2019届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(3)

2019届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(3)

第3节　晶体结构与性质 考试说明 ‎1．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。‎ ‎2．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。‎ ‎3．了解分子晶体结构与性质的关系。‎ ‎4．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。‎ ‎5．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。‎ ‎6．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。‎ 命题规律 本节是选修3的重要组成部分，在高考中占有极其重要的地位。高考主要考查晶体类型的判断；晶体熔、沸点高低的比较；晶胞组成的计算；有关晶体密度的计算，而晶体密度的计算具有一定难度。‎ 考点1　晶体和晶胞 ‎1．晶体与非晶体 ‎2．获得晶体的三条途径 ‎(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)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法：如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。‎ ‎ (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。‎ ‎(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。‎ ‎(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。‎ ‎(4)区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X‎ 射线衍射实验。‎ ‎(5)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 ‎(6)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1/3。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(×)‎ ‎(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性地排列。(√)‎ ‎(3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔、沸点。(×)‎ ‎(4)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(√)‎ ‎(5)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。(×)‎ ‎(6)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的晶体。(√)‎ 题组一 晶体与非晶体的区别 ‎1‎ ‎．如图是物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是(　　)‎ A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体 B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性 C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔点 D．二者的X射线衍射图谱是相同的 答案　B 解析　由微观结构示意图可知Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体，晶体具有规则的几何外形，具有各向异性和固定的熔点，用X射线衍射实验测定时，晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。‎ ‎2．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①a是晶体　②a是非晶体　③b是晶体　④b是非晶体 A．①④ B．②④ ‎ C．①③ D．②③‎ 答案　A 解析　晶体有固定的熔点，由图a来分析，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，这段就代表a晶体在熔化；由b曲线可知，温度一直在升高，所以找不出固定的熔点，b为非晶体。‎ 题组二 晶胞中微粒个数的计算 ‎3．某物质的晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未能画出)。则晶体中A、B、C的原子个数比为(　　)‎ A．1∶3∶1 B．2∶3∶1‎ C．2∶2∶1 D．1∶3∶3‎ 答案　A 解析　利用均摊法计算。据图知，该正方体中A原子个数＝8×＝1，B原子个数＝6×＝3，C原子个数＝1，所以晶体中A、B、C的原子个数比为1∶3∶1。‎ ‎4．(1)Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐，其晶胞结构如图所示。该晶胞中Ca2＋的配位数是________，该晶胞的化学式为________。‎ ‎(2)M原子的外围电子排布式为3s23p5‎ ‎，与铜形成化合物的晶胞如图所示(黑点代表铜原子)，该晶体的化学式为________。‎ 答案　(1)12　CaTiO3‎ ‎(2)CuCl 解析　(1)根据晶胞图可知，距离Ca2＋最近且距离相等的O2－有12个，故Ca2＋的配位数为12，该晶胞中Ca2＋数目＝1，Ti4＋数目＝8×＝1，O2－数目＝12×＝3，故化学式为CaTiO3。‎ ‎(2)根据M的外围电子排布式为3s23p5，确定M为Cl元素，该晶胞中Cl原子数目＝8×＋6×＝4，Cu原子数目＝4，故化学式为CuCl。‎ 考点2　四类晶体的组成和性质 ‎1．四种类型晶体的比较 续表 ‎2．离子晶体的晶格能 ‎(1)定义：气态离子形成1摩尔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。‎ ‎ (1)原子晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。‎ ‎(2)‎ 含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。‎ ‎(3)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710 ℃，MgO的熔点为2852 ℃。‎ ‎ (4)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 ℃。‎ ‎(5)由原子形成的晶体不一定是原子晶体，如由稀有气体形成的晶体是分子晶体。‎ ‎(6)依据导电性判断晶体类型 ‎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。‎ ‎(7)同种晶体熔点高低的比较 ‎①原子晶体 →→→ 如熔点：金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎②离子晶体 a．一般地说，离子所带的电荷数越多(主要因素)，离子半径越小，熔点就越高，如熔点：Al2O3>MgO>NaCl>CsCl。‎ b．晶格能越大，离子晶体熔点越高。‎ ‎③分子晶体 a．具有氢键的分子晶体熔点反常地高。如熔点：H2O>H2Te>H2Se> H2S。‎ 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，如熔点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。‎ b．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，其熔点越高，如熔点：CO>N2。‎ c．对于有机物的同分异构体，支链越多，熔点越低。如熔点：‎ ‎④金属晶体 金属原子半径越小，价电子数越多，其金属键越强，金属熔点越高，如熔点：Na金刚石>石墨。(×)‎ 题组一 晶体类型的判断 ‎1．NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F。上述化学方程式中的5种物质没有涉及的晶体类型为(　　)‎ A．离子晶体 B．分子晶体 C．原子晶体 D．金属晶体 答案　C 解析　NH3、F2、NF3属于分子晶体，Cu属于金属晶体，NH4F 属于离子晶体。‎ ‎2．现有几组物质的熔点(℃)数据：‎ A组 B组 C组 D组 金刚石：3550‎ Li：181‎ HF：－83‎ NaCl 硅晶体：1410‎ Na：98‎ HCl：－115‎ KCl 硼晶体：2300‎ K：64‎ HBr：－89‎ RbCl 二氧化硅：1723‎ Rb：39‎ HI：－51‎ MgO：2800 ℃‎ 据此回答下列问题：‎ ‎(1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：‎ ‎①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________。‎ ‎②二氧化硅的熔点高于硅，是由于_______________________。‎ ‎③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：________。‎ ‎(2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用________理论解释。‎ ‎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 ‎(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为________________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为____________________________________________________________‎ ‎____________________________‎ ‎______________________________。‎ 答案　(1)①原子　共价键　②O的原子半径小于Si的原子半径，Si—O的键长小于Si—Si的键长，Si—O的键能大于Si—Si的键能　③硼晶体大于硅晶体 ‎(2)金属键　①②③④　电子气 ‎(3)HF分子间能形成氢键　(4)②④‎ ‎(5)NaCl>KCl>RbCl　MgO晶体为离子晶体，离子晶体中离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高 解析　(1)A组由非金属元素组成，熔点很高，属于原子晶体，熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔点高，硬度大。‎ ‎(2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用电子气理论解释相关物理性质。‎ ‎(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成了氢键。‎ ‎(4)D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。‎ ‎(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关，电荷数越多，半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。‎ 题组二 晶体熔点的比较 ‎3．下面的排序不正确的是(　　)‎ A．熔点由高到低：Na>Mg>Al B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由低到高：CF4NaCl>NaBr>NaI 答案　A 解析　A项，金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为Al>Mg>Na，错误；B项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C碳化硅>晶体硅，正确；C 项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高顺序为CF4NaCl>NaBr>NaI，正确。‎ ‎4．下列各组物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是(　　)‎ ‎①Hg>I2>O2　②SiO2>KCl>CO　③Rb>K>Na　④Al>Mg>Na　⑤金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅　⑥CI4>CBr4>CCl4>CF4>CH4　⑦生铁>纯铁>钠>冰　⑧KCl>NaCl>BaO>CaO A．①②④ B．②④⑥ ‎ C．②⑥⑦ D．④⑥⑦‎ 答案　B 解析　①常温下，Hg为液态，I2为固态，O2为气态，故熔点：I2>Hg>O2，错误；②SiO2为原子晶体，KCl为离子晶体，CO为分子晶体，故熔点：SiO2>KCl>CO，正确；③金属键强度：Na>K>Rb，故熔点：Na>K>Rb，错误；④金属键强度：Al>Mg>Na，故熔点：Al>Mg>Na，正确；⑤共价键强度：C—C>Si—O>Si—C>Si—Si，故熔点：金刚石>二氧化硅>碳化硅>晶体硅，错误；⑥CI4、CBr4、CCl4、CF4、CH4均属于分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高，正确；⑦合金的熔点低于其成分金属，故熔点生铁<纯铁，错误；⑧离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，熔点越高。离子半径：Ba2＋>Cl－>K＋>Ca2＋>O2－>Na＋，故熔点CaO>BaO>NaCl>KCl，错误。‎ 考点3　典型晶体模型 ‎1．四种典型晶体模型 续表 续表 ‎2．晶体结构的相关计算 ‎(1)晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×。‎ ‎(2)空间利用率＝。‎ ‎(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)‎ ‎①面对角线长＝a。‎ ‎②体对角线长＝a。‎ ‎③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。‎ ‎④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。‎ ‎ (1)‎ 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。‎ ‎(2)简单立方堆积属非密堆积方式；体心立方堆积属密堆积方式；面心立方堆积和六方堆积属最密堆积方式。‎ ‎(3)石墨晶体模型 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。‎ ‎【基础辨析】‎ 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．碳元素的单质有多种形式，如图依次是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。‎ 答案　(1)同素异形体 ‎(2)sp3　sp2‎ ‎(3)分子　混合 ‎(4)σ　σ　π(或大π)‎ 解析　(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互称为同素异形体。‎ ‎(2)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键，C原子采取sp3杂化方式；石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合。‎ ‎(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，层与层之间以范德华力结合，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。‎ ‎2．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：‎ 熔点/℃‎ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应 A ‎811‎ 较大 易溶 水溶液或熔融导电 白色沉淀 B ‎3500‎ 很大 不溶 不导电 不反应 C ‎－114.2‎ 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀 ‎(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　根据所述A、B、C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，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。‎ 题组二 常见晶胞结构的相关计算 ‎3．(1)铜是第四周期最重要的过渡元素之一，已知CuH晶体结构单元如右图所示。该化合物的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为________cm(用含ρ和NA的式子表示)。‎ ‎(2)CuFeS2的晶胞如图所示，晶胞参数a＝0.524 nm，b＝0.524 nm，c＝1.032 nm；CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与__________个S原子相连，列式计算晶体密度ρ＝______________。‎ ‎(3)NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a＝488 pm，Na＋半径为102 pm，H－的半径为________，NaH的理论密度是______ g·cm－3。‎ 答案　(1)× ‎(2)4‎ ≈4.31 g·cm－3‎ ‎(3)142 pm　1.37‎ 解析　(1)CuH晶胞中有Cu原子数目＝8×＋6×＝4，含有H原子数目＝4，则晶胞的边长＝ cm，则Cu原子与H原子之间的最短距离＝× cm。‎ ‎(2)根据晶胞图可知，每个Cu原子与4个S原子相连，该晶胞中含有Cu原子数目＝8×＋4×＋1＝4，含有Fe原子数目＝4×＋6×＝4，含有S原子数目＝8个，故化学式为CuFeS2，该晶体密度ρ＝＝≈4.31 g·cm－3。‎ ‎(3)由NaCl晶胞可知，NaH晶胞中Na＋位于棱上和体心，H－位于顶点和面心，故NaH晶胞的边长相当于H－的直径和Na＋的直径之和，故H－的半径为 ＝142 pm。NaH晶胞中含有4个Na＋和4个H－，则该晶体的密度为 g÷(488×10－10 cm)3≈1.37 g·cm－3。‎ 晶胞各物理量的计算 对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示晶体的摩尔质量。‎ ‎(1)计算晶体密度的方法 ‎(2)计算晶体中微粒间距离的方法 ‎1．[2017·高考题组](1)[全国卷Ⅰ]钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：‎ ‎①K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎②KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________nm，与K紧邻的O个数为________。‎ ‎③在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。‎ ‎(2)[全国卷Ⅱ]我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：‎ R的晶体密度为d g·cm－3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_________________________________________________。‎ ‎(3)[全国卷Ⅲ]研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：‎ MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。‎ 答案　(1)①K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱　②‎ ‎0.315　12　③体心　棱心 ‎(2) ‎(3)0.148　0.076‎ 解析　(1)①Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于K，故Cr的熔、沸点较高。‎ ‎②K与O间的最短距离为a＝×0.446 nm≈0.315 nm；由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K紧邻的O原子为12个。‎ ‎③根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如图，可看出K处于体心，O处于棱心。‎ ‎(2)晶胞的质量为d g/cm3×(a×10－7 cm)3＝a3d×10－21 g，NA个该单元的质量为M g，则＝，故y＝。‎ ‎(3)因为O2－采用面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r(O2－)＝a，解得r(O2－)≈0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝0.448 nm，所以r(Mn2＋)＝0.076 nm。‎ ‎2．[2016·高考题组](1)[全国卷Ⅰ改编]下图为Ge单晶的晶胞。‎ 已知a＝565.76 pm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。‎ ‎(2)[全国卷Ⅱ]某镍白铜合金的立方晶胞结构如下图所示。‎ ‎①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。‎ ‎②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________nm。‎ ‎(3)[全国卷Ⅲ]GaAs的熔点为1238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如下图所示。该晶体的类型为____________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________。‎ 答案　(1)×107‎ ‎(2)①3∶1　②×107‎ ‎(3)原子晶体　共价　×100%‎ 解析　(1)1个晶胞含有8个锗原子，ρ＝×107 g·cm－3。‎ ‎(2)①Cu原子位于面心，个数为6×＝3，Ni原子位于顶点，个数为8×＝1，铜原子与镍原子的数量比为3∶1。②以该晶胞为研究对象，则 g＝d g·cm－3×(a×10－7 cm)3，解得a＝×107。‎ ‎(3)根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×＋6×＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×π×10－30×r＋π×10－30×r cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即 g，所以1个晶胞的体积V2＝‎ (MAs＋MGa) cm3。最后由V1/V2即得结果。‎ ‎3．[2015·高考题组](1)[全国卷Ⅱ]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：‎ A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如下图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度______________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎(2)[四川高考]X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。‎ X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是____________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是____________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。‎ 答案　(1)Na2O　8　‎ ≈2.27 g·cm－3‎ ‎(2)HNO3　HF　Si、Mg、Cl2‎ 解析　(1)C的核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C可能是Li或P，但是A、B、C、D原子序数依次增大，且B存在离子形式，所以C应为P，D的最外层只有一个未成对电子，且C、D同周期，所以D为Cl。A2－和B＋的电子层结构相同，则A为O，B为Na。由晶胞图知，小球有8个，大球有8×＋6×＝4，所以化学式为Na2O。小球为Na，大球为O。A为O，由晶胞结构知，面心上的1个O连有4个Na，在相邻的另一个晶胞中，O也连有4个Na，故O的配位数为8。1个晶胞中含有4个Na2O，根据密度公式有：ρ＝＝＝‎ ≈2.27 g·cm－3。‎ ‎(2)根据题目信息可推知X、Z、Q、R、T、U分别为C、F、Mg、Si、P、Cl。X位于第二周期，该周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HNO3；HF分子间存在氢键，所以HF的沸点高于HCl的；Mg为金属晶体，Si单质为原子晶体，Cl2为分子晶体，故熔点Si>Mg>Cl2。‎ ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题6分，共54分)‎ ‎1．关于晶体的叙述中，正确的是(　　)‎ 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共价键的强弱，与分子间作用力无关；C项，分子晶体熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。‎ ‎2．[2017·宜昌模拟]下列说法正确的是(　　)‎ A．钛和钾都采取图1的堆积方式 B．图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积 C．图3是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为a cm，则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个 D．图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC…堆积的结果 答案　D 解析　图1表示的堆积方式为六方最密堆积，K采用体心立方堆积，A错误；B在二维空间里的非密置层放置，在三维空间得到体心立方堆积，B错误；干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为12，即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个，C错误；该晶胞类型为面心立方，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积，D正确。‎ ‎3．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　)‎ A．熔点：NaF>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－)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。‎ ‎12．(15分)钛对酸、碱具有较强的耐腐蚀性，密度小，比强度高，已成为化工生产中重要的材料。回答下列问题：‎ ‎(1)基态钛原子的价电子排布式为________，其原子核外未成对电子有________个。金属钛晶胞如图所示，晶胞参数为a＝b＝295.08 pm，c＝468.55 pm，α＝β＝90°，γ＝120°，则金属钛为________堆积(填堆积方式)，其中钛原子的配位数为________。‎ ‎(2)用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得到多孔的海绵钛。已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－25 ℃，沸点为136 ℃，由此可知TiCl4为________晶体。‎ ‎(3)通过X射线探明KCl、CaO、TiN晶体与NaCl晶体结构相似，且知两种离子晶体的晶格能数据如下：‎ 离子晶体 KCl CaO 晶格能/(kJ·mol－1)‎ ‎715‎ ‎3401‎ 解释KCl晶格能小于CaO的原因：_________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎(4)钛可与C、N、O等元素形成二元化合物，C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是________。‎ ‎(5)钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为____________。‎ 答案　(1)3d24s2　2　六方最密　12‎ ‎(2)分子 ‎(3)KCl、CaO均是离子晶体，而K＋的半径大于Ca2＋、K＋的电荷数小于Ca2＋，Cl－的半径大于O2－、Cl－电荷数小于O2－，故KCl的晶格能小于CaO的晶格能 ‎(4)O>N>C ‎(5)CaTiO3‎ 解析　(1)钛原子的核电荷数为22，其电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3d24s2，其原子核外的 d轨道有2个未成对电子。如题图所示，金属钛为六方最密堆积，其中钛原子的配位数为12。‎ ‎(2)TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－25 ℃，沸点为136 ℃，熔、沸点较低，由此可判断TiCl4是由共价键结合的分子，属于分子晶体。‎ ‎(4)元素的非金属性越强，电负性越大，C、N、O三种元素非金属性的强弱顺序为O>N>C，则电负性由大到小的顺序是O>N>C。‎ ‎(5)根据钙钛矿晶胞结构图，晶胞中Ti原子数为8×＝1，O原子数为12×＝3，Ca原子数为1，所以该化合物的化学式为CaTiO3。‎