第69讲-晶体中粒子配位数的判断(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第69讲-晶体中粒子配位数的判断(课件 练习(含解析) 学案)2025届高中化学一轮复习

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第69讲
晶体中粒子配位数的判断
2025:基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
2024河北卷-8题C、12题 氯化钠氯化铯配位数、晶胞中的配位数
2024全国甲卷-11题 晶胞PbS晶胞密度计算
2024北京卷-15题 晶体Sn的配位数;晶体密度计算
2024黑吉辽卷-14题 晶胞中配位数
2024浙江卷6月-17题 晶胞中氯离子的配位数;
2024湖南卷-12题 晶胞中阴离子最近的阳离子数;均摊法计算化学式;
2024安徽卷-14题 Li原子的配位数;均摊法计算;
2024湖北卷-11题 晶胞中配位数的计算
2024年——晶体中粒子配位数的判断考向考点统计
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在物质结构与性质教学中,经常遇到“配位数”这一概念。对“配位数”,有很多不同的认识理解。教材中有三处出现了“配位数”概念,一是价层电子对互斥理论,二是配合物理论,三是晶体结构部分。
先看一下“价层电子对互斥理论”中的配位数。苏教2004版出现了“配位原子”概念。在ABm型分子或离子中A称作中心原子,B称作配位原子,B的数目就是配位数。
《2004苏教版物质结构与性质》
(1)对于ABm型分子,确定中心原子A的价层电子总数等于A的价电子数加上B提供的电子数×m,再加上离子所带电荷数(若为阳离子,则减去所带电荷数),当形成单键时,规定作为配位原子时,H的和卤原子提供一个电子,氧族元素不提供电子,例如PO43-中P的价层电子总数等于5++0+3=8, PCl3中P的价层电子总数等于5+3=8。
鲁科版教师用书中出现了“配位原子”概念,教材中一般用“结合的原子”或“邻接的原子”来称呼。但是在大学教材中,几乎都是以“配位原子”加以称呼。所以在“价层电子对互斥理论”中的配位数指的是与中心原子邻接的原子的数目,与是否形成配位键无关。
再看一下在配合物理论中“配位数”的概念。请看下列资料:
人教版结构
苏教版结构
苏教版2004版出现了配位数概念,但并未详细说明,只是在配体右下角数字处著明“配位数”。人教版教材配合物内容在晶体结构后边,直接使用了“配位数”概念并未进行解释什么叫配位数。专业的配位化学书籍中,配位数一般指的是与中心原子或离子相连的配位原子数目。并未明确指出非得是配位键相连。
最后看一下晶体结构部分中“配位数”概念。人教版、苏教版明确出现了“配位数”概念,并指出配位数指的是与一个微粒“最临近”的原子、离子或分子个数。
晶体学中的配位数概念,无论是中学教材还是专业晶体学都毫无争议。指的就是与某微粒“最近相邻”的原子、分子或异号离子。
下面分析一下高考考察的情况。请看下面几个高考真题:
19全国III FeCl3的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 其中铁的配位数为 .
4
21海南 HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物,其结构简式如图, 配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目,锰原子的配位数为 。
6
从高考情况看,配合物及晶体结构中均出现了“配位数”概念。从高考所给答案来看,配位数均指“相邻最近”的意思,并非一定是配位键。尤其是2019全国高考三卷的二聚氯化铁中Fe的配位数,所给答案为4。还有2021海南卷指出配位数是指“和中心原子直接成键”的原子数目,并未强调非得是配位键。
一 高中化学配合物的配位数可按如下方法判断:
1.单齿配体(1个配体中只有一个配原子),中心原子是过渡元素
配合物的配位数=配位原子数=配位体的数=配位键数
配合物 配位体及个数 配原子及个数 配位数 配位键数
[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.单齿配体(1个配体中只有一个配原子),中心原子是主族元素
配合物的配位数=配位原子数=配位体的数 ≠ 配位键数
配合物 配位体及个数 配原子及个数 配位数 配位键数
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.多齿配体(1个配体中有两个以上配原子)
配合物的配位数=配位原子数 ≠配位体的数目
叶绿素中Mg2+的配位数是4,但配位体是一种复杂的有机物,配位键数是4
二 晶胞中的配位数
概念:在晶体中某一个原子(离子)周围所接触到的同种原子(异性离子)的数目
单质:等径球 最近的同种原子个数
离子化合物:不等径球,最近的异号离子个数
镶嵌在正八面体空隙的原子配位数是6
简单立方
配位数
6
面心立方堆积
镶嵌在正四面体空隙顶角的原子配位数是12
面心立方
配位数 12
正六面体空隙
镶嵌在正六面体空隙的原子配位数为8
体心立方
配位数 8
金刚石型
配位数:
原子子镶嵌在
正四面体空隙的中心
配位数为4的
4
6
12
8
6
1、个数比为1:1型的微粒位置可以互换
2、配位数之比=1:1
金属晶胞是离子晶胞的解题模板
在NaCl晶体中,
每个Na+周围距离最近的Na+有 个?
每个Cl-周围距离最近的Cl-有 个?
12
12
相当于面心立方堆积
研究方法
去掉其它无关原子,只留研究对象,然后找模型
离子晶体影响配位数的因素
一般离子晶体配位数由阴阳离子半径决定(几何因素),
还有阴阳离子的电荷比(电荷因素)。
一般来说半径比(rˉ/r+)在0.2~0.4之间的,配位数为4;
0.4~0.7之间,配位数为6;0.7~1.0之间的,配位数为8。
配位数与 r+/r- 之比的关系:
0.225 ---- 0.414 4配位 ZnS 式晶体结构
0.414 ---- 0.732 6配位 NaCl式晶体结构
0.732 ---- 1.000 8配位 CsCl式晶体结构
在配位化合物(简称配合物)中影响配位数的因素如下 :
1、中心原子的大小中心原子的半径越大,在引力允许的条件下,其周围可容纳的配体越多,配位数也就越大。
2、中心原子的电荷 中心原子的电荷高,配位数就大
3、配体的性质同一氧化态的金属离子的配位数不是固定不变的,还取决于配体的性质。
例如,Fe3+与Cl-生成配位数为 4的【FeCl4】-,而与F-则生成配位数为 6的【FeF6】3-。这是因为 Fe3+从每个体积较大而较易极化的Cl-接受的电荷要大于体积较小而较难极化的F-
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1.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。判断:晶胞2中距Li最近的S有 个
【解析】
以图中的Li为例,与其最近的S共4个
4
2.(2024·甘肃卷)晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,Mg2+离子的配位数为
3
3.(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物( ),其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为+4价,La为+3价。与体心最邻近的O原子数为
【解析】 由立方晶胞的结构可知,与体心最邻近的O原子数为12,即位于棱心的12个O原子
12
4.(2024·全国甲卷)(5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料,其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为 。
【解析】 由晶胞结构图可知,该晶胞中有4个Pb和4个S,距离每个Pb原子周围最近的S原子数均为6,因此的配位数为6。
6
5.(2023.6浙江17)氮的化合物种类繁多,应用广泛。(3)某含氮化合物晶胞如图 ,其化学式为 ,每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为 。
【解析】钙个数为3 ,CN22-个数为 3 ,则其化学式为CaCN2;以上面的面心分析下面红色的有3个,同理上面也应该有3个,其俯视图为
CaCN2
6
6.每个Cs+同时吸引 个 Cl-,
每个Cl-同时吸引 个Cs+,
Cs+与Cl-数目之为 化学式
2.每个晶胞中有 个Cs+, 个Cl-,
所以氯化铯的化学式为 +
1
1
8
8
1 :1
CsCl
CsCl晶体中Cs+的配位数为8,Cl-的配位数为8
7 ZnS型晶胞
①Zn2+的配位数:
②S2-的配位数:
③一个ZnS晶胞中平均含: 4个Zn2+和4个S2-
4
4
Zn2+最近的Zn2+数有____个。
12
金刚石型
离子晶体 阴离子 配位数 阳离子
配位数
NaCl
CsCl
6
8 NaCl和CsCl均为AB型离子晶体,但两者的配位数却不同,造成这一差异的可能原因是什么?
6
8
8
9.某种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个,Ti原子的配位数为________。
思维模型:去掉Ti ,N原子为面心立方,
配位数为12
N在Ti的棱位置,6
12 6
10. O和Na两元素能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,F的化学式为________;晶胞中氧原子的配位数为________。
黑球 8 Na
灰球4 O
Na2O
Na在O的体心方向 8
11.金刚砂(SiC)的晶胞结构与金刚石的相似,如图所示。该晶胞中每个C原子周围距离最近的C原子个数为________。
距离最近的C和C在面心方向 12
12. 含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol ,Cd2+配位数 。
6 7
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配合物中微粒配位数的确定方法
晶胞中微粒配位数的确定方法
中心原子周围成键原子数,与配位键数无关
理解记忆晶胞模型
套用单质模型
金属晶体配位数与堆积方式有关,常见为 6 8 12
离子晶体配位数通过不同的方法转化为金属晶胞的问题
6
12
8
1、将研究对象置于某个立方体顶角,看另一个微粒与它的相对位置关系,
2、化学式个数比为1:1型的微粒位置可以互换,两者配位数相等
3、化学式个数比不是1:1型的微粒配位数之比=化学式中微粒个数的反比
4、对于多种微粒晶胞,研究同种微粒间的关系时,可去掉干扰微粒,再套用晶胞模型
4种类型的单质晶胞是离子晶胞的解题模板
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理解记忆晶胞模型
套用单质晶胞模型
F-最近的F-数有_____个。
6
可去掉干扰微粒Ca2+,再代入晶胞模型,面心立方 6
F-
CaF2
Ca2+专题69 晶体配位数的判断
1.(2024·湖南卷)是一种高活性的人工固氮产物,其合成反应为,晶胞如图所示,下列说法错误的是
A.合成反应中,还原剂是和C
B.晶胞中含有的个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的有8个
D.为V型结构
2.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.该铋氟化物的化学式为
B.粒子S、T之间的距离为
C.该晶体的密度为
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
3.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为。合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是
A.I为金
B.Ⅱ中的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距
D.I、Ⅱ、Ⅲ中,与原子个数比依次为、、
4.(2024·重庆十八中两江实验学校一诊)硒化锌是一种重要的半导体材料,图甲为其晶胞结构,图乙为晶胞的俯视图。已知a点的坐标(0,0,0),b点的坐标。下列说法正确的是
A.的配位数为8 B.基态Se核外有34种不同空间运动状态的电子
C.晶胞中d点原子分数坐标为 D.若换为,则晶胞棱长保持不变
5.(2024·重庆第八中学一模)一种含锡的多元金属硫化物的晶胞结构为四方晶系,已知金属原子均呈四面体配位,晶胞棱边夹角均为,其结构可看作是由两个立方体上下堆叠而成。如图,甲为A的体对角线投影图,乙为B的沿轴方向的投影图,A中位置互换即为B,立方体棱长均为。下列说法错误的是
A.该硫化物的化学式为
B.晶胞中的配位数均为4
C.晶胞中部分原子的分数坐标为、,则晶胞中原子的分数坐标可以为
D.晶胞中和原子间的最短距离为
6.下列叙述不正确的是
A. 葡萄糖分子(HOCH2-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO)中的手性碳原子数为 4
B. 氯化铯晶体中氯离子的配位数为 8
C. [Co(NH3)4Cl2]+的中心离子配位数为 6
D. 碘晶体如图中碘分子的排列方向种数为 4
7.下列叙述不正确的是
A. 金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
B.CaO 晶体结构与NaCl晶体结构相似,CaO 晶体中Ca2+的配位数为6,且这些最邻近的O2-围成正八面体
C. 设NaCl 的摩尔质量为,NaCl的密度为,阿伏加德罗常数为NA ,在NaCl 晶体中,两个距离最近的Cl-中心间的距离为
D. X、Y 可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中X 占据所有棱的中心,Y 位于顶角位置,则该晶体的化学式为XY3
8.下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中,不正确的是
A. 金属钠形成的晶体中,每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个
B. 金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个
C. 在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个
D. 在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个
9.下列叙述不正确的是
A. 金刚石晶胞中平均含有的碳原子数、碘晶体晶胞中平均含有的原子数均为8
B. 二氧化硅晶体中最小环上的氧原子数、氯化铯晶体中氯离子的配位数均为6
C. 锌晶胞中锌原子的配位数、氯化钠晶体中距离钠离子最近且相等的钠离子数均为12
D. 33g 中所含的键数、12g石墨中所含的碳碳键数均为
10.下列有关金属晶体的判断正确的是
A. 简单立方:配位数6、空间利用率
B. 钾型:配位数6、空间利用率
C. 镁型:配位数8、空间利用率
D. 铜型:配位数12、空间利用率
11.(双选)认真分析NaCl和CsCl的晶体结构,判断下列说法错误的是( )
A.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同,所以阴、阳离子的配位数相等
C.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8
D.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体,所以阴、阳离子半径比相同
12.某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法中正确的是(  )
A.配体是Cl-和H2O,配位数是8
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2
D.将1 mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3 mol AgCl沉淀
13.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为(  )
A.Zn2+、NH3、2+、6
B.Zn2+、NH3、1+、6
C.Zn2+、Cl-、2+、2
D.Zn2+、NH3、2+、2
14.(双选)某有机物的结构简式为。对该物质的分析判断正确的是(  )
A.该物质是一种离子化合物
B.该物质的分子中含有的化学键有共价键和配位键
C.该物质是一种配合物,其中N原子提供孤电子对
D.该物质分子中,C、N、O原子都存在孤电子对
15.某种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个,Ti原子的配位数为________。
16.O和Na两元素能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞边长a=0.566 nm,F的化学式为________;晶胞中氧原子的配位数为________。
(11题图) (12题图) (13题图)
17. 金刚砂(SiC)的晶胞结构与金刚石的相似,如图所示。该晶胞中每个C原子周围距离最近的C原子个数为________。
18. NiO晶胞如图所示,其中O原子的配位数为________。
19.【2021年全国甲卷35题节选】我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是________
专题69晶体配位数的判断参考答案
1.【答案】D
【解析】A.LiH中H元素为-1价,由图中化合价可知, N元素为-3价,C元素为+4价,根据反应可知,H元素由-1价升高到0价,C元素由0价升高到+4价,N元素由0价降低到-3价,由此可知还原剂是和C,故A正确;
B.根据均摊法可知,位于晶胞中的面上,则含有的个数为,故B正确;
C.观察位于体心的可知,与它最近且距离相等的有8个,故C正确;
D.的中心原子C原子的价层电子对数为,且与CO2互为等电子体,可知为直线型分子,故D错误;
故答案选D。
2.【答案】B
【解析】根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有个,含有个F-,故该铋氟化物的化学式为,A项正确;将晶胞均分为8个小立方体,由晶胞中MNPQ点的截面图可知,晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,令N的原子分数坐标为,与Q、M均在同一条棱上的F-的原子分数坐标为,则T的原子分数坐标为, S的原子分数坐标为,所以粒子S、T之间的距离为,B项正确;由A项分析可知,每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-,晶胞体积为,则晶体密度为=,C项正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,为将晶胞均分为8个小立方体后,每个小立方体的体心的F-,即有8个,D项错误。
3.【答案】C
【解析】由24K金的质量分数为100%,则18K金的质量分数为: ,I中Au和Cu原子个数比值为1:1,则Au的质量分数为: ,A项正确;Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点,Au的配位数指距离最近的Cu,Cu处于面心处,类似于二氧化碳晶胞结构,二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个,则Au的配位数为12,B项正确;设Ⅲ的晶胞参数为a,的核间距为,的最小核间距也为 ,最小核间距,C项错误;I中,处于内部,处于晶胞的八个顶点,其原子个数比为1:1;Ⅱ中,处于立方体的八个顶点, 处于面心,其原子个数比为:;Ⅲ中,处于立方体的面心,处于顶点,其原子个数比为;D项正确。
4.【答案】C
【解析】A.由晶胞结构可知,周围距离最近且相等的Zn2+有4个,配位数为4,故A错误;
B.Se的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p4,核外含有电子的轨道有1+1+3+1+3+5+1+3=18个,则基态Se核外有18种不同空间运动状态的电子,故B错误;
C.a的坐标为(0,0,0),b点的坐标,则a原子位于坐标原点,b原子晶胞顶面的面对角线交点,可知d原子到x轴、y轴、z轴的距离分别是,,,即d的坐标为,C正确;
D.和半径不同,则晶胞棱长将改变,D错误;
故选C。
5.【答案】D
【解析】A.根据题意分析该晶胞是一个面心立方晶胞,S原子位于晶胞的顶点和面心,Cu、Fe、Sn分别位于体对角线上,因此用均摊法算出:S:4 ,Cu :2 , Fe : 1, Sn:1,因此该硫化物的化学式为Cu2FeSnS4,A正确;
B.晶胞中距离Sn和Cu最近其相等的S都是4个,晶胞中的配位数均为4,B正确;
C.由晶胞结构可知,晶胞中部分原子的分数坐标为、,则晶胞中原子的分数坐标可以为,C正确;
D.晶胞中和原子间的最短距离为立方体面对角线长的一半,为,D错误;
故选D。
6.【答案】D
【解析】解:碳原子连接四个不同的原子或原子团时,该碳原子为手性碳原子,根据葡萄糖分子的结构式,葡萄糖分子中手性碳原子个数为4,故A正确;
B.氯化铯晶胞为素晶胞,Cs处于体心位置,Cl处于8个顶点,化学式为CsCl,则氯化铯晶体中氯离子的配位数为 8,故B正确;
C.配离子中和均为配体,配位原子分别为N和Cl,所以的中心离子配位数为 6,故C正确;
D.碘为分子晶体,晶胞中占据顶点和面心,碘分子的排列有2种不同的取向,在顶点和面心不同,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构,故D错误, 故选:D。
本题考查手性碳原子的概念,CsCl的晶体结构,配合物的知识,的晶体结构,属物质结构知识,注意CsCl不是体心立方晶胞,是素晶胞。
7.【答案】D
【解析】解:金刚石、SiC属于原子晶体,键长,故金刚石中化学键更稳定,其熔点更高,NaF、NaCl都属于离子晶体,氟离子半径小于氯离子比较,故NaF的晶格能大于NaCl,则NaF的熔点更高,、都属于分子晶体,水分子之间存在氢键,熔点较高,熔点原子晶体离子晶体分子晶体,故金刚石、SiC、NaF、NaCl、、晶体的熔点依次降低,故A正确;
B.CaO晶体结构与NaCl晶体结构相似,氯化钠的晶胞图为,若处于体心、棱中间,位于面心、顶点,晶体中体心与面心的6个距离最近,配位数为6,且这些最邻近的围成正八面体,故B正确;
C.氯化钠的晶胞图为,假设黑色球为,处于面对角线上的之间距离最近,设二者距离为,则晶胞棱长,晶胞体积,晶胞中数目,晶胞中数目也是4,晶胞质量,解得距,故C正确;
D.处于棱的中心的原子为4个晶胞共用,位于顶角的原子为8个晶胞共用,晶胞中X数目,Y数目,则该晶体的组成式为,故D错误,
故选:D。
本题考查晶胞结构与计算、晶体熔沸点高低的比较,关键是明确熔沸点高低比较规律、熟记中学常见晶胞结构特点,掌握均摊法进行晶胞的有关计算。
8.【答案】B
【解析】解:A、金属钠是体心立方堆积,钠的配位数为8,即每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个,故A正确;
B、金属镁为六方最密堆积,堆积方式为:,镁的配位数为12,即每个镁原子周围与其距离最近的原子有12个,故B错误;
C、氯化钠晶胞中,每个钠离子周围距离最近的钠离子个数,故C正确;
D、氯化铯晶体中,铯离子的配位数是8,故D正确,
故选B.
A、金属钠是体心立方堆积,据此判断每个钠原子周围与其距离最近的原子数;
B、金属镁是六方最密堆积,据此判断每个钠原子周围与其距离最近的原子数;
C、氯化钠晶胞中,每个钠离子周围距离最近的钠离子是12个;
D、氯化铯晶体中,铯离子的配位数是8.
本题考查了晶体的空间结构,明确典型的晶体类型、结构、晶胞为解答本题关键,同时要求学生有丰富的空间想象能力,难度中等.
9.【答案】B
【解析】解:A.根据晶胞的结构,利用均摊法可知金刚石晶胞中含有碳原子数为,碘晶体晶胞中平均含有碘分子数为,所以晶胞中含有的原子数均为8,故A正确;B.根据氯化铯晶胞的结构可知,氯离子的配位数为8,故B错误; C.根据锌晶胞结构可知,锌原子的配位数为12,氯化钠晶体中以晶胞顶点上的钠离子为例,距离该钠离子最近且相等的钠离子分布在晶胞的面心上,共有12个,故C正确;D.每个 分子中所含的键数为3,33g 的物质的量为,含有键为,石墨中每个碳原子平均占有碳碳键,12g石墨含有碳原子数为1mol,所以12g石墨中所含的碳碳键数均为,故D正确;故选B。
本题主要考查常见晶胞的结构,学会运用均摊法进行计算,中等难度,答题时注意熟记常见晶胞的空间结构.
10.【答案】D
【解析】解:简单立方:配位数6、空间利用率,如Po,故A错误;B.钾型:配位数8、空间利用率,如Na、K、Fe,故B错误;C.镁型:配位数12、空间利用率,如Mg、Zn、Ti,故C错误;D.铜型:配位数12、空间利用率,如Cu、Ag、Au,故D正确; 故选D.
本题考查了金属晶体的堆积模型及空间利用率,会根据堆积模型计算其配位数及空间利用率,知道典型的堆积模型有哪些,其代表物质是什么,同时考查学生空间想象能力,题目难度不大.
11.【答案】BD
【解析】在NaCl晶体中与Na+离子相邻等距离的Cl-有6个,即Na+离子的配位数为6,同理Cl-离子的配位数也为6。CsCl晶体中Cs+和Cl-的配位数都是8。故NaCl和CsCl晶体中离子个数比均为1:1,都属于AB型的晶体。但是阴阳离子的配位数却不相同;由于离子半径K+>Na+,故阴、阳离子半径比值不相同。即本题答案为BD。
NaCl和CsCl是离子晶体中的典型代表物质,同学们要掌握二者的构型、各离子的配位数,同时解题是要做到举一反三,辩证的认识二者的区别与联系。
12.【答案】C
【解析】由化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,配体是Cl-和H2O,配离子是[TiCl(H2O)5]2+中心离子是Ti3+ 配位数是6,内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2,外界离子形成沉淀,将1 mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到2 mol AgCl沉淀,所以只有C正确。
13.【答案】A 解析略
14.【答案】BC
【解析】A.该物质是有机物,是一种共价化合物,该物质的分子中含有的化学键有共价键和配位键,A错误;B正确;C.该物质是一种配合物,其中N原子提供孤电子对,C正确;
D.该物质分子中,C原子没有存在孤电子对,D错误。
15.【答案】 12 6
【解析】以晶胞顶点N为研究对象,与之距离相等且最近的N处于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面为2个晶胞共用,故与之距离相等且最近的N原子数为=12;体心Ti原子周围距离最近且相等的N原子有6个,Ti原子的配位数为6。
16.【答案】 Na2O 8
【解析】由晶胞结构可知,一个晶胞中小球个数为8,大球个数为4,小球代表离子半径较小的Na+,大球代表离子半径较大的O2-,故F的化学式为Na2O;晶胞中与每个氧原子距离最近且相等的钠原子有8个。
17.【答案】 12
【解析】由SiC晶胞结构可知,该晶胞中每个C原子周围距离最近的C原子个数为12。
18.【答案】6
【解析】由NiO晶胞图可知与O相连的Ni有6个,所以O原子的配位数为6。
19.【答案】 8  2-x
【解析】以晶胞中右侧面心的Zr4+为例,同一晶胞中与Zr4+距离最近且等距的O2-数为4,同理可知右侧晶胞中有4个O2-与Zr4+相连,因此Zr4+离子在晶胞中的配位数是4+4=8;在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZr1-xOy,其中Zn元素为+2价,Zr为+4价,O元素为-2价,根据化合物中各元素化合价代数和为0可知2x+4×(1-x)=2y,解得y=2-x。
(北京)股份有限公司第69讲-晶体中粒子配位数的判断
知识重构
1.配位数:
(1)配合物理论中“配位数”的概念
一般指的是与中心原子或离子相连的配位原子数目。并未明确指出非得是配位键相连。
(2)晶体结构部分中“配位数”概念
晶体中与某微粒“最近相邻”的原子、分子或异号离子。
2.配合物的配位数判断方法
(1)单齿配体(1个配体中只有一个配原子),中心原子是过渡元素。
配合物的配位数=配位原子数=配位体的数=配位键数。
(2)单齿配体(1个配体中只有一个配原子),中心原子是主族元素。
配合物的配位数=配位原子数=配位体的数 ≠ 配位键数。
(3)多齿配体(1个配体中有两个以上配原子)
配合物的配位数=配位原子数 ≠配位体的数目。
3.晶体中配位数判断方法
(1)熟练掌握常见晶体类型
图形 堆积方式 晶胞中的原子数目 配位数
A 简单立方 1 6
B 体心立方 2 8
C 面心立方 4 12
D 六方最密 6 12
(2)分析原子所处空隙
①镶嵌在正八面体空隙的原子配位数是6。
②镶嵌在正四面体空隙顶角的原子配位数是12。
③镶嵌在正六面体空隙的原子配位数为8。
④镶嵌在正四面体空隙中心的原子配位数为4。
4.离子晶体影响配位数的因素
一般离子晶体配位数由阴阳离子半径决定: 一般来说半径比(r+/rˉ)在0.2~0.4之间的,配位数为4;0.4~0.7之间,配位数为6;0.7~1.0之间的,配位数为8。
5.在配位化合物(简称配合物)中影响配位数的因素
(1)中心原子的大小中心离子的半径越大,在引力允许的条件下,其周围可容纳的配体越多,配位数也就越大。
(2)中心原子的电荷 中心原子的电荷高,配位数就大
(3)配体的性质同一氧化态的金属离子的配位数不是固定不变的,还取决于配体的性质。
二、重温经典
1.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。
判断:晶胞2中距最近的S有 个
【答案】 4 如图:,以图中的Li为例,与其最近的S共4个
2.(2024·甘肃卷)晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,离子的配位数为
【答案】3
3.(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(),其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价,为价。与体心最邻近的O原子数为
【答案】 12 由立方晶胞的结构可知,与体心最邻近的O原子数为12,即位于棱心的12个O原子
4.(2024·全国甲卷)(5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料,其立方晶胞如图所示。其中的Pb配位数为 。
【答案】 6 由晶胞结构图可知,该晶胞中有4个Pb和4个S,距离每个Pb原子周围最近的S原子数均为6,因此的配位数为6。
5.(2023.6浙江17)氮的化合物种类繁多,应用广泛。
(3)某含氮化合物晶胞如图,其化学式为 ,每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为 。
【答案】 CaCN2 6
【解析】钙个数为 ,CN22-个数为 ,则其化学式为CaCN2;根据六方最密堆积图 ,以上面的面心分析下面红色的有3个,同理上面也应该有3个,本体中分析得到 ,以这个进行分析,其俯视图为 ,因此距离最近的钙离子个数为6,其配位数为6;
6(2019年全国III卷)FeCl3的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 ,其中铁的配位数为 。
【答案】 4
7.(2021年海南卷) HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物,其结构简式如图, 配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目,锰原子的配位数为 。
【答案】 6
8.在NaCl晶体中,每个Na+周围距离最近的Na+有 个?每个Cl-周围距离最近的Cl-有 个?
【答案】12 12
【解析】去掉其它原子,只留研究对象,然后找模型,相当于面心立方堆积
9.在氯化铯晶体中,每个Cs+同时吸引 个 Cl-,每个Cl-同时吸引 个Cs+,Cs+与Cl-数目之为 。每个晶胞中有 个Cs+, 个Cl-,所以氯化铯的化学式为 。
【答案】8 8 1:1 1 1 CsCl
10.思考:NaCl和CsCl均为AB型离子晶体,但两者的配位数却不同,你认为造成这一差异的可能原因是什么?
【答案】阴阳离子半径比不同,阴阳离子半径比越大,配位数越多。
11.含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图1所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_______ mol ,Cd2+配位数 。
【答案】6 7
三、模型建构
1.晶胞中微粒配位数的确定方法
2. 配合物中微粒配位数的确定方法
3. 4种类型的单质晶胞是离子晶胞的解题模板
(1)将研究对象置于某个立方体顶角,看另一个微粒与它的相对位置关系,
(2)化学式个数比为1:1型的微粒位置可以互换,两者配位数相等
(3)化学式个数比不是1:1型的微粒配位数之比=化学式中微粒个数的反比
(4)对于多种微粒晶胞,研究同种微粒间关系时,可去掉干扰微粒,再套用晶胞模型
四、名师导学
本部分为高频考点,配合物中的配位数要找与中心离子(或原子)直接相连的原子数目。晶体学中的配位数是指晶体中一个原子周围与其等距离的最近邻的原子数目。离子晶体中的配位数是指一个离子周围最近的异电性离子数目。通过理解记忆晶胞模型,套用单质晶胞模型,便可轻松解决本部分内容。

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