6個
3.(2024·湖北卷)黃金按質量分數分級,純金為。合金的三種晶胞結構如圖,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列說法錯誤的是
A.I為金
B.Ⅱ中的配位數是12
C.Ⅲ中最小核間距
D.I、Ⅱ、Ⅲ中,與原子個數比依次為、、
4.(2024·重慶十八中兩江實驗學校一診)硒化鋅是一種重要的半導體材料,圖甲為其晶胞結構,圖乙為晶胞的俯視圖。已知a點的坐標(0,0,0),b點的坐標。下列說法正確的是
A.的配位數為8 B.基態Se核外有34種不同空間運動狀態的電子
C.晶胞中d點原子分數坐標為 D.若換為,則晶胞棱長保持不變
5.(2024·重慶第八中學一模)一種含錫的多元金屬硫化物的晶胞結構為四方晶系,已知金屬原子均呈四面體配位,晶胞棱邊夾角均為,其結構可看作是由兩個立方體上下堆疊而成。如圖,甲為A的體對角線投影圖,乙為B的沿軸方向的投影圖,A中位置互換即為B,立方體棱長均為。下列說法錯誤的是
A.該硫化物的化學式為
B.晶胞中的配位數均為4
C.晶胞中部分原子的分數坐標為、,則晶胞中原子的分數坐標可以為
D.晶胞中和原子間的最短距離為
6.下列敘述不正確的是
A. 葡萄糖分子(HOCH2-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO)中的手性碳原子數為 4
B. 氯化銫晶體中氯離子的配位數為 8
C. [Co(NH3)4Cl2]+的中心離子配位數為 6
D. 碘晶體如圖中碘分子的排列方向種數為 4
7.下列敘述不正確的是
A. 金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低
B.CaO 晶體結構與NaCl晶體結構相似,CaO 晶體中Ca2+的配位數為6,且這些最鄰近的O2-圍成正八面體
C. 設NaCl 的摩爾質量為,NaCl的密度為,阿伏加德羅常數為NA ,在NaCl 晶體中,兩個距離最近的Cl-中心間的距離為
D. X、Y 可形成立方晶體結構的化合物,其晶胞中X 占據所有棱的中心,Y 位于頂角位置,則該晶體的化學式為XY3
8.下列有關金屬晶體和離子晶體的敘述中,不正確的是
A. 金屬鈉形成的晶體中,每個鈉原子周圍與其距離最近的原子有8個
B. 金屬鎂形成的晶體中,每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個
C. 在NaCl晶體中,每個Na+周圍與其距離最近的Na+有12個
D. 在CsCl晶體中,每個Cs+周圍與其距離最近的Cl-有8個
9.下列敘述不正確的是
A. 金剛石晶胞中平均含有的碳原子數、碘晶體晶胞中平均含有的原子數均為8
B. 二氧化硅晶體中最小環上的氧原子數、氯化銫晶體中氯離子的配位數均為6
C. 鋅晶胞中鋅原子的配位數、氯化鈉晶體中距離鈉離子最近且相等的鈉離子數均為12
D. 33g 中所含的鍵數、12g石墨中所含的碳碳鍵數均為
10.下列有關金屬晶體的判斷正確的是
A. 簡單立方:配位數6、空間利用率
B. 鉀型:配位數6、空間利用率
C. 鎂型:配位數8、空間利用率
D. 銅型:配位數12、空間利用率
11.(雙選)認真分析NaCl和CsCl的晶體結構,判斷下列說法錯誤的是( )
A.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體
B.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數比相同,所以陰、陽離子的配位數相等
C.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子的配位數分別為6和8
D.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體,所以陰、陽離子半徑比相同
12.某配合物的化學式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列說法中正確的是(  )
A.配體是Cl-和H2O,配位數是8
B.中心離子是Ti4+,配離子是[TiCl(H2O)5]2+
C.內界和外界中的Cl-的數目比是1∶2
D.將1 mol該配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3 mol AgCl沉淀
13.配位化合物簡稱配合物,它的數量巨大,組成和結構形形色色,豐富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心離子、配體、中心離子的電荷數和配位數分別為(  )
A.Zn2+、NH3、2+、6
B.Zn2+、NH3、1+、6
C.Zn2+、Cl-、2+、2
D.Zn2+、NH3、2+、2
14.(雙選)某有機物的結構簡式為。對該物質的分析判斷正確的是(  )
A.該物質是一種離子化合物
B.該物質的分子中含有的化學鍵有共價鍵和配位鍵
C.該物質是一種配合物,其中N原子提供孤電子對
D.該物質分子中,C、N、O原子都存在孤電子對
15.某種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示,該晶體中與N原子距離相等且最近的N原子有________個,Ti原子的配位數為________。
16.O和Na兩元素能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞邊長a=0.566 nm,F的化學式為________;晶胞中氧原子的配位數為________。
(11題圖) (12題圖) (13題圖)
17. 金剛砂(SiC)的晶胞結構與金剛石的相似,如圖所示。該晶胞中每個C原子周圍距離最近的C原子個數為________。
18. NiO晶胞如圖所示,其中O原子的配位數為________。
19.【2021年全國甲卷35題節選】我國科學家發明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑,其組成為ZnO/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4+離子在晶胞中的配位數是________
專題69晶體配位數的判斷參考答案
1.【答案】D
【解析】A.LiH中H元素為-1價,由圖中化合價可知, N元素為-3價,C元素為+4價,根據反應可知,H元素由-1價升高到0價,C元素由0價升高到+4價,N元素由0價降低到-3價,由此可知還原劑是和C,故A正確;
B.根據均攤法可知,位于晶胞中的面上,則含有的個數為,故B正確;
C.觀察位于體心的可知,與它最近且距離相等的有8個,故C正確;
D.的中心原子C原子的價層電子對數為,且與CO2互為等電子體,可知為直線型分子,故D錯誤;
故答案選D。
2.【答案】B
【解析】根據題給晶胞結構,由均攤法可知,每個晶胞中含有個,含有個F-,故該鉍氟化物的化學式為,A項正確;將晶胞均分為8個小立方體,由晶胞中MNPQ點的截面圖可知,晶胞體內的8個F-位于8個小立方體的體心,以M為原點建立坐標系,令N的原子分數坐標為,與Q、M均在同一條棱上的F-的原子分數坐標為,則T的原子分數坐標為, S的原子分數坐標為,所以粒子S、T之間的距離為,B項正確;由A項分析可知,每個晶胞中有4個Bi3+、12個F-,晶胞體積為,則晶體密度為=,C項正確;以晶胞體心處鉍離子為分析對象,距離其最近且等距的氟離子位于晶胞體內,為將晶胞均分為8個小立方體后,每個小立方體的體心的F-,即有8個,D項錯誤。
3.【答案】C
【解析】由24K金的質量分數為100%,則18K金的質量分數為: ,I中Au和Cu原子個數比值為1:1,則Au的質量分數為: ,A項正確;Ⅱ中Au處于立方體的八個頂點,Au的配位數指距離最近的Cu,Cu處于面心處,類似于二氧化碳晶胞結構,二氧化碳分子周圍距離最近的二氧化碳有12個,則Au的配位數為12,B項正確;設Ⅲ的晶胞參數為a,的核間距為,的最小核間距也為 ,最小核間距,C項錯誤;I中,處于內部,處于晶胞的八個頂點,其原子個數比為1:1;Ⅱ中,處于立方體的八個頂點, 處于面心,其原子個數比為:;Ⅲ中,處于立方體的面心,處于頂點,其原子個數比為;D項正確。
4.【答案】C
【解析】A.由晶胞結構可知,周圍距離最近且相等的Zn2+有4個,配位數為4,故A錯誤;
B.Se的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外含有電子的軌道有1+1+3+1+3+5+1+3=18個,則基態Se核外有18種不同空間運動狀態的電子,故B錯誤;
C.a的坐標為(0,0,0),b點的坐標,則a原子位于坐標原點,b原子晶胞頂面的面對角線交點,可知d原子到x軸、y軸、z軸的距離分別是,,,即d的坐標為,C正確;
D.和半徑不同,則晶胞棱長將改變,D錯誤;
故選C。
5.【答案】D
【解析】A.根據題意分析該晶胞是一個面心立方晶胞,S原子位于晶胞的頂點和面心,Cu、Fe、Sn分別位于體對角線上,因此用均攤法算出:S:4 ,Cu :2 , Fe : 1, Sn:1,因此該硫化物的化學式為Cu2FeSnS4,A正確;
B.晶胞中距離Sn和Cu最近其相等的S都是4個,晶胞中的配位數均為4,B正確;
C.由晶胞結構可知,晶胞中部分原子的分數坐標為、,則晶胞中原子的分數坐標可以為,C正確;
D.晶胞中和原子間的最短距離為立方體面對角線長的一半,為,D錯誤;
故選D。
6.【答案】D
【解析】解:碳原子連接四個不同的原子或原子團時,該碳原子為手性碳原子,根據葡萄糖分子的結構式,葡萄糖分子中手性碳原子個數為4,故A正確;
B.氯化銫晶胞為素晶胞,Cs處于體心位置,Cl處于8個頂點,化學式為CsCl,則氯化銫晶體中氯離子的配位數為 8,故B正確;
C.配離子中和均為配體,配位原子分別為N和Cl,所以的中心離子配位數為 6,故C正確;
D.碘為分子晶體,晶胞中占據頂點和面心,碘分子的排列有2種不同的取向,在頂點和面心不同,2種取向不同的碘分子以4配位數交替配位形成層結構,故D錯誤, 故選:D。
本題考查手性碳原子的概念,CsCl的晶體結構,配合物的知識,的晶體結構,屬物質結構知識,注意CsCl不是體心立方晶胞,是素晶胞。
7.【答案】D
【解析】解:金剛石、SiC屬于原子晶體,鍵長,故金剛石中化學鍵更穩定,其熔點更高,NaF、NaCl都屬于離子晶體,氟離子半徑小于氯離子比較,故NaF的晶格能大于NaCl,則NaF的熔點更高,、都屬于分子晶體,水分子之間存在氫鍵,熔點較高,熔點原子晶體離子晶體分子晶體,故金剛石、SiC、NaF、NaCl、、晶體的熔點依次降低,故A正確;
B.CaO晶體結構與NaCl晶體結構相似,氯化鈉的晶胞圖為,若處于體心、棱中間,位于面心、頂點,晶體中體心與面心的6個距離最近,配位數為6,且這些最鄰近的圍成正八面體,故B正確;
C.氯化鈉的晶胞圖為,假設黑色球為,處于面對角線上的之間距離最近,設二者距離為,則晶胞棱長,晶胞體積,晶胞中數目,晶胞中數目也是4,晶胞質量,解得距,故C正確;
D.處于棱的中心的原子為4個晶胞共用,位于頂角的原子為8個晶胞共用,晶胞中X數目,Y數目,則該晶體的組成式為,故D錯誤,
故選:D。
本題考查晶胞結構與計算、晶體熔沸點高低的比較,關鍵是明確熔沸點高低比較規律、熟記中學常見晶胞結構特點,掌握均攤法進行晶胞的有關計算。
8.【答案】B
【解析】解:A、金屬鈉是體心立方堆積,鈉的配位數為8,即每個鈉原子周圍與其距離最近的原子有8個,故A正確;
B、金屬鎂為六方最密堆積,堆積方式為:,鎂的配位數為12,即每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有12個,故B錯誤;
C、氯化鈉晶胞中,每個鈉離子周圍距離最近的鈉離子個數,故C正確;
D、氯化銫晶體中,銫離子的配位數是8,故D正確,
故選B.
A、金屬鈉是體心立方堆積,據此判斷每個鈉原子周圍與其距離最近的原子數;
B、金屬鎂是六方最密堆積,據此判斷每個鈉原子周圍與其距離最近的原子數;
C、氯化鈉晶胞中,每個鈉離子周圍距離最近的鈉離子是12個;
D、氯化銫晶體中,銫離子的配位數是8.
本題考查了晶體的空間結構,明確典型的晶體類型、結構、晶胞為解答本題關鍵,同時要求學生有豐富的空間想象能力,難度中等.
9.【答案】B
【解析】解:A.根據晶胞的結構,利用均攤法可知金剛石晶胞中含有碳原子數為,碘晶體晶胞中平均含有碘分子數為,所以晶胞中含有的原子數均為8,故A正確;B.根據氯化銫晶胞的結構可知,氯離子的配位數為8,故B錯誤; C.根據鋅晶胞結構可知,鋅原子的配位數為12,氯化鈉晶體中以晶胞頂點上的鈉離子為例,距離該鈉離子最近且相等的鈉離子分布在晶胞的面心上,共有12個,故C正確;D.每個 分子中所含的鍵數為3,33g 的物質的量為,含有鍵為,石墨中每個碳原子平均占有碳碳鍵,12g石墨含有碳原子數為1mol,所以12g石墨中所含的碳碳鍵數均為,故D正確;故選B。
本題主要考查常見晶胞的結構,學會運用均攤法進行計算,中等難度,答題時注意熟記常見晶胞的空間結構.
10.【答案】D
【解析】解:簡單立方:配位數6、空間利用率,如Po,故A錯誤;B.鉀型:配位數8、空間利用率,如Na、K、Fe,故B錯誤;C.鎂型:配位數12、空間利用率,如Mg、Zn、Ti,故C錯誤;D.銅型:配位數12、空間利用率,如Cu、Ag、Au,故D正確; 故選D.
本題考查了金屬晶體的堆積模型及空間利用率,會根據堆積模型計算其配位數及空間利用率,知道典型的堆積模型有哪些,其代表物質是什么,同時考查學生空間想象能力,題目難度不大.
11.【答案】BD
【解析】在NaCl晶體中與Na+離子相鄰等距離的Cl-有6個,即Na+離子的配位數為6,同理Cl-離子的配位數也為6。CsCl晶體中Cs+和Cl-的配位數都是8。故NaCl和CsCl晶體中離子個數比均為1:1,都屬于AB型的晶體。但是陰陽離子的配位數卻不相同;由于離子半徑K+>Na+,故陰、陽離子半徑比值不相同。即本題答案為BD。
NaCl和CsCl是離子晶體中的典型代表物質,同學們要掌握二者的構型、各離子的配位數,同時解題是要做到舉一反三,辯證的認識二者的區別與聯系。
12.【答案】C
【解析】由化學式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,配體是Cl-和H2O,配離子是[TiCl(H2O)5]2+中心離子是Ti3+ 配位數是6,內界和外界中的Cl-的數目比是1∶2,外界離子形成沉淀,將1 mol該配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到2 mol AgCl沉淀,所以只有C正確。
13.【答案】A 解析略
14.【答案】BC
【解析】A.該物質是有機物,是一種共價化合物,該物質的分子中含有的化學鍵有共價鍵和配位鍵,A錯誤;B正確;C.該物質是一種配合物,其中N原子提供孤電子對,C正確;
D.該物質分子中,C原子沒有存在孤電子對,D錯誤。
15.【答案】 12 6
【解析】以晶胞頂點N為研究對象,與之距離相等且最近的N處于面心,每個頂點為8個晶胞共用,每個面為2個晶胞共用,故與之距離相等且最近的N原子數為=12;體心Ti原子周圍距離最近且相等的N原子有6個,Ti原子的配位數為6。
16.【答案】 Na2O 8
【解析】由晶胞結構可知,一個晶胞中小球個數為8,大球個數為4,小球代表離子半徑較小的Na+,大球代表離子半徑較大的O2-,故F的化學式為Na2O;晶胞中與每個氧原子距離最近且相等的鈉原子有8個。
17.【答案】 12
【解析】由SiC晶胞結構可知,該晶胞中每個C原子周圍距離最近的C原子個數為12。
18.【答案】6
【解析】由NiO晶胞圖可知與O相連的Ni有6個,所以O原子的配位數為6。
19.【答案】 8  2-x
【解析】以晶胞中右側面心的Zr4+為例,同一晶胞中與Zr4+距離最近且等距的O2-數為4,同理可知右側晶胞中有4個O2-與Zr4+相連,因此Zr4+離子在晶胞中的配位數是4+4=8;在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑,化學式可表示為ZnxZr1-xOy,其中Zn元素為+2價,Zr為+4價,O元素為-2價,根據化合物中各元素化合價代數和為0可知2x+4×(1-x)=2y,解得y=2-x。
(北京)股份有限公司第69講-晶體中粒子配位數的判斷
知識重構
1.配位數:
(1)配合物理論中“配位數”的概念
一般指的是與中心原子或離子相連的配位原子數目。并未明確指出非得是配位鍵相連。
(2)晶體結構部分中“配位數”概念
晶體中與某微粒“最近相鄰”的原子、分子或異號離子。
2.配合物的配位數判斷方法
(1)單齒配體(1個配體中只有一個配原子),中心原子是過渡元素。
配合物的配位數=配位原子數=配位體的數=配位鍵數。
(2)單齒配體(1個配體中只有一個配原子),中心原子是主族元素。
配合物的配位數=配位原子數=配位體的數 ≠ 配位鍵數。
(3)多齒配體(1個配體中有兩個以上配原子)
配合物的配位數=配位原子數 ≠配位體的數目。
3.晶體中配位數判斷方法
(1)熟練掌握常見晶體類型
圖形 堆積方式 晶胞中的原子數目 配位數
A 簡單立方 1 6
B 體心立方 2 8
C 面心立方 4 12
D 六方最密 6 12
(2)分析原子所處空隙
①鑲嵌在正八面體空隙的原子配位數是6。
②鑲嵌在正四面體空隙頂角的原子配位數是12。
③鑲嵌在正六面體空隙的原子配位數為8。
④鑲嵌在正四面體空隙中心的原子配位數為4。
4.離子晶體影響配位數的因素
一般離子晶體配位數由陰陽離子半徑決定: 一般來說半徑比(r+/rˉ)在0.2~0.4之間的,配位數為4;0.4~0.7之間,配位數為6;0.7~1.0之間的,配位數為8。
5.在配位化合物(簡稱配合物)中影響配位數的因素
(1)中心原子的大小中心離子的半徑越大,在引力允許的條件下,其周圍可容納的配體越多,配位數也就越大。
(2)中心原子的電荷 中心原子的電荷高,配位數就大
(3)配體的性質同一氧化態的金屬離子的配位數不是固定不變的,還取決于配體的性質。
二、重溫經典
1.(2024·黑吉遼卷)某鋰離子電池電極材料結構如圖。
判斷:晶胞2中距最近的S有 個
【答案】 4 如圖:,以圖中的Li為例,與其最近的S共4個
2.(2024·甘肅卷)晶體中,多個晶胞無隙并置而成的結構如圖甲所示,其中部分結構顯示為圖乙,離子的配位數為
【答案】3
3.(2024·安徽卷)研究人員制備了一種具有鋰離子通道的導電氧化物(),其立方晶胞和導電時遷移過程如下圖所示。已知該氧化物中為價,為價。與體心最鄰近的O原子數為
【答案】 12 由立方晶胞的結構可知,與體心最鄰近的O原子數為12,即位于棱心的12個O原子
4.(2024·全國甲卷)(5)結晶型PbS可作為放射性探測器元件材料,其立方晶胞如圖所示。其中的Pb配位數為 。
【答案】 6 由晶胞結構圖可知,該晶胞中有4個Pb和4個S,距離每個Pb原子周圍最近的S原子數均為6,因此的配位數為6。
5.(2023.6浙江17)氮的化合物種類繁多,應用廣泛。
(3)某含氮化合物晶胞如圖,其化學式為 ,每個陰離子團的配位數(緊鄰的陽離子數)為 。
【答案】 CaCN2 6
【解析】鈣個數為 ,CN22-個數為 ,則其化學式為CaCN2;根據六方最密堆積圖 ,以上面的面心分析下面紅色的有3個,同理上面也應該有3個,本體中分析得到 ,以這個進行分析,其俯視圖為 ,因此距離最近的鈣離子個數為6,其配位數為6;
6(2019年全國III卷)FeCl3的化學鍵具有明顯的共價性,蒸汽狀態下以雙聚分子存在的FeCl3的結構式為 ,其中鐵的配位數為 。
【答案】 4
7.(2021年海南卷) HMn(CO)5是錳的一種簡單羰基配位化合物,其結構簡式如圖, 配位化合物中的中心原子配位數是指和中心原子直接成鍵的原子的數目,錳原子的配位數為 。
【答案】 6
8.在NaCl晶體中,每個Na+周圍距離最近的Na+有 個?每個Cl-周圍距離最近的Cl-有 個?
【答案】12 12
【解析】去掉其它原子,只留研究對象,然后找模型,相當于面心立方堆積
9.在氯化銫晶體中,每個Cs+同時吸引 個 Cl-,每個Cl-同時吸引 個Cs+,Cs+與Cl-數目之為 。每個晶胞中有 個Cs+, 個Cl-,所以氯化銫的化學式為 。
【答案】8 8 1:1 1 1 CsCl
10.思考:NaCl和CsCl均為AB型離子晶體,但兩者的配位數卻不同,你認為造成這一差異的可能原因是什么?
【答案】陰陽離子半徑比不同,陰陽離子半徑比越大,配位數越多。
11.含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結構如圖1所示,1 mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有_______ mol ,Cd2+配位數 。
【答案】6 7
三、模型建構
1.晶胞中微粒配位數的確定方法
2. 配合物中微粒配位數的確定方法
3. 4種類型的單質晶胞是離子晶胞的解題模板
(1)將研究對象置于某個立方體頂角,看另一個微粒與它的相對位置關系,
(2)化學式個數比為1:1型的微粒位置可以互換,兩者配位數相等
(3)化學式個數比不是1:1型的微粒配位數之比=化學式中微粒個數的反比
(4)對于多種微粒晶胞,研究同種微粒間關系時,可去掉干擾微粒,再套用晶胞模型
四、名師導學
本部分為高頻考點,配合物中的配位數要找與中心離子(或原子)直接相連的原子數目。晶體學中的配位數是指晶體中一個原子周圍與其等距離的最近鄰的原子數目。離子晶體中的配位數是指一個離子周圍最近的異電性離子數目。通過理解記憶晶胞模型,套用單質晶胞模型,便可輕松解決本部分內容。

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