1、考点38晶体结构与性质1下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)()A124 g P4中含有PP键的个数为4NAB12 g石墨中含有CC键的个数为1.5NAC12 g金刚石中含有CC键的个数为4NAD60 g SiO2中含有SiO键的个数为2NA答案B解析A项，6NA6NA；B项，1.5NA1.5NA；C项，应为2NA；D项，应为4NA。2下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO答案A解析由于r(Na)r(Mg2)r(Al3)，且Na、Mg2、Al3所带电荷
2、数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2)r(Ca2)r(Ba2)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小。3如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是()A键角为120B化学组成为SiOCSi原子采用sp2杂化D化学组成为SiO答案D解析由该离子的空间结构示意图可知：硅氧原子形成正四面体结构，Si在体心，O在顶点，键角
3、为10928，离子组成为SiO，Si原子采用sp3杂化。4如图是Mn和Bi形成的某种晶体的晶胞结构示意图，则该晶体的化学式可表示为()AMn2Bi BMnBiCMnBi3 DMn4Bi3答案B解析分析题给晶胞结构示意图，可知有6个Bi原子处于晶胞的内部，即1个晶胞拥有6个Bi原子；有12个Mn原子在晶胞的顶点上，每个晶胞占有122个，有6个Mn原子在晶胞的棱上，每个晶胞占有62个，有2个Mn原子在晶胞的面心，每个晶胞占有21个，还有1个Mn原子在晶胞内部，因此1个晶胞实际拥有的Mn原子个数为22116，因此该晶胞的化学式可表示为MnBi。5下列叙述中正确的是()A二氧化硅和干冰晶体熔化时所克服
4、的作用力类型相同B含有离子的晶体一定是离子晶体CH2O是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子中存在氢键D分子晶体中不一定含有共价键，离子晶体中一定含有离子键答案D解析二氧化硅熔化克服的是共价键，干冰晶体熔化时所克服的是分子间作用力，A错误；金属晶体也含有离子，B错误；氢键不影响物质的化学性质，C错误。6已知C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是()AC3N4晶体是分子晶体BC3N4晶体中CN键的键长比金刚石中CC键的键长长CC3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，每个N原子连接3个C原子DC3N4晶体中微粒间通过离子键结合答案C解析根
5、据C3N4晶体的硬度特点可知其为原子晶体，A错误；N的原子半径比C的原子半径小，形成的CN键的键长比金刚石中CC键的键长短，B错误；C3N4晶体中微粒间通过共价键结合，D错误。7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()Na2ONaClAlF3AlCl3BCl3Al2O3CO2SiO292080112911901072073571723A铝的化合物形成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答案B解析从表中各物质的熔点可以看出，Na2O、NaCl、AlF3、Al2O3是离子晶体，S
6、iO2是原子晶体，AlCl3、BCl3、CO2形成的晶体是分子晶体。8下列有关晶体的叙述正确的是()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在晶体中，若有阳离子一定存在阴离子C分子晶体中一定不含离子键，但一定存在共价键D原子晶体中的各相邻原子都以共价键结合答案D解析离子晶体CsCl中，每个离子周围都吸引着8个带相反电荷的离子；金属晶体只存在金属阳离子不存在阴离子；固态的稀有气体形成的晶体为分子晶体，该类分子晶体为单原子分子，分子内不存在共价键；根据原子晶体定义可知D项叙述正确。9. 元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3形成晶体的晶胞结构如图所示。
7、下列说法错误的是()AX元素的原子序数是19B该晶体中阳离子与阴离子个数比为31CXn中n1D晶体中每个Xn周围有2个等距离且最近的N3答案A解析从“元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn共有28个电子，图中Xn位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的Xn个数为123，N3位于顶点，一个晶胞拥有N3的个数为81，所以该物质的化学式为X3N，故X显1价，所以X为29号元素Cu。题组一基础大题10下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：(1)图1所示的CaF2晶体中与Ca2最近且等距离的F数
8、为_，图3中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为_。(2)图2所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是_，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为_。(3)金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，对此现象最简单的解释是用_理论。(4)三种晶体中熔点最低的是_(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为_。(5)已知两个距离最近的Ca2核间距离为a108 cm，结合CaF2晶体的晶胞示意图，CaF2晶体的密度为_。答案(1)812(2)O16(3)电子气(4)H3BO3分子间作用力(5) gcm3解析(1)CaF2晶体中Ca2的配位数为8，F的配位数为4，图3中未标
9、号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。(2)图2中B原子最外层三个电子形成三条共价键，最外层共6个电子，H原子达到2电子稳定结构，只有氧原子形成两条键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成3条BO极性键，每个O原子形成1条OH极性键，共6条极性键。(4)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力。(5)一个晶胞中实际拥有的离子数：阳离子数为864，而阴离子为8个，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”，则CaF2晶体的密度为478 gmol1(a108 cm)36.0
10、21023 mol1 gcm3。11前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A、B、C的基态原子具有相同的能层和能级，且第一电离能I1(A)I1(C)Li2O，分子间作用力(相对分子质量)P4O6SO2(4)aa解析(3)晶体的熔点高低与晶体类型以及晶体微粒间的作用力有关。Li2O、MgO是离子晶体，离子晶体的晶格能大小影响了晶体熔点的高低，晶格能越大，晶体熔点越高；P4O6、SO2为分子晶体，分子晶体的熔点高低取决于分子间作用力的大小，分子间作用力越大，晶体熔点越高。(4)由图b可知，立方格子面对角线长为a pm，即为4个Cu原子直径之和，则Cu原子之间最短距离为a pm。由图b可知
11、，若将每个晶胞分为8个小立方体，则Mg原子之间最短距离y为晶胞内位于小立方体体对角线中点的Mg原子与顶点Mg原子之间的距离(如图所示)，即小立方体体对角线长的一半，则y pma pm。由图a可知，每个晶胞含Mg原子8648个，含Cu原子16个，则MgCu2的密度 gcm3。13(2019全国卷节选)(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，完成它们的关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标
12、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，则原子2和3的坐标分别为_、_。答案(4)SmFeAsO1xFx解析(4)由题图可知，As、Sm都在晶胞的面上，该晶胞中As的原子个数42，Sm的原子个数42，Fe在晶胞的棱上和体心，Fe的原子个数142，F和O2在晶胞的顶点和上下底面，F和O2的个数和282，已知F和O2的比例依次为x和1x，所以该物质的化学式为SmFeAsO1xFx。1个晶胞的质量 g，晶胞的体积a2c1030cm3，所以晶胞的密度 gcm3。根据图1中原子1的坐标为，可看出原子2的z轴为0，x、y轴均为，则原子2的坐标为；原子3的x、y轴均为0，z
13、轴为，则原子3的坐标为。14(2019海南高考节选)锰单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题：(1)Mn位于元素周期表中第四周期_族，基态Mn原子核外未成对电子有_个。(2)MnCl2可与NH3反应生成Mn(NH3)6Cl2，新生成的化学键为_键。NH3分子的空间构型为_，其中N原子的杂化轨道类型为_。(3)金属锰有多种晶型，其中Mn的结构为体心立方堆积，晶胞参数为a pm，Mn中锰的原子半径为_pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA，Mn的理论密度_gcm3。(列出计算式)(4)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示，其中锰离子的化合价为_，其配位数为_。答案(1)B5(2)配位三角锥sp3(3)(
14、4)26解析(1)Mn是25号元素，在元素周期表中第四周期B族，根据构造原理可得基态Mn原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d54s2，根据核外电子排布规律可知，该原子核外的未成对电子有5个。(2)MnCl2中的Mn2上有空轨道，而NH3的N原子上有孤电子对，因此二者反应可形成络合物Mn(NH3)6Cl2，则新生成的化学键为配位键。NH3的价层电子对数为34，且N原子上有一对孤电子对，所以NH3分子的空间构型为三角锥形，其中N原子的杂化轨道类型为sp3杂化。(3)体心立方结构中Mn原子在晶胞顶点和体心内，体对角线为Mn原子半径的4倍，由于晶胞参数为a pm，则a pm4r，则Mn
15、原子半径r pm；在一个Mn晶胞中含有的Mn原子数为812，则晶胞密度 gcm3。(4)在晶胞中含有的Mn离子数目为：1214，含有的O离子数目为：864，Mn离子：O离子4411，所以该氧化物的化学式为MnO，化合物中元素正负化合价代数和等于0，由于O的化合价为2价，所以Mn的化合价为2价；根据晶胞结构可知：在Mn离子上、下、前、后、左、右6个方向各有一个O离子，所以Mn离子的配位数是6。15高考组合题。.(2018全国卷节选)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图b所示，已知晶胞参
16、数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_gcm3(列出计算式)。.(2018全国卷节选)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：回答下列问题：(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，其晶体密度的计算表达式为_gcm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。.(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。回答下列问题：(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
17、为NA，Zn的密度为_gcm3(列出计算式)。.(2018江苏高考节选)臭氧(O3)在Fe(H2O)62催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。(5)Fe(H2O)62与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52中，NO以N原子与Fe2形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52结构示意图的相应位置补填缺少的配体。答案.(5).(5)1021a.(5)六方最密堆积(A3型).(5)解析.(5)根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是 gcm3。.(5)根据晶胞结构可知含有Fe2的个数是1214，S
18、个数是864，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，则其晶体密度的计算表达式为 gcm31021 gcm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为a nm。.(5)由图可知，堆积方式为六方最密堆积。为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12236个，所以该结构的质量为 g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为a cm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6a2 cm2，高为c cm，所以体
19、积为6a2c cm3。所以密度为 gcm3。.(5)根据化学式，缺少的配体是NO和H2O，NO中N为配位原子，H2O中O上有孤电子对，O为配位原子，答案为。16(2017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：(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。A404.4 B553.5 C589.2 D670.8E766.5(2)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。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_。(3)X射线衍射测定等发
20、现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_，中心原子的杂化形式为_。(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。答案(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)体心棱心解析(1)紫色光对应的辐射波长范围是400430 nm(此数据来源于物理教材 人教版 选修34)。(2)基态K原子占
21、据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电子，电子云轮廓图形状为球形。Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于K，故Cr的熔、沸点较高。(3)I的价层电子对数为4，中心原子杂化轨道类型为sp3，成键电子对数为2，孤电子对数为2，故空间构型为V形。(4)K与O间的最短距离为a0.446 nm0.315 nm；由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K紧邻的O原子为12个。(5)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如上图，可看出K处于体心，O处于棱心。17(2017全国卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3O
22、HH2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)Co基态原子核外电子排布式为_。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_，基态原子核外未成对电子数较多的是_。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在_。(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。M
23、nO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。答案(1)Ar3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大(4)离子键和键(键)(5)0.1480.076解析(1)Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为Ar3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于Mn的。O基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而Mn基态原
24、子核外电子排布式为Ar3d54s2，其核外未成对电子数是5，因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。(4)硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个键，N原子剩余2个电子，与3个O原子各提供的1个电子及外来的1个电子共同形成键()。(5)因为O2采用面心立方最密堆积方式，面对角线是O2半径的4倍，即4r(O2)a，解得r(O2)0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此2r(Mn2)2r(O2)0.448 nm，所以r(Mn2)0.076 nm。题组三模拟大题18(2020山东新高考模拟卷)非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、
25、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(XSi、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为_；第一电离能I1(Si)_I1(Ge)(填“”或“CSi(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2(或Ar3d104s24p2)SiO2二者均为共价晶体，Ge原子半径大于Si，SiO键长小于GeO键长，SiO2键能更大，熔点更高(3)sp2热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大(4)41030解析(1)电负性的变化规律为同周期主族元素从左向右逐渐增
26、大，同主族由上至下逐渐减小，所以电负性OCSi；第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小，因此I1(Si)I1(Ge)。(3)B原子最外层有3个电子，与3个OH形成3个共价键，因此B的杂化方式为sp2杂化。热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。(4)原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5,0.8,0)的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分数坐标为(0,0.7,1.0)及(1.0,0.7,1
27、.0)(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个；代入晶胞密度求算公式可得：1030 gcm3。19(2019陕西高三教学质量检测)碳、氮元素是构成生物体的主要元素，在动植物生命活动中起着重要作用。根据要求回答下列问题：(1)氮原子核外有_种不同运动状态的电子，基态氮原子核外电子排布图为_。(2)已知：(NH4)2CO32NH3H2OCO2与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有_种。分解所得的气态化合物分子的键角由小到大的顺序为_(填化学式)。(3)物质中与CO中的碳原子杂化类型相同和不同的碳原子的个数比为_。(4)配
28、合物Cu(CH3CN)4BF4中铜原子的价电子排布式为_，BF的空间构型为_。写出与BF互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式：_、_。(5)碳元素与氮元素形成的某种晶体的晶胞如图所示(8个碳原子位于立方体的顶点，4个碳原子位于立方体的面心，4个氮原子在立方体内)，该晶体硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬新材料。晶胞中C原子的配位数为_。该晶体硬度超过金刚石的原因是_。已知该晶胞的边长a pm，阿伏加德罗常数用NA表示，则该晶体的密度为_g/cm3。答案(1)7(2)3H2ONH3CO2(3)32(4)3d104s1正四面体CCl4(合理即可)SO(合理即可)(5)4该晶体和金刚石均为原子晶
29、体，该晶体中的CN键的键长比金刚石中的CC键的键长短，键能大，故硬度大解析(1)原子核外没有运动状态相同的电子，基态氮原子核外有7个电子，有7种不同的运动状态；N原子核外电子排布式是1s22s22p3，结合泡利原理、洪特规则，其核外电子排布图为。(2)与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有N、F、Ne，共有3种。分解所得的气态化合物有H2O、NH3、CO2，H2O为V形，NH3为三角锥形，CO2为直线形，H2O中有两对孤电子对，NH3中1对孤电子对，孤电子对与孤电子对斥力大于孤电子对与键合电子对斥力大于键合电子对与键合电子对间斥力，所以键角大小为：H2ONH3CO2。(3)CO中C的杂化方式为
30、sp2，分子中苯环C为sp2杂化，CN中C为sp杂化，CH3、CH2与CH中C为sp3杂化，所以分子中sp2杂化C有6个，sp杂化C有1个，sp3杂化C有3个，所以与CO的碳原子杂化类型相同和不同的碳原子的个数比为6432。(4)Cu为29号元素，基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s1，故基态原子的价层电子排布式为3d104s1；BF中心原子B的价层电子对数为44，孤电子对数为0，则空间构型为正四面体形；BF共有5个原子，价电子总数为32，结合等电子体理论可知CCl4、PO、SO和ClO等均与之互为等电子体。(5)根据晶胞结构分析，1个C周围等距且最近的N有4个，晶体硬度超过金刚石，从CN的键能和CC的键能角度分析，该晶体和金刚石二者均为原子晶体，该晶体中的CN键的键长比金刚石中的CC键的键长短，键能大，故硬度较金刚石大。该晶胞中含有碳原子数为843，含有N原子数目为4，则晶胞的化学式为C3N4，一个晶胞的质量为 g，晶体的体积为(a1010)3 cm3，故晶胞的密度为 g/cm3。
