人教版高考化学一轮复习讲义第9章热点强化15　原子分数坐标、投影图（2份打包，原卷版+教师版）

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1．概念
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。原子分数坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。
2．原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。
(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
例 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如，图中原子1的坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)，则原子2和3的坐标分别为________、________。
答案 (eq \f(3,4)，eq \f(1,4)，eq \f(1,4)) (eq \f(1,4)，eq \f(1,4)，eq \f(3,4))
解析 图中原子1的坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)，则坐标系是，原子2、3在晶胞内。从晶胞内的2、3点分别向x、y、z轴上作垂线，即可得出2、3两点的原子分数坐标分别为(eq \f(3,4)，eq \f(1,4)，eq \f(1,4))、(eq \f(1,4)，eq \f(1,4)，eq \f(3,4))。
1．以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。如图中原子1的坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，则原子2和3的坐标分别为________、________。
答案 (eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0) (0,0，eq \f(1,2))
2．铋化锂被认为是很有潜力的正极材料，晶胞结构如图所示。
(1)晶体可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格，锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处，晶体的化学式为________。
(2)图中原子坐标参数：A为(0,0,0)，B为(1,0.5,1)，则C的坐标为________。
答案 (1)BiLi3 (2)(0.25,0.75,0.25)
解析 (1)Bi位于顶角和面心，个数为eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＝4，Li(1)位于棱上和体心，个数为eq \f(1,4)×12＋1＝4，Li(2)位于体内，个数为8，Bi、Li个数比为4∶(4＋8)＝1∶3，则晶体的化学式为BiLi3。(2)根据图示找到C的坐标为(0.25,0.75,0.25)。
3．(CH3NH3)PbI3的晶胞结构如图所示：
其中B代表Pb2＋，则________(填字母)代表I－。原子分数坐标A为(0,0,0)，B为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，则C的原子分数坐标为________。已知(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为M g·ml－1，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为________g·cm－3。
答案 C (1，eq \f(1,2)，eq \f(1,2)) eq \f(M×1030,a3×NA)
解析 B代表Pb2＋，化学式中Pb2＋和I－的数量比为1∶3，则晶胞中有3个I－，因此C表示I－，C位于右侧面心处，原子分数坐标为(1，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))。该晶胞的体积为a3×10－30cm3，则其密度为eq \f(M×1030,a3×NA) g·cm－3。
4．[2021·山东，16(4)节选]XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))。已知Xe—F键长为r pm，则B点原子的分数坐标为______。
答案 2 (0,0，eq \f(r,c))
解析 图中大球的个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，小球的个数为8×eq \f(1,4)＋2＝4，根据XeF2的原子个数比可知大球是Xe原子，小球是F原子，该晶胞中有2个XeF2分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为1，B点在棱的eq \f(r,c)处，其坐标为(0,0，eq \f(r,c))。
(二)晶胞投影图
1．面心立方堆积模型的投影分析
2．体心立方堆积模型的投影分析
3．以金刚石晶胞为例的投影图分析
例 [2021·河北，17(7)②]分别用、表示H2POeq \\al(－,4)和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是H2POeq \\al(－,4)、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
晶胞在x轴方向的投影图为__________(填标号)。
答案 B
1．金属钼的一种晶胞为体心立方堆积(图甲)，以晶胞参数为单位长度建立直角坐标系(图乙)，该晶胞沿其体对角线方向上的投影如图丙所示，设晶胞参数为a pm。下列说法错误的是( )
A．若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0)，则原子2的分数坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))
B．图丙中原子3和原子4的连线长度为eq \r(2)a pm
C．图丙中原子3和原子4在同一平面上
D．1 ml该晶胞含有的钼原子数为9NA
答案 D
解析 若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0)，由于原子2位于晶胞的体心，则原子2的分数坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，A正确；图丙是金属钼晶胞沿其体对角线方向上的投影，原子3与原子4在晶胞顶点上，并且位于面对角线的两端，故原子3和原子4连线长度为eq \r(2)a pm，B、C正确；1个晶胞中含有8×eq \f(1,8)＋1＝2个钼原子，则1 ml晶胞含有钼原子个数为2NA，D错误。
2．(1)AgN5的晶体结构与AgI相似。AgI的结构分为α-AgI和γ-AgI，γ-AgI立方晶胞的示意图见图1，图2是晶胞正上方的俯视投影图，图中黑球(实心球)表示I－，请在图2中用白球(空心球)表示出Ag＋的位置。

(2)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图1中，原子1的坐标是(eq \f(1,2)，0，eq \f(1,2))，则原子2的坐标为________。
答案 (1) (2)(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)
解析 (1)根据γ-AgI立方晶胞的示意图，可以理解为有八个小立方体，银离子在其中四个小立方体体心位置，根据从正上方的俯视图得出银离子在每个小正方形的中心位置，即白球(空心球)表示出Ag＋的位置为。
(2)根据题意，图1中原子1在左侧面面心，原子1的分数坐标是(eq \f(1,2)，0，eq \f(1,2))，原子2在底面的面心位置，其分数坐标为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)。
3．[2022·湖南，18(4)]钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为__________。
②Fe原子的配位数为__________。
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为__________g·cm－3(列出计算式)。
答案 ①KFe2Se2 ②4
③eq \f(2×39＋56×2＋79×2,NA×0.4×0.4×1.4×10－21)
解析 ①由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，位于棱上和体内的硒原子个数为8×eq \f(1,4)＋2＝4，均位于面上的铁原子个数为8×eq \f(1,2)＝4，则超导材料最简化学式为KFe2Se2。②由平面投影图可知，铁原子的配位数为4。③设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞的质量公式可得：eq \f(2×39＋56×2＋79×2,NA)＝abc×10－21×d，解得d＝eq \f(2×39＋56×2＋79×2,NA×0.4×0.4×1.4×10－21)。