1、课时跟踪检测（三十八）晶体结构与性质1下列说法中正确的是()A离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动C分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态D原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合解析：选DA项，离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs吸引8个Cl；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。2下列晶体分类中正确的一组是()选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水
2、晶DBa(OH)2金刚石玻璃解析：选CA项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。3. 如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是()A碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力解析：选A在立方体的顶面上，有5个I2,4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C选项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D选项
3、错误。4. 氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为()ALaNi5BLaNiCLa14Ni24 DLa7Ni12解析：选A根据题给物质的结构单元图知，该合金的基本结构单元中镧原子的数目为1223，而镍原子的数目为126615，所以镧与镍的原子个数比为31515。5下列数据是对应物质的熔点()：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO21072 0739208011 2911905
4、71 723据此做出的下列判断中错误的是()A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有BCl3和干冰是分子晶体C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选BA项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；D项，Na、Al不同族，Na2O、Al2O3都是离子晶体，正确。6有一种蓝色晶体可表示为MxFey(CN)6，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3和Fe2互相占据立方体互不相邻
5、的顶点，而CN位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是()A该晶体的化学式为MFe2(CN)6B该晶体属于离子晶体，M呈1价C该晶体属于离子晶体，M呈2价D晶体中与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个解析：选C由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2个数：4，同样可推出含Fe3个数也为，CN为123，因此阴离子为Fe2(CN)6，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为1价，故A、B两项正确，C项错误。由图可看出与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个，故D项正确。7(1)(2018全国卷节选)Li2O
6、是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_gcm3(列出计算式)。(2)(2018全国卷节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_gcm3(列出计算式)。解析：(1)由题给信息可知，2 mol
7、Li(g)变为2 mol Li(g)吸收1 040 kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520 kJmol1；0.5 mol氧气生成1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此O=O键的键能为498 kJmol1；Li2O的晶格能为2 908 kJmol1。由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数684。因此一个Li2O晶胞的质量 g，一个晶胞的体积为(0.466 5107)3 cm3，即该晶体密度 gcm3。(2)金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为a cm，则六棱柱上下面的面积均为6a2 cm2，则六棱柱的体积为6a2c c
8、m3，锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数12236，因此一个晶胞中Zn的质量 g，由此可知，Zn的密度 gcm3。答案：(1)5204982 908(2)六方最密堆积(A3型)8(1)(2017全国卷节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_ nm，与K紧邻的O个数为_。在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。(2)(2017全国卷节选
9、)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_。(3)(2017全国卷节选)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为_ nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_ nm。解析：(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即0.446 nm0.315 nm。由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子
10、有12个。想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。(2)该晶胞的体积为(a107 cm)3，根据M(a107)3d，可求出y或1021。(3)因为O2采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2半径的4倍，则有 4r(O2)22a2，解得r(O2)0.420 nm0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2)2r(O2)a，代入数据解得r(Mn2)0.076 nm。答案：(1)0.31512体心棱心(2)y(3)0.1480.0769(1)(2016全国卷节选)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的
11、密度为d gcm3，晶胞参数a_nm。(2)(2016全国卷节选)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析：(1)由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据
12、均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为63，含有Ni原子的个数为81，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为31。根据mV可得， 1 mol晶胞的质量为(64359)ga3d gcm3NA，则a cm107 nm。(2)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。GaAs的熔点为1 238 ，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞
13、中含有4个Ga原子，含有As原子个数为81/861/24(个)，Ga和As的原子半径分别为rGa pmrGa1010cm，rAs pmrAs1010 cm，则原子的总体积V原子4(rGa1010cm)3(rAs1010cm)31030(rr)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1，晶胞的密度为 gcm3，则晶胞的体积为V晶胞4(MGaMAs)/NA cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100%100%100%。答案：(1)31107(2)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体原子晶体共价100%10(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶
14、胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是_。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs位于该晶胞的_，而Cl位于该晶胞的_，Cs的配位数是_。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_。(3)图3为F与Mg2、K形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是_(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体NaClKClCaO晶格能/(kJmol1)7867153 401则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是_。其中MgO
15、晶体中一个Mg2周围和它最邻近且等距离的Mg2有_个。解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数为812；氯化铯晶胞中，Cs位于体心，Cl位于顶点，Cs的配位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为11，化学式为CuH，1价的铜与1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2)n(K)n(F)113，故白球为F。(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3Mg2，离子半
16、径：Mg2Ca2，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO晶体中一个Mg2周围和它最邻近且等距离的Mg2有12个。答案：(1)2体心顶点8(2)2CuH3Cl22CuCl22HCl(3)F(4)TiNMgOCaOKCl1211A族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为_，原子间存在的共价键类型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。(2)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为_，分子的立体构型为_，属于_分子(填“极性”或“非极性”)。(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。SiX4的沸点依F、Cl
17、、Br、I次序升高的原因是_。结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性_、共价性_。(填“增强”“不变”或“减弱”)(4)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为_gcm3。解析：(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成键和键；石墨中碳原子形成3个键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2。(2)SiCl4中心原子是Si，有4个键，孤电子对数为(441)/20，价层电子对数为4，立体构型为正四面
18、体，属于非极性分子。(3)SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点升高；根据题图中PbX2熔点变化规律可知，PbX2中化学键的离子性减弱，共价性增强。(4)根据晶胞的结构，C60位于顶点和面心，个数为864，K位于棱上和内部，个数为12912，因此化学式为K3C60，晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(1.4107)3 cm3，根据密度的定义，则晶胞的密度约为2.0 gcm3。答案：(1)混合型晶体键、键sp2(2)4正四面体非极性(3)均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大减弱增强(4)K3C602.012(202
19、0石家庄模拟)氧、硫形成的化合物种类繁多，日常生活中应用广泛。如硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式如下：AgBr2Na2S2O3=Na3Ag(S2O3)2NaBr。回答下列问题：(1)已知银(Ag)位于元素周期表第五周期，与Cu同族，则基态Ag的价电子排布式为_。(2)下列关于物质结构与性质的说法，正确的是_。A玻尔原子结构模型能够成功地解释各种原子光谱BBr、S、O三种元素的电负性顺序为 OBrSCNa 的第一电离能小于 Mg，但其第二电离能却远大于 MgD水分子间存在氢键，故H2O的熔沸点及稳定性均大于H2S(3)依据VSEPR理论推测S2O的空间构型为_，
20、中心原子S的杂化方式为_，Ag(S2O3)23中存在的化学键有_(填字母)。A离子键 B极性键 C非极性键D金属键 E配位键(4)第一电子亲和能(E1)是指元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量(单位为kJmol1)，电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。已知第三周期部分元素第一电子亲和能如下表：元素AlSiPSClE1/(kJmol1)42.513472.0200349表中元素的E1自左而右呈增大趋势，试分析P元素呈现异常的原因_。(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B组成。则该氧化物的化学式为_，已知该晶体的晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，
21、则密度为_gcm3(用含a和NA 的代数式表示)。解析：(1)银位于元素周期表第五周期，与铜同族，处于第一副族，价电子排布式为4d105s1。(2)A.玻尔原子结构模型能够成功地揭示氢原子光谱，故错误；B.非金属性越强电负性越大，故OBrS，故正确；C.镁原子3s轨道为全充满稳定状态，半径又较小，第一电离能高于钠，失去一个电子后，钠离子是稳定结构，第二电离能远高于镁，故正确；D.水分子间存在氢键，故水的熔沸点高于硫化氢，稳定性属于化学性质，由共价键决定，故错误。(3)S2O中一个硫原子相当于氧原子，中心硫原子孤电子对数为0，价层电子对数为044，微粒空间构型为四面体，中心硫原子采取sp3杂化；
22、Ag(S2O3)23中Ag与S2O之间形成配位键，硫原子之间形成非极性键，硫与氧原子之间形成极性键，故选BCE。(4)P的价电子排布式为 3s23p3，磷原子的3p能级处于半充满状态，相对稳定，不容易结合一个电子。(5)亚铁离子处于晶胞的顶点，面心以及A位置小立方体的体心，氧离子位于A、B小立方体的内部，每个小立方体内部各有4个，铁离子处于晶胞B位置小立方体的内部，用均摊法计算晶胞中铁和氧原子数目确定化学式，铁原子数目为4864424，氧原子数目为4832，故铁和氧原子数目之比为243234，故氧化物化学式为Fe3O4。 晶胞相当于有8个四氧化三铁，晶胞质量8 g，晶体密度8 g(a107cm)3 gcm3，答案：(1)4d105s1(2)BC(3)四面体sp3BCE(4)P的价电子排布式为 3s23p3,3p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子(5)Fe3O4