1、第3讲晶体结构与性质考试要求1理解晶体与非晶体的区别；能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。2.能借助分子晶体、原子晶体(共价晶体)、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。3.能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的安全进行分析，举例说明物质结构研究的应用价值，如配合物在生物、化学等领域的广泛应用，氢键对于生命的重大意义。考点一晶体和晶体类型1知识梳理1.晶体(1)晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒_排列结构微粒_排列性质特征自范性_熔点_异同表现_二者区别方法间接方法看是否有固定的_科学方法对固体进行_实验(2)得到晶体的三条途径熔融态物
2、质凝固。气态物质冷却不经液态直接_。溶质从溶液中析出。2晶胞(1)概念：描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有_。并置：所有晶胞_排列、_相同。3晶格能(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。离子的半径：离子的半径越_，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越_，且熔点越_，硬度越_。4四种常见晶体类型类型比较分子晶体原子晶体(共价晶体)金属晶体离子晶体构成粒子_金属阳离子、自由电子_粒子间的相互作用力_(某些含氢键)_硬度_有的_，有的_熔、
3、沸点_有的_，有的_溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高()(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体()(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)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体()(5)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”()(6)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()(7)在分子晶体中一定有范德华力和化学键
4、()(8)原子晶体(共价晶体)的熔点一定比金属晶体的高()(9)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低()提醒(1)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。(2)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)。(3)原子晶体(共价晶体)中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。(4)原子晶体(共价晶体)熔化时，破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。2对点速练练点一晶胞与晶体类型判断1下图为碘晶体晶胞结构。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
5、数交替配位形成层结构B用切割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BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO21072 0739208011 291190571 7232下列数据是对应物质的熔点()：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3GaF3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
6、晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。练后归纳晶体类型与物质类别原子晶体(共价晶体)金属晶体离子晶体分子晶体物质类别及举例部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，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)大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)练点二晶体的类型与性质4北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K
7、3C60的组成和结构的分析中正确的是()AK3C60晶体中既有离子键又有极性键BK3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低C该晶体熔化时能导电DC60分子中碳原子是采用sp3杂化的5现有几组物质的熔点()数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金
8、属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为_。6(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体：晶体硅；硝酸钾；金刚石；碳化硅；干冰；冰，它们的熔点由高到低的顺序是_(填序号)。(2)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_。方法总结晶体熔沸点高低的比较方法1首先
9、看物质的状态，一般情况下固体液体气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体(共价晶体)离子晶体分子晶体。2同类晶体熔沸点比较思路为：原子晶体(共价晶体)共价键键能键长原子半径；分子晶体分子间作用力相对分子质量；离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。考点二晶体结构的分析与计算1知识梳理1.典型晶体结构模型分析晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻_个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为_(3)最小碳环由_个C组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条CC键的形成，C原子数与CC键数之比为_SiO2(1)每个Si与_个O以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面
10、体占有1个Si，4个“12O”，n(Si)n(O)_(3)最小环上有_个原子，即6个O，6个Si分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_个离子晶体NaCl(型)(1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有6个。每个Na周围等距且紧邻的Na有_个(2)每个晶胞中含_个Na和_个ClCsCl(型)(1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有_个，每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)有_个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个Cl金属晶体简单立方堆积典型代表Po，配位数为_，空间利用率52%面心立方
11、最密堆积又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为_，空间利用率74%体心立方堆积又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为_，空间利用率68%六方最密堆积又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为_，空间利用率74%2.金属晶胞中原子空间利用率的计算空间利用率球体积晶胞体积100%，球体积为金属原子的总体积。(1)简单立方堆积如图所示，设原子半径为r，则立方体的棱长为_，V球_，V晶胞_，空间利用率_。(2)体心立方堆积如图所示，设原子半径为r，则体对角线c为_，面对角线b为_(用a表示)，a_(用r表示)，空间利用率为_。(3)六方最密堆积如图所示，设原子
12、半径为r，则棱长为_(用r表示，下同)，底面面积S_，h_，V晶胞_，空间利用率_。(4)面心立方最密堆积如图所示，设原子半径为r，则面对角线为_(用r表示)，a_(用r表示)，V晶胞_(用r表示)，空间利用率_。3晶胞中微粒的计算方法均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n (3)图示判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个()(2)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个()(3)在NaCl晶体中，每个Na周围与其距离最近的Na有12个()(4)
13、在CsCl晶体中，每个Cs周围与其距离最近的Cl有8个()(5)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用()(6)石墨晶体中每个正六边形结构中平均占有碳原子数为2()2对点速练练点一晶体结构中微粒数分析1下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。A.NaCl(含_个Na，_个Cl)B干冰(含_个CO2)CCaF2(含_个Ca2，_个F)D金刚石(含_个C)E体心立方(含_个原子)F面心立方(含_个原子)2下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_。3(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原
14、子和硼原子是分层排布时，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_。4某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_。 练点二晶胞结构中原子坐标参数的分析5钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为_。晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表示它在晶胞中的位置，称为原子
15、坐标。已知原子坐标为A(0，0，0)，B (0, 12,0)；则Ca的原子坐标为_。6晶胞有两个基本要素：(1)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（12，12，0）。则D原子的坐标参数为_。(2)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)。练点三晶胞结构中常见物理量的计算7(1)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)。(
16、2)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如右图所示，若晶体密度为a gcm3，则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；其中为Cu，为F)(3)O和Na能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a0.566 nm，F的化学式为_；晶胞中O原子的配位数为_；列式计算晶体F的密度(gcm3)_。8(1)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。(2)一种Fe、Si金属间化合物的晶胞结构如下图所示：晶胞中含铁原子为_个，已知晶胞参数为0.564 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Fe、S
17、i金属间化合物的密度为_gcm3(列出计算式)。(3)铜与氧元素形成的晶胞如下图所示：晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a、b的坐标参数依次为(0，0，0)、（12，12，12，），则d的坐标参数为_，已知该晶体的密度为 gcm3，NA是阿伏加德罗常数值，则晶胞参数为_cm(列出计算式即可)。方法总结立方晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3NAnM，a表示晶胞的棱长，表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示摩尔质量，a3NA表示1 mol晶胞的质量。本讲真题研练12020全国卷，35Goodenough等人因在
18、锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(1)基态Fe2与Fe3离子中未成对的电子数之比为_。(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)I1(Na), 原因是_。I1(Be)I1(B)I1(Li)，原因是_。I1/(kJmol1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(3)磷酸根离子的空间构型为_， 其中P的价层电子对数为_、杂化轨道类型为_。(4)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，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含
19、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，35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。回答下列问题：(1)H、B、N中，原子半径最大的是_。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素_的相似。(2)NH3BH3分子中，NB化学键称为_键，其电子对由_提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_变为_。(3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(H)，与B原子相连的H呈负电性(H)，电负性大小顺序
20、是_。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_(写分子式)，其熔点比NH3BH3_(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在_，也称“双氢键”。(4)研究发现，氨硼烷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)。32020山东卷，17CdSnAs2是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
21、、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
22、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。42019全国卷组合，35(全国卷)：(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。(全国卷)：(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例
23、依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。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1中原子1的坐标为(12，12，12)，则原子2和3的坐标分别为_、_。(全国卷)：(3)苯胺(NH2)的晶体类型是_。苯胺与甲苯(CH3)的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(95.0 )、沸点(110.6 )，原因是_。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦
24、磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_(用n代表P原子数)。52018全国卷组合，35(全国卷)：(4)Li2O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，OO键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。(5)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)。(全国卷)：(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA ，
25、其晶体密度的计算表达式为_gcm3；晶胞中Fe2位于S22-所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_ nm。(全国卷)：(5)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)。62017全国卷组合，35(全国卷)：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。回答下列问题：(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，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
26、个数为_。(5)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。(全国卷)：(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_。(全国卷)：(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，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。72019江苏卷，21Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和
27、抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。(1)Cu2基态核外电子排布式为_。(2)SO42-的空间构型为_(用文字描述)；Cu2与OH反应能生成Cu(OH)42，Cu(OH)42中的配位原子为_(填元素符号)。(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_；推测抗坏血酸在水中的溶解性：_(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中，Cu原子的数目为_。温馨提示：请完成课时作业36高考选考大题专练(一)第3讲晶体结构与性质考点一1知识梳理1(1)周期性有序无序有无固定不固定各向异性各向同性熔点X射线衍射(2)凝固(凝华)2(1)基本单元(2)任何间隙平行取向3
28、(1)kJmol1(2)大小(3)稳定高大4分子原子阴、阳离子范德华力共价键金属键离子键较小很大很大很小较大较低很高很高很低较高判断答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2对点速练1解析：碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构，A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；C项，此晶体是分子晶体，错误；D项，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，错误。答案：A2解析：A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，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，错误
29、；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。答案：B3解析：GaF3、CaCl3的熔点相差较大，是因为晶体类型不同，GaF3熔点高，为离子晶体，而GaCl3的熔点低，为分子晶体。GaAs的熔点高，晶胞为空间网状结构，则为原子晶体，Ga与As以共价键结合。答案：GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体原子晶体共价4解析：该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C项正确；C60内部为非极性键，A项错误；离子晶体K3C60比分子晶体C60的熔点高，B项错误；C60中每个碳形成四条键，其中有一个为双键，故应为sp2杂化，D项错误。答案：C5解析：(1)A组熔
30、点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关，离子半径越小晶格能越大熔点越高。答案：(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高6解析：(1)这些晶体属于原子晶体的有、离子晶体的有、分子晶体的有。一般来说，原子晶体的熔点离子晶体的熔点分
31、子晶体的熔点；对于原子晶体，键长SiSiSiCCC，相应键能SiSiSiC碳化硅晶体硅。(2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。答案：(1)(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)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，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断裂时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60C60Si60。考点二1知识梳理141092861241212121244866128122(1)2r43r38r352%(2)4r2a43r68%(3)2r23r226r382r374%(
32、4)4r22r162r374%判断答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2对点速练1答案：A.44B4C48D8E2F42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。答案：MNMN3MN23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-。答案：(1)MgB2(2)BO2-4解
33、析：能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定。每个晶胞均摊Fe原子数：6123，Cu原子数：8181，N原子数是1，则Cu替代a位置Fe型产物的化学式为Fe3CuN。答案：Fe3CuN5答案：CaTiO312，12，126答案：(1) 14，14，14(2) 8736.02565.7631077解析：(1)由金刚石形成的晶胞可知结构，C原子位于8个顶点、6个面心、体内还有4个碳原子，所以晶胞中平均含有的碳原子数为81861248个，由晶胞示意图可知：8r3a，即ra；晶胞中碳原子的占有率为。(2)设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：864；F：4，其化学式为CuF。ax3NA
34、4M(CuF)，x。最短距离为小立方体对角线的一半，小立方体的对角线为 x。所以最短距离为x1010pm。(3)由晶胞结构可知，一个晶胞中小球个数为8，大球个数为4，小球代表离子半径较小的Na，大球代表离子半径较大的O2，故F的化学式为Na2O；晶胞中与每个氧原子距离最近且相等的钠原子有8个；晶胞的质量为4，晶胞的体积为(0.566107)3cm3，晶体密度为2.27 gcm3。答案：(1)8383 16 (2) 343483aNA1010pm(3)Na2O82.27 gcm38解析：(1)根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6123，镍原子的个数为8181，则铜原子和镍原子的数量比为31；根据
35、上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为d gcm3，根据mV，则晶胞参数a107 nm。(2)由晶胞的结构可知，Fe原子的个数为8612512，Si原子个数为4，则晶胞的化学式为Fe3Si，由晶胞的质量可得： mol196 gmol1(0.564107 cm)3d，则d gcm3。(3)由晶胞示意图可知，位于顶点的a和体心的b的坐标参数依次为(0，0，0)、，d位于体对角线的处，则d的坐标参数为；晶胞中Cu原子的个数为4，O原子的个数为812，则化学式为Cu2O，Cu2O的摩尔质量为144 gmol1，设晶胞的参数为a，晶胞的质量为a3144，则acm。答案：(1)312516.0
36、21023d13107(2)124196NA(0.564107)3(3) 34,34,143288NA本讲真题研练1解析：(1)根据构造原理可知基态Fe2和Fe3的价层电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为45。(2)Li和Na均为第A族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即I1(Li)I1(Na)。Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能有增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故第一电离能Be比B大。(3)PO43-的中心原子P的价层电子对数为4，孤电子对数为0，中心原子P为sp
37、3杂化，故PO43-的空间构型为正四面体。(4)由题图可知，小白球表示锂原子，由图(a)知，每个晶胞中的锂原子数为81/841/441/24，故一个晶胞中有4个LiFePO4单元。由图(b)知，Li1xFePO4结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为1316，进而推出x3/16。设Li13Fe16(PO4)16中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由2a3b1348，ab16，得到ab133，即n(Fe2)n(Fe3)133。答案：(1) 45(2)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2
38、全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大(3)正四面体4sp3(4)43161332解析：(1)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上，二者化学性质相似。(2)NH3BH3中N有孤对电子，B有空轨道，N和B形成配位键，电子对由N提供。NH3BH3中B形成四个键，为sp3杂化，B3O63-中B形成3个键，为sp2杂化。(3)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。与N原子相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性，故电负性NHB。原子数相同、价电
39、子总数相同的微粒互称为等电子体，与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。带相反电荷的微粒能形成静电引力，NH3BH3分子间存在H与H的静电引力，也称为“双氢键”，“双氢键”能改变物质的熔沸点，而CH3CH3分子间不存在“双氢键”，熔沸点较低。(4)氨硼烷的相对分子质量为31，一个氨硼烷的222超晶胞中含有16个氨硼烷，该超晶胞的质量为(3116/NA) g，体积为2a1010 cm2b1010 cm2c1010 cm8abc1030 cm3，则氨硼烷晶体的密度为62/(NAabc1030)gcm3。答案：(1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)NHBCH3CH3低H与H的静电引
40、力(4) 62NAabc10303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的中心原子Sn的价电子对数为44-4124，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
41、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NO3-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
42、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：(全国卷)：(4)由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度
43、的，即4xa，则xa；根图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线长度的，即4ya，则ya；据图(a)可知，该晶胞占用Cu原子数目为4416，据MgCu2可知，Mg原子数目为8，一个晶胞的体积为(a1010)3 cm3，质量为g，则MgCu2的密度为 gcm3。(全国卷)：(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知，晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子，F和O的原子数之和为2，则该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx。每个晶胞中有“两个分子”，每个晶胞质量为g；该晶胞为长方体，其体积为a2c1030 cm3，则gcm3。根据坐标系和原子1的坐标可知，底面左后方的O或F原子为坐标系原点，其坐标是(
44、0，0，0)，则原子2的坐标为，原子3的坐标为。(全国卷)：(3) 中只含有共价键，根据其熔、沸点数据可知，苯胺的晶体类型为分子晶体。苯胺分子间存在氢键，导致其熔、沸点高于甲苯。(5)磷酸根离子为PO43-，焦磷酸根离子为P2O，三磷酸根离子为P3O。结合图示可知，每增加1个P原子，O原子数增加3，离子所带负电荷数增加1，故可推出离子通式为(PnO3n1)(n2)。答案：(全国卷)：(4)aa (全国卷)：(4)SmFeAsO1xFx(全国卷)：(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(5)(PnO3n1)(n2)5解析：(全国卷)：(4)锂原子的第一电离能是指1 mol气态锂原子失去1 mol电子
45、变成1 mol气态锂离子所吸收的能量，即为520 kJmol1。O=O键键能是指1 mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249 kJmol12498 kJmol1。晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJmol1。(5)1个氧化锂晶胞含O的个数为864，含Li的个数为8，1 cm107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 gcm3。(全国卷)：(5)该晶胞中Fe2位于棱上和体心，个数为1214，S位于顶点和面心，个数为864，故晶体密度为4 g(a107 cm)31021
46、gcm3。根据晶胞结构，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。(全国卷)：(5)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积6a2 cm2，六棱柱的体积6a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12236，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度 gcm3。答案：(全国卷)：(4)5204982 908(5)(全国卷)：(5)1021a(全国卷)：(5)六方最密堆积(A3型)6解析：(全国卷)：(4)根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即nm0.315 nm。K、O
47、构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4个)。(5)由(4)可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心。由(4)可知I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。解析：(全国卷)：(4)根据密度的定义有：d g/cm3，解得y。解析：(全国卷)：(5)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a2r(O2)，r(O2)0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2r(Mn2)r(O2)a，r(Mn2)0.076 nm。答案：(全国卷)：(4)0.315或0.446
48、12(5)体心棱心(全国卷)：(4)(全国卷)：(5)0.1480.0767解析：(1)铜为29号元素，Cu2基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9；(2)SO的中心原子为S，键数为4，孤电子对数(6224)0，价层电子对数为404，依据VSEPR理论知，SO的空间构型为正四面体形；在Cu(OH)42中，OH为配体，配位原子为O；(3)观察抗坏血酸分子结构简式知，抗坏血酸分子中碳原子的杂化类型为sp3和sp2杂化；1个抗坏血酸分子中含有多个羟基，羟基是亲水基团，故抗坏血酸易溶于水；(4)观察Cu2O晶胞结构图，依据均摊法知，1个晶胞中“”的数目为812，“”的数目为4，结合Cu2O的化学式知，“”为Cu原子，则1个Cu2O晶胞中，Cu原子数目为4。答案：(1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)正四面体O(3)sp3、sp2易溶于水(4)4