2018届高考一轮复习人教版第3节考点3几种常见的晶体学案3
考点3 几种常见的晶体
1．常见的晶体模型
续表
2．石墨晶体
石墨晶体是混合型晶体，呈层状结构。同层内碳原子以共价键形成正六边形平面网状结构，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。层与层之间以分子间作用力结合。所以石墨晶体熔、沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。
易错警示 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，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。
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)1 mol金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA。(×)
(2)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。(√)
(3)氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个。(×)
(4)冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键。(√)
(5)金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下可失去电子。(×)
题组一 根据晶胞结构判断晶体类型
1．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________个铜原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。
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＋)
MgF2>AlF3
B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr
C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2
D．硬度：MgO>CaO>BaO
答案 A
解析 由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷依次增大，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－)碳化硅>晶体硅
C．熔点由高到低：Na>Mg>Al
D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI
答案 C
解析
选项A中晶体熔点与分子间作用力有关，相对分子质量越大，分子间作用力越大，选项A正确；选项B中硬度与共价键的键能有关，由于Si—Si键的键长大于C—Si键的键长大于C—C键的键长，键长越长，键能越小，选项B正确；选项C中熔点与金属键的强弱有关，金属性强，金属键弱，因此正确的顺序为Al>Mg>Na；选项D中晶格能的大小与离子半径和离子所带电荷数有关，选项D正确。
9．[2017·金版原创]下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
①SiO2与SO3 ②C3N4(硬度大，熔点高)与SiC ③CO2与SO2 ④晶体氖与晶体氮 ⑤NaCl与AlCl3 ⑥NH4Cl与NaOH ⑦MgCl2与SiCl4
A．①③⑥ B．②③⑥ C．②④⑥ D．⑤⑥⑦
答案 B
解析 ①SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，错误；②C3N4与SiC均是含有共价键的原子晶体，正确；③CO2与SO2分子中都只含极性共价键，都属于分子晶体，正确；④晶体氖与晶体氮都是分子晶体，但晶体氖中不含化学键，晶体氮的分子中含有共价键，错误；⑤NaCl为离子晶体，AlCl3为分子晶体，错误；⑥NH4Cl与NaOH均为离子晶体，均含有离子键和共价键，正确；⑦MgCl2属于离子晶体，SiCl4属于分子晶体，错误。
二、非选择题(共46分)
10．(16分)确定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)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3500 ℃
试推断它们的晶体类型：
A．________；B.________；C.________；D.________。
(2)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图1所示，其中TiN中N呈－3价)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：
离子晶体
KCl
MgO
CaO
晶格能/kJ·mol－1
715
3791
3401
则该4种离子晶体的熔点从高到低的顺序是________。
(3)某离子X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的结构如图2所示。X的元素符号是________，与同一个N3－相连的X＋有________个。
(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体(如图3)，则δ晶胞原子堆积名称为______________。若α－Fe晶胞边长为a，γ－Fe晶胞边长为b，则两种晶体密度比为________。
答案 (1)金属晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体
(2)TiN>MgO>CaO>KCl
(3)Cu 6
(4)体心立方堆积 b3∶4a3
解析 (2)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大、熔点越高。
(3)某离子X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，该离子含有28个电子，则X＋为Cu＋；采用X、Y、Z三轴切割的方法知与N3－相连的Cu＋个数是6。
(4)δ晶胞原子堆积名称为体心立方堆积。根据晶胞结构可知，α－Fe晶胞、γ－Fe晶胞中含有的铁原子分别为1个和4个，所以有：ρ(α－Fe)＝，ρ(γ－Fe)＝，α－Fe和γ－Fe两种晶体的密度比为b3：4a3。
11．[2017·湖北鄂州模拟](15分)1967年舒尔滋提出金属互化物的概念，其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。回答下列问题：
(1)某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于________(填“晶体”或“非晶体”)。
(2)基态铜原子有________个未成对电子，二价铜离子的电子排布式为____________________________，在CuSO4
溶液中滴入过量氨水，形成深蓝色溶液的溶质的化学式为________________。
答案 (1)晶体
(2)1 1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
[Cu(NH3)4]SO4
解析 (1)晶体中粒子在三维空间里呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故该金属互化物属于晶体。
12．[2017·湖北襄阳调研](15分)图1是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序，其中c、d均是热和电的良导体。回答下列问题(需要用到元素符号或分子式的，请用相应元素的元素符号或分子式作答)：
图1
(1)a与b对应的元素可形成10电子中性分子X，写出带一个单位正电荷的1个X的等电子体________。将X溶于水后的溶液滴入到CuSO4溶液中至过量，再加入适量乙醇，可析出一种深蓝色晶体，其化学式为__________________________________。
(2)元素c位于元素周期表的____________区，d原子次外层有____________对自旋相反的电子，c、d单质的晶体堆积方式类型分别是________、________。
A．简单立方堆积 B．体心立方堆积
C．六方最密堆积 D．面心立方最密堆积
(3)d的一种氯化物为白色立方结晶，熔点430 ℃，沸点1490 ℃，其熔融态导电性差，晶胞结构如图2。该氯化物固体属于______晶体，其中氯原子的配位数为________。
图2
(4)e元素与氧可形成如图3中A所示的正四面体离子eO
，其中e在正四面体的体心，eO四面体通过共用顶角氧离子可形成B，则B的化学式为________。
图3
(5)单质a、f对应的元素以1∶1的原子个数比形成的分子(相同条件下对H2的相对密度为39)中含__________个σ键和____________个π键，其中f原子的杂化轨道类型为____________________。
答案 (1)H3O＋ [Cu(NH3)4]SO4·H2O
(2)s 9 B D
(3)分子 4
(4)Si3O
(5)12 1 sp2杂化
解析 根据c、d均是热和电的良导体，且d的熔点高于c，确定c是Na，d是Cu。根据熔点高低可判断a是H2，b是N2，e是Si，f是金刚石。
(1)a与b对应的关系为H与N，形成的10电子中性分子X是NH3，与NH3互为等电子体的带一个单位正电荷的是H3O＋。NH3与Cu2＋可形成配位键，故深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O。
(2)Na位于第三周期ⅠA族，位于s区，Cu原子的M层有9个轨道，均充满电子，故有9对自旋相反的电子，钠单质采用体心立方堆积，铜单质采用面心立方最密堆积。
(3)根据这种氯化物熔沸点较低、熔融态导电性差确定其应为分子晶体，其中与氯原子相连的Cu原子有4个，故配位数为4。
(4)B中含有3个Si原子和9个O原子，根据化合价可判断其化学式为Si3O。
(5)该分子的式量＝39×2＝78，则化学式为C6H6，分子中含有6个C—C σ键和6个C—H σ键，形成一个大π键，C原子采用sp2杂化。
