1、第三章章末共享专题微专题一常见晶体中的化学键与性质比较判断晶体中存在的作用力类型 (2)共价晶体(3)金属晶体金属键阳离子和自由电子之间特别提醒稀有气体中不存在化学键。石墨为混合晶体，存在非极性键(层内)、金属键、范德华力(层间)。 化学反应中，同时发生化学键的断裂和形成。微训练一1“类推”是常用的学习方法，但有时会产生错误结论。下列类推的结论正确的是()A第A族元素氢化物沸点顺序是GeH4SiH4CH4，则第A族元素氢化物沸点顺序也是AsH3PH3NH3B常见的氢化物是分子晶体，则所有氢化物都是分子晶体C晶体中有阴离子，必有阳离子；则晶体中有阳离子，也必有阴离子D第二周期元素氢化物稳定性顺序
2、是HFH2ONH3，则第三周期元素氢化物稳定性顺序也是HClH2SPH32下列说法正确的是()A离子晶体必含有金属阳离子B共价晶体中的共价键越强，熔点越高C分子晶体中的共价键键能越大，熔、沸点越高D金属晶体中的金属越活泼，金属键越强3下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是()ACaO与CO2 BNaCl与HClCSiC与SiO2 DCl2与I24共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体Na2O2SiO2石墨金刚石NaCl白磷，中含有以上其中两种作用力的是()A BC D5下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是()A金属键是金属离子与“电子气”之间的强烈作用，
3、金属键无方向性和饱和性B共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性C范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大D氢键不是化学键而是一种较弱的作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间6(双选)下列关于化学键及晶体的说法中，不正确的是()ACl2、Br2、I2的沸点逐渐升高，是因为分子间作用力越来越大BNaOH和NH4Cl化学键类型相同C配位键在形成时，由成键双方各提供一个电子形成共用电子对D石英晶体和干冰晶体熔沸点不同，是因为所含化学键类型不同7(1)单质铜和镍是_键形成的晶体。 (2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH33F2
4、NF33NH4F，则上述化学方程式中的前4种物质所属的晶体类型有_(填序号)。 a混合晶体 b分子晶体c共价晶体 d金属晶体(3)Si、Mg、Cl2晶体的熔点由高到低的顺序是_。(4)石墨晶体的结构如下图所示。石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式为_，石墨属于_晶体。 石墨晶体中，层内CC键的键长为142 pm，而金刚石中CC键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC间的_共价键，而石墨层内的CC间不仅存在_共价键，还有_键。 (5)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。 (6)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等
5、都比金属Cr低，原因是_。 微专题二常见的晶胞模型以及晶体计算1常见的晶体结构模型晶体晶体结构示意图晶体中微粒分布详解氯化钠晶体Na和Cl交替占据立方体的顶点而向空间延伸；在每个Na周围最近的等距离的Cl有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl周围最近的等距离的Na亦有6个，这6个离子构成1个正八面体；在每个Na周围最近的等距离的Na有12个(同层4个、上层4个、下层4个)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl亦有12个氯化铯晶体每8个Cs、8个Cl各自构成立方体，在每个立方体的中心有1个异种离子(Cs或Cl)；在每个Cs(Cl)周围最近的等距离的Cl(Cs)有8个；在每个Cs周围最近的等距离
6、的Cs有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl亦有6个二氧化碳晶体每8个CO2构成立方体且在6个面的中心又各占据1个CO2；在每个CO2周围最近的等距离(为a，a为立方体棱长)的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个)金刚石晶体每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四面体中心，后四者位于正四面体顶点；晶体中所有CC键键长相等、键角相等(均为109.5)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子数与CC键数之比为12石墨晶体层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有共价晶体、
7、金属晶体、分子晶体的特征；在层内，每个C与3个C形成CC键，构成正六边形，键长相等，键角相等(均为120)；在晶体中，每个C参与了3条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每个正六边形平均只占62个C，C原子个数与CC键数之比为232.晶胞结构的相关计算晶胞结构的分析与计算一般涉及晶体的化学式、晶胞中所包含的原子或离子的数目、晶胞的边长、两个粒子之间的距离、晶胞的体积、晶体的密度、阿伏加德罗常数、配位数等量之间的计算。晶胞结构的分析与计算类题目的解题思路一般如下：(1)截取一个晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一个小立方体)。(2)用均摊法确定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或离子数
8、目(设为N)，进而可确定晶体的化学式。(3)计算晶胞中所含微粒或微粒组合(如CaF2)的物质的量：n。(4)计算晶胞的质量：mnMM。(5)计算晶胞的体积：对于立方体晶胞，若晶胞边长为a cm，则V(晶胞)a3 cm3对于长方体 ，若底面边长分别为a cm、b cm，高为c cm，则V(晶胞)abc cm3。(6)计算晶胞的密度： gcm3，该式中涉及5个物理量，已知其中4个物理量则可计算第5个物理量。(7)根据晶胞中微粒的空间位置关系、微粒的半径以及晶胞的边长，利用几何知识则可计算两个微粒之间的距离。(8)根据晶胞中所含有的原子的总体积和晶胞的体积计算晶胞中原子的空间利用率(一般用于金属晶体
9、)，原子的总体积V(原子)Nr3(其中N为晶胞中含有的原子数目，r为原子半径)，则空间利用率100%。微训练二1(1)2020全国卷氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中，NB化学键称为_键，其电子对由_提供。研究发现氨硼烷(NH3BH3)在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，90。氨硼烷的222超晶胞结构如图所示。 氨硼烷晶体的密度_gcm3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。(2)2020全国卷LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过
10、共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有_个。电池充电时，LiFePO4脱出部分Li，形成Li1xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x_，n(Fe2)n(Fe3)_。22020全国卷钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题：(1)基态Ti原子的核外电子排布式为_。(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/37724.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的
11、电负性大小顺序是_；金属离子与氧离子间的作用力为_，Ca2的配位数是_。(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2、I和有机碱离子CH3NH，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2与图(a)中_的空间位置相同，有机碱CH3NH中，N原子的杂化轨道类型是_；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为_gcm3(列出计算式)。(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理_、_。32020新高考卷CdSnAS2是
12、一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(1)Sn为A族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为_，其固体的晶体类型为_。(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为_(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为_，键角由大到小的顺序为_。(3)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，该螯合物中N的杂化方式有_种。(4)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，称作原子的分数坐
13、标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有_个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn_(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有_个。4(1)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。如图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为_；实验测得冰中氢键的作用能为18.8 kJmol1，而冰的熔化热为5.0 kJmol1，其原
14、因可能是_。(2)与Mn同周期相邻的元素X，价电子层有2对成对电子，其离子型氧化物晶胞如图所示。它由A、B方块组成。则该氧化物中X2、X3、O2的个数比为_(填最简整数比)；已知该晶体的密度为d g/cm3，阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为_nm (用含d和NA的代数式表示)(3)铜的某氧化物晶体结构如图。每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为_，其晶胞的棱长为x cm，则该晶体距离最近的两个阴离子的核间距为_cm (用含有x的代数式表示)。(4)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数：表示晶胞内部各微粒的相对位置。下图是CaF2的晶胞，其中原子坐标参数A处为(0,0,0)；B处为；C处为(
15、1,1,1)。则D处微粒的坐标参数为_。晶胞参数：描述晶胞的大小和形状。已知CaF2晶体的密度为c gcm3，则晶胞中Ca2与离它最近的F之间的距离为_nm (设NA为阿伏加德罗常数的值，用含c、NA的式子表示；相对原子质量：Ca 40F 19)。(5)碳的另一种同素异形体石墨，其晶体结构如图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为_个。已知石墨的密度为 gcm3，CC键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA，计算石墨晶体的层间距为_cm.(6)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。第三章章末
16、共享专题微训练一1解析：NH3分子间存在氢键，使其沸点反常的高，A错误；某些金属元素的氢化物是离子晶体，如氢化钠，B错误；金属晶体中有金属阳离子，但没有阴离子，C错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，同周期元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，则对应的简单氢化物的稳定性逐渐增强，D正确。答案：D2解析：离子晶体可能含有NH等阳离子，不一定含有金属阳离子，故A错误；共价晶体中共价键越强，熔点越高，故B正确；分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力大小，与共价键键能大小没有直接关系，故C错误；金属晶体中金属越活泼，金属键越弱，故D错误。答案：B3解析：CaO为离子晶体，熔化断裂离子键
17、，而CO2在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故A错误；NaCl为离子晶体，熔化断裂离子键，而HCl在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故B错误；SiC与SiO2都是共价晶体，熔化断裂的是共价键，与化学键有关，故C正确；Cl2与I2在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故D错误。答案：C4解析：Na2O2含有共价键、离子键；SiO2含有共价键；石墨含有共价键和范德华力；金刚石含有共价键；NaCl含有离子键；白磷中含有共价键和范德华力；含有以上其中两种作用力的是，故选B。答案：B5解析：金属键是化学键的一种，主要在金属中
18、存在，由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成，由于电子的自由运动，金属键没有固定的方向，故A正确；共价键是原子之间强烈的相互作用，共价键有方向性和饱和性，故B正确；范德华力是分子间作用力，相对分子质量越大，分子间作用力越大，极性越大，分子间作用力越强，故C正确；氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱，氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内(如)，故D错误。答案：D6解析：卤素单质都是分子晶体，熔沸点的高低与分子间作用力的大小有关，Cl2、Br2、I2的相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增大，熔沸点逐渐升高，故A正确；NaO
19、H中钠离子和氢氧根离子形成离子键，O与H形成共价键，NH4Cl中铵根离子和氯离子形成离子键，N与H形成共价键，均含有离子键和共价键，故B正确；配位键在形成时，由成键原子的一方提供空轨道，另一方提供孤对电子，C错误；干冰与石英都为共价化合物，都含共价键，干冰与石英的熔沸点差异很大的原因是晶体类型不同，干冰属于分子晶体，石英属于共价晶体，故D错误。答案：CD7解析：(1)金属晶体中只有金属键。(2)NH3、F2、NF3所属的晶体均为分子晶体，Cu单质属于金属晶体。(3)Si为共价晶体，Mg为金属晶体，Cl2为分子晶体。(4)石墨烯为单层石墨，每个碳原子形成3个六元环，均为sp2杂化。石墨层内的碳碳
20、间存在共价键，还存在pp 键。 (5)由于二者均为盐，所以可能为离子晶体或者分子晶体，根据二者熔点可知GaF3熔点很高，应该为离子晶体；而GaCl3的熔点很低，为分子晶体。(6)K的原子半径比Cr的原子半径大，K、Cr原子的价层电子排布式分别为4s1、3d54s1，K的价电子数比Cr的价电子数少，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱，熔、沸点越低。答案：(1)金属(2)b、d(3)Si、Mg、Cl2(4)sp2混合(或pp)(5)GaF3为离子晶体而GaCl3为分子晶体(6)K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱微训练二1解析：(1)NH3BH3分子是由NH3与BH3结合而成，其中NH3
21、分子中N原子具有孤电子对，而BH3分子中B原子具有空轨道，所以二者通过N与B原子之间形成配位键而结合生成NH3BH3。由图可知晶胞体积为2a2b2c8abc pm38abc1030 cm3；而每个晶胞中含有氨硼烷为8个，质量为8 g，所以晶体的密度 gcm3。(2)每个晶胞中含有的LiFePO4可以根据图(a)中Fe或者P的数目即可确定，其中Fe位于正八面体中心，而由图(a)可知有4个正八面体，故每个晶胞有4个Fe，因此有4个LiFePO4。“电池充电时，LiFePO4脱出部分Li，形成Li1xFePO4，结构示意图如(b)所示”，由(b)可知晶胞中有1个位于面心和1个位于棱边的Li离子脱出了
22、，即每个晶胞有个Li离子脱落，所以x0.187 5；在Li(10.1875)FePO4中，设n(Fe2)a，n(Fe3)1a，根据化合价规则有：(10.1875)2a3(1a)3，所以a0.8125，(1a)0.1875，所以n(Fe2):n(Fe3)13:3。答案：(1)配位N(2)4或0.187 513:32解析：(1)Ti是22号元素，所以基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)氟元素非金属性强，TiF4为离子化合物，熔点最高，TiCl4、TiBr4、TiI4为共价化合物，熔点较低，且TiCl4、TiBr4、TiI4结构相似，相对分子质量越大，分子
23、间作用力越强，熔点越高。(3)元素的非金属性越强，电负性越大，所以Ca、Ti、O三种元素中，O电负性最大，Ca的金属性强于Ti，则Ti的电负性强于Ca；阴、阳离子间的作用力为离子键；距离Ca2最近的为O2，共有12个O2与位于体心处的Ca2距离相等且最近，故Ca2的配位数为12。(4)距离Pb2最近的是处于面心的I，Pb2的配位数为6，图(a)中Ti4的配位数也为6，其与图(b)中Pb2的空间位置相同；CH3NH中，氮原子形成4个单键，其中有1个是配位键，N原子采取sp3杂化；根据均摊法，1个晶胞中含有I的个数为61/23，CH3NH的个数为81/81，Pb2的个数为1，化学式为PbCH3NH
24、3I3，摩尔质量为620 gmol1，一个晶胞的质量为g，体积为(a107)3 cm3，则晶体密度为1021 gcm3。(5)根据图(c)可知，箭头是由反应物指向生成物，则该过程中Pb和Eu3反应生成Pb2和Eu2，Eu2与I2反应生成Eu3和I。答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高(3)OTiCa离子键12(4)Ti4sp31021(5)2Eu3Pb=2Eu2Pb22Eu2I2=2Eu32I3解析：(1)Sn为元素周期表中A族元素，最外层有4个电子，故SnCl4的中
25、心原子Sn的价电子对数为44，且均为成键电子对，故SnCl4的空间构型为正四面体形。由SnCl4常温常压下为液体的物理性质可知SnCl4符合分子晶体的特点，故其为分子晶体。(2)NH3中存在分子间氢键，导致其沸点比与N元素同主族的P、As元素的氢化物PH3、AsH3的沸点要高，而PH3、AsH3中均不存在分子间氢键，故影响PH3、AsH3沸点的因素为范德华力，相对分子质量越大，沸点越高，则沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3。通常同主族元素随着原子序数的递增，气态氢化物的还原性逐渐增强，则还原性由强到弱的顺序是AsH3、PH3、NH3。同主族元素，随着原子序数的递增，电负性逐渐减弱，则
26、其气态氢化物中的成键电子对逐渐远离中心原子，致使成键电子对的排斥力降低，键角逐渐减小，故键角由大到小的顺序是NH3、PH3、AsH3。(3)该螯合物中Cd2与5个N原子、2个O原子形成化学键，其中与1个O原子形成的为共价键，另外的均为配位键，故1 mol该配合物中通过螯合作用形成6 mol配位键。该螯合物中无论是硝基中的N原子，还是NO中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为sp2杂化，即N只有1种杂化方式。(4)由四方晶系CdSnAs2晶胞及原子的分数坐标可知，有4个Sn位于棱上，6个Sn位于面上，则属于一个晶胞的Sn的个数为41/461/24。与Cd(0,0,0)最近的Sn原子为如图所示的
27、a、b两个Sn原子，a位置的Sn的分数坐标为(0.5,0,0.25)，b位置的Sn的分数坐标为(0.5,0.5,0)。CdSnAs2晶体中Sn除与该晶胞中的2个As键合外，还与相邻晶胞中的2个As键合，故晶体中单个Sn与4个As键合。答案：(1)正四面体形分子晶体(2)NH3、AsH3、PH3 AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH3(3)61(4)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)44解析：(1)由此结构可知，此单元中含有水分子的个数为：20，其中每个水分子形成的氢键属于2个五元环，故每个水分子形成氢键个数为，故总共形成氢键数为：2030；冰中氢键的作用能为18.8
28、kJmol1，而冰熔化热为5.0 kJmol1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键；故答案为30；液态水中仍然存在大量氢键；(2)与Mn同周期相邻的元素X，价电子层有2对成对电子，价电子层排布式为3d6s2，X为铁元素，由A、B方块的结构可知，A中含有O2的数目为4，含有Fe2的数目为41，B中含有O2的数目为4，含有Fe2的数目为4，Fe3的数目为4，则晶胞中含有O2的数目为(44)432，Fe2的数目为48，Fe3的数目为4416，Fe 2、Fe 3、O2的个数比为81632124；该晶体的化学式为Fe3O4，则该晶体的密度为d g/cm3 g/cm3，解得a
29、 cm107 nm，故答案为：124; 107。(3)观察晶胞可知，每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为12；晶体距离最近的两个阴离子的核间距为a cm，即，根据勾股定理得：x2 x2(2a)2，解得ax。 (4)氟化钙晶胞中，阳离子Ca2呈立方密堆积，阴离子F填充在四面体空隙中，面心立方点阵对角线的1/4和3/4处；根据晶胞中D点的位置看出，D点的位置均为晶胞中3/4处；D处微粒的坐标参数为；已知一个氟化钙晶胞中有4个氟化钙；设晶胞中棱长为L cm；氟化钙的相对分子质量为78；根据密度计算公式： m/V478/(NAL3)c，所以L；由晶胞中结构看出，与Ca2最近的F距离为L，即 cm 1
30、07 nm；(5)由图可知石墨的晶胞结构为，设晶胞的底边长为a cm，晶胞的高为h cm，层间距为d cm，则h2d，底面图为，则a/2rsin 60，可得ar，则底面面积为(r)2sin 60，晶胞中C原子数目为121/281/841/44，晶胞质量为412/NAg，则： gcm3(412/NA)g(r)2sin 602d cm3，整理可得d cm。(6)共价金刚石的立体网状结构金刚石晶胞，顶点8个，相当于1个C原子，然后面心上6个，相当于3个C原子，而在其8个四面体空隙中有一半也是C原子，且在晶胞内，故还有4个C原子，加在一起，可得一个金刚石晶胞中有8个C原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的1/4就是CC键的键长，即a2r，所以ra，碳原子在晶胞中的空间占有率。答案：(1)30液态水中仍然存在大量氢键(2)1:2:4107(3)12x(4) 107(5)4(6)8
