（通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第3節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案 新人教版【考綱要求】 了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。 理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。 了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響。 了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式。 了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計算。考點(diǎn)一晶體和晶胞1晶體與非晶體(1)晶體與非晶體的區(qū)別比較晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)粒子周期性有序排列結(jié)構(gòu)粒子無序排列性質(zhì)特征自范性有無熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法測定其是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對固體進(jìn)行X­射線衍射實(shí)驗(2)獲得晶體的三條途徑熔融態(tài)物質(zhì)凝固。氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。溶質(zhì)從溶液中析出。2晶胞(1)概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體中晶胞的排列無隙并置無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。1凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體()2晶體有自范性但排列無序()3不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同()4固體SiO2一定是晶體()5冰和固體碘晶體中相互作用力相同()6晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性的排列()7區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進(jìn)行X­射線衍射實(shí)驗()答案：1.×2.×3.×4.×5.×6.7.題組一認(rèn)識各類晶胞1有下列離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖，為陽離子，為陰離子。以M代表陽離子，N代表陰離子，化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)為()解析：選B。根據(jù)均攤法計算，A結(jié)構(gòu)中陽離子為4個，陰離子為1個，化學(xué)式為M4N；B結(jié)構(gòu)中陽離子為1/2個，陰離子為1個，化學(xué)式為MN2；C結(jié)構(gòu)中陽離子為3/8個，陰離子為1個，化學(xué)式為M3N8；D結(jié)構(gòu)中陽離子為1個，陰離子為1個，化學(xué)式為MN。2某晶體結(jié)構(gòu)最小的重復(fù)單元如圖。A為陰離子，在立方體內(nèi)，B為陽離子，分別在頂點(diǎn)和面心，則該晶體的化學(xué)式為()AB2ABBA2CB7A4 DB4A7解析：選B。根據(jù)均攤法，該結(jié)構(gòu)單元中含A的個數(shù)為8×18，含B的個數(shù)為×8×64，B與A的個數(shù)之比為4812，即該晶體的化學(xué)式為BA2，故答案為B項。3某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是()A394 B142C294 D384解析：選B。該晶體中含A粒子個數(shù)為6×，B粒子個數(shù)為6×3×2，C粒子個數(shù)為1，則A、B、C的個數(shù)比為21142。4如圖所示是硼和鎂形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一個鎂原子，6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為()AMgB BMgB2CMg2B DMg3B2解析：選B。棱柱頂點(diǎn)上的每個鎂原子均被六個相鄰的棱柱所共有，棱柱底面上的每個鎂原子均被兩個相鄰的棱柱所共有，故每個晶體結(jié)構(gòu)單元平均擁有鎂原子數(shù)為6×2×2×3，而硼原子位于棱柱內(nèi)，故每個晶體結(jié)構(gòu)單元平均擁有硼原子數(shù)為6。則該化合物的化學(xué)式為MgB2。5氫是重要而潔凈的能源。要利用氫氣作為能源，必須解決好安全有效地儲存氫氣的問題。化學(xué)家研究出利用合金儲存氫氣的方法，其中鑭(La)鎳(Ni)合金是一種儲氫材料，這種合金的晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)測定，其基本結(jié)構(gòu)單元如圖所示，則該合金的化學(xué)式可表示為()ALaNi5 BLaNiCLa14Ni24 DLa7Ni12解析：選A。根據(jù)題給物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元圖知，該合金的基本結(jié)構(gòu)單元中鑭原子的數(shù)目為12×2×3，而鎳原子的數(shù)目為12×66×15，所以鑭與鎳的原子個數(shù)比為31515。題組二關(guān)于晶體的密度、微粒間距離的計算6F、K、和Ni三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。(1)該化合物的化學(xué)式為 ；Ni的配位數(shù)為 。(2)列式計算該晶體的密度： g·cm3。解析：(1)由晶胞示意圖可以看出，晶胞中F原子位置：棱上16個，面上4個，體內(nèi)2個，故每個晶胞平均占有F原子個數(shù)為16×1/44×1/228；K原子位置：棱上8個，體內(nèi)2個，故每個晶胞平均占有K原子個數(shù)為8×1/424；Ni原子位置：頂點(diǎn)8個，體心1個，故每個晶胞平均占有Ni原子個數(shù)為8×1/812。所以這三種原子個數(shù)比為KNiF428214，故該化合物的化學(xué)式為K2NiF4；由圖可以看出Ni的配位數(shù)是6。(2)由密度公式知該晶體的密度為m/V3.4 (g·cm3)。答案：(1)K2NiF46(2)3.47用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密堆積，棱長為361 pm。又知銅的密度為9.00 g·cm3，則銅晶胞的體積是 cm3、晶胞的質(zhì)量是 g，阿伏加德羅常數(shù)為 列式計算，已知Ar(Cu)63.6。解析：體積是a3(a為棱長)；質(zhì)量體積×密度；一個銅晶胞含4個銅原子，則M(Cu)×m晶胞×NA。答案：4.70×10234.23×1022NA6.01×1023 mol18Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶體密度為a g·cm3，則Cu與F最近距離為 pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計算表達(dá)式，不用化簡；圖中為Cu，為F)解析：設(shè)晶胞的棱長為x cm，在晶胞中，Cu個數(shù)：8×6×4；F個數(shù)：4，其化學(xué)式為CuF。a·x3·NA4M(CuF)，x。Cu與F最近距離為立方體體對角線的，立方體的體對角線長為x cm，所以Cu與F最近距離為x cm·×1010 pm。答案：·×10101.“均攤（分割）法”突破晶胞組成的計算2.晶體微粒與M、之間的關(guān)系若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質(zhì)量為xM g(M為微粒的相對“分子”質(zhì)量)；又1個晶胞的質(zhì)量為a3 g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為a3NA g，因此有xMa3NA。 考點(diǎn)二晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)學(xué)生用書P1831四種晶體類型的比較類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成微粒分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點(diǎn)較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、導(dǎo)熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)類別及舉例大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)、部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)2.晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1 mol離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ·mol1。(2)影響因素離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點(diǎn)越高，硬度越大。3典型晶體模型晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解原子晶體金剛石(1)每個碳與相鄰4個碳以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)鍵角均為109°28(3)最小碳環(huán)由6個C組成且六原子不在同一平面內(nèi)(4)每個C參與4條CC鍵的形成，C原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為12SiO2(1)每個Si與4個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)每個正四面體占有1個Si，4個“O”，n(Si)n(O)12(3)最小環(huán)上有12個原子，即6個O，6個Si分子晶體干冰(1)8個CO2分子構(gòu)成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子(2)每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個離子晶體NaCl型(1)每個Na(Cl)周圍等距且緊鄰的Cl(Na)有6個，每個Na周圍等距且緊鄰的Na有12個(2)每個晶胞中含4個Na和4個ClCsCl型(1)每個Cs周圍等距且緊鄰的Cl有8個，每個Cs(Cl)周圍等距且緊鄰的Cs(Cl)有6個(2)如圖為8個晶胞，每個晶胞中含1個Cs、1個Cl金屬晶體簡單立方堆積典型代表Po，配位數(shù)為6，空間利用率52%面心立方最密堆積典型代表Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率74%體心立方堆積 典型代表Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率68%六方最密堆積典型代表Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率74%1在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子()2分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低()3原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高()4離子晶體一定都含有金屬元素()5金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體()6金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個()7在CsCl晶體中，每個Cs周圍與其距離最近的Cl有 8個()答案：1.×2.×3.×4.×5.6.7.題組一考查晶體類型的判斷1在下列物質(zhì)中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石、晶體氬。(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是 。(2)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵的離子晶體是 。(3)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵和配位鍵的離子晶體是 。(4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價鍵的離子晶體是 。(5)其中含有極性共價鍵的非極性分子是 。(6)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的非極性分子是 。(7)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的極性分子是 。(8)其中含有極性共價鍵的原子晶體是 。(9)不含共價鍵的分子晶體是 ，只含非極性鍵的原子晶體是 。答案：(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC(9)晶體氬晶體硅、金剛石2分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型。(1)碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2 200 ，熔融態(tài)不導(dǎo)電： 。(2)溴化鋁，無色晶體，熔點(diǎn)98 ，熔融態(tài)不導(dǎo)電： 。(3)五氟化礬，無色晶體，熔點(diǎn)19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等： 。(4)溴化鉀，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導(dǎo)電： 。(5)SiI4，熔點(diǎn)120.5 ，沸點(diǎn)287.4 ，易水解： 。(6)硼，熔點(diǎn)2 300 ，沸點(diǎn)2 550 ，硬度大： 。(7)硒，熔點(diǎn)217 ，沸點(diǎn)685 ，溶于氯仿： 。(8)銻，熔點(diǎn)630.74 ，沸點(diǎn)1 750 ，導(dǎo)電： 。解析：晶體的熔點(diǎn)高低、熔融態(tài)能否導(dǎo)電及溶解性等性質(zhì)相結(jié)合是判斷晶體類型的重要依據(jù)。原子晶體和離子晶體的熔點(diǎn)都很高或較高，兩者最大的差異是熔融態(tài)的導(dǎo)電性不同。原子晶體熔融態(tài)不導(dǎo)電，離子晶體熔融時或其水溶液都能導(dǎo)電。原子晶體和分子晶體的區(qū)別則主要在于熔、沸點(diǎn)有很大差異。一般原子晶體和分子晶體熔融態(tài)時都不能導(dǎo)電。另外易溶于一些有機(jī)溶劑往往也是分子晶體的特征之一。金屬晶體能導(dǎo)電。答案：(1)原子晶體(2)分子晶體(3)分子晶體(4)離子晶體(5)分子晶體(6)原子晶體(7)分子晶體(8)金屬晶體晶體類型的5種判斷方法(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵。原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵。分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等除外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)是分子晶體。常見的單質(zhì)類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合物類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)是金屬晶體。 (3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷離子晶體的熔點(diǎn)較高。原子晶體的熔點(diǎn)很高。分子晶體的熔點(diǎn)低。金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有少數(shù)熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)汀?4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導(dǎo)電。原子晶體一般為非導(dǎo)體。分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導(dǎo)電。金屬晶體是電的良導(dǎo)體。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷離子晶體硬度較大、硬而脆。原子晶體硬度大。分子晶體硬度小且較脆。金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。注意：(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。(2)石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價鍵的鍵長為1.42×1010 m，比金剛石中碳碳共價鍵的鍵長(鍵長為1.54×1010 m)短，所以熔、沸點(diǎn)高于金剛石。(3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，熔、沸點(diǎn)低(熔點(diǎn)190 )。(4)合金的硬度比其成分金屬大，熔、沸點(diǎn)比其成分金屬低。 題組二考查晶體熔、沸點(diǎn)的比較3下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律，與共價鍵的鍵能大小有關(guān)的是()AF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高BHF、HCl、HBr、HI的熔、沸點(diǎn)順序為HF>HI>HBr>HClC金剛石的硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都高于晶體硅DNaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低解析：選C。A、B項中分子晶體熔、沸點(diǎn)高低與分子間作用力有關(guān)，含有氫鍵時會出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，與分子內(nèi)共價鍵鍵能大小無關(guān)。D項離子晶體內(nèi)存在的是離子鍵。4離子晶體熔點(diǎn)的高低取決于晶體中晶格能的大小。判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點(diǎn)的高低順序是()AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKClDCaOBaOKClNaCl解析：選C。離子晶體中，晶格能越大，晶體熔、沸點(diǎn)越高；離子所帶電荷總數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大。晶體熔、沸點(diǎn)的比較1不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較(1)不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體。 (2)金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。 2.同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較(1)原子晶體如熔點(diǎn)：金剛石碳化硅硅。 (2)離子晶體 一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgOMgCl2NaClCsCl。衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。(3)分子晶體分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地高，如H2OH2TeH2SeH2S。 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如(4)金屬晶體金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：NaMgAl。 學(xué)生用書P18612017·高考全國卷，35(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a0.420 nm，則r(O2) 為 nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a0.448 nm，則r(Mn2)為 nm。解析：因為O2采用面心立方最密堆積方式，所以面對角線長度是O2半徑的4倍，則有4r(O2)22a2，解得r(O2)×0.420 nm0.148 nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可得2r(Mn2)2r(O2)a，代入數(shù)據(jù)解得r(Mn2)0.076 nm。答案：0.1480.07622016·高考全國卷，37(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為 。(2)若合金的密度為d g/cm3，晶胞參數(shù)a nm。解析：(1)Cu原子位于面心，個數(shù)為6×3，Ni原子位于頂點(diǎn)，個數(shù)為8×1，銅原子與鎳原子的數(shù)量比為 31。(2)以該晶胞為研究對象，則 gd g/cm3×(a×107 cm)3，解得a×107。答案：(1)31(2)×10732016·高考全國卷，37(4)(5)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。回答下列問題：(1)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ，其原因是 。(2)GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ，密度為 g·cm3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為 ，Ga與As以 鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·mol1和MAs g·mol1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 。解析：(1)根據(jù)晶體類型比較熔點(diǎn)。一般來說，離子晶體的熔點(diǎn)高于分子晶體的熔點(diǎn)。(2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，結(jié)合GaAs的熔點(diǎn)知GaAs是原子晶體。首先用均攤法計算出1個晶胞中含有As原子的個數(shù)：8×1/86×1/24，再通過觀察可知1個晶胞中含有4個Ga原子。4個As原子和4個Ga原子的總體積V14× cm3；1個晶胞的質(zhì)量為4個As原子和4個Ga原子的質(zhì)量之和，即g，所以1個晶胞的體積V2(MAsMGa) cm3。最后由V1/V2即得結(jié)果。答案：(1)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體(2)原子晶體共價×100%42016·高考全國卷，37(3)(6)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。回答下列問題：(1)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因： 。GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/49.526146沸點(diǎn)/83.1186約400(2)晶胞有兩個基本要素：原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(，0，)；C為(，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為 。晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a565.76 pm，其密度為 g·cm3(列出計算式即可)。解析：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出，三種鍺鹵化物都是分子晶體，其熔、沸點(diǎn)分別依次升高，而熔、沸點(diǎn)的高低與分子間作用力強(qiáng)弱有關(guān)，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，分子間相互作用力強(qiáng)弱與分子的相對分子質(zhì)量有關(guān)。(2)對照晶胞圖示、坐標(biāo)系以及A、B、C點(diǎn)坐標(biāo)，選A點(diǎn)為參照點(diǎn)，觀察D點(diǎn)在晶胞中位置(體對角線處)，由B、C點(diǎn)坐標(biāo)可以推知D點(diǎn)坐標(biāo)。類似金剛石晶胞，1個晶胞含有8個鍺原子，×107 g·cm3。答案：(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次升高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)(2)×1075(2016·高考海南卷)M是第四周期元素，最外層只有1個電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的負(fù)一價離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同。回答下列問題：(1)單質(zhì)M的晶體類型為 ，晶體中原子間通過 作用形成面心立方密堆積，其中M原子的配位數(shù)為 。(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為 ，其同周期元素中，第一電離能最大的是 (寫元素符號)。元素Y的含氧酸中，酸性最強(qiáng)的是 (寫化學(xué)式)，該酸根離子的立體構(gòu)型為 。(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。該化合物的化學(xué)式為 ，已知晶胞參數(shù)a0.542 nm，此晶體的密度為 g·cm3。(寫出計算式，不要求計算結(jié)果。阿伏加德羅常數(shù)為NA)該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是 。此化合物的氨水溶液遇到空氣則被氧化為深藍(lán)色，深藍(lán)色溶液中陽離子的化學(xué)式為 。解析：根據(jù)題給信息推斷M為銅元素，Y為氯元素。(1)單質(zhì)銅的晶體類型為金屬晶體，晶體中微粒間通過金屬鍵作用形成面心立方最密堆積，銅原子的配位數(shù)為12。(2)氯元素為17號元素，位于第三周期，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一電離能總體上呈增大趨勢，故其同周期元素中，第一電離能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最強(qiáng)的是HClO4，該酸根離子中氯原子為sp3雜化，沒有孤電子對，立體構(gòu)型為正四面體。(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)利用均攤法分析，每個晶胞中含有銅原子個數(shù)為8×1/86×1/24，氯原子個數(shù)為4，該化合物的化學(xué)式為CuCl；則1 mol晶胞中含有4 mol CuCl，1 mol 晶胞的質(zhì)量為4×99.5 g，又晶胞參數(shù)a0.542 nm，此晶體的密度為 g·cm3或 g·cm3。該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu可與氨形成易溶于水的配位化合物。該溶液在空氣中Cu被氧化為Cu2，故深藍(lán)色溶液中陽離子的化學(xué)式為Cu(NH3)42。答案：(1)金屬晶體金屬鍵12(2)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)ArHClO4正四面體(3)CuClCu可與氨形成易溶于水的配位化合物(或配離子)Cu(NH3)42學(xué)生用書P323(單獨(dú)成冊)一、選擇題1下列說法中正確的是()A離子晶體中每個離子周圍均吸引著6個帶相反電荷的離子B金屬導(dǎo)電的原因是在外電場作用下金屬產(chǎn)生自由電子，電子定向運(yùn)動C分子晶體的熔、沸點(diǎn)很低，常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)D原子晶體中的各相鄰原子都以共價鍵相結(jié)合解析：選D。A項，離子晶體中每個離子周圍不一定吸引6個帶相反電荷的離子，如CsCl晶體中每個Cs吸引8個Cl；B項，金屬晶體中的自由電子不是因為外電場作用產(chǎn)生的；C項，分子晶體不一定是液態(tài)或氣態(tài)，可能為固態(tài)，如I2、S8等。2下列晶體分類中正確的一組是()選項離子晶體原子晶體分子晶體ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金剛石玻璃解析：選C。A項中固態(tài)Ar為分子晶體；B項中H2SO4為分子晶體、石墨是混合型晶體；D項中玻璃是非晶體。3下面有關(guān)晶體的敘述中，不正確的是()A金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳原子B氯化鈉晶體中，每個Na周圍距離相等的Na共有6個C氯化銫晶體中，每個Cs周圍緊鄰8個ClD干冰晶體中，每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子解析：選B。氯化鈉晶體中，每個Na周圍距離相等的Na共12個，每個Na周圍距離相等且最近的Cl共有6個。4氮氧化鋁(AlON)屬原子晶體，是一種超強(qiáng)透明材料，下列描述錯誤的是()AAlON和石英的化學(xué)鍵類型相同 BAlON和石英晶體類型相同CAlON和Al2O3的化學(xué)鍵類型不同DAlON和Al2O3晶體類型相同解析：選D。AlON與石英(SiO2)均為原子晶體，所含化學(xué)鍵均為共價鍵，故A、B項正確；Al2O3是離子晶體，晶體中含離子鍵，不含共價鍵，故C項正確、D項錯誤。5如圖為碘晶體晶胞結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)說法中正確的是()A碘分子的排列有2種不同的取向，2種取向不同的碘分子以4配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)B用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘原子C碘晶體為無限延伸的空間結(jié)構(gòu)，是原子晶體D碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力解析：選A。在立方體的頂面上，有5個I2，4個方向相同，結(jié)合其他面考慮可知A選項正確；每個晶胞中有4個碘分子，B選項錯誤；此晶體是分子晶體，C選項錯誤；碘原子間只存在非極性共價鍵，范德華力存在于分子與分子之間，D選項錯誤。6下列數(shù)據(jù)是對應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)()：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO21072 0739208011 291190571 723據(jù)此做出的下列判斷中錯誤的是()A鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體B表中只有BCl3和干冰是分子晶體C同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體解析：選B。A項，氧化鋁的熔點(diǎn)高，屬于離子晶體，則鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體，正確；B項，表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶體，錯誤；C項，同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體，如CO2是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，正確。7有一種藍(lán)色晶體可表示為MxFey(CN)6，經(jīng)X­射線研究發(fā)現(xiàn)，它的結(jié)構(gòu)特征是Fe3和Fe2互相占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn)，而CN位于立方體的棱上。其晶體中陰離子的最小結(jié)構(gòu)單元如圖所示。下列說法不正確的是()A該晶體的化學(xué)式為MFe2(CN)6B該晶體屬于離子晶體，M呈1價C該晶體屬于離子晶體，M呈2價D晶體中與每個Fe3距離最近且等距離的CN為6個解析：選C。由題圖可推出晶體中陰離子的最小結(jié)構(gòu)單元中含F(xiàn)e2個數(shù)：4×，同樣可推出含F(xiàn)e3個數(shù)也為，CN為12×3，因此陰離子為Fe2(CN)6，則該晶體的化學(xué)式只能為MFe2(CN)6，由陰、陽離子形成的晶體為離子晶體，M的化合價為1價，故A、B兩項正確，C項錯誤。由圖可看出與每個Fe3距離最近且等距離的CN為6個，故D項正確。8下列關(guān)于CaF2的表述正確的是()ACa2與F間僅存在靜電吸引作用BF的離子半徑小于Cl，則CaF2的熔點(diǎn)低于CaCl2C陰、陽離子數(shù)之比為21的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同DCaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電解析：選D。Ca2與F之間既有靜電吸引作用，也有靜電排斥作用，A錯誤；離子所帶電荷相同，F(xiàn)的離子半徑小于Cl，所以CaF2晶體的晶格能大，熔點(diǎn)高，B錯誤；晶體構(gòu)型還與離子的大小有關(guān)，所以陰、陽離子數(shù)之比為21的物質(zhì)，不一定與CaF2晶體構(gòu)型相同，C錯誤；CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，在熔融狀態(tài)下發(fā)生電離，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，D正確。二、非選擇題9如圖為CaF2、H3BO3(層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵結(jié)合)、金屬銅三種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，請回答下列問題。(1)圖所示的CaF2晶體中與Ca2最近且等距離的F的個數(shù)為 。圖中未標(biāo)號的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數(shù)為 。(2)圖所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中最外層已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)的原子是 ，H3BO3晶體中B原子個數(shù)與極性鍵個數(shù)比為 。(3)三種晶體中熔點(diǎn)最低的是 (填化學(xué)式)，其晶體受熱熔化時，克服的微粒之間的相互作用為 。(4)已知兩個距離最近的Ca2核間距離為a×108 cm，結(jié)合CaF2晶體的晶胞示意圖，CaF2晶體的密度為 。解析：(1)CaF2晶體中Ca2的配位數(shù)為8，F(xiàn)的配位數(shù)為4，Ca2和F個數(shù)比為12；銅晶體中未標(biāo)號的銅原子周圍最緊鄰的銅原子為上層的1、2、3，同層的4、5、6、7、8、9，下層的10、11、12，共12個。(2)圖中B原子最外層三個電子形成三條共價鍵，最外層共6個電子，H原子達(dá)到2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，只有O原子形成兩條共價鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。H3BO3晶體是分子晶體，相互之間通過氫鍵相連，每個B原子形成三條BO極性鍵，每個O原子形成一條OH極性鍵，共六條極性鍵。(3)H3BO3晶體是分子晶體，熔點(diǎn)最低，受熱熔化時克服的是分子間作用力。(4)一個CaF2晶胞中實(shí)際擁有的離子數(shù)：陽離子數(shù)為8×1/86×1/24，而陰離子為8個，1個晶胞實(shí)際擁有4個“CaF2”，則CaF2晶體的密度為4×78 g·mol1÷(a×108 cm)3×6.02×1023 mol1 g·cm3。答案：(1)812(2)O16(3)H3BO3分子間作用力(4) g·cm310(1)鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等金屬晶體的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于1個體心立方晶胞的金屬原子數(shù)目是 。氯化銫晶體的晶胞如圖1，則Cs位于該晶胞的 ，而Cl位于該晶胞的 ，Cs的配位數(shù)是 。(2)銅的氫化物的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，寫出此氫化物在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式： 。(3)圖3為F與Mg2、K形成的某種離子晶體的晶胞，其中“”表示的離子是 (填離子符號)。(4)實(shí)驗證明：KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似(如圖4所示)，已知3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：離子晶體NaClKClCaO晶格能/kJ·mol17867153 401則這4種離子晶體(不包括NaCl)熔點(diǎn)從高到低的順序是 。其中MgO晶體中一個Mg2周圍和它最鄰近且等距離的Mg2有 個。解析：(1)體心立方晶胞中，1個原子位于體心，8個原子位于立方體的頂點(diǎn)，故1個晶胞中金屬原子數(shù)為8×12；氯化銫晶胞中，Cs位于體心，Cl位于頂點(diǎn)，Cs的配位數(shù)為8。(2)由晶胞可知，粒子個數(shù)比為11，化學(xué)式為CuH，1價的銅與1價的氫均具有較強(qiáng)的還原性，氯氣具有強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物為CuCl2和HCl。(3)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，黑球有1個，灰球有1個，白球有3個，由電荷守恒可知n(Mg2)n(K)n(F)113，故白球為F。(4)從3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)知道，離子所帶電荷越多、離子半徑越小，離子晶體的晶格能越大，離子所帶電荷數(shù)：Ti3>Mg2，離子半徑：Mg2Ca2，所以熔點(diǎn)：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個Mg2周圍和它最鄰近且等距離的Mg2有12個。答案：(1)2體心頂點(diǎn)8(2)2CuH3Cl22CuCl22HCl(3)F(4)TiN>MgO>CaO>KCl1211碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖依次是C60、石墨和金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為 。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為 、 。(3)C60屬于 晶體。(4)石墨晶體中，層內(nèi)CC鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中CC鍵的鍵長為154 pm，其原因是金剛石中只存在碳碳間的 共價鍵(填鍵的類型，下同)，而石墨層內(nèi)的碳碳間不僅存在 共價鍵，還有 鍵。(5)金剛石晶胞含有 個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率： (不要求計算結(jié)果)。解析：C60為分子晶體，金剛石為原子晶體，石墨為混合型晶體，它們均屬于碳元素的不同單質(zhì)，因此互稱同素異形體；金剛石為空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每一個碳原子與四個相鄰碳原子形成共價鍵，因此碳原子雜化方式為sp3雜化，化學(xué)鍵只有鍵；而石墨層內(nèi)為平面正六邊形，層間為分子間作用力，所以石墨烯中碳原子的雜化方式為sp2雜化，即石墨層內(nèi)不僅存在鍵還存在鍵；金剛石晶胞中各個頂點(diǎn)、面上和體內(nèi)的原子數(shù)目依次為8、6、4，然后依據(jù)均攤法計算確定在晶胞中的碳原子數(shù)目，碳原子數(shù)目為8×1/86×1/248；根據(jù)硬球接觸模型可以確定，體對角線四分之一處的原子與頂點(diǎn)上的原子緊貼，因此有·(a)2r，則ra；然后可以確定碳原子的空間占有率為(8×r3)/a3。答案：(1)同素異形體(2)sp3sp2(3)分子(4)(或大或p­p )(5)812(2015·高考全國卷)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2和B具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：(1)四種元素中電負(fù)性最大的是 (填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為 。(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是 (填分子式)，原因是 ；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為 和 。(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為13的化合物E，E的立體構(gòu)型為 ，中心原子的雜化軌道類型為 。(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為 ，中心原子的價層電子對數(shù)為 ，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為 。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為 ；晶胞中A原子的配位數(shù)為 ；列式計算晶體F的密度(g·cm3)： 。解析：C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C為P元素。A、B的原子序數(shù)小于C，且A2和B具有相同的電子構(gòu)型，則A為O元素，B為Na元素。C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個未成對電子，則D為Cl元素。(1)O、Na、P和Cl四種元素中，O元素的電負(fù)性最大。P原子核外有15個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3。(2)O元素形成O2 和O3 兩種同素異形體，固態(tài)時均形成分子晶體，而分子晶體中，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的沸點(diǎn)越高，故O3 的沸點(diǎn)高于O2。O元素形成的氫化物有H2O和H2O2，二者均能形成分子晶體。Na元素形成的氫化物為NaH，屬于離子晶體。(3)P和Cl元素形成的組成比為13 的化合物E為PCl3，中心原子P形成3個鍵且含有1對未成鍵的孤電子對，故P原子采取sp3雜化，分子構(gòu)型為三角錐形。(4)化合物D2A為Cl2O，其中O原子形成2個鍵且含有2對未成鍵的孤電子對，則O原子采取sp3雜化，故Cl2O為V形結(jié)構(gòu)，中心原子O的價層電子對數(shù)為4。Cl2與濕潤的Na2CO3 反應(yīng)可生成Cl2O，據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知，還生成還原產(chǎn)物NaCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl22Na2CO3H2O=2NaClCl2O2NaHCO3或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl。(5)O2半徑大于Na半徑，由F的晶胞結(jié)構(gòu)可知，大球代表O2，小球代表Na，每個晶胞中含有O2個數(shù)為8×1/86×1/24，含有Na個數(shù)為8，故O2、Na個數(shù)之比為4812，從而推知F的化學(xué)式為Na2O。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個O原子周圍有8個Na原子，故O原子的配位數(shù)為8。晶胞參數(shù)a0.566 nm0.566×107 cm，則晶胞的體積為(0.566×107 cm)3，從而可知晶體F的密度為2.27 g·cm3。答案：(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(2)O3O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力大分子晶體離子晶體(3)三角錐形sp3(4)V形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O82.27 g·cm313(2017·高考海南卷)A族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列問題：(1)碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖(a)所示。該單質(zhì)的晶體類型為 ，原子間存在的共價鍵類型有 ，碳原子的雜化軌道類型為 。(2)SiCl4分子的中心原子的價層電子對數(shù)為 ，分子的立體構(gòu)型為 ，屬于 分子(填“極性”或“非極性”)。(3)四鹵化硅SiX4的沸點(diǎn)和二鹵化鉛PbX2的熔點(diǎn)如圖(b)所示。SiX4的沸點(diǎn)依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。結(jié)合SiX4的沸點(diǎn)和PbX2的熔點(diǎn)的變化規(guī)律，可推斷：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化學(xué)鍵的離子性 、共價性 。(填“增強(qiáng)”“不變”或“減弱”)(4)碳的另一種單質(zhì)C60可以與鉀形成低溫超導(dǎo)化合物，晶體結(jié)構(gòu)如圖(c)所示。K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部，此化合物的化學(xué)式為 ；其晶胞參數(shù)為1.4 nm，晶體密度為 g·cm3。解析：(1)該單質(zhì)為石墨，石墨屬于混合型晶體，層內(nèi)碳原子之間形成鍵和鍵；石墨中碳原子形成3個鍵，無孤電子對，因此雜化類型為sp2。(2)SiCl4中心原子是Si，有4個鍵，孤電子對數(shù)為(44×1)/20，價層電子對數(shù)為4，立體構(gòu)型為正四面體；屬于非極性分子。(3)SiX4屬于分子晶體，不含分子間氫鍵，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高，范德華力隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大，即熔、沸點(diǎn)升高；根據(jù)題圖中PbX2熔點(diǎn)變化規(guī)律可知，PbX2中化學(xué)鍵的離子性減弱，共價性增強(qiáng)。(4)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，C60位于頂點(diǎn)和面心，個數(shù)為8×6×4，K位于棱上和內(nèi)部，個數(shù)為12×912，因此化學(xué)式為K3C60，晶胞的質(zhì)量為g，晶胞的體積為(1.4×107)3 cm3，根據(jù)密度的定義，則晶胞的密度為2.0 g·cm3。答案：(1)混合型晶體鍵、鍵sp2(2)4正四面體非極性(3)均為分子晶體，范德華力隨分子相對質(zhì)量增大而增大減弱增強(qiáng)(4)K3C602.0