1、第 3 章 晶体结构与性质 命题一 晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较 1.(1)(2018 年全国卷,35 节选)ZnF2 具有较高的熔点(872),其化学键类型是 ,ZnF2 不溶于有机溶剂而 ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是。(2)(2017 年全国卷,35 节选)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、沸点等都比金属 Cr 低,原因是 。【解析】(1)ZnF2 的熔点较高,故为离子晶体。离子晶体难溶于乙醇等有机溶剂,分子晶体可以溶于乙醇等有机溶剂。(2)金属键的强弱与半径成反比,与所带的电荷成正比。【答案】(1)离子
2、键 ZnF2 为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2 的化学键以共价键为主,极性较小(2)K 原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 2.(2016 年全国卷,37 节选)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因:。GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/-49.5 26 146 沸点/83.1 186 约400 【答案】GeCl4、GeBr4、GeI4 熔沸点依次升高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 3.(2016 年全国卷,37 节选)单质铜及镍都是由 键形成的晶体。【答案】金属 4.(2016 年全国卷,37 节选)GaF3 的熔点高
3、于 1000,GaCl3 的熔点为 77.9,其原因是 。【答案】GaF3 是离子晶体,GaCl3 是分子晶体,离子晶体 GaF3 的熔沸点更高 5.(2015 年全国卷,37 节选)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5,该化合物的熔点为 253 K,沸点为 376 K,其固体属于 晶体。【答案】分子 6.(2014 年全国卷,37 节选)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。【答案】X-射线衍射 命题二 晶胞分析及计算 7.(1)(2018 年全国卷,35 节选)Li2O 是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的 Born-Haber
4、 循环计算得到。可知 Li2O 晶格能为 kJmol-1。Li2O 具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为 0.4665 nm,阿伏加德罗常数的值为 NA,则 Li2O 的密度为 gcm-3(列出计算式)。(2)(2018 年全国卷,35 节选)FeS2 晶体的晶胞如图所示。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,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中Fe2+位于 -所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。(3)(2018 年全国卷,35 节选)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 c
5、m,高为 c cm,阿伏加德罗常数的值为 NA,Zn 的密度为 gcm-3(列出计算式)。【解析】(1)根据晶格能概念(气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量)和图中数据可得 Li2O 晶格能是 2908 kJmol-1。根据分割法可得,1 个晶胞中含有 Li+的个数为 8,O2-的个数为 8 +6 =4,1 个晶胞中含有 4 个 Li2O,Li2O 的密度为 (.-)gcm-3。(2)晶胞边长为 a nm=a10-7 cm,则晶胞的体积 V=(a10-7 cm)3=a310-21 cm3;由晶胞结构可知,12 个 Fe2+处于晶胞的棱上,1 个 Fe2+处于晶胞体心,-处于晶胞的 8
6、个顶点和 6 个面心,则每个晶胞中含有 Fe2+的个数为 12 +1=4,含有 -的个数为 8 +6 =4。FeS2 的相对分子质量为 M,阿伏加德罗常数的值为 NA,则晶体的密度为 -gcm-3=1021 gcm-3。晶胞中 Fe2+位于 -所形成的正八面体的体心,则该正八面体的边长为 nm=a nm。(3)由晶胞图可知,Zn 为六方最密堆积。1 个 Zn 晶胞中含有的原子数为12 +2 +3=6,正六边形底面积 S=6正三角形面积=6 a2 cm2,则 Zn 晶胞的体积V=6 a2c cm3,1 个 Zn 晶胞的质量为 g,则=gcm-3=gcm-3。【答案】(1)2908 (.-)(2)
7、1021 a(3)六方最密堆积(A3 型)8.(2017 年全国卷,35 节选)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 a=0.446 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。【答案】0.315 12 体心 棱心 9.(2017 年全国卷,35 节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用 R 代表)。R 的晶体密度为 d g
8、cm-3,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 。【答案】(或 10-21)10.(2017 年全国卷,35 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 a=0.420 nm,则 r(O2-)为 nm。MnO 也属于 NaCl 型结构,晶胞参数为 a=0.448 nm,则 r(Mn2+)为 nm。【答案】0.148 0.076 11.(2016 年全国卷,37 节选)Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g m
9、ol-1 和 MAs g mol-1,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 。【答案】-()()100%12.(2016 年全国卷,37 节选)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,下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A 为(0,0,0);B 为(,0,);C 为(,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 a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。【解析】(1)根据各个原子的相对位置可知,D
10、在各个方向的 处,所以其坐标是(,)。(2)根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的 Ge 原子个数为 8 +6 +4=8,所以晶胞的密度=-(.-)=.(.-)gcm-3=.107 gcm-3。【答案】(1)(,)(2).107 命题角度 晶体结构与性质是高考必考内容,晶体类型的判断及晶体熔、沸点高低的比较相对比较简单;晶胞的分析及计算常出现在最后一问。晶胞的分析主要考查晶胞中所含微粒的个数、配位数、原子坐标参数、原子在晶胞中的位置等;晶胞的计算主要考查原子半径、原子之间的距离、密度计算、体积百分率等 备考启示 重点要强化晶胞的分析与计算,首先要掌握金属晶体的各种堆积方式,最好能根据实物模型图来培养
11、学生的空间想象力,掌握如何分析配位数,如何结合数学知识进行相关的计算,把全国卷常考的几种计算类型进行归纳总结,构建解题思维模式 考点一 晶体常识 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 各向同性 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 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:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法 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
12、 。在线反馈 周期性有序 无序 有 无 固定 不固定 各向异性 熔点 X-射线衍射 基本单元 判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)冰和碘晶体中相互作用力相同。()(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列。()(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。()(4)固体 SiO2 一定是晶体。()(5)缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完整的立方体块。()(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。()(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 X-射线衍射实验。()(8)晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)某物
13、质的晶体中含有 A、B、C 三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的 B元素的原子未画出)。则晶体中 A、B、C 的原子个数之比为()。A.131 B.231 C.221 D.133【解析】利用均摊法计算。据图知,该正方体中 A 原子个数为 8 =1,B 原子个数为6 =3,C 原子个数为 1,所以晶体中 A、B、C 的原子个数之比为 131。【答案】A 某离子晶体的结构中最小重复单元如图所示。A 为阴离子,在正方体内,B 为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为()。A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7【解析】A 在正方体内,晶胞中 A 离子的个数为 8;B 在
14、顶点和面心,所以 1 个晶胞中 B 离子的个数为 8 +6 =4,则该晶体的化学式为 BA2。【答案】B (1)图 1 为离子晶体空间构型示意图(为阳离子,为阴离子),以 M 代表阳离子,以 N 代表阴离子,写出各离子晶体的组成表达式。图 1 A ,B ,C 。(2)某晶体的一部分如图 2 所示,该晶体中 A、B、C 三种粒子数之比是 。图 2 A.394 B.142 C.294 D.384(3)图 3 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 的化合价为+2价,G 的化合价为-2 价,则 Q 的化合价为 。图 3【解析】(2)A 粒子数为 6 =;B 粒子数为 6
15、+3 =2;C 粒子数为 1;故 A、B、C 粒子数之比为 142。(3)R:8 +1=2 G:8 +8 +4 +2=8 Q:8 +2=4 R、G、Q 的个数之比为 142,则其化学式为 RQ2G4。由于 R 为+2 价,G 为-2 价,所以 Q 为+3 价。【答案】(1)MN MN3 MN2(2)B(3)+3 某离子晶体的晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y()位于立方体的中心。回答下列问题:(1)晶体中每个 Y 同时吸引 个 X。(2)该晶体的化学式为 。(3)设该晶体的摩尔质量为 M gmol-1,晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为 NA,则晶体中两个距离最近的 X
16、之间的距离为 cm。【答案】(1)4(2)XY2 或 Y2X(3)“均摊法”突破晶胞组成的计算 1.方法(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1 个碳原子)被 3 个六边形共有,每个六边形占 ,那么 1 个 六边形实际有 6 =2 个碳原子。又如,在六棱柱晶胞(如图所示)中,顶点上的原子为 6 个晶胞(同层 3 个,上层或下层 3 个)共有,面上的原子为 2 个晶胞共有,因此镁原子个数为12 +2 =3,硼原子个数为 6。2.计算晶体密度和晶体中微粒间距离(1)计算晶体密度的方法 若 1 个晶
17、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 为微粒的式量;又因为 1 个晶胞的质量为 a3 g(a3 为晶胞的体积),则 1 mol 晶胞的质量为 a3NA g,因此有 xM=a3NA。(2)计算晶体中微粒间距离的方法 考点二 常见晶体的结构与性质 1.四种晶体类型比较 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 粒子间的 相互作用力 (某些含 氢键)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、
18、导热性 一般不导电,溶于水一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电,水溶液或熔融态导电 后有的导电 物质类别 及举例 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)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)2.晶格能(离子晶体)(1)定义:气态离子形成 1 mol 离子晶体 的能量;单位:。(2)影响因素 a.离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能 。b.离子的半径:离子的
19、半径 ,晶格能越大。(3)对离子晶体性质的影响 晶格能越大,形成的离子晶体越 ,且熔点 ,硬度 。在线反馈 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 范德华力 共价键 金属键 离子键 释放 kJmol-1 越大 越小 稳定 越高 越大 判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()(5)离子晶体一定都含有金属元素。()(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)
20、下列物质性质的变化规律与共价键的键能大小有关的是()。A.F2、Cl2、Br2、I2 的熔、沸点逐渐升高 B.HF、HCl、HBr、HI 的熔、沸点顺序为 HFHIHBrHCl C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D.NaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低【答案】C 下列排序不正确的是()。A.熔点由高到低:NaMgAl B.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅 C.晶体熔点由低到高:COKClNaClNaBrNaI【解析】A 项,金属离子的电荷越多,半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低的顺序为AlMgNa,错误;B 项,键长越短,共价键越强,硬度越大,键长 CCCSi碳化硅晶体
21、硅,正确;C 项,一般情况下,晶体熔点的高低顺序为分子晶体离子晶体原子晶体,故熔点 CO(分子晶体)KCl(离子晶体)NaClNaBrNaI,正确。【答案】A 现有下列物质:水晶、冰醋酸、氧化钙、白磷、晶体氩、氢氧化钠、铝、金刚石、过氧化钠、碳化钙、碳化硅、干冰、过氧化氢。(1)其中属于原子晶体的化合物是 。(2)其中直接由原子构成的晶体是 。(3)其中直接由原子构成的分子晶体是 。(4)其中含有极性键的分子晶体是 ,含有非极性键的离子晶体是 ,属于分子晶体的单质是 。(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是 ,受热熔化后化学键不发生变化的是 ,受热熔化后需克服共价键的是 。【答案】(1)
22、(2)(3)(4)(5)有 A、B、C 三种晶体,分别由 H、C、Na、Cl 四种元素中的一种或几种组成,对这三种晶体进行实验,结果如表所示:熔点/硬度 水溶性 导电性 水溶液与 Ag+反应 A 811 较大 易溶 水溶液或 熔融导电 白色沉淀 B 3500 很大 不溶 不导电 不反应 C-114.2 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 。【答案】(1)NaCl C HCl(2)离子晶体 原子晶体 分子晶体(3)离子键 共价键 范德华力 一、晶体类型的五种判断方法
23、 1.依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断(1)离子晶体的构成微粒是阴阳离子,微粒间作用力是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间作用力是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间作用力为分子间作用力或氢键。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间作用力是金属键。2.依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如 K2O、Na2O2 等)、强碱(如 NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(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
24、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,但也有少数熔点很低。4.依据导电性判断(1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。(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)
25、金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。另外,还需注意: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);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 1.4210-10 m,比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为 1.5410-10 m)短,所以熔、沸点高于金刚石;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);合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。二、晶体熔、沸点高低的比较 1.不同类型晶体熔、沸点的比较(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。(2)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸
26、点很高,汞、铯等熔、沸点很低。2.同种类型晶体熔、沸点的比较(1)原子晶体 原子半径越小键长越短键能越大熔、沸点越高 如熔点:金刚石碳化硅硅。(2)离子晶体 一般地说,离子所带的电荷数越多,离子半径越小,熔、沸点就越高,如熔点:MgONaClCsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。(3)分子晶体 具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如熔、沸点:H2OH2TeH2SeH2S。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,如熔、沸点:SnH4GeH4SiH4CH4。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
27、熔、沸点越高,如熔、沸点:CON2。对于烷烃的同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。(4)金属晶体 金属离子半径越小,价电子数越多,其金属键越强,金属熔、沸点越高,如熔、沸点:NaMg液态物质的沸点气态物质的沸点,如硫的沸点比溴大,溴的沸点比二氧化碳大等。考点三 五类晶体模型 命题一 典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 原 子 晶 体 金 刚 石 (1)每个碳与相邻 4 个碳以共价键结合,形成正四面体结构(2)键角均为 10928(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 条键的形成,C 原子数与键数之比为 SiO2 (1)每个 Si 与 4 个 O 以共
28、价键结合,形成正四面体结构(2)每个正四面体占有 1 个 Si,4 个“O”,n(Si)n(O)=12(3)最小环上有 12 个原子,即 6 个 O、6 个 Si 离 子 晶 体 NaCl 型 (1)每个 Na+(Cl-)周围等距且紧邻的 Cl-(Na+)有 个。每个Na+周围等距且紧邻的 Na+有 个 (2)每个晶胞中含 4 个 Na+和 4 个 Cl-CsCl 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 (2)如图为 8 个晶胞,每个晶胞中含 1 个 Cs+、1 个 Cl-分 子 晶 体 干 冰 (1)8 个 CO2 分
29、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 分子周围等距且紧邻的 CO2 分子有 个 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%(续表)晶体 晶体结构 晶体详解 金 属 晶 体 面心 立方 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 ,空间利用率为 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%在线反馈 6 12 6 12 8 6 12
30、6 12 8 12 下列说法正确的是()。A.钛和钾都采取图 1 的堆积方式 B.图 2 为金属原子在二维空间里的非密置层放置,此方式在三维空间里堆积,仅得简单立方堆积 C.图 3 是干冰晶体的晶胞,晶胞棱长为 a cm,则在每个 CO2 周围最近且等距离的 CO2 有 8 个 D.图 4 是一种金属晶体的晶胞,它是金属原子在三维空间以密置层采取 ABCABC堆积的结果【解析】图 1 表示的堆积方式为 A3 型紧密堆积,K 采用 A2 型密堆积,A 项错误;B 在二维空间里的非密置层放置,在三维空间堆积形成 A2 型密堆积,得到体心立方堆积,B 项错误;干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞,配位数为
31、 12,即每个 CO2周围距离相等的 CO2分子有 12 个,C项错误;该晶胞类型为面心立方,则为 A1 型密堆积,金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积,D 项正确。【答案】D 下列有关晶体结构的叙述中错误的是()。A.金刚石的网状结构中,最小的环上有 6 个碳原子 B.分子晶体熔化时,不破坏共价键;原子晶体熔化时,破坏共价键 C.在金属铜的晶体中,由于存在自由电子,因此铜能导电 D.在氯化铯晶体中,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有 8 个【解析】A 项,根据金刚石的晶胞结构图可知,最小的环上有 6 个碳原子,正确;B项,分子晶体熔化时只是状态发生变化,没有化学键的断裂,只破坏
32、分子间作用力,原子晶体的构成微粒是原子,熔化时化学键被破坏,正确;C 项,金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,在通电条件下,自由电子的定向移动使得金属晶体能导电,正确;D 项,氯化铯晶体的晶胞结构如图所示,由图可知,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有 6 个,错误。【答案】D 按要求填空:(1)在金刚石晶体中,每个 C 原子被 个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有 。(3)含 1 mol H2O 的冰中形成氢键的数目为 。(4)在 NaCl 晶体中,每个 Na+周围有 个距离最近且相等的 Na+,每个 Na+周围有 个距离最近且相等的 Cl-,其立体构型为 。(5)在 CaF2
33、 晶胞(如图)中,每个 Ca2+周围距离最近且等距离的 F-有 个;每个 F-周围距离最近且等距离的 Ca2+有 个。【答案】(1)12(2)共价键、范德华力(3)2NA(4)12 6 正八面体形(5)8 4 有些食物中铁元素含量非常丰富,其中非血红素铁是其存在形式之一,主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物。(1)Fe3+的电子排布式为 。(2)金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成,单质铁中铁原子采用钾型堆积,原子空间利用率为 68%,铁原子的配位数为 。(3)乙醛能被氧化剂氧化为乙酸,乙醛中碳原子的杂化轨道类型是 ;1 mol乙醛分子中含有的 键的数目为 。(4)FeO 晶体结构如图
34、所示,FeO 晶体中 Fe2+的配位数为 。若该晶胞边长为 b cm,则该晶体的密度为 gcm-3。【解析】(1)Fe 的原子序数为 26,核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2,故 Fe3+的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5 或Ar3d5。(2)钾型堆积为体心立方堆积,故 Fe 的配位数为 8。(3)CH3CHO 中甲基碳原子为 sp3 杂化,而醛基碳原子为 sp2 杂化。CH3CHO 的结构式为,单键为 键,1 个双键中含 1 个 键、1 个 键,故 1 mol CH3CHO 中含有6 mol 键。(4)该晶胞中 Fe2+周围最近且等距离的 O2-有
35、 6 个。该晶胞中含有 4 个 Fe2+、4 个 O2-,则晶体密度为()()=gcm-3。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)8(3)sp2、sp3 66.021023 或 6NA(4)6 1.关于晶体计算的一些重要关系和公式(1)空间利用率=晶胞占有的微粒体积晶胞体积。(2)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):面对角线长=a。体对角线长=a。体心立方堆积 4r=a(r 为原子半径)。面心立方堆积 4r=a(r 为原子半径)。2.结构决定性质类简答题答题模板 叙述结构阐述原理回扣结论。1.下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是()
36、。A.分子晶体中一定含有共价键 B.原子晶体中共价键越强,熔点越高 C.离子晶体中含有离子键,不含有共价键 D.金属阳离子只能存在于离子晶体中【解析】稀有气体晶体为分子晶体,不含共价键,A 项错误;原子晶体中共价键越强,熔点越高,B 项正确;离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键,C 项错误;金属阳离子也可以存在于金属晶体中,D 项错误。【答案】B 2.下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用属于同种类型的是()。A.Na2O 和 SiO2 熔化 B.Mg 和 S 熔化 C.氯化钠和蔗糖熔化 D.碘和干冰升华【答案】D 3.下列说法中正确的是()。A.冰融化时,分子中 HO 键发生断裂
37、B.一般来说,熔沸点:原子晶体离子晶体 C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔、沸点一定越高 D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定【解析】冰为分子晶体,融化时破坏的是分子间作用力,A 项错误。分子晶体熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小,而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小,C、D 两项错误。【答案】B 4.下列大小关系正确的是()。A.熔点:NaINaBr B.硬度:MgOCaO C.晶格能:NaClNaCl【答案】B 5.某离子晶体的晶胞结构如图所示,则该离子晶体的化学式为()。A.abc B.abc3 C.ab2c3 D.ab3c【答案】D 6.已知 C3N4 晶体具有
38、比金刚石还大的硬度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4 晶体的说法错误的是()。A.该晶体属于原子晶体,其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B.该晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子,每个氮原子连接 3 个碳原子 C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子稳定结构 D.该晶体的结构与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构【答案】D 7.下图为几种晶体或晶胞的示意图:请回答下列问题:(1)上述晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是 。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰 5 种晶体的熔点由高到低的顺序为 。(3)NaCl 晶胞与 MgO 晶胞结构相同,NaC
39、l 晶体的晶格能 (填“大于”或“小于”)MgO 晶体,原因是 。(4)每个 Cu 晶胞中实际占有 个 Cu 原子,CaCl2 晶体中 Ca2+的配位数为 。(5)冰的熔点远高于干冰,除 H2O 是极性分子、CO2 是非极性分子外,还有一个重要的原因是 。【答案】(1)金刚石晶体(2)金刚石MgOCaCl2冰干冰(3)小于 MgO 晶体中离子的电荷数大于 NaCl 晶体中离子的电荷数,且r(Mg2+)r(Na+)、r(O2-)Mg2+,离子半径Mg2+MgOCaOKCl;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)2CuH+
40、3Cl22CuCl2+2HCl(3)F-(4)TiNMgOCaOKCl 12 1.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为 0 价,部分为-2 价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞,则下列说法正确的是()。A.超氧化钾的化学式为 KO2,每个晶胞中含有 4 个 K+和 4 个 -B.晶体中每个 K+周围有 8 个 -,每个 -周围有 8 个 K+C.晶体中与每个 K+距离最近的 K+有 8 个 D.晶体中与每个 K+距离最近的 K+有 6 个【解析】由题中的晶胞结构可知,有 8 个 K+位于顶点,6 个 K+位于面心,则晶胞中含有的K+个数为(8 )+(6 )=4;有 12 个
41、 -位于棱上,1 个 -处于中心,则晶胞中含有的 -个数为12 +1=4,所以超氧化钾的化学式为 KO2。每个 K+周围有 6 个 -。每个 -周围有 6 个 K+,与每个 K+距离最近的 K+有 12 个。【答案】A 2.四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示,下列有关说法正确的是()。A.为简单立方堆积,为六方最密堆积,为体心立方堆积,为面心立方最密堆积 B.每个晶胞含有的原子数分别为1,2,2,4 C.晶胞中原子的配位数分别为6,8,8,12 D.空间利用率的大小关系为【答案】B 3.下表是对应物质的熔点():BCl3 Al2O Na2 NaC AlF3 AlCl 干冰 SiO2 3
42、O l 3-107 2073 920 801 1291 190-57 1723 下列判断错误的是()。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】A 项,氧化铝的熔点高,属于离子晶体,正确;B 项,表中 BCl3、AlCl3 和干冰均是分子晶体,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,表中 Al2O3 与 Na2O 均是离子晶体,Na 与 Al 位于不同主族,正确。【答案】B 4.已知 CsCl 晶
43、体的密度为 gcm-3,NA 为阿伏加德罗常数的值,相邻的两个 Cs+的核间距为a cm,如图所示,则 CsCl 的相对分子质量可以表示为()。A.NAa3 B.C.D.【解析】该立方体中含 1 个 Cl-,Cs+个数为 8 =1,根据 V=知,M=VNA=a3NA,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以其相对分子质量是 a3NA。【答案】A 5.电石(CaC2)发生如下反应合成尿素CO(NH2)2,可进一步合成三聚氰胺。CaC2CaCN2NH2CNCO(NH2)2三聚氰胺(结构如图 1)。(1)CO(NH2)2 分子中含有 键的个数为 。在 CO(NH2)2 晶体中存在 (填字母)。A.非
44、极性键 B.极性键 C.氢键 D.范德华力(2)CO(NH2)2 的熔点远远低于 NaCl,其原因是 。(3)CaCN2 中阴离子为 C -,与 C -互为等电子体的分子的化学式为 ,可推知C -的空间构型为 。(4)三聚氰胺在动物体内可转化为三聚氰酸(结构如图 2),三聚氰酸分子中 N 原子采取 杂化。三聚氰胺与三聚氰酸的分子相互之间通过 结合,在肾脏内易形成结石。(5)图 3 是电石的晶胞示意图,则一个晶胞中含有 个 Ca2+,研究表明,-的存在使晶胞呈长方体,该晶胞中一个 Ca2+周围距离相等且最近的 -有 个。【解析】(1)CO(NH2)2 分子结构简式为,分子中有 2 个 CN、4
45、个 NH和 1 个,所以 CO(NH2)2 分子有 7 个 键和 1 个 键;由结构可知,CO(NH2)2 晶体中存在极性键、氢键和范德华力。(2)CO(NH2)2 为分子晶体,NaCl 为离子晶体,离子键比分子间作用力大得多。(3)与 C -互为等电子体的分子有 N2O 和 CO2;等电子体具有相同的价电子数、原子总数,结构相似,二氧化碳分子是直线形,所以 C -的空间构型也是直线形。(4)三聚氰酸分子中N原子上价层电子对数=键个数+(a-xb)=3+(5-31)=4,采取sp3 杂化,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石。(5)Ca2+位于顶点和面心,数目为 8 +6 =4;根据图像,晶胞沿一个方向拉长,则该晶胞中一个 Ca2+周围距离相等且紧邻的 -只有同一平面内的 4 个。【答案】(1)7 BCD(2)CO(NH2)2 为分子晶体,微粒间为分子间作用力,NaCl 为离子晶体,微粒间为离子键,离子键比分子间作用力大得多(3)CO2、N2O 直线形(4)sp3 氢键(5)4 4