一. 有关晶体微粒及化学键比例的计算

例1. 石墨能与熔融钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原子填充在石墨各层的碳原子中。比较常见的石墨间隙化合物是铜色的化合物,其化学式可写作

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(1)

,其平面图如图1-1所示,则x的值为__________,晶体中碳原子与C—C键之比为______。

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(2)

分析:选取如图1-2中虚线所示的一个三角形为结构单元进行分析。在该结构单元中,碳原子位于内部,共有4个;钾原子位于边界顶点上,其个数为3,其中每个钾原子被6个三角形所共用;C—C键有3个位于内部,另外有6个位于边界上,其中每个被2个三角形共用。所以在一个三角形中:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(3)

。所以

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(4)

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(5)

答案:8 2:3

二. 有关相互紧邻的微粒数目的计算

例2. 已知干冰的晶胞如图2所示,在干冰晶体中,每个

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(6)

分子周围有_______个与之紧邻且等距的

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(7)

分子。

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(8)

分析:干冰晶体结构如图2所示,它是一种立方面心结构。对于位于顶点上的一个

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(9)

分子来说,与之距离最近的

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(10)

分子是位于它所在的每个面的面心上。而共享这个顶点的晶胞面是12个,所以距这个顶点最近的

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(11)

分子有12个。

答案:12

三. 有关晶体密度、微粒距离、微粒空间占有率等计算

例3. 金晶体是面心立方体,立方体的每个面上5个金原子紧密堆砌(如图3,其余各面省略),金原子半径为

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(12)

,求:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(13)

(1)金晶体中最小的一个立方体含有___________个金原子。

(2)金的密度为___________

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(14)

(3)金原子空间占有率为___________。(Au的相对原子质量为197)

分析:(1)以一个晶胞为对象进行分析:8个原子位于顶点,每个原子又被8个晶胞所共用,另有6个原子位于面心,每个原子又被2个晶胞所共用。所以一个晶胞平均占有的Au数目为:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(15)

(2)对一个晶胞的质量与体积进行分析:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(16)

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(17)

。所以

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(18)

(3)一个晶胞内Au占有实际的体积为:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(19)

。金原子空间占有率

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(20)

答案:(1)4 (2)19.40 (3)74.02%

四. 有关球型分子面数的计算

例4. 1996年诺贝尔化学奖授予对发现

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(21)

有重大贡献的三位科学家。

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(22)

分子是形如球状的多面体,如图所示,该结构的建立基于以下考虑:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(23)

分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(24)

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:顶点数 面数-棱边数=2。请回答:一个

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(25)

分子中有多少个五边形和多少个六边形?

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(26)

分析:设

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(27)

分子中含有x个五边形和y个六边形。

先根据欧拉定理求棱边数:每个顶点伸出三条棱,而每条棱又总是由两个顶点共有,每个顶点单独伸出的棱有

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(28)

条,60个顶点共伸出的棱为

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(29)

条。至此,依据欧拉定理可写出:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(30)

每条棱是由两个多面体共用的,所以,一个五边形单独占有的棱边数为

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(31)

条,一个六边形单独占有的棱边数为

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(32)

条,由棱边数守恒得

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(33)

联立①②可以解得:

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(34)

答案:一个

化学晶体结构密度的计算专项题(化学晶体计算分类例题解析)(35)

分子中有12个五边形和20个六边形。

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