第3講晶體結構與性質【2019備考】最新考綱：1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結構微粒、微粒間作用力的區(qū)別。2.了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質的影響。3.了解分子晶體結構與性質的關系。4.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構與性質的關系。5.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。了解金屬晶體常見的堆積方式。6.了解晶胞的概念，能根據晶胞確定晶體的組成并進行相關的計算?？键c一晶體的常識和常見四種晶體性質(頻數(shù)：難度：)1晶體(1)晶體與非晶體晶體非晶體結構特征結構微粒周期性有序排列結構微粒無序排列性質特征自范性有無熔點固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點科學方法對固體進行X射線衍射實驗(2)晶胞概念：描述晶體結構的基本單元。晶體中晶胞的排列無隙并置a無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶格能定義：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJmol1。影響因素a離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。b離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。與離子晶體性質的關系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。2四種晶體類型的比較 比較類型分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構成粒子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常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導電、傳熱性一般不導電，溶于水后有的導電一般不具有導電性，個別為半導體電和熱的良導體晶體不導電，水溶液或熔融態(tài)導電物質類別及舉例大多數(shù)非金屬單質、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)部分非金屬單質(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)3.晶體熔沸點的比較(1)不同類型晶體熔、沸點的比較不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點很高，汞、銫等熔、沸點很低。(2)同種晶體類型熔、沸點的比較原子晶體：如熔點：金剛石碳化硅硅。離子晶體：a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，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgOMgCl2NaClCsCl。b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，熔點越高，硬度越大。分子晶體：a分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。b組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。c組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。d同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。如CH3CH2CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3CH3。金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬陽離子與自由電子靜電作用越強，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：NaMgAl。常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質，其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。原子晶體中一定含有共價鍵，而分子晶體中不一定有共價鍵，如稀有氣體的晶體。原子晶體熔化時，破壞共價鍵，分子晶體熔化時破壞的是分子間作用力，分子內的共價鍵不被破壞。1(RJ選修3P844改編)下列各組物質中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是()ASi和CO2 BNaBr和O2CCH4和H2O DHCl和KCl解析A項，晶體類型不同；B項，化學鍵和晶體類型均不同；D項，化學鍵和晶體類型均不同。答案C2(RJ選修3P848、9、10整合)下列說法正確的是(雙選)()ANa2O和SiO2熔化克服的作用力屬于同種類型B氯化鈉和HCl溶于水克服的作用力均是離子鍵CHF、HCl、HBr、HI中的熔點HF反常高的原因是HF分子之間能形成氫鍵D某晶體的熔點為112.8 ，溶于CS2、CCl4等溶劑，可推導該晶體可能為分子晶體解析A項，Na2O和SiO2熔化克服的作用力分別為離子鍵和共價鍵；B項，NaCl和HCl溶于水克服的作用力分別是離子鍵和共價鍵。答案CD3(溯源題)(1)2017江蘇化學，21(5)某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(xn)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖2所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產物的化學式為_。(2)2016課標全國，37(5)GaAs的熔點為1 238 ，密度為 gcm3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為_，Ga與As以_鍵鍵合。(3)2014課標理綜，37(1)準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過_方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體。答案(1)Fe3CuN(2)原子晶體共價(3)X射線衍射探源：本高考題組源于教材RJ選修3 P62“科學視野”、P65“2分子晶體與原子晶體”、P78“4離子晶體”及其拓展，對晶體類型的判斷及其熔、沸點高低的比較進行了考查。題組一晶體類型的判斷1下列關于晶體的結構和性質的敘述正確的是()A分子晶體中一定含有共價鍵B原子晶體中共價鍵越強，熔點越高C離子晶體中含有離子鍵，不含有共價鍵D金屬陽離子只能存在于離子晶體中答案B2現(xiàn)有幾組物質的熔點()數(shù)據：A組B組C組D組金剛石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶體：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶體：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 據此回答下列問題：(1)A組屬于_晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是_。(2)B組晶體共同的物理性質是_(填序號)。有金屬光澤導電性導熱性延展性(3)C組中HF熔點反常是由于_。(4)D組晶體可能具有的性質是_(填序號)。硬度小水溶液能導電固體能導電熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaClKClRbClCsCl，其原因為_。解析(1)A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有四條共性。(3)HF中含有分子間氫鍵，故其熔點反常。(4)D組屬于離子晶體，具有兩條性質。(5)D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關。答案(1)原子共價鍵(2)(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高3在下列物質中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石。(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_。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【規(guī)律總結】晶體類型的5種判斷方法1依據構成晶體的微粒和微粒間的作用判斷(1)離子晶體的構成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵。(2)原子晶體的構成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵。(3)分子晶體的構成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。(4)金屬晶體的構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依據物質的分類判斷(1)金屬氧化物(如K2O等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。(2)大多數(shù)非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。(3)常見的原子晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。(4)金屬單質(注：汞在常溫為液體)與合金是金屬晶體。3依據晶體的熔點判斷(1)離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至一千攝氏度以上。(2)原子晶體熔點高，常在一千攝氏度至幾千攝氏度。(3)分子晶體熔點低，常在數(shù)百攝氏度以下至很低溫度。(4)金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當?shù)偷摹?依據導電性判斷(1)離子晶體溶于水形成的溶液及熔融狀態(tài)時能導電。(2)原子晶體一般為非導體。(3)分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內的化學鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導電。(4)金屬晶體是電的良導體。5依據硬度和機械性能判斷離子晶體硬度較大且脆。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，其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。(2)石墨屬于混合型晶體，但因層內原子之間碳碳共價鍵的鍵長為1.421010 m，比金剛石中碳碳共價鍵的鍵長(鍵長為1.541010 m)短，所以熔、沸點高于金剛石。(3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，其熔、沸點低(熔點190 )。(4)合金的硬度比成分金屬大，但熔、沸點比成分金屬低。題組二晶體熔、沸點的判斷4下列各組物質中，按熔點由低到高的順序排列正確的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlA B C D解析中Hg在常溫下為液態(tài)，而I2為固態(tài)，故錯；中SiO2為原子晶體，其熔點最高，CO是分子晶體，其熔點最低，故正確；中Na、K、Rb價電子數(shù)相同，其原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔點逐漸降低，故錯；中Na、Mg、Al價電子數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，金屬鍵依次增強，熔點逐漸升高，故正確。答案D5(1)碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似金剛石的結構，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各種晶體：晶體硅硝酸鉀金剛石碳化硅干冰冰，它們的熔點由高到低的順序是_(填序號)。(2)繼C60后，科學家又合成了Si60、N60。請解釋如下現(xiàn)象：熔點Si60N60C60，而破壞分子所需要的能量N60C60Si60，其原因是_。解析(1)這些晶體屬于原子晶體的有、離子晶體的有、分子晶體的有。一般來說，原子晶體的熔點離子晶體的熔點分子晶體的熔點；對于原子晶體，鍵長SiSiSiCCC，相應鍵能SiSiSiCCC，故它們的熔點：金剛石碳化硅晶體硅。(2)熔點與分子間作用力大小有關，而破壞分子則是破壞分子內的共價鍵。答案(1)(2)結構相似的分子晶體的相對分子質量越大，分子間作用力(或范德華力)越強，熔化所需的能量越多，故熔點：Si60N60C60；而破壞分子需斷開化學鍵，元素電負性越強其形成的化學鍵越穩(wěn)定，斷鍵時所需能量越多，故破壞分子需要的能量大小順序為N60C60Si60【方法規(guī)律】分類比較晶體的熔、沸點首先看物質的狀態(tài)，一般情況下固體>液體>氣體；二是看物質所屬類型，一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體(注意：不是絕對的，如氧化鋁熔點大于晶體硅)，結構類型相同時再根據相應規(guī)律進行判斷。同類晶體熔、沸點比較思路為：原子晶體共價鍵鍵能鍵長原子半徑；分子晶體分子間作用力相對分子質量；離子晶體離子鍵強弱離子所帶電荷數(shù)、離子半徑?？键c二五類常見晶體模型與晶胞計算(頻數(shù)：難度：)1典型晶體模型(1)原子晶體(金剛石和二氧化硅)金剛石晶體中，每個C與另外4個C形成共價鍵，CC鍵之間的夾角是10928，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中，形成的共價鍵有2 mol。SiO2晶體中，每個Si原子與4個O成鍵，每個O原子與2個硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol SiO鍵。(2)分子晶體干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氫鍵”。(3)離子晶體NaCl型：在晶體中，每個Na同時吸引6個Cl，每個Cl同時吸引6個Na，配位數(shù)為6。每個晶胞含4個Na和4個Cl。CsCl型：在晶體中，每個Cl吸引8個Cs，每個Cs吸引8個Cl，配位數(shù)為8。(4)石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。(5)常見金屬晶體的原子堆積模型結構型式常見金屬配位數(shù)晶胞面心立方最密堆積Cu、Ag、Au12體心立方堆積Na、K、Fe8六方最密堆積Mg、Zn、Ti122.晶胞中微粒的計算方法均攤法(1)原則：晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是(3)圖示：在使用均攤法計算晶胞中的微粒個數(shù)時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點、側棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個晶胞所共有。3幾種常見的晶胞結構及晶胞含有的粒子數(shù)目ANaCl(含4個Na，4個Cl)B干冰(含4個CO2)CCaF2(含4個Ca2，8個F)D金剛石(含8個C)E體心立方(含2個原子)F面心立方(含4個原子)4有關晶胞各物理量的關系對于立方晶胞，可簡化成下面的公式進行各物理量的計算：a3NAnM，a表示晶胞的棱長，表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，n表示1 mol晶胞中所含晶體的物質的量，M表示摩爾質量，a3NA表示1 mol晶胞的質量。1基礎知識正誤判斷(1)晶體中只要有陽離子就一定有陰離子。()(2)在分子晶體中一定有范德華力和化學鍵。()(3)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個。()(4)在NaCl晶體中，每個Na周圍與其距離最近的Na有12個。()(5)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高。()(6)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低。()(7)離子晶體一定都含有金屬元素。()解析(1)金屬晶體中存在金屬陽離子，但不存在陰離子。(2)稀有氣體為單原子分子，形成的晶體為分子晶體，晶體中不存在化學鍵。(3)金屬鎂為六方最密堆積模型，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有12個。(4)在NaCl晶體中，所有的Na呈面心立方最密堆積，因此每個Na周圍與其距離最近的Na有12個。(5)有些金屬晶體的熔點高于某些原子晶體，如鎢的熔點高于SiO2。(6)像硫單質、碘單質等常溫下為固態(tài)，金屬汞常溫下為液態(tài)，因此硫、碘等分子晶體的熔點高于金屬汞晶體。(7)銨鹽如NH4Cl形成離子晶體，不含金屬元素。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(RJ選修3P776改編)請列表比較金屬晶體的簡單立方、體心立方、六方和面心立方四種堆積模型的配位數(shù)，原子空間利用率、堆積方式和晶胞的區(qū)別以及列舉代表物。答案堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方堆積Po(釙)52%6體心立方堆積Na、K、Fe68%8六方最密堆積Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積Cu、Ag、Au74%123.(溯源題)(1)2017課標全國，35(4)R的晶體密度為d gcm3，其立方晶胞參數(shù)為a nm，晶胞中含有y個(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl單元，該單元的相對質量為M，則y的計算表達式為_。(2)2016課標全國，37(6)晶胞有兩個基本要素：原子坐標參數(shù)，表示晶胞內部各原子的相對位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數(shù)A為(0，0，0)；B為(，0，)；C(，0)。則D原子的坐標參數(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_ gcm3(列出計算式即可)。答案(1)(2)(，)107探源：該高考題組源于教材RJ選修3 P76“資料卡片”及其拓展，考查的是對晶胞的分析和計算。題組一晶胞中原子個數(shù)的計算1.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A粒子數(shù)為6；B粒子數(shù)為632，C粒子數(shù)為1；故A、B、C粒子數(shù)之比為142。答案B2已知鑭鎳合金LaNin的晶胞結構如下圖，則LaNin中n_。解析La：2123Ni：126615所以n5。答案53Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結構單元如下圖所示。則該化合物的化學式為_。解析根據晶胞結構可以判斷：Cu()：21236；H()：6136，所以化學式為CuH。答案CuH4(1)硼化鎂晶體在39 K時呈超導性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結構的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上，則硼化鎂的化學式為_。(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結構形式。下圖是一種鏈狀結構的多硼酸根，則多硼酸根離子符號為_。解析(1)每個Mg周圍有6個B，而每個B周圍有3個Mg，所以其化學式為MgB2。(2)從圖可看出，每個單元中，都有一個B和一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別被兩個結構單元共用，所以N(B)N(O)1(12/2)12，化學式為BO。答案(1)MgB2(2)BO題組二晶胞密度、原子半徑及空間利用率質量的計算5用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如右圖)，已知該晶體的密度為9.00 gcm3，晶胞中該原子的配位數(shù)為_；Cu的原子半徑為_cm(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，要求列式計算)。解析設晶胞的邊長為a cm，則a3NA464a，面對角線為a，面對角線的為Cu原子半徑，則r cm1.27108cm。答案121.271086Cu與F形成的化合物的晶胞結構如下圖所示，若晶體密度為a gcm3，則Cu與F最近距離為_ pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計算表達式，不用化簡；圖中為Cu，為F)解析設晶胞的棱長為x cm，在晶胞中，Cu：864；F：4，其化學式為CuF。ax3NA4M(CuF)，x。最短距離為小立方體對角線的一半，小立方體的體對角線為x。所以最短距離為x1010 pm。答案1010【練后反思】晶體結構的相關計算1晶胞質量晶胞占有的微粒的質量晶胞占有的微粒數(shù)。2空間利用率。3金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設棱長為a)(1)面對角線長a。(2)體對角線長a。(3)體心立方堆積4ra(r為原子半徑)。(4)面心立方堆積4ra(r為原子半徑)。 試題分析(2015全國卷，37)碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題：(1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用_形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在_對自旋相反的電子。(2)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是_。(3)CS2分子中，共價鍵的類型有_，C原子的雜化軌道類型是_，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子_。(4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于_晶體。(5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示：在石墨烯晶體中，每個C原子連接_個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有_個C原子。在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個C原子連接_個六元環(huán)，六元環(huán)中最多有_個C原子在同一平面。解題思路：我的答案：考查意圖：以典型物質的性質和結構為載體，考查學生對原子、分子、晶體結構、結構與性質關系的理解應用能力，以及空間想象能力。難度系數(shù)約為0.51，對于信息量大，考查點多，考查角度不同的綜合題，應加強思維轉化訓練；另外對于排布式、電離能電負性變化特點及原因、雜化、晶體結構(除計算晶胞外，還要關注離子所占空間比及晶胞體積)等重點知識應加強落實。解題思路：(1)電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布的形象化的描述；C原子的核外有6個電子，電子排布為1s22s22p2，其中1s、2s上的2對電子的自旋方向相反，而2p軌道的電子的自旋方向相同；(2)在原子結構中，最外層電子小于4個的原子易失去電子，而C原子的最外層是4個電子，且C原子的半徑較小，則難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結構，所以通過共用電子對的方式即形成共價鍵來達到穩(wěn)定結構；(3)CS2分子中，C與S原子形成雙鍵，每個雙鍵都是含有1個鍵和1個鍵，分子空間構型為直線型，則含有的共價鍵類型為鍵和鍵；C原子的最外層形成2個鍵，無孤對電子，所以為sp雜化；O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子為CO2；與二氧化碳互為等電子體的離子有SCN，所以SCN的空間構型與鍵合方式與CS2相同；(4)該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，說明熔沸點較低，所以為分子晶體；(5)根據均攤法來計算。石墨烯晶體中，每個C原子被3個6元環(huán)共有，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)是61/32；每個C原子周圍形成4個共價鍵，每2個共價鍵即可形成1個六元環(huán)，則可形成6個六元環(huán)，每個共價鍵被2個六元環(huán)共用，所以一個C原子可連接12個六元環(huán)；根據數(shù)學知識，3個C原子可形成一個平面，而每個C原子都可構成1個正四面體，所以六元環(huán)中最多有4個C原子共面。正確答案：(1)電子云2(2)C有4個價電子且半徑較小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結構(3)鍵和鍵spCO2、SCN(或COS等)(4)分子(5)32124真題演練12016全國卷，37(4)GaF3的熔點高于1 000 ，GaCl3的熔點為77.9 ，其原因是_。解析根據晶體類型比較熔點。一般來說，離子晶體的熔點高于分子晶體的熔點。答案GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體2(2015四川理綜)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素；Z和U位于第A族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等；T的一種單質在空氣中能夠自燃。請回答下列問題：X所在周期元素最高價氧化物對應的水化物中，酸性最強的是_(填化學式)；Z和U的氫化物中沸點較高的是_(填化學式)；Q、R、U的單質形成的晶體，熔點由高到低的排列順序是_(填化學式)。解析X位于第二周期，該周期元素最高價氧化物對應的水化物中，酸性最強的是HNO3；HF分子間存在氫鍵，所以HF的沸點高于HCl的；Mg為金屬單質，Si單質為原子晶體，Cl2為分子晶體，故熔點SiMgCl2。答案HNO3HFSi、Mg、Cl232016全國卷，37(5)Ga和As的摩爾質量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，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_。解析根據晶胞結構示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網狀結構的晶體，結合GaAs的熔點知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)：81/861/24，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(1030r1030r)cm3；1個晶胞的質量為4個As原子和4個Ga原子的質量之和，即()g，所以1個晶胞的體積V2(MAsMGa)cm3。最后由V1/V2即得結果。答案100%42015新課標全國理綜，37(5)氧和鈉能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)a0.566 nm，F(xiàn)的化學式為_；晶胞中氧原子的配位數(shù)為_；列式計算晶體F的密度(gcm3)_。解析由晶胞圖知，小黑球有8個，大灰球有81/861/24，所以化學式為Na2O。小黑球為Na，大灰球為O。由晶胞結構知，面心上的1個O連有4個鈉，在相鄰的另1個晶胞中，O也連有4個鈉，故O的配位數(shù)為8。1個晶胞中含有4個Na2O，根據密度公式有 gcm3 gcm32.27 gcm3。答案Na2O82.27 gcm3一、選擇題1下列排序正確的是()A酸性：H2CO3C6H5OHCH3COOHB堿性：Ba(OH)2Ca(OH)2KOHC熔點：MgBr2SiCl4BND沸點：PH3NH3H2O解析A項，酸性應為CH3COOHH2CO3C6H5OH，錯誤。B項，堿性應為Ba(OH)2KOHCa(OH)2，錯誤。C項，熔點：原子晶體離子晶體分子晶體，即BNMgBr2SiCl4，錯誤。D項，由于NH3、H2O分子間形成氫鍵，所以沸點：H2ONH3PH3，正確。答案D2下面有關晶體的敘述中，不正確的是()A金剛石網狀結構中，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周圍距離相等且緊鄰的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分子解析氯化鈉晶體中每個Na周圍距離相等且緊鄰的Na共有12個，B項錯誤。答案B3下列關于晶體的說法正確的組合是()分子晶體中都存在共價鍵在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子金剛石、SiC、H2O、H2S晶體的熔點依次降低離子化合物中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)每個Ti4和12個O2相緊鄰CaTiO3的晶體結構模型(圖中Ca2、O2、Ti4分別位于立方體的體心、面心和頂點)SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定氯化鈉溶于水時離子鍵被破壞A BC D答案D4下列說法不正確的是()A離子晶體的晶格能越大，離子鍵越強B陽離子的半徑越大則可同時吸引的陰離子越多C通常陰、陽離子的半徑越小、電荷越多，該陰、陽離子組成的離子化合物的晶格能越大D拆開1 mol離子鍵所需的能量叫該離子晶體的晶格能解析A項，在離子晶體中，離子之間的離子鍵越強，斷裂消耗的能量就越高，離子的晶格能就越大，正確；B項，在離子晶體中，陽離子的半徑越大則周圍的空間就越大，所以就可同時吸引更多的陰離子，正確；C項，通常情況下，陰、陽離子的半徑越小、電荷越多，則離子之間的作用力就越強，該陰、陽離子組成的離子化合物的晶格能越大，正確；D項，氣態(tài)離子形成1 mol的離子晶體時所釋放的能量叫該離子晶體的晶格能，錯誤。答案D5北京大學和中國科學院的化學工作者成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60。實驗測知該物質屬于離子晶體，具有良好的超導性。下列關于K3C60的組成和結構的分析中正確的是()AK3C60晶體中既有離子鍵又有極性鍵BK3C60晶體的熔點比C60晶體的熔點低C該晶體熔化時能導電DC60分子中碳原子是采用sp3雜化的解析該晶體為離子晶體，故熔化時能導電，C項正確；C60內部為非極性鍵，A項錯誤；離子晶體K3C60比分子晶體C60的熔點高，B項錯誤；C60中每個碳形成四條鍵，其中有一個為雙鍵，故應為sp2雜化，D項錯誤。答案C6(2018大連調研)關于晶體的敘述中，正確的是()A原子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高B分子晶體中，分子間的作用力越大，該分子越穩(wěn)定C分子晶體中，共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高D某晶體溶于水后，可電離出自由移動的離子，該晶體一定是離子晶體解析B項，分子的穩(wěn)定性取決于分子內部的共價鍵強弱，與分子間作用力無關；C項，分子晶體熔、沸點高低，取決于分子間作用力的大??；D項，也可能是分子晶體，如HCl。答案A7高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結構，晶體中氧的化合價部分為0價，部分為2價。如右圖所示為超氧化鉀晶體的一個晶胞，則下列說法正確的是()A超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有4個K和4個OB晶體中每個K周圍有8個O，每個O周圍有8個KC晶體中與每個K距離最近的K有8個D晶體中與每個K距離最近的K有6個答案A8金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式：六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積。a、b、c分別代表這三種晶胞的結構，a、b、c三種晶胞內金屬原子個數(shù)比為()A321 B1184C984 D21149解析a中：32126b中：864c中：812所以三種晶胞內金屬原子個數(shù)之比為321。答案A二、填空題9(2017泰安模擬)我國從國外進口某原料經測定主要含有A、B、C、D、E五種前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。元素A、B、C、D、E的原子結構等信息如下：元素元素性質或原子結構A周期表中原子半徑最小的元素B原子核外有三種不同的能級且各個能級所填充的電子數(shù)相同C最外層p軌道半充滿D位于短周期，其原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍E位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與A的相同請回答下列問題：(用A、B、C、D、E所對應的元素符號作答)(1)B、C、D第一電離能由大到小為_。(2)E的二價離子的電子排布式為_。(3)A2B2D4常用作除銹劑，該分子中B的雜化方式為_；1 mol A2B2D4分子中含有鍵數(shù)目為_。(4)與化合物BD互為等電子體的陰離子化學式為_。(5)B2A6、C2A4分子中均含有18個電子，它們的沸點相差較大，主要原因是_。(6)BD2在高溫高壓下所形成晶體的晶胞如圖所示，一個該晶胞中含_個D原子。解析A、B、C、D、E五種前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。周期表中A元素原子半徑最小，故A為氫元素；B元素原子核外有三種不同的能級且各個能級所填充的電子數(shù)相同，核外電子排布式為1s22s22p2，故B為碳元素；D位于短周期，其原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，而短周期中原子單電子處于p能級最多有3個，故其成對電子總數(shù)只能為6，單電子數(shù)為2，核外電子排布式為1s22s22p4，則D為氧元素；C元素原子最外層p軌道半充滿，原子序數(shù)小于O，故其核外電子排布為1s22s22p3，則C為氮元素；E位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與A的相同，價電子排布式為3d104s1，則E為Cu。(1)同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但氮元素2p能級容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：NOC。(2)E為銅元素，Cu2的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(3)H2C2O4常用作除銹劑，結構簡式為HOOCCOOH，分子中碳原子形成3個鍵，沒有孤對電子，該分子中碳原子的雜化方式為sp2，單鍵為鍵，雙鍵含有1個鍵、1個鍵，故HOOCCOOH分子中含有7個鍵，1 mol A2B2D4分子中含有鍵數(shù)目為7NA，即76.021023。(4)原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的微?；榈入娮芋w，與化合物CO互為等電子體的陰離子化學式為CN等。(5)C2H6、N2H4分子中均含有18個電子，它們的沸點相差較大，主要原因是N2H4分子之間存在氫鍵。(6)CO2在高溫高壓下所形成晶體的晶胞中灰色球為氧原子，均在晶胞內部，一個該晶胞中含氧原子數(shù)目為16。答案(1)NOC(2)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9(3)sp276.021023(或7NA)(4)CN(5)N2H4分子之間存在氫鍵(6)1610鐵觸媒是重要的催化劑，CO易與鐵觸媒作用導致其失去催化活性：Fe5CO=Fe(CO)5；除去CO的化學反應方程式為Cu(NH3)2OOCCH3CONH3=Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。請回答下列問題：(1)C、N、O的第一電離能由大到小的順序為_，基態(tài)鐵原子的價電子排布式為_。(2)Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，則Fe(CO)5的晶體類型是_，F(xiàn)e(CO)5在空氣中燃燒后剩余固體呈紅棕色，其化學方程式為_。(3)配合物Cu(NH3)2OOCCH3中碳原子的雜化類型是_，配體中提供孤對電子的原子是_。(4)用Cu(NH3)2OOCCH3除去CO的反應中，肯定有_形成。a離子鍵 b配位鍵c非極性鍵 d鍵(5)單質鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示，面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數(shù)之比為_，面心立方堆積與體心立方堆積的兩種鐵晶體的密度之比為_(寫出已化簡的比例式即可)。解析(1)同周期由左向右元素的第一電離能呈遞增趨勢，但是第A和第A族元素略大，因此C、N、O的第一電離能由大到小的順序為NOC。鐵為26號元素，根據構造原理確定，基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2。(2)根據題意知Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，熔點較低，則Fe(CO)5的晶體類型是分子晶體，F(xiàn)e(CO)5在空氣中燃燒生成氧化鐵和二氧化碳，化學方程式為4Fe(CO)513O22Fe2O320CO2。(3)配合物Cu(NH3)2OOCCH3中，羧基中碳原子的雜化類型是sp2，甲基中碳原子的雜化類型是sp3，配體中提供孤對電子的原子是氮原子。(4)用Cu(NH3)2OOCCH3除去CO的反應中，肯定有配位鍵、鍵形成，選bd。(5)根據晶胞結構利用均攤法分析，面心立方晶胞中含有的鐵原子個數(shù)為864，體心立方晶胞中含有的鐵原子數(shù)目為812，實際含有的鐵原子個數(shù)之比為21。設鐵原子半徑為r，面心立方堆積晶胞的棱長為a1，則a14r，體心立方堆積晶胞的棱長為a2，則a24r，設鐵原子質量為m(Fe)，則兩種鐵晶體的密度之比為43。答案(1)NOC3d64s2(2)分子晶體4Fe(CO)513O22Fe2O320CO2(3)sp2、sp3N(4)bd(5)214311磁性材料氮化鐵鎳合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨氣、氮氣、氫氧化鈉、鹽酸等物質在一定條件下反應制得。(1)Fe3的電子排布式是_。(2)NO和NH3中氮原子的雜化方式為_。(3)NH3的沸點高于PH3，其主要原因是_。(4)與N3具有相同電子數(shù)的三原子分子的空間構型是_。(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，剛開始時生成綠色Ni(OH)2沉淀，當氨水過量時，沉淀會溶解，生成Ni(NH3)62藍色溶液，則1 mol Ni(NH3)62含有的鍵的物質的量為_ mol。(6)鐵元素對應的單質在形成晶體時，采用如圖所示的堆積方式。則這種堆積模型的配位數(shù)為_，如果Fe的原子半徑為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則計算此單質的密度表達式為_gcm3(不必化簡)。解析(1)Fe為26號元素，則Fe3的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)NO為平面三角形，氮原子為sp2雜化；NH3為三角錐形的分子，氮原子為sp3雜化。(4)N3電子數(shù)為10，與N3具有相同電子數(shù)的三原子分子為H2O，分子的空間構型為V形。(5)在Ni(NH3)62中，每個氮原子與3個氫原子形成鍵，同時還與鎳原子形成配位鍵，也是鍵，因此1 mol Ni(NH3)62含有的鍵為4 mol624 mol。(6)鐵元素對應的單質在形成晶體時，采用如圖所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，即在立方體的中心有一個鐵原子，與這個鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個頂點，所以鐵的配位數(shù)為8，每個立方體中含有的鐵原子數(shù)為812，如果Fe的原子半徑為a cm，則立方體的邊長為 cm，對應的體積為( cm)3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，所以鐵單質的密度表達式為 gcm3。答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)sp2、sp3(3)NH3分子間存在氫鍵(4)V形(5)24(6)812(2018貴州省普通高等學校招生適應性考試)第四周期中的18種元素具有重要的用途，在現(xiàn)代工業(yè)中備受青睞。(1)鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。基態(tài)Cr原子中，電子占據最高能層的符號為_，該能層上具有的原子軌道數(shù)為_，電子數(shù)為_。(2)第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大，總趨勢是逐漸增大的，30Zn與31Ga的第一電離能是否符合這一規(guī)律？_(填“是”或“否”)，原因是_(如果前一問填“是”，此問可以不答)。(3)鎵與第A族元素可形成多種新型人工半導體材料，砷化鎵(GaAs)就是其中一種，其晶體結構如圖所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶體中，每個Ga原子與_個As原子相連，與同一個Ga原子相連的As原子構成的空間構型為_。(4)與As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子雜化的類型_；一定壓強下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫時首先液化的是_，理由是_。(5)鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結構如圖所示，則氮化鐵的化學式為_；設晶胞邊長為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度為_ gcm3(用含a和NA的式子表示)。解析(5)Fe：864，N：1，所以氮化鐵的化學式是Fe4N。a3NAM(Fe4N)， gcm3。答案(1)N161(2)否30Zn的4s能級處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定(3)4正四面體(4)sp3NH3因為氨分子間存在氫鍵，分子間作用力更大，沸點更高，降溫時先液化(5)Fe4N238/(a3NA)