1、第十二章 物质结构与性质(选修3)第39讲 晶体结构与性质微考点 大突破微真题 大揭秘考纲解读考向预测1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质2了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系3理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式4了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别5能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算6了解晶格能的概念及其离子晶体的性质 高考考点是晶体常识；分子晶体与原子晶体；金属晶体；离子晶体。它是原子结构和化学键知识的延伸提高，其中对四大晶体做了阐述，结合数
2、学立体几何的知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，形象、直观地认识四种晶体微考点 大突破见学生用书P275 微考点 1 晶体和晶胞一、熟记晶体与非晶体的特征晶体非晶体结构特征结构粒子排列结构粒子排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现_二者区别方法间接方法：测定其是否有固定的_科学方法：对固体进行实验周期性有序无序各向异性各向同性熔点X-射线衍射二、掌握一个概念晶胞1概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。2晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“”构成晶体。3晶胞中粒子数目的计算均摊法如某个粒子为 n 个晶胞所共有，则该粒子有 属于这个晶胞。无隙并置1n微助学三条途径获得晶体的三条途径(1)熔融态物
3、质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。我的警示1具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；2晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”；3原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为 1 710，MgO 的熔点为 2 852。微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。()提示 晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”。2具有规则几何外形的固体一定是晶体。()提示 晶体的特点是内部质点的规则排列，而不是看外形，玻璃一般有规则的几何外
4、形，却是非晶体。3缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块。()4晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。()对点微练一 晶体结构分析1下图是从 NaCl 或 CsCl 晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从 NaCl 晶体中分割出来的结构图是()A图和图B图和图C图和图D只有图解析 根据 NaCl 的晶体结构()，在每个 Na周围最近的等距离的 Cl有 6 个(上、下、左、右、前、后)，故正确；从 NaCl 晶体中分割 1/8 可得图的结构。答案 C2如图所示是某原子晶体 A 空间结构中的一个单元，A 与某物质 B 反应生成 C
5、，其实质是每个 AA 键中插入一个 B 原子，则 C 物质的化学式为()AABBA5B4CAB2DA2B5解析 据题意可知一个 A 原子结合 4 个 B 原子，而一个 B 原子结合 2个 A 原子，则 A、B 原子个数比为 12，C 的化学式为 AB2(本题亦可从SiO2 的形成思考：图中 A 为 Si 原子，插入的 B 原子为氧，可得 SiO2 晶体，则 C 的化学式为 AB2)。需注意：此图是某原子晶体空间结构中的一个单元。答案 C3通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示：下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是()A同一主族的元素与另一相同元素所形成的化
6、学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构B氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，它们具有相似的物理性质C二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键D在二氧化硅晶体中，平均每个 Si 原子形成 4 个 SiO 共价单键解析 SiO2 和 CO2 的化学式相似，但其晶体结构不同，A 项正确；二氧化碳为分子晶体，因此分子间存在分子间作用力，而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键，氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以物理性质不同。根据二氧化硅的结构可判断 D 项正确。答案 B对点微练二 晶胞中原子个数的计算4下图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中 x 与 y 的个数比是_
7、，乙中 a 与 b 的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个 c离子和_个 d 离子。解析 甲中 N(x)N(y)1418 21；乙中 N(a)N(b)181811；丙中 N(c)121414，N(d)8186124。2111445如图为离子晶体空间构型示意图：(阳离子，阴离子)以 M 代表阳离子，以 N 表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_、B_、C_。MN解析 在 A 中，含 M、N 的个数相等，故组成为 MN；在 B 中，含 M：184132(个)，含 N：124241892(个)，MN329213；在 C中含 M：18412(个)，含 N 为 1 个。MN3MN26已知镧镍合金 La
8、Nin 的晶胞结构如下图，则 LaNin 中 n_。解析 La：21212163Ni：1212612615所以 n5。57.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中 A、B、C 三种粒子数之比是()A394B142C294D384解析 A 粒子数为 6 11212；B 粒子数为 6143162；C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为 142。答案 B8.如图是由 Q、R、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中 R 为2 价，G 为2 价，则 Q 的化合价为_价。3解析 R：81812G：81481441228Q：81424R、G、Q 的个数之比为 142，则其化学式为 RQ2G4。
9、由于 R 为2 价，G 为2 价，所以 Q 为3 价。9Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为_。CuH解析 根据晶胞结构可以判断：Cu()：212121636；H()：613136，所以化学式为 CuH。10科学家把 C60 和 K 掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能，其晶胞如图所示。该化合物中的 K 原子和 C60 分子的个数比为_。解析 根据晶胞结构可以判断 C60：81812，K：26126，所以 K 原子与 C60 分子的个数之比为 31。3111(1)硼化镁晶体在 39 K 时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，
10、下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。MgB2BO2解析(1)每个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3 个 Mg，所以其化学式为 MgB2。(2)从图可看出，每个单元中，都有一个 B和一个 O 完全属于这个单元，剩余的 2 个 O 分别被两个结构单元共用，所以 BO1(12/2)12，化学式为 BO2。对点微练三 晶胞的密度及微粒间距离的计算12.Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密度为 a gcm3，则
11、Cu 与 F 最近距离为_pm。(阿伏加德罗常数用NA 表示，列出计算表达式，不用化简；图中为 Cu，为 F)343 483aNA 1010解析 设晶胞的棱长为 x cm，在晶胞中，Cu 的数目：8186124；F 的数目：4，其化学式为 CuF。ax3NA4M(CuF)，x3 4MCuFaNA。最短距离为小立方体对角线的一半，小立方体的体对角线为x22x22x22 32 x。所以最短距离为 32 x12 34 3 483aNA 1010 pm。13如图为 Na2S 的晶胞，该晶胞与 CaF2 晶胞结构相似，设晶体密度是 gcm3，试计算 Na与 S2的最短距离_cm(阿伏加德罗常数用 NA
12、表示，只写出计算式)。343 478NA解析 晶胞中，个数为 8186124，个数为 8，其个数之比为12，所以代表 S2，代表 Na。设晶胞边长为 a cm，则 a3NA478，a3 478NA，面对角线为 23 478NA cm，面对角线的14为 24 3 478NA cm，边长的14为143 478NA cm，所以其最短距离为24 3 478NA2143 478NA2 cm 343 478NA cm。晶胞计算的思维方法1晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角
13、等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。2“均摊法”原理特别提醒 在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被 6、3、4、2 个晶胞所共有。在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。3晶体微粒与 M、之间的关系若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g(M 为微粒的相对“分子”质量)；
14、1 个晶胞的质量为 a3 g(a3 为晶胞的体积，为晶胞的密度)，则 1 mol 晶胞的质量为 a3NA g，因此有 xMa3NA。对点微练四 金属晶胞中原子半径的计算14.用晶体的 X射线衍射法对 Cu 的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，已知该晶体的密度为 9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为_；Cu 的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数为 NA，要求列式计算)。1224 34649.006.0210231.27108解析 设晶胞的边长为 a cm，则 a3NA464，a3 464NA，面对角线为 2a，面对角线的14为 Cu 原子半径r 24 34649.00
15、6.0210231.27108 cm。晶体结构的相关计算1晶胞质量晶胞占有的微粒的质量晶胞占有的微粒数MNA。2空间利用率晶胞占有的微粒体积晶胞体积100%。3金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为 a)(1)面对角线长 2a。(2)体对角线长 3a。(3)体心立方堆积 4r 3a(r 为原子半径)。(4)面心立方堆积 4r 2a(r 为原子半径)。微考点 2 常见晶体的结构与性质一、几种典型的晶体模型1原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石 二氧化硅金刚石键角为，每个最小的环上有个碳原子。SiO2 为正四面体，OSi 键角为 10928，每个最小的环上有 12 个原子，其中有
16、 6个 Si 和 6 个 O。1092862分子晶体(干冰)每个 CO2 分子周围等距紧邻的 CO2 分子有个。123离子晶体(1)NaCl 型。在晶体中，每个 Na同时吸引_个 Cl，每个 Cl同时吸引_个Na，配位数为_。每个晶胞含 4 个 Na和 4 个 Cl。666(2)CsCl 型。在晶体中，每个 Cl吸引_个 Cs，每个 Cs吸引_个 Cl，配位数为_。888(3)晶格能。定义：气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，单位 kJ/mol，通常取正值。影响因素a离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越。b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越。与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成
17、的离子晶体越，且熔点越，硬度越。大大大高稳定4金属晶体(1)金属键电子气理论。金属阳离子与自由电子间的相互作用。(2)金属晶体的几种典型堆积模型。堆积模型 采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积Po52%6体心立方堆积Na、K、Fe68%8六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au74%12二、晶体的基本类型和性质比较类型比较 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体概念分子(或原子)间靠分子间作用力结合而成的晶体原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体结构构成粒子
18、分子(或原子)原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键性质密度较小较大有的很大，有的很小较大硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无物质类别及举例大多数非金属单质(如P4、Cl2)、气态氢化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2、SiO2除外)、绝大多数有机物(如CH4，有机盐除外)一部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼
19、)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)微助学晶体类型的 5 种判断方法1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如 K2O、Na2O2 等)、强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是
20、离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除 SiO2 外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质是金属晶体。3依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高。(2)原子晶体的熔点很高。(3)分子晶体的熔点低。(4)金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。4依据导电性判断(1)离子晶体溶于水或熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使
21、分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5依据硬度和机械性能判断(1)离子晶体硬度较大、硬而脆。(2)原子晶体硬度大。(3)分子晶体硬度小且较脆。(4)金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。注意(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg 除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.421010 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为 1.541010 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3 晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190)。(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比
22、其成分金属低。微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1CO2 和 SiO2 是同主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似。()提示 CO2 的晶体是分子晶体，SiO2 是原子晶体，晶体结构差别很大，物理性质差别也很大。2离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电。()提示 离子晶体内的阴、阳离子不能自由移动，不能导电，只有在熔融状态时或水溶液中产生了自由移动的离子才能导电。3金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高。()提示 不一定，如 Na 的熔点为 97，尿素的熔点为 132.7，汞常温下呈液态。4原子晶体的熔点一定比离子晶体的高。()提示 不一定，如 MgO 的熔点
23、为 2 852，石英的熔点为 1 710。对点微练五 晶体类型的判断15下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是()ASO2 和 SiO2BCO2 和 H2OCNaCl 和 HCl DCCl4 和 KCl解析 A 项中两种化合物原子间均以共价键结合，但 SO2 形成分子晶体，SiO2 为原子晶体；B 项中两分子均为共价键结合的分子，且均形成分子晶体；C 项中 NaCl 中含离子键，HCl 为共价键结合的分子，前者是离子晶体，后者是分子晶体；D 项中 CCl4 是以共价键结合的分子晶体，KCl中含离子键，为离子晶体。答案 B16有 A、B、C 三种晶体，分别由 H、C、Na、Cl
24、 四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：序号熔点/硬度水溶性导电性水溶液与Ag反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反应C114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为 A_、B_、C_。(2)晶体的类型分别是 A_、B_、C_。(3)晶体中微粒间作用力分别是 A_、B_、C_。解析 根据 A、B、C 所述晶体的性质可知，A 为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B 应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C 应为分子晶体，且易溶于水，只能为 HCl，微粒间的作用力为分子间作用力。NaClCHCl离
25、子晶体原子晶体分子晶体离子键共价键分子间作用力对点微练六 晶体性质的比较17碳、氢、氟、氮、硅等非金属元素与人类的生产生活息息相关。回答下列问题：(1)写出硅原子的电子排布式_。C、Si、N 的电负性由大到小的顺序是_。(2)氟化氢水溶液中存在的氢键有_种。(3)继 C60 后，科学家又合成了 Si60、N60。请解释如下现象。熔点：Si60N60C60，而破坏分子所需要的能量：N60C60Si60，其原因是_。1s22s22p63s23p2NCSi4结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强
26、其形成的化学键越稳定，或成键电子数越多，成键原子半径越小，断键所需能量越多，故破坏分子需要的能量顺序为 N60C60Si60(4)Co3有多种配合物，如Co(CN)63、Co(NH3)4Cl2等。铑(Rh)与钴属于同族元素，某些性质相似。现有铑的某盐组成为 CsRh(SO4)24H2O，易溶解于水，向其水溶液中加入一定浓度的 BaCl2 溶液，无沉淀生成。请写出该盐溶解于水后的电离方程式：_。(5)氧化镁的晶格能_氧化钙(填“大于”或“小于”)，由岩浆结晶规则可推测_先从岩浆中析出。CsRh(SO4)24H2O=CsRh(SO4)2(H2O)4氧化镁大于解析(4)CsRh(SO4)24H2O
27、易溶于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2 溶液，无沉淀生成，说明 SO24 为配体，Rh 与 Co 同族，某些性质相似，由 Co3形成的配合物可知，CsRh(SO4)24H2O 中配体数目为 6，溶于水电离为 Cs、Rh(SO4)2(H2O)4，电离方程式为 CsRh(SO4)24H2O=CsRh(SO4)2(H2O)4。(5)离子所带电荷相同，离子半径越小晶格能越大，晶格能越大越容易在岩浆中析出。18参考下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaFNaClNaBrNaIKClRbClCsCl熔点/995801755651776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4GeCl4
28、SnCl4PbCl4熔点/90.470.45.212049.536.215(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_增大，_增大，故熔点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为_，故前者的熔点远高于后者。半径半径相对分子质量相对分子质量分子间作用力晶体类型钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体解析 分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI 均为离子晶体，它们的阳离子相同，随着阴离子离子半径的增大，离子键依次减弱
29、，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl 四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，随着阳离子离子半径的增大，离子键逐渐减弱，熔点依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4 四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4 四种碳族元素的氯化物均为分子晶体，它们的组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。晶体熔、沸点高低的比较1不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点
30、很高，如汞、镓、铯等沸点很低。2原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。4分子晶体(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体，熔、沸点反常。如 H2OH2TeH2SeH2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如 SnH4GeH4SiH4CH4。(3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如
31、 CON2，CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3。5金属晶体金属离子半径越小，离子的电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。特别提醒 上述总结的规律都是一般规律，不能绝对化。在具体比较晶体的熔、沸点高低时，应先弄清晶体的类型，然后根据不同类型晶体进行判断，但应注意具体问题具体分析，如 MgO 为离子晶体，其熔点(2 852)要高于部分原子晶体，如 SiO2(1 710)。微真题 大揭秘见学生用书P280 1(2017全国卷，35(4)(5)(1)KIO3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛
32、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_。(2)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。0.31512体心棱心解析(1)由图象可知，K 与 O 间的最短距离为面的对角线的一半，即 22a1.41420.446 nm0.315 nm，在一个晶胞中与 K 紧邻的 O 个数为 3121.5，K 属于 8 个晶胞，故紧邻 O 的个数共为 1.5812。(2)根据晶胞结构以及各原子的数目，K 处于体心位置，O 处于棱心位置。2(
33、2017全国卷，35(4)R 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_。解析 该晶胞的体积为(a107 cm)3，由 mV 可得 yNAM(a107)3d，即可求出 y602a3dM(或a3dNAM1021)。602a3dM(或a3dNAM1021)3(2017全国卷，35(5)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
34、，晶胞参数为 a 0.448 nm，则 r(Mn2)为_nm。0.1480.076解析 根据晶胞结构，面对角线是 O2半径的 4 倍，即 4r(O2)2a，解得 r(O2)24 0.420 nm0.148 nm；根据 MgO 晶胞的结构，a2r(O2)2r(Mn2)，则 r(Mn2)0.44820.1482 nm0.076 nm。4(2016全国卷，37(3)(6)(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.526146沸点/83.1186约 400GeCl4、GeBr4、GeI4 的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次
35、增大，分子间相互作用力逐渐增强(2)晶胞有两个基本要素原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)；B 为12，0，12；C 为12，12，0。则 D原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。14，14，148736.02565.763107解析(1)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次增高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，分子间相互作用力强弱与相对分子质量大小有关。(2)D 与周围 4 个原子形成正
36、四面体结构，D 与顶点 A 的连线处于晶胞体对角线上，过面心 B、C 及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞 2等分，同理过 D 原子的且平行侧面的平面将半个晶胞再 2 等分，可以知道D 处于各个面的14处，则 D 原子的坐标参数为14，14，14。类似金刚石晶胞，1 个晶胞含有 8 个锗原子，8736.02565.763107 gcm3。5(2016全国卷，37(4)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_。若合金的密度为 d gcm3，晶胞参数 a_nm。312516.021023d13107解析 Cu 原子位于面心，个数为 6123，Ni 原子位于顶点，个数为
37、 8181，铜原子与镍原子的数量比为 31。以该晶胞为研究对象，则64359NA gd gcm3(a107 cm)3，解得 a32516.021023d107。6(2015海南，19(2)(3)(4)(1)钒的某种氧化物的晶胞结构如图甲所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为_、_。(2)V2O5 常用作 SO2 转化为 SO3 的催化剂。SO2 分子中 S 原子价层电子对数是_对，分子的立体构型为_；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为_；SO3 的三聚体环状结构如图乙所示，该结构中 S 原子的杂化轨道类型为_；该结构中 SO 键长有两类，一类键长约 140 pm，另一
38、类键长约 160 pm，较短的键为_(填图乙中字母)，该分子中含有_个 键。423V 形sp2 杂化sp3 杂化a12(3)V2O5 溶解在 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为_；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图丙所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为_。正四面体形NaVO3解析(1)分析钒的某种氧化物的晶胞结构可利用切割法计算，晶胞中实际拥有的阴离子数目为 41224，阳离子个数为 81812。(2)SO2分子中 S 原子价电子排布式为 3s23p4，价层电子对数是 3 对，分子的立体构型为 V 形；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为 sp2 杂化；根据题中 SO3 的三聚体环状结构图，可知该结构中 S 原子形成了四个共价键，则杂化轨道类型为 sp3 杂化；该结构中 SO 键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约 160 pm，a 键除了 键外还有 键的成分，b 键为 键，故较短的键为 a，由图可知该分子中含有 12 个 键。(3)钒酸钠(Na3VO4)中的阴离子 VO34 的中心原子(V)有 4 对价层电子对，且与 4 个 O 原子形成 4个共价键，故其立体构型为正四面体形；由偏钒酸钠的阴离子呈如题中图丙所示的无限链状结构，可知偏钒酸钠的阴离子为 VO3，则偏钒酸钠的化学式为 NaVO3。
