《（新課改省份專用）2020版高考化學一輪復習 第五章 第四節(jié) 晶體結構與性質學案（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（新課改省份專用）2020版高考化學一輪復習 第五章 第四節(jié) 晶體結構與性質學案（含解析）.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第四節(jié)晶體結構與性質 考點(一)　晶體常識和常見四種晶體的性質 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．晶體 (1)晶體與非晶體的比較 比較 晶體 非晶體 結構特征 構成粒子周期性有序排列 構成粒子無序排列 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 測定其是否有固定的熔點 科學方法 對固體進行 X射線衍射實驗 (2)晶胞 ①概念：描述晶體結構的基本單元。 ②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。 2．四種晶體類型的結構與性質 晶體類型 比較項目 分子晶體 共價晶體 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 電和熱的良導體 晶體不導電，水溶液或熔融態(tài)導電 物質類別及實例 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Na2O)、強堿(如KOH)、絕大部分鹽(如NaCl) [注意]?、俪叵聻闅鈶B(tài)或液態(tài)的物質，其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。 ②共價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。 ③共價晶體熔化時，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。 [題點練通] 1.下列屬于分子晶體的性質的是(　　) A．組成晶體的微粒是離子 B．能溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃ C．熔點為1 400 ℃，可作半導體材料，難溶于水 D．熔點高，硬度大 解析：選B　分子晶體的組成微粒是分子，A錯誤；分子晶體的主要性質有熔、沸點低，硬度小，晶體固態(tài)和熔融狀態(tài)時均不導電，C、D錯誤；極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，B正確。 2．根據(jù)表中幾種物質的熔點和沸點數(shù)據(jù)，判斷下列有關說法中錯誤的是(　　) NaCl MgO AlCl3 SiCl4 單質B 熔點/℃ 801 2 852 190 －68 2 300 沸點/℃ 1 465 3 600 182.7 57 2 500 注：AlCl3熔點在2.5105Pa條件下測定。 A．SiCl4常溫下是液態(tài) B．單質B是共價晶體 C．AlCl3是分子晶體 D．MgO是金屬晶體 解析：選D　根據(jù)晶體性質特點及表中數(shù)據(jù)進行分析，SiCl4熔點為－68 ℃，沸點為57℃，常溫下為液體，A正確；單質B的熔、沸點很高，是共價晶體，B正確；AlCl3的熔、沸點低，是分子晶體，C正確；MgO是離子晶體，D錯誤。 3．下列四種有關性質的敘述，可能屬于金屬晶體的是(　　) A．由分子間作用力結合而成，熔點低 B．固體或熔融后易導電，熔點在1 000 ℃左右 C．由共價鍵結合網(wǎng)狀結構，熔點高 D．固體不導電，但溶于水或熔融后能導電 解析：選B　由分子間作用力結合而成，熔點低，屬于分子晶體的性質，A錯誤；由共價鍵結合網(wǎng)狀結構，熔點高，屬于原子晶體的性質，C錯誤；固體不導電，但溶于水或熔融后能導電，屬于離子晶體的性質，D錯誤。 4.在一定條件下，可得到一種共價晶體CO2(如圖所示)，下列對該物質的推斷一定不正確的是(　　) A．該晶體中含有極性鍵 B．該晶體易汽化，可用作制冷材料 C．該晶體有很高的熔、沸點 D．該晶體硬度大，可用作耐磨材料 解析：選B　共價晶體CO2具有空間網(wǎng)狀結構，其成鍵情況也發(fā)生了變化，由原來的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I，但化學鍵依然為極性共價鍵，故A正確；共價晶體具有硬度大，熔、沸點高等特點，故C、D正確，B錯誤。 5．(1)(2017全國卷Ⅲ)Mn(NO3)2中的化學鍵除了σ鍵外，還存在__________________。 (2)(2016全國卷Ⅰ)Ge單晶具有金剛石型結構，其微粒之間存在的作用力是________。 (3)(2016全國卷Ⅱ)單質銅及鎳都是由________鍵形成的晶體。 (4)(2015全國卷Ⅰ)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于________晶體。 (5)(2015全國卷Ⅱ)氧和鈉的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。 答案：(1)離子鍵和π鍵(Π鍵)　(2)共價鍵　(3)金屬　(4)分子　(5)分子晶體　離子晶體 6．(1)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4，呈正四面體構型。試推測Ni(CO)4的晶體類型是________，Ni(CO)4易溶于________(填標號)。 A．水 B．四氯化碳 C．苯 D．硫酸鎳溶液 (2)實驗測得鋁元素與氯元素形成化合物的實際組成為Al2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知Al2Cl6在加熱時易升華，Al2Cl6屬于____________(填晶體類型)晶體 。Na[Al(OH)4]屬于____________(填晶體類型)晶體，存在的化學鍵有________________________。 (3)原子簇是由幾個到幾百個原子形成的聚集體，如鋁原子簇Al13、Al14。已知原子簇價電子總數(shù)為2,8,20,40,58…時，原子簇通常可穩(wěn)定存在。其中Al13的性質與鹵素性質相似，則鋁原子簇Al13屬于____________晶體，鋁原子之間的作用力為________。 解析：(1)由“易揮發(fā)性液體”可知Ni(CO)4是分子晶體，由“正四面體構型”可知Ni(CO)4是非極性分子，易溶于非極性溶劑四氯化碳和苯中。(2)由圖可知，Al2Cl6是分子晶體。Na[Al(OH)4]是離子化合物，故是離子晶體，存在離子鍵、極性共價鍵、配位鍵。(3)由題目信息可知，鋁原子簇Al13應為分子晶體，內部鋁原子之間的作用力為共價鍵。 答案：(1)分子晶體　BC　(2)分子　離子　離子鍵、極性共價鍵、配位鍵　(3)分子　共價鍵 [方法規(guī)律]　“五依據(jù)”突破晶體類型判斷 (1)依據(jù)構成晶體的粒子和粒子間的作用判斷 ①離子晶體的構成粒子是陰、陽離子，粒子間的作用是離子鍵。②共價晶體的構成粒子是原子，粒子間的作用是共價鍵。③分子晶體的構成粒子是分子，粒子間的作用為范德華力或氫鍵。④金屬晶體的構成粒子是金屬陽離子和自由電子，粒子間的作用是金屬鍵。 (2)依據(jù)物質的類別判斷 ①金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如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(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、酸、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)是分子晶體。③常見的共價晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。④金屬單質(常溫汞除外)與合金是金屬晶體。 (3)依據(jù)晶體的熔點判斷 ①離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至1 000余度。②共價晶體熔點高，常在1 000度至幾千度。③分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下至很低溫度。④金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當?shù)偷摹? (4)依據(jù)導電性判斷 ①離子晶體水溶液及熔化時能導電。②共價晶體一般為非導體。③分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(主要指酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內的化學鍵斷裂形成自由離子也能導電。④金屬晶體是電的良導體。 (5)依據(jù)硬度和機械性能判斷 ①離子晶體硬度較大或硬而脆。②共價晶體硬度大。③分子晶體硬度小且較脆。④金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。 7.下列物質的熔點高低順序正確的是(　　) A．金剛石>碳化硅>晶體硅 B．氧化鋁>氯化鉀>氯化鈉 C．H2O>NH3>PH3>AsH3 D．生鐵>Na>純鐵 解析：選A　鍵能：C—C>Si—C>Si—Si，鍵能越大，物質的熔點越高，A正確；因為Na＋的離子半徑比K＋小，NaCl的離子鍵強于KCl，故NaCl晶體的熔點高于KCl晶體，B錯誤；PH3和AsH3中不存在氫鍵，其熔點高低與范德華力有關，而相對分子質量越大，范德華力越大，物質的熔點越高，故PH3的熔點低于AsH3，C錯誤；純鐵的熔點高于生鐵(合金)，鈉的熔點最低，D錯誤。 8．下列各組物質的熔點均與所含化學鍵的鍵能有關的是(　　) A．CaO與CO2 B．NaCl與HCl C．SiC與SiO2 D．Cl2與I2 解析：選C　A項，CaO是離子化合物，熔化時斷裂離子鍵，而CO2在固態(tài)時是分子晶體，熔化時破壞的是范德華力，與化學鍵無關；B項，NaCl是離子化合物，熔化時斷裂離子鍵，而HCl在固態(tài)時是分子晶體，熔化時破壞的是范德華力，與化學鍵無關；C項，SiC和SiO2都是共價晶體，熔化時斷裂的是共價鍵，與化學鍵有關；D項，Cl2和I2在固態(tài)時都是分子晶體，熔化時破壞的是范德華力，與化學鍵無關。 9．(2019成都模擬)幾組物質的熔點(℃)數(shù)據(jù)如表所示： A組熔點/℃ B組熔點/℃ C組熔點/℃ D組熔點/℃ 金剛石：>3 550 Li：181 HF：－83 NaCl 硅晶體：1 410 Na：98 HCl：－115 KCl 硼晶體：2 300 K：64 HBr：－89 RbCl 二氧化硅：1 732 Rb：39 HI：－51 MgO：2 800 據(jù)此回答下列問題： (1)①由表格中數(shù)據(jù)可知，A組中物質的熔點普遍偏高，A組物質屬于________晶體，其熔化時克服的粒子間作用力是______________；②二氧化硅的熔點高于硅晶體，原因是 ________________________________________________________________________。 (2)B組晶體中存在的作用力是________，其共同的物理性質是________(填序號)。 ①有金屬光澤?、趯щ姟、蹖帷、芫哂醒诱剐? (3)C組中HF的熔點反常是由于________________________________。 (4)D組晶體可能具有的性質是________(填序號)。 ①硬度小?、谒芤耗軐щ姟、酃腆w能導電 ④熔融狀態(tài)能導電 (5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點由高到低的順序為__________________，MgO晶體的熔點高于其他三者，其原因是_______________________________________________。 解析：(5)晶格能與離子所帶電荷數(shù)和離子半徑有關，所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，晶體熔點越高。 答案：(1)①共價　共價鍵?、赟i—O鍵的鍵長小于Si—Si鍵的，SiO2的鍵能大　(2)金屬鍵?、佗冖邰? (3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多 (4)②④　(5)NaCl>KCl>RbCl　MgO為離子晶體，離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，熔點越高 10．(1)(2017全國卷Ⅰ)K和Cr屬于同一周期， 且核外最外層電子構型相同，但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低，原因是____________________________________________。 (2)(2017全國卷Ⅲ)在CO2低壓合成甲醇反應(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為________________________，原因是________________________________________________________________________。 (3)(2016全國卷Ⅲ)GaF3的熔點高于1 000 ℃，GaCl3的熔點為77.9 ℃，其原因是________________________________________________________________________。 (4)(2015全國卷Ⅱ)單質氧有兩種同素異形體，其中沸點高的是________(填分子式)，原因是________________________________________________________________________。 答案：(1)K的原子半徑較大且價電子數(shù)較少，金屬鍵較弱 (2)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多，CO2和H2均為非極性分子，CO2的相對分子質量較大，范德華力較大 (3)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體 (4)O3　O3相對分子質量較大，范德華力大 11．(1)Na2SO4的熔點為884 ℃，NaNO3的熔點為307 ℃，Na2SO4熔點更高的原因是 ________________________________________________________________________。 (2)晶體硅的結構與金剛石非常相似，金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)的熔點由高到低的順序為______________(填化學式)。 (3)如表所示是一組物質的沸點數(shù)據(jù)： 有機物 甲醇(CH3OH) 丙烯(CH3CH==CH2) 一氟甲烷(CH3F) 相對分子質量 32 42 34 沸點/℃ 64.7 －47.7 －78.2 甲醇相對分子質量較小，沸點卻高于其他兩種物質的原因是________________________。 解析：(1)由于Na2SO4和NaNO3均為離子晶體，SO所帶電荷比NO的多，故Na2SO4熔點較高。(2)金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)均是共價晶體，原子半徑：CSiC>Si。(3)由于甲醇分子間存在氫鍵，從而導致甲醇沸點高。 答案：(1)Na2SO4和NaNO3均為離子晶體，SO所帶電荷比NO的多，故熔點較高 (2)C>SiC>Si　(3)甲醇分子間存在氫鍵 [歸納拓展] “兩角度”比較晶體熔、沸點的高低 (1)不同類型晶體熔、沸點的比較 ①不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律：共價晶體＞離子晶體＞分子晶體。 ②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)同種類型晶體熔、沸點的比較 ①共價晶體 原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大，物質的熔、沸點越高，如熔點：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，晶體的熔、沸點越高，如熔點：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。 ③分子晶體 a．分子間范德華力越大，物質的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 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SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，其分子的極性越大，熔、沸點越高，如CH3Cl＞CH3CH3。 d．同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如正戊烷>異戊烷>新戊烷。 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，金屬晶體的熔、沸點越高，如熔、沸點：Na＜Mg＜Al。 考點(二)　五類常見晶體模型與晶胞計算 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．典型晶體模型 (1)共價晶體(金剛石和二氧化硅) ①金剛石晶體中，每個C與另外 4個C形成共價鍵，C—C 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。 ②SiO2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 Si—O鍵。 (2)分子晶體 ①干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有 12個。 ②冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的 4個水分子以氫鏈相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 2 mol“氫鍵”。 (3)離子晶體 ①NaCl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－。 ②CsCl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。 2．幾種常見的晶胞結構及晶胞含有的粒子數(shù)目 A．NaCl(含 4個Na＋，4個Cl－)。 B．干冰(含 4個CO2)。 C．CaF2(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)。 [題點練通] 1.石英晶體的晶胞結構圖如圖所示，在含x mol SiO2的石英晶體中，含有Si—O鍵為(　　) A．x mol　　　　　　　　B．2x mol C．3x mol D．4x mol 解析：選D　SiO2晶體中1個Si原子連接4個O原子形成4個Si—O鍵，故x mol SiO2晶體中含有4x mol Si—O鍵。 2.某離子晶體的晶體結構中最小重復單元如圖所示。X為陰離子，在正方體內，Y為陽離子，分別在頂點和面心，則該晶體的化學式為(　　) A．Y2X B．YX2 C．Y7X4 D．Y4X7 解析：選B　X在正方體內，晶胞中的8個X離子完全被這1個晶胞占有；Y分別在頂點和面心，頂點上的離子被1個晶胞占有，面心上的離子被1個晶胞占有，所以1個晶胞實際占有的Y離子為8＋6＝4，則該晶體的化學式為YX2。 3．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，六方堆積(鎂型)、面心立方堆積(銅型)和體心立方堆積(鉀型)，圖a、b、c分別代表這三種晶胞的結構，其晶胞內金屬原子個數(shù)比為(　　 ) A．11∶8∶4 B．3∶2∶1 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 解析：選B　a中原子個數(shù)＝12＋2＋3＝6，b中原子個數(shù)＝8＋6＝4，c中原子個數(shù)＝1＋8＝2，所以其原子個數(shù)比是6∶4∶2＝3∶2∶1。 4.科學家把C60和K摻雜在一起制造出的化合物具有超導性能，其晶胞如圖所示。該化合物中的K原子和C60分子的個數(shù)比為(　　) A．3∶1 B．1∶3 C．1∶20 D．20∶1 解析：選A　根據(jù)晶胞結構可以判斷該晶胞中含C60分子數(shù)目為8＋1＝2，含K原子數(shù)目為26＝6，所以K原子與C60分子的個數(shù)比為3∶1。 5．某物質的晶體中含有a、b、c三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面面心中的b元素的原子未能畫出)。則晶體中a、b、c的原子個數(shù)比為(　　) A．1∶3∶1 B．2∶3∶1 C．2∶2∶1 D．1∶3∶3 解析：選A　利用均攤法計算。據(jù)圖知，該正方體中a原子個數(shù)＝8＝1，b原子個數(shù)＝6＝3，c原子個數(shù)＝1，所以晶體中a、b、c的原子個數(shù)比為1∶3∶1。 6．(2015全國卷Ⅰ節(jié)選)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： (1)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。 (2)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。 解析：(1)由石墨烯的結構可知，每個C原子連接3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6＝2。(2)由金剛石的結構可知，每個C可參與形成4條C—C鍵，其中任意兩條邊(共價鍵)可以構成2個六元環(huán)。根據(jù)組合知識可知四條邊(共價鍵)任選其中兩條有6組，62＝12。因此每個C原子連接12個六元環(huán)。六元環(huán)中C原子采取sp3雜化，為空間六邊形結構，最多有4個C原子位于同一平面。 答案：(1)3　2　(2)12　4 [方法規(guī)律]　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。 (2)方法： ①長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算 ②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占 。 (3)圖示： [注意]　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。 7.(2018全國卷Ⅰ節(jié)選)Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為__________gcm－3(列出計算式)。 解析：由題給圖示可知，Li位于晶胞內部，O位于頂點和面心，因此一個晶胞有8個Li，O原子個數(shù)＝6＋8＝4。因此一個Li2O晶胞的質量＝ g，一個晶胞的體積為(0.466 510－7)3 cm3，即該晶體密度＝ gcm－3。 答案： 8.(2018全國卷Ⅱ節(jié)選)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M、阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達式為__________gcm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為________nm。 解析：分析晶胞結構可知，F(xiàn)e2＋位于棱邊和體心，S位于頂點和面心，因此每個晶胞中含有的Fe2＋個數(shù)＝12＋1＝4，每個晶胞中含有的S個數(shù)＝6＋8＝4，即每個晶胞中含有4個FeS2。一個晶胞的質量＝ g，晶胞的體積＝(a10－7)3 cm3，該晶體密度＝ gcm－3＝1021 gcm－3。正八面體的邊長即為兩個面心點的距離，因此正八面體的邊長為a nm。 答案：1021　a 9.(2018全國卷Ⅲ節(jié)選)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為________。六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為________gcm－3(列出計算式)。 解析：金屬Zn晶體為六方最密堆積方式(A3型)。六棱柱底邊邊長為a cm，則六棱柱上下面的面積均為6a2 cm2，則六棱柱的體積為6a2c cm3，鋅原子在六棱柱的頂點、上下面心和晶胞內，一個晶胞含鋅原子個數(shù)＝12＋2＋3＝6，因此一個晶胞中Zn的質量＝ g，由此可知，Zn的密度＝ gcm－3。 答案：六方最密堆積(A3型)　 10．(2017全國卷Ⅰ節(jié)選)(1)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學材料，具有鈣鈦礦型的立方結構，邊長為a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與O間的最短距離為________ nm，與K緊鄰的O個數(shù)為________。 (2)在KIO3晶胞結構的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于________位置，O處于________位置。 解析：(1)二者間的最短距離為晶胞面對角線長的一半，即0.446 nm≈0.315 nm。由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心，所以與鉀緊鄰的氧原子有12個。(2)想象4個晶胞緊密堆積，則I處于頂角，O處于棱心，K處于體心。 答案：(1)0.315　12　(2)體心　棱心 11．(2017全國卷Ⅲ節(jié)選)MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a＝0.420 nm，則r(O2－)為_______nm。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數(shù)為a′＝0.448 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－)]2＝2a2，解得r(O2－)＝0.420 nm≈0.148 nm；MnO也屬于NaCl型結構，根據(jù)晶胞的結構可得2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代入數(shù)據(jù)解得r(Mn2＋)＝0.076 nm。 答案：0.148　0.076 12．鍺(Ge)是典型的半導體材料，在電子、材料等領域應用廣泛。鍺單晶具有金剛石型結構?；卮鹣铝袉栴}： (1)金剛石晶胞如圖1所示，其中含有________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，碳原子在晶胞中的空間占有率為__________(不要求計算結果)。 (2)晶胞有兩個基本要素：①原子坐標參數(shù)，表示晶胞內部各原子的相對位置，如圖2為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0)；B為；C為。則D原子的坐標參數(shù)為________。②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)a′＝565.76 pm，其密度為________gcm－3(列出計算式即可)。 解析：(1)由金剛石的晶胞結構可知，晶胞內部有4個C原子，面心上有6個C原子，頂點有8個C原子，所以金剛石晶胞中C原子數(shù)目為4＋6＋8＝8；若C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，則正方體體對角線長度的就是C—C鍵的鍵長，即a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空間占有率＝＝＝。(2)①對照晶胞圖示、坐標系以及A、B、C的坐標，選A作為參照，觀察D在晶胞中的位置，由B、C的坐標可以推知D的坐標為。②類似金剛石晶胞，1個Ge單晶的晶胞中含有8個鍺原子，則ρ＝ gcm－3＝ gcm－3。 答案：(1)8　　 (2)①?、? 13．(2019廣東六校聯(lián)考)鐵、鈷、鎳的性質非常相似，它們的化合物應用十分廣泛。回答下列問題： (1)基態(tài)鐵原子的價電子排布式為____________。鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)最多的是____________。 (2)CoCl2溶于氨水并通入空氣，可從溶液中結晶出橙黃色的[Co(NH3)6]Cl3晶體。該配合物中配體分子的立體構型是_________，其中心原子的雜化軌道類型為_________。 (3)鐵、鎳易與CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，F(xiàn)e(CO)5的熔點為253 K，沸點為376 K，則Ni(CO)4固體屬于________晶體，其中存在的化學鍵類型為__________________。 (4)NiO、FeO的晶體結構類型與氯化鈉的相同，Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點：NiO____(填“>”“<”或“＝”)FeO，原因是___________________________。 (5)Fe3O4晶體中，O2－的重復排列方式如圖所示，該排列方式中存在著由如1、3、6、7的O2－圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2－圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2＋和另一半Fe3＋填充在正八面體空隙中，則Fe3O4晶體中，正四面體空隙數(shù)與O2－數(shù)之比為________，有________%的正八面體空隙沒有填充陽離子。Fe3O4晶胞中有8個圖示結構單元，晶體密度為5.18 gcm－3，則該晶胞參數(shù)a＝__________pm。(寫出表達式) 解析：(1)鐵是26號元素，基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2；鈷、鎳的基態(tài)原子的價電子排布式分別為3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對電子數(shù)分別為4、3、2，未成對電子數(shù)最多的是鐵。(2)在[Co(NH3)6]Cl3晶體中配體分子是氨氣分子，氨氣分子中N原子的價層電子對個數(shù)＝3＋(5－31)＝3＋1＝4，立體構型是三角錐形，其中心原子的雜化軌道類型為sp3。(3)Fe(CO)5的熔點為253 K，沸點為376 K，熔沸點較低，因此Ni(CO)4的熔沸點也較低，Ni(CO)4固體屬于分子晶體；存在的化學鍵有配位鍵、共價鍵。(4)NiO、FeO的晶體結構類型均與氯化鈉的相同，說明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高。由于Ni2＋的離子半徑小于Fe2＋的離子半徑，所以熔點是NiO>FeO。(5)結構中如1、3、6、7的O2－圍成的正四面體空隙有8個，O2－數(shù)目為8＋6＝4，故正四面體空隙數(shù)與O2－數(shù)目之比為8∶4＝2∶1；如圖結構單元中每個棱心均為正八面體空隙中心，每個棱心被圖示結構單元所共用，故1個圖示結構單元中正八面體空隙數(shù)目為12＋1＝4,1個結構單元中有4個O2－，故有2個Fe3＋和1個Fe2＋，由題可知1個Fe3＋和1個Fe2＋填充在正八面體空隙中，即還有2個正八面體空隙沒有填充陽離子，有50%的正八面體空隙沒有填充陽離子。晶胞中有8個圖示結構單元，1 mol晶胞的質量為8g＝8232 g，則晶體密度＝＝5.18 gcm－3，故a＝1010pm。 答案：(1)3d64s2　鐵(或Fe)　(2)三角錐形　sp3 (3)分子　配位鍵、共價鍵 (4)>　相同電荷的離子，半徑越小，離子間的靜電作用力越大，離子晶體的晶格能越大 (5)2∶1　50　1010 [歸納拓展]　晶胞參數(shù)及相關計算 (1)晶胞參數(shù) ①晶胞的形狀和大小可用6個參數(shù)來表示，包含晶胞的3組棱長a、b、c和3組棱相互間的夾角α、β、γ。如立方晶胞中，晶胞參數(shù)a＝b＝c，α＝β＝γ＝90。 ②晶胞參數(shù)的計算 (2)晶體密度的計算方法 (3)空間利用率＝。 (4)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4r＝a(r為原子半徑)。 ④面心立方堆積4r＝a(r為原子半徑)。