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第十二章 第3讲 【2016化学大一轮步步高答案】


第3讲
[考纲要求]

晶体结构与性质

收集:樱满唯

1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解原

子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3.理解金属键的 含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质,了解金属晶体常见的堆积方式。

4.了解分 子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。5.能根据晶胞 确定晶体的组成并进行相关的计算。6.了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。 考点一 晶体常识

1.晶体与非晶体 晶体 结构特征 自范 性 性质 特征 熔点 异同 表现 间接 二者 区别 方法 2.得到晶体的途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 3.晶胞 (1)概念 描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。 深度思考 方法 科学 方法 结构微粒周期性有序排列 有 固定 各向异性 非晶体 结构微粒无序排列 无 不固定 各向同性

看是否有固定的熔点

对固体进行 X射线衍射实验

判断正误,正确的划“√”,错误的划“×” (1)固态物质一定是晶体( ) ) )

(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同(

(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列( (4)凡有规则外形的固体一定是晶体( (5)固体 SiO2 一定是晶体( ) )

(6)缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块( 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√

)

题组一 晶胞中原子个数的计算 1.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中 x 与 y 的个数比是________,乙中 a 与 b 的个数比是________,丙中一个晶胞中有________个 c 离子和________个 d 离子。

答案 2∶1 1∶1 4

4

1 1 解析 甲中 N(x)∶N(y)=1∶(4× )=2∶1;乙中 N(a)∶N(b)=1∶(8× )=1∶1;丙中 N(c)= 8 8 1 1 1 12× +1=4,N(d)=8× +6× =4。 4 8 2 2.下图为离子晶体空间构型示意图:( ● 阳离子, ○ 阴离子)以 M 代表阳离子,以 N 表示 阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:

A________、B________、C________。 答案 MN MN3 MN2

1 3 解析 在 A 中,含 M、N 的个数相等,故组成为 MN;在 B 中,含 M: ×4+1= (个),含 8 2 1 1 9 3 9 1 1 N: ×4+2+4× = (个),M∶N= ∶ =1∶3;在 C 中含 M: ×4= (个),含 N 为 1 个。 2 8 2 2 2 8 2 3.已知镧镍合金 LaNin 的晶胞结构如下图,则 LaNin 中 n=________。

答案 5 1 1 解析 La:2× +12× =3 2 6 1 1 Ni:12× +6× +6=15 2 2 所以 n=5。 4.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中 A、B、C 三种粒子数之比是 ( )

A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4 答案 B 1 1 1 1 解析 A 粒子数为 6× = ;B 粒子数为 6× +3× =2;C 粒子数为 1;故 A、B、C 粒子 12 2 4 6 数之比为 1∶4∶2。 5.右图是由 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 为+2 价,G 为- 2 价,则 Q 的化合价为________。

答案 +3 价 1 解析 R:8× +1=2 8 1 1 1 G:8× +8× +4× +2=8 4 4 2 1 Q:8× +2=4 4 R、G、Q 的个数之比为 1∶4∶2,则其化学式为 RQ2G4。

由于 R 为+2 价,G 为-2 价,所以 Q 为+3 价。 6.Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如右图所示。则该化合物的化学 式为________。

答案 CuH 1 1 1 解析 根据晶胞结构可以判断:Cu(●):2× +12× +3=6;H(?):6× +1+3=6,所以 2 6 3 化学式为 CuH。 7.科学家把 C60 和 K 掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能,其晶胞如图所示。该化合物 中的 K 原子和 C60 分子的个数比为________。

答案 3∶1 1 1 解析 根据晶胞结构可以判断 C60:8× +1=2,K:2×6× =6,所以 K 原子与 C60 分子的 8 2 个数之比为 3∶1。 题组二 晶胞的密度及微粒间距离的计算 8.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。试 分析:

(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 g· mol 1,晶体的密度为 ρ g· cm 3,阿伏加德罗常数的值为 NA,
- -

则晶体中两个距离最近的 X 之间的距离为________cm。 答案 (1)4 (2)XY2 或 Y2X (3) 2 3 M 2ρNA

解析 (1)从晶胞结构图中可直接看出,每个 Y 同时吸引 4 个 X。 1 1 (2)在晶胞中, 平均包含 X: 4× = , 平均包含 Y: 1, 所以在晶体中 X 和 Y 的个数之比为 1∶2, 8 2

晶体的化学式为 XY2 或 Y2X。 (3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量,数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。 1 由题意知,该晶胞中含有 1/2 个 XY2 或 Y2X,设晶胞的边长为 a cm,则有 ρa3NA= M,a= 2 3 3 M M ,则晶体中两个距离最近的 X 之间的距离为 2 cm。 2ρNA 2ρNA


9.Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如右图所示,若晶体密度为 a g· cm 3,则 Cu 与 F 最近距 离为________pm。(阿伏加德罗常数用 NA 表示,列出计算表达式,不用化简:图中○为 Cu, 为 F)

答案

3 3 4×83 ×1010pm 4 a· NA

1 1 解析 设晶胞的棱长为 x cm, 在晶胞中, Cu: 8× +6× =4; F: 4, 其化学式为 CuF。 a· (x)3· NA 8 2 =4M(CuF) x= 3 4M?CuF? 。 a· NA x x x 3 ? ?2+? ?2+? ?2= x。 2 2 2 2

最短距离为小立方体对角线的一半,小立方体的体对角线为 3 1 3 3 4×83 x· = · ×1010pm。 2 2 4 a· NA

所以最短距离为

10.如图为 Na2S 的晶胞,该晶胞与 CaF2 晶胞结构相似,设晶体密度是 ρ g· cm 3,试计算 Na




与 S2 的最短距离________(阿伏加德罗常数用 NA 表示 ,只写出计算式)。


答案

3 3 4×78 4 ρ· NA

1 1 解析 晶胞中,●个数为 8× +6× =4,○个数为 8, 8 2 其个数之比为 1∶2,所以●代表 S2 ,○代表 Na 。
- +

设晶胞边长为 a cm,则 a3· ρ· NA=4×78

a=

3 4×78 ρ· NA 3 4×78 ρ· NA

面对角线为 2×

1 2 3 4×78 其 为 × 4 4 ρ· NA 1 1 3 4×78 边长的 为 × 4 4 ρ· NA 所以其最短距离为 ? 3 4×78 3 4×78 2 1 × ?2+? × ?2 4 ρ· NA 4 ρ· NA



3 3 4×78 cm。 4 ρ· NA

晶胞计算的思维方法 1.晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一,也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素 材。晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒 半径、 夹角等, 密度的表达式往往是列等式的依据。 解决这类题, 一是要掌握晶体“均摊法” 的原理,二是要有扎实的立体几何知识,三是要熟悉常见晶体的结构特征,并能融会贯通, 举一反三。 2.“均摊法”原理

特别提醒 ①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞, 应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上 的棱、面心依次被 6、3、4、2 个晶胞所共有。 ②在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可用均摊法。 3.晶体微粒与 M、ρ 之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个微粒,则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒,其质量为 xM g(M 为微粒的相 对“分子”质量); 1 个晶胞的质量为 ρa3 g(a3 为晶胞的体积), 则 1 mol 晶胞的质量为 ρa3NA g,

因此有 xM=ρa3NA。 考点二 突破四类晶体的组成和性质

1.四类晶体的比较 类型 比较 构成粒子 粒子间的相 互作用力 硬度 分子晶体 原子晶体 金属晶体 金属阳离子、 自由电子 金属键 有的很大, 有的很 小 有的很高, 有的很 低 常见溶剂难溶 离子晶体

分子

原子

阴、阳离子

分子间作用力

共价键

离子键

较小

很大

较大

熔、沸点

较低

很高

较高 大多数易溶于水 等极性溶剂 晶体不导电, 水溶 液或熔融态导电

溶解性

相似相溶 一般不导电, 溶于 水后有的导电 所有非金属氢化 物(如水、硫化 氢)、部分非金属

难溶于任何溶剂 一般不具有导电 性, 个别为半导体

导电、导热性

电和热的良导体

部分非金属单质 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)

物质类别及 举例

单质(如卤素 X2)、 (如金刚石、硅、 部分非金属氧化 物(如 CO2、 SO2)、 几乎所有的酸、 绝 大多数有机物(有 机盐除外) 晶体硼),部分非 金属化合物(如 SiC、SiO2)

2.离子晶体的晶格能 (1)定义 气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:kJ· mol 1。


(2)影响因素 ①离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。 ②离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大。

(3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,且熔点越高,硬度越大。 深度思考 1.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)√

2.CO2 和 SiO2 在物理性质上有较大差异,而在化学性质上却有较多相似,你知道原因吗? 答案 决定二者物理性质的因素:晶体类型及结构、微粒间的作用力。CO2 是分子晶体,其 微弱的分子间作用力是其决定因素,SiO2 是原子晶体,其牢固的化学键是其决定因素。二者 的化学性质均由其内部的化学键决定,而 C—O 与 Si—O 键都是极性键。 特别提醒 (1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高,如石英的熔点为 1 710 ℃,MgO 的熔点 为 2 852 ℃。 (2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高, 如 Na 的熔点为 97 ℃, 尿素的熔点为 132.7 ℃。 3.在下列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、 SiC、晶体硅、金刚石。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是_____________________________________________。 (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________________。 (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________。 (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。 (5)其中含有极性共价键的非极性分子是_______________________________________。 (6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________。 (7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________________。 (8)其中含有极性共价键的原子晶体是_______________________________________。 答案 (1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2 (6)C2H2 (7)H2O2 (5)CO2、CCl4、C2H2

(8)SiO2、SiC

题组一 晶体类型的判断

1.有下列八种晶体:A.水晶 B.冰醋酸 C.氧化镁 D.白磷 E.晶体氩 F.铝 化铵 H.金刚石。用序号回答下列问题: (1)直接由原子构成的晶体是________,属于原子晶体的化合物是__________。

G.氯

(2)由极性分子构成的晶体是________,含有共价键的离子晶体是________,属于分子晶体的 单质是________。 (3)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__________,需克服共价键的是__________。 答案 (1)AEH A (2)B G DE (3)F BD AH

2.现有几组物质的熔点(℃)数据: A组 金刚石:3 550 ℃ 硅晶体:1 410 ℃ 硼晶体:2 300 ℃ 二氧化硅:1 723 ℃ 据此回答下列问题: (1)A 组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________。 (2)B 组晶体共同的物理性质是________(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性 (3)C 组中 HF 熔点反常是由于_________________________________________。 (4)D 组晶体可能具有的性质是__________(填序号)。 ①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电 B组 Li:181 ℃ Na:98 ℃ K:64 ℃ Rb:39 ℃ C组 HF:-83 ℃ HCl:-115 ℃ HBr:-89 ℃ HI:-51 ℃ D组 NaCl:801 ℃ KCl:776 ℃ RbCl:718 ℃ CsCl:645 ℃

(5)D 组 晶 体 的 熔 点 由 高 到 低 的 顺 序 为 NaCl>KCl>RbCl>CsCl , 其 原 因 为 _______________________________________________。 解题指导 通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质,应用氢键解释 HF 的熔 点反常,利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。 答案 (1)原子 共价键 (2)①②③④ (3)HF 分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出 HF 分子间能形成氢键即 可) (4)②④ (5)D 组晶体都为离子晶体,r(Na )<r(K )<r(Rb )<r(Cs ),在离子所带电荷数相同的情况下, 半径越小,晶格能越大,熔点就越高 解析 (1)根据 A 组熔点很高, 为原子晶体, 是由原子通过共价键形成的。 (2)B 组为金属晶体, 具有①②③④四条共性。(3)HF 中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)D 组属于离子晶体, 具有②④两条性质。(5)D 组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。 3.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: 序号 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液或 熔融导电 不导电 液态不导 电 水溶液与 Ag 反应 白色沉淀 不反应 白色沉淀


A B C

811 3 500 -114.2

较大 很大 很小

易溶 不溶 易溶

(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 解析 根据 A、B、C 所述晶体的性质可知,A 为离子晶体,只能为 NaCl,微粒间的作用力 为离子键;B 应为原子晶体,只能为金刚石,微粒间的作用力为共价键;C 应为分子晶体, 且易溶于水,只能为 HCl,微粒间的作用力为范德华力。

晶体类型的 5 种判断方法 1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 (1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。 (2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。 (3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。 (4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。 2.依据物质的分类判断 (1)金属氧化物(如 K2O、Na2O2 等)、强碱(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)原子晶体熔点很高。

(3)分子晶体熔点低。 (4)金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低。 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)金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。 注意 (1)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)。 (2)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 1.42×10 碳碳共价键的键长(键长为 1.54×10
-10 -10

m,比金刚石中

m)短,所以熔、沸点高于金刚石。

(3)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 ℃)。 (4)合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。 题组二 晶体熔、沸点的比较 4.下列分子晶体中,关于熔、沸点高低的叙述中,正确的是( A.Cl2>I2 B.SiCl4<CCl4 C.NH3>PH3 D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3 答案 C 解析 A、B 项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高; C )

项属于分子结构相似的情况,但存在氢键的熔、沸点高;D 项属于相对分子质量相同,但分 子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高。 5.离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断 KCl、NaCl、CaO、BaO 四种晶体 熔点的高低顺序是 ( )

A.KCl>NaCl>BaO>CaO B.NaCl>KCl>CaO>BaO C.CaO>BaO>NaCl>KCl D.CaO>BaO>KCl>NaCl

答案 C 解析 离子晶体中,晶格能越大,晶体熔、沸点越高;离子所带电荷总数越多,半径越小, 晶格能越大。 6.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是( ①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ④Na、Mg、Al A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案 D 解析 ①中 Hg 在常温下为液态, 而 I2 为固态, 故①错; ②中 SiO2 为原子晶体, 其熔点最高, CO 是分子晶体,其熔点最低,故②正确;③中 Na、K、Rb 价电子数相同,其原子半径依次 增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降低,故③错;④中 Na、Mg、Al 价电子数依次增多,原 子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点逐渐升高,故④正确。 ③Na、K、Rb )

分类比较晶体的熔、沸点 1.不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律 原子晶体>离子晶体>分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,如汞、镓、铯等熔、沸点很低, 金属晶体一般不参与比较。 2.原子晶体 由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点: 金刚石>石英>碳化硅>硅。 3.离子晶体 一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶 体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。 4.分子晶体 (1)分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高。如 H2O>H2Te>H2Se>H2S。 (2)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 SnH4>GeH4>SiH4>CH4, F2<Cl2<Br2<I2。 (3)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, 其熔、 沸点越高, 如 CO>N2, CH3OH>CH3CH3。 (4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 如:CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>

考点三 突破五类晶体模型

1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)

(1)金刚石晶体中,每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键,C—C 键之间的夹角是 109° 28′,最小 的环是六元环。含有 1 mol C 的金刚石中,形成的共价键有 2 mol。 (2)SiO2 晶体中,每个 Si 原子与 4 个 O 成键,每个 O 原子与 2 个硅原子成键,最小的环是十 二元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是 Si 原子,1 mol SiO2 中含有 4 mol Si—O 键。 2.分子晶体 (1)干冰晶体中,每个 CO2 分子周围等距且紧邻的 CO2 分子有 12 个。

(2)冰的结构模型中,每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接,含 1 mol H2O 的冰中, 最多可形成 2 mol“氢键”。 3.离子晶体

(1)NaCl 型:在晶体中,每个 Na 同时吸引 6 个 Cl ,每个 Cl 同时吸引 6 个 Na ,配位数为 6。每个晶胞含 4 个 Na 和 4 个 Cl 。 (2)CsCl 型:在晶体中,每个 Cl 吸引 8 个 Cs ,每个 Cs 吸引 8 个 Cl ,配位数为 8。 4.石墨晶体
- + + - + -









石墨层状晶体中,层与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数 是 2,C 原子采取的杂化方式是 sp2。 5.常见金属晶体的原子堆积模型 结构型式 面心立方 最密堆积 体心立方 堆积 六方最密 堆积 常见金属 Cu、Ag、Au 配位数 12 晶胞

Na、K、Fe

8

Mg、Zn、Ti

12

特别提醒 (1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时, 要注意运用三维想象法。 如 NaCl 晶体中,Na 周围的 Na 数目(Na 用“○”表示):
+ + +

每个面上有 4 个,共计 12 个。 (2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu 等,要熟悉 以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时,可以直接套用某种结 构。 深度思考 1. 在晶体模型中, 金刚石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意义一样吗?分子晶体中有化 学键吗? 答案 不一样,金刚石中表示的是 C—C 共价键,而干冰中的“棍”表示分子间作用力;分 子晶体中多数含有化学键(如 CO2 中的 C===O 键),少数则无(如稀有气体形成的晶体)。 2 . 下 列 排 列 方 式 中 , A.ABCABCABC B . ABABABABAB C . ABBAABBA

D . ABCCBAABCCBA ,属于镁型堆积方式的是 ____________ ;属于铜型堆积方式的是 __________。 答案 B A

题组一 重视教材习题,做好回扣练习 1.(选修 3P82-2)下列各物质的晶体中,晶体类型相同的是( A.O2 和 SiO2 C.CO2 和 H2O 答案 C 2.(选修 3P84-1)在单质的晶体中,一定不存在( A.离子键 B.分子间作用力 C.共价键 D.金属离子与自由电子间的作用 答案 A 3. (选修 3P84-7)X 和 Y 两种元素的核电荷数之和为 22, X 的原子核外电子数比 Y 的少 6 个。 下列说法中不正确的是( ) ) B.NaI 和 I2 D.CCl4 和 NaCl )

A.X 的单质固态时为分子晶体 B.Y 的单质为原子晶体 C.X 与 Y 形成的化合物固态时为分子晶体 D.X 与碳形成的化合物为分子晶体 答案 C 4.(选修 3P84-8)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 题组二 强化记忆晶胞结构 5.判断下列物质的晶胞结构,将对应序号填在线上。 )

(1)干冰晶体②; (2)氯化钠晶体①; (3)金刚石④; (4)碘晶体③; (5)氟化钙⑥; (6)钠⑤; (7)冰晶体⑧; (8)水合铜离子⑦; (9)H3BO3 晶体⑩; (10)铜晶体⑨。 题组三 对晶胞结构的考查 6.下面有关晶体的叙述中,不正确的是( )

A.金刚石网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有 6 个碳原子 B.氯化钠晶体中,每个 Na 周围距离相等的 Na 共有 6 个 C.氯化铯晶体中,每个 Cs 周围紧邻 8 个 Cl
+ - + +

D.干冰晶体中,每个 CO2 分子周围紧邻 12 个 CO2 分子 答案 B 解析 氯化钠晶体中,每个 Na 周围距离相等的 Na 共 12 个,距离相等且最近的 Cl 共有 6 个。 7.(1)将等径圆球在二维空间里进行排列,可形成密置层和非密置层。在图 1 所示的半径相 等的圆球的排列中,A 属于________层,配位数是________;B 属于________层,配位数是 ________。 (2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,得到如图 2 所示的一种金属晶体的晶胞,它被 称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子的配位数是______,平均每个晶胞所占有的原 子数目是__________。
+ + -

(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图 2 所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第 __________ 周 期 第 ________ 族 , 元 素 符 号 是 ________ , 最 外 层 电 子 排 布 式 是 ________________________________________。 答案 (1)非密置 4 密置 6 (2)6 1 (3)六 ⅥA Po 6s26p4 题组四 金属晶胞中原子半径的计算 8.用晶体的 X 射线衍射法对 Cu 的测定得到以下结果:Cu 的晶胞为

面心立方最密堆积(如右图),已知该晶体的密度为 9.00 g· cm 3,晶胞中该原子的配位数为


________;Cu 的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为 NA,要求列式计算)。 答案 12 4×64 2 3 - × ≈1.27×10 8 4 9.00×6.02×1023

解析 设晶胞的边长为 a cm,则 a3· ρ· NA=4×64

a=

3 4×64 ρ· NA

面对角线为 2a 1 面对角线的 为 Cu 原子半径 4 r= 4×64 2 3 - × ≈1.27×10 8cm。 4 9.00×6.02×1023 探究高考 明确考向 全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研 1.[2014· 新课标全国卷Ⅰ,37(3)(4)]Cu2O 为半导体材料,在其立方晶胞内部有 4 个氧原子,其 余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有______个铜原子。Al 单质为面心立方晶体,其晶胞 参数 a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为______。列式表示 Al 单质的密度________ g· cm
-3

。 4×27 - 6.02×1023×?0.405×10 7?3

答案 16 12

2.[2014· 新课标全国卷Ⅱ,37(4)(5)]周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e,原子序数依次增 大。a 的核外电子总数与其周期数相同,b 的价电子层中的未成对电子有 3 个,c 的最外层电 子数为其内层电子数的 3 倍, d 与 c 同族; e 的最外层只有 1 个电子, 但次外层有 18 个电子。 回答下列问题: (4)e 和 c 形成的一种离子化合物的晶体结构如图 1,则 e 离子的电荷为________。 (5)这 5 种元素形成的一种 1∶1 型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长 的八面体结构(如图 2 所示)。

该化合物中,阴离子为________,阳离子中存在的化学键类型有________;该化合物加热时 首先失去的组分是________,判断理由是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (4)+1 (5)SO2 4


共价键和配位键 H2O H2O 与 Cu2 的配位键比 NH3 与 Cu2 的弱
+ +

1 解析 (4)e 为 Cu,c 为 O,由图 1 可知,晶胞中含 Cu 原子为 4 个,含 O 原子为 8× +1=2 8 个,故化学式为 Cu2O,O 为-2 价,则 Cu 为+1 价。(5)含有 H、N、O、S、Cu 5 种元素的

化合物,结合课本选修 3 络合物有关知识和题目所给信息,观察中心为 1 个 Cu2 ,周围为 4


个 NH3 分子和 2 个 H2O 分子, 得到该化合物化学式为[Cu(NH3)4]SO4· 2H2O, 加热时, 由于 H2O 和 Cu2 作用力较弱会先失去。


3.[2013· 新课标全国卷Ⅰ,37(2)(3)(4)(6)](2)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于 地壳中。 (3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以____________相结合,其晶 胞中共有 8 个原子,其中在面心位置贡献____________个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用 Mg2Si 和 NH4Cl 在液氨介质中反 应制得 SiH4,该反应的化学方程式为__________________。 (6)在硅酸盐中,SiO4 4 四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架


网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根:其中 Si 原子的杂化形式为 ______________,Si 与 O 的原子数之比为______________化学式为________________。

答案 (2)二氧化硅 (3)共价键 3 (4)Mg2Si+4NH4Cl===SiH4+4NH3+2MgCl2 (6)sp3
n 2 1∶3 [SiO3]2 n (或 SiO3 )
- -

1 解析 (3)金刚石晶胞的面心上各有一个原子,面上的原子对晶胞的贡献是 2 (6)在多硅酸根中每个硅原子都与 4 个 O 形成 4 个 Si—O 单键, 因而 Si 原子都是 sp3 杂化; 观 察图(b)可知,每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构,因而每个四面体 1 n- 中硅原子数是 1, 氧原子数为=2+2× =3, 即 Si 与 O 的原子个数比为 1∶3, 化学式为[SiO3]2 n 。 2 4.[2013· 新课标全国卷Ⅱ,37(3)(4)]前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中,A 和 B 的价电子层中未成对电子均只有 1 个,并且 A 和 B 的电子数相差为 8;与 B 位于同一周 期的 C 和 D,它们价电子层中的未成对电子数分别为 4 和 2,且原子序数相差为 2。 (3)A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。
- +

①该化合物的化学式为________;D 的配位数为__________; ②列式计算该晶体的密度__________g· cm 3。


(4)A 、B 和 C3 三种离子组成的化合物 B3CA6,其中化学键的类型有______________;该化
- + +

合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为__________,配位体是____________。 答案 (3)①K2NiF4 ② 6

39×4+59×2+19×8 - ≈3.4 6.02×1023×4002×1 308×10 30


(4)离子键、配位键 [FeF6]3

F



解析 有 4 个未成对电子的一定是过渡金属, 前四周期元素中只有 3d64s2 符合, 因而 C 为 Fe 元素,顺推出 D 为 Ni,B 为 K,A 为 F。 1 1 (3)①A(F)原子数= ×16+ ×4+2=8 4 2 1 B(K)原子数= ×8+2=4 4 1 D(Ni)原子数= ×8+1=2 8 即该化合物的化学式为 K2NiF4 D 的配位体是距其最近的异种原子 A,分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边, 共 6 个 A 原子。 (4)在 K3FeF6 中含有 K 与[FeF6]3 之间的离子键和[FeF6]3 中 Fe3 与 F 之间的配位键,在配离
+ - - + -

子[FeF6]3 中 F 是配位体。
- -

5.

[2012· 新课标全国卷,37(6)]ZnS 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方 ZnS 晶体结构如图所示,其晶胞边长为 540.0 pm,密度为______g· cm 3(列式并计算),a 位置


S2 与 b 位置 Zn2 之间的距离为______pm(列式表示)。
- +

4×?65+32? g· mol 1 - 6.02×1023 mol 1 答案 =4.1 - ?540×10 10 cm?3


270 135 2 或 或 135 3 109° 28′ 1-cos 109° 28′ sin 2
-10

解析 ZnS 晶胞的体积为(540.0×10

cm)3。S2 位于晶胞的顶点和面心,Zn2 位于晶胞的内
- +

1 1 - + 部,一个 ZnS 晶胞中含有 S2 :8× +6× =4 个,含有 4 个 Zn2 ,即一个 ZnS 晶胞含有 4 8 2 4×?65+32? g· mol 1 - 23 6.02×10 mol 1 - 2- 2+ 个 S 和 4 个 Zn ,则晶胞的密度为 =4.1 g· cm 3。ZnS 晶胞中,面对角 - ?540.0×10 10 cm?3


1 - + - 线上两个相邻 S2 的距离为 540 2 pm× =270 2 pm。每个 Zn2 与周围 4 个 S2 2

形成正四面体结构,两个 S2 与 Zn2 之间连线的夹角为 109° 28′,两个相邻 S2 与 Zn2 形成
- + - +

135 2 等腰三角形(如图所示),则 ab 之间的距离为 pm。 109° 28′ sin 2 各省市高考题调研 1.[2014· 江苏,21(A)—(5)]Cu2O 在稀硫酸中生成 Cu 和 CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体 中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为__________。

答案 12 2.[2014· 四川理综,8(3)]Z 基态原子的 M 层与 K 层电子数相等,它与某元素形成的化合物的 晶胞如下图所示,晶胞中阴离子和阳离子的个数之比是___________________________。

答案 2∶1 3.[2014· 福建理综,31(2)(3)(4)]氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳

定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的 耐磨性。它们的晶体结构如图所示。

(2)关于这两种晶体的说法,正确的是________(填序号)。 a.立方相氮化硼含有 σ 键和 π 键,所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 c.两种晶体中的 B—N 键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体 (3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为______________,其结 构 与 石 墨 相 似 却 不 导 电 , 原 因 是

________________________________________________________________________。 (4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为____________。该晶体的天然矿物在青藏 高原地下约 300 km 的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化 硼 合 成 立 方 相 氮 化 硼 需 要 的 条 件 应 是

________________________________________________________________________。 答案 (2)bc (3)平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3 高温、高压

解析 (2)立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有 σ 键和 π 键无关,与晶体的结构有关,即 立方相氮化硼晶体为原子晶体,硬度较大,a 错误;六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似,根 据石墨晶体可知其层和层之间是靠范德华力结合的,故其作用力小,质地较软,b 正确;B 和 N 都是非金属元素,两种晶体中的 B—N 键都是共价键,c 正确;六方相氮化硼晶体与石 墨晶体相似,属于混合型晶体,立方相氮化硼晶体为原子晶体,d 错误。 (3)六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似,同一层上的原子在同一平面内,根据六方相氮化硼晶 体的晶胞结构可知,1 个 B 原子与 3 个 N 原子相连,故为平面三角形结构;由于 B 最外层有 3 个电子都参与了成键,层与层之间没有自由移动的电子,故不导电。 (4)立方相氮化硼晶体的结构与金刚石相似,故 B 原子为 sp3 杂化;该晶体存在地下约 300 km 的古地壳中,因此制备需要的条件是高温、高压。 4.(2014· 海南,19 改编)Ⅰ.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4),下列叙述正确的是

(

)

A.SiX4 难水解 B.SiX4 是共价化合物 C.NaX 易水解 D.NaX 的熔点一般低于 SiX4 答案 B 解析 A 项,硅的卤化物(SiX4)的水解比较强烈,如 SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl、SiF4 +3H2O===H2SiO3↓+4HF,错误;B 项,硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成,属于共 价化合物,正确;C 项,钠的卤化物(NaX)属于强酸强碱盐,不发生水解,错误;D 项,钠的 卤化物(NaX)是由离子键构成的,属于离子晶体,SiX4 属于分子晶体,所以 NaX 的熔点一般 高于 SiX4,错误。 Ⅱ.碳元素的单质有多种形式,下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图:

回答下列问题: (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为____________。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 (3)C60 属于________晶体,石墨属于________晶体。 (4)石墨晶体中,层内 C—C 键的键长为 142 pm,而金刚石中 C—C 键的键长为 154 pm。其原 因是金刚石中只存在 C—C 间的________共价键,而石墨层内的 C—C 间不仅存在________ 共价键,还有________键。 (5)金刚石晶胞含有____________个碳原子。若碳原子半径为 r,金刚石晶胞的边长为 a,根 据硬球接触模型, 则 r=__________a, 列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率__________(不 要求计算结果)。 答案 (1)同素异形体 (3)分子 混合 (4)σ σ π(或大 π 或 p?p π) 3 8 4 8× πr3 3 3π = a3 16 (2)sp3 sp2

(5)8

解析 (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们的组成元素相同,结 构不同、性质不同,互称为同素异形体。(2)金刚石中碳原子与四个碳原子形成 4 个共价单键 (即 C 原子采取 sp3 杂化方式),构成正四面体;石墨中的碳原子采用 sp2 杂化轨道与相邻的三

个碳原子以 σ 键结合,形成正六边形的平面层状结构。(3)C60 中构成微粒是分子,所以属于 分子晶体;石墨的层内原子间以共价键结合,层与层之间以分子间作用力结合,所以石墨属 于混合晶体。 (4)在金刚石中只存在 C—C 之间的 σ 键; 石墨层内的 C—C 之间不仅存在 σ 键, 还存在 π 键。(5)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有 4 个 C 原子,面心上有 6 个 C 原子, 1 1 顶点有 8 个 C 原子,所以金刚石晶胞中 C 原子数目为 4+6× +8× =8;若 C 原子半径为 2 8 1 r,金刚石的边长为 a,根据硬球接触模型,则正方体对角线长度的 就是 C—C 键的键长,即 4 3 3 a=2r,所以 r= a;碳原子在晶胞中的空间占有率 w= 4 8 4 4 3 8× πr3 8× π×? a?3 3 3 8 3π = = 。 a3 a3 16

5.(2014· 山东理综,33)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨 烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。

(1)图甲中,1 号 C 与相邻 C 形成 σ 键的个数为________。 (2)图乙中, 1 号 C 的杂化方式是________, 该 C 与相邻 C 形成的键角________(填“>”“<” 或“=”)图甲中 1 号 C 与相邻 C 形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在 H2O 中,则氧化石墨烯中可与 H2O 形成氢键的原子有 ________(填元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C60), 某金属 M 与 C60 可制备一种低温超导材料, 晶胞如图丙所示, M 原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中 M 原子的个数为 ________,该材料的化学式为 ________。

答案 (1)3 (2)sp3 < (3)O、H

(4)12 M3C60

解析 (1)石墨烯是层状结构,每一层上每个碳原子都可与其他 3 个碳原子形成共价键。 (2)图乙中 1 号碳形成了 4 个共价键,故其杂化方式为 sp3;图甲中的键角为 120° ,而图乙中 1 号碳原子与甲烷中的碳原子类似,其键角接近 109° 28′。

(3)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键。 1 1 1 (4)一个晶胞中 M 原子的个数为 12× +9=12;一个晶胞中 C60 的个数为 8× +6× =4,M 4 8 2 与 C60 的个数比为 3∶1,故该材料的化学式为 M3C60。 练出高分 1.下列对晶体类型判断正确的是( 选项 A B C D 答案 C 2.关于晶体的叙述中,正确的是( ) Na2B2O7 原子晶体 离子晶体 离子晶体 分子晶体 ) CaF2 金属晶体 分子晶体 离子晶体 离子晶体 H3BO3 原子晶体 离子晶体 分子晶体 分子晶体 NH3 分子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体

A.原子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高 B.分子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定 C.分子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高 D.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体 答案 A 解析 B 项,分子的稳定性取决于分子内部的共价键强弱,与分子间作用力无关;C 项,分 子晶体熔、沸点高低,取决于分子间作用力的大小;D 项,也可能是分子晶体,如 HCl。 3.右图是金刚石晶体的结构示意图,则关于金刚石的描述不正确的是( )

A.C—C 键键角都为 109° 28′ B.最小的环由 6 个 C 原子构成 C.可溶于非极性溶剂 D.1 mol 金刚石含有 2 mol C—C 键 答案 C 4.近年来,科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物 (AlH3)n。已知,最简单的氢 铝化合物 Al2H6 的球棍模型如下图所示,它的熔点为 150 ℃,燃烧热极高。下列说法肯定错 误的是( )

A.Al2H6 在固态时所形成的晶体是分子晶体 B.Al2H6 在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水 C.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 D.氢铝化合物中可能存在组成为 AlnH2n+2 的物质(n 为正整数) 答案 D 解析 D 项,其通式应为 AlnH3n。 5.有关化学键和晶体的说法中正确的是( )

A.离子键的本质是静电作用,阴阳离子电荷越大、离子半径越小,静电作用越强 B.共价键的本质是共用电子对,因此必须由成键的两原子各提供一个电子形成 C.分子晶体的基本微粒是分子,分子晶体溶沸点由分子内部共价键强弱决定 D.原子晶体由于是空间网状结构,因此只能由碳、硅两元素构成 答案 A 6.下列说法正确的是( )

A.由于铵盐中是有离子键构成的,因而化学性质相当稳定 B.分子晶体中都存在分子间作用力,但可能不存在共价键 C.在常见的四种晶体类型中,都有“原子(离子)半径越大,物质熔点越低”的规律 D.常温下为气态或液态的物质,其固态时一定会形成分子晶体 答案 B 7.下列物质中一定含有离子的是( A.晶体氯 B.液态氯化铝 C.液态氯化氢 D.次氯酸钙 答案 D 8.下列叙述正确的是( ) )

A.离子晶体中,只存在离子键,不可能存在其他化学键 B.在氧族元素(O、S、Se、Te)的氢化物中,水的沸点最低 C.NaHSO4、Na2O2 晶体中的阴阳离子个数比均为 1∶2 D.晶体的熔点:金刚石>碳化硅>单晶硅 答案 D 解析 A 中离子晶体中一定含有离子键,也可能存在共价键;B 中氧族元素的氢化物都是分 子晶体,其熔沸点的高低取决于分子间作用力,水分子之间存在氢键使得其熔沸点特别高。 9.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 右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,每个晶胞含有 4 个 K 和 4 个 O2 B.晶体中每个 K 周围有 8 个 O2 ,每个 O2 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 答案 A
+ + + + + - - +





解析 由题中的晶胞结构知:有 8 个 K 位于顶点,6 个 K 位于面心,则晶胞中含有的 K 数 1 1 1 - - - 为(8× )+(6× )=4(个); 有 12 个 O2 位于棱上, 1 个 O2 处于中心, 则晶胞中含有 O2 数为 12× 8 2 4 +1=4(个),所以超氧化钾的化学式为 KO2;每个 K 周围有 6 个 O2 ,每个 O2 周围有 6 个 K
+ + - -







,与每个 K 距离最近的 K 有 12 个。 )





10.下列有关说法不正确的是(

A.水合铜离子的模型如图甲所示,1 个水合铜离子中有 4 个配位键 B.CaF2 晶体的晶胞如图乙所示,每个 CaF2 晶胞平均占有 4 个 Ca2


C.H 原子的电子云图如图丙所示,H 原子核外大多数电子在原子核附近运动 D.金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图丁所示,为最密堆积,每个 Cu 原子的配位数均为 12 答案 C 解析 电子云是用来表示电子出现的概率,但不代表有一个电子在那里,C 项错。 11.(2014· 江西新余一中模拟)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 晶胞相同,NaCl 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>MgO>CaCl2>冰>干冰 (3)小于 MgO 晶体中离子的电荷数大于 NaCl 晶体中离子电荷数;且 r(Mg2 )<r(Na )、r(O2
+ + -

)<r(Cl )



(4)4 8 (5)水分子之间形成氢健 解析 (2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关,离子半径越小,离子所带电荷 数越大,则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体,熔点最高,冰、干冰均为分子晶体,冰 中存在氢键,冰的熔点高于干冰。 1 1 + (4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析,8× +6× =4,氯化钙类似于氟化钙,Ca2 的 8 2 配位数为 8,Cl 配位数为 4。 12.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:


图Ⅲ 铜晶体中铜原子堆积模型 (1)图Ⅰ所示的 CaF2 晶体中与 Ca2 最近且等距离的 F 数为________________,图Ⅲ中未标号
+ -









































________________________________________________________________________。 (2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达 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 a×10 8cm,结合 CaF2 晶体的晶胞示意图,CaF2 晶
+ -











________________________________________________________________________。 答案 (1)8 12 (2)O 1∶6 (3)金属键

183.2 - (4)H3BO3 分子间作用力 (5) 3 g· cm 3 a 解析 (1)CaF2 晶体中 Ca2 的配位数为 8,F 的配位数为 4,Ca2 和 F 个数比为 1∶2,铜晶
+ - + -

体中未标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Ⅱ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。H3BO3 晶体是分子晶体,相互之间通过氢 键相连,每个 B 原子形成三条 B—O 极性键,每个 O 原子形成一条 O—H 极性价键,共 6 条 极性键。 (3)金属键理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成整块晶体的电子气,被所有原 子所共用,从而把所有的原子联系在一起,可以用来解释金属键的本质,金属的延展性、导 电性、传热性。 (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: 较小的离子数为 8×1/8+6× 1/2=4, 而较大的离子为 8 个, 从而确定晶胞顶点及六个面上的离子为 Ca2 ,晶胞内部的离子为 F ,1 个晶胞实际拥有 4 个
+ -

“CaF2”,则 CaF2 晶体的密度为 4×78 g· mol 1÷ [( 2a×10 8cm)3×6.02×1023mol 1]≈
- - -

183.2 a3

g· cm 3。


13. (1)氯酸钾熔化, 粒子间克服了________的作用力; 二氧化硅熔化, 粒子间克服了________ 的作用力;碘的升华,粒子间克服了________的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 ____________(填化学式)。 (2)下列六种晶体:①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤CS2,⑥金刚石,它们的熔点从低到高 的顺序为________(填序号)。

(3)在 H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF 中,由极性键形成的非极性分子是________,由非极 性键形成的非极性分子是________,能形成分子晶体的物质是________,含有氢键的晶体的 化学式是________________________,属于离子晶体的是____________________,属于原子 晶体的是____________________,五种物质的熔点由高到低的顺序是________________。 (4)A、B、C、D 为四种晶体,性质如下: A.固态时能导电,能溶于盐酸 B.能溶于 CS2,不溶于水 C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水 D.固态、液态时均不导电,熔点为 3 500℃ 试推断它们的晶体类型: A.________________;B.________________; C.________________;D.________________。 (5)相同压强下,部分元素氟化物的熔点见下表: 氟化物 熔点/℃ 试 解 释 上 表 中 氟 NaF 1 266 化 物 MgF2 1 534 熔 点 SiF4 183 差 异 的 原 因 :

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (6)镍粉在 CO 中低温加热, 生成无色挥发性液态 Ni(CO)4, 呈四面体构型。 150 ℃时, Ni(CO)4 分解为 Ni 和 CO。Ni(CO)是________晶体,Ni(CO)4 易溶于下列________(填序号) a.水 b.四氯化碳 c.苯 d.硫酸镍溶液

答案 (1)离子键 共价键 分子间 SiO2>KClO3>I2 (2)①<⑤<③<②<④<⑥ (3)CO2 H2 H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2 (4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体 (5)NaF 与 MgF2 为离子晶体,SiF4 为分子晶体,故 SiF4 的熔点低;Mg2 的半径比 Na 的半径
+ +

小,Mg2 带 2 个单位正电荷数比 Na 多,故 MgF2 的熔点比 NaF 高
+ +

(6)分子晶体 bc 解析 (1)氯酸钾是离子晶体,熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力;二氧化硅是原子晶 体,熔化原子晶体时需要克服共价键的作用力;碘为分子晶体,熔化分子晶体时需克服的是 分子间的作用力。由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体,所以原子晶体的熔 点最高; 其次是离子晶体; 由于分子间作用力与化学键相比较要小得多, 所以碘的熔点最低。 (2)先把六种晶体分类。原子晶体:④、⑥;离子晶体:②;金属晶体:③;分子晶体:①、 ⑤。由于 C 原子半径小于 Si 原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2 和 CS2 同属于分

子晶体,其熔点与相对分子质量成正比,故 CS2 熔点高于 CO2;Na 在通常状况下是固态,而 CS2 是液态,CO2 是气态,所以 Na 的熔点高于 CS2 和 CO2;Na 在水中即熔化成小球,说明 它的熔点较 NaCl 低。 (6)根据“相似相溶”原理判断溶解性。 14.碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机化合物,同时自身可 以形成多种单质,碳及其化合物的用途广泛。 (1)C60 分子能与 F2 发生加成反应,其加成产物为______,C60 分子的晶体中,在晶胞的顶点和 面心均含有一个 C60 分子,则一个 C60 晶胞的质量为________。 (2)干冰和冰是两种常见的分子晶体, 下列关于两种晶体的比较中正确的是________(填字母)。 a.晶体的密度:干冰>冰 b.晶体的熔点:干冰>冰 c.晶体中的空间利用率:干冰>冰 d.晶体中分子间相互作用力类型相同 (3) 金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质,下列关于这两种单质的叙述中正确的是 ________(填字母)。 a.金刚石中碳原子的杂化类型为 sp3 杂化,石墨中碳原子的杂化类型为 sp2 杂化 b.晶体中共价键的键长:金刚石中 C—C<石墨中 C—C c.晶体的熔点:金刚石>石墨 d.晶体中共价键的键角:金刚石>石墨 e.金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力 f.金刚石和石墨的熔点都很高,所以金刚石和石墨都是原子晶体 (4)金刚石晶胞结构如下图,立方 BN 结构与金刚石相似,在 BN 晶体中,B 原子周围最近的 N 原子所构成的立体图形为 ________,B 原子与 N 原子之间共价键与配位键的数目比为 ________,一个晶胞中 N 原子数目为________。

(5)C 与孔雀石共热可以得到金属铜,铜原子的原子结构示意图为________,金属铜采用面心 立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个 Cu 原子),则 Cu 的晶体中 Cu 原子的配位数 为________。 已知 Cu 单质的晶体密度为 ρ g· cm 3,Cu 的相对原子质量为 M,阿伏加德罗常数为 NA,则


Cu 的原子半径为____。 答案 (1)C60F60 2 880 g NA (2)ac (3)ae

(4)正四面体 3∶1 4

(5)

12

2 3 4M × cm 4 ρNA

解析 (1)C60 中每个碳原子的连接方式为

,所以 C60 中共有双键 0.5×60=30 个,则

与 F2 加成的产物应为 C60F60;C60 为面心立方堆积,则 m· NA=4×12×60 g 2 880 m= g。 NA (2)在冰中存在氢键,空间利用率较低,密度较小,a、c 正确。 (3)石墨中 C—C 键键长小于金刚石中 C—C 键键长,所以熔点:石墨>金刚石,金刚石的碳 原子呈 sp3 杂化,而石墨中的碳原子呈 sp2 杂化,所以共价键的键角:石墨大于金刚石,石墨 属于混合型晶体,a、e 正确。 (4)在 BN 中,B 原子周围最近的 N 原子所构成的立体图形为正四面体形,在四个共价键中, 1 1 其中有一个配位键,其个数之比为 3∶1,在晶胞中,含 N:8× +6× =4 个,含 B:4 个。 8 2 (5)根据铜的堆积方式,Cu 原子的配位数应为 12,设晶胞边长为 a, 则 a3· ρ· NA=4M a= 3 4M ρNA 3 4M 1 ,其 为 Cu 原子半径, ρNA 4

面对角线为 2×

即 r=

2 3 4M × cm。 4 ρNA


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