2018届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(1)

2018届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(1)

考点一　晶体和晶胞 一、熟记晶体与非晶体的特征 ‎1．晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 二者区 别方法 间接方法：测定其是否有固定的熔点 科学方法：对固体进行X射线衍射实验 ‎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。‎ 二、掌握一个概念——晶胞 ‎1．概念：晶胞是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。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高(×)‎ ‎(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体(×)‎ ‎(3)固态物质一定是晶体(×)‎ ‎(4)冰和固体碘晶体中相互作用力相同(×)‎ ‎(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(√)‎ ‎(7)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体(√)‎ ‎(8)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”(×)‎ ‎(9)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(√)‎ ‎(10)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用(×)‎ ‎2．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 题点(一)　晶胞中微粒数目的计算 ‎1．(2017·漳州模拟)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 解析：选A　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。‎ ‎2.(2017·赣州模拟)某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为(　　)‎ A．B‎2A B．BA2‎ C．B‎7A4 D．B‎4A7‎ 解析：选B　A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离子被1个晶胞占有，所以1个晶胞 实际占有的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。‎ ‎3.(2013·江苏高考节选)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。‎ ‎(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。‎ ‎(2)该化合物的化学式为________。‎ 解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。‎ 答案：(1)4　(2)ZnS ‎“均摊法”突破晶胞组成的计算 ‎(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。‎ ‎(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 ‎②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。‎ 题点(二)　晶体密度及微粒间距离的计算 ‎4.(2016·全国甲卷)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。‎ ‎(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。‎ 解析：(1)由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。‎ ‎(2)根据m＝ρV可得，1 mol晶胞的质量为(64×3＋59)g＝a3×d g·cm－3×NA，则a＝cm＝×107 nm。‎ 答案：(1)3∶1　(2)×107‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅱ节选)O和Na能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为________；晶胞中O原子的配位数为____________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________。‎ 解析：O2－半径大于Na＋半径，由F的晶胞结构可知，大球代表O2－，小球代表Na＋，每个晶胞中含有O2－个数为8×＋6×＝4，含有Na＋个数为8，故O2－、Na＋离子个数之比为4∶8＝1∶2，从而推知F的化学式为Na2O。由晶胞结构可知，每个O原子周围有8个Na原子，故O原子的配位数为8。晶胞参数a＝0.566 nm＝0.566×10－‎7 cm，则晶胞的体积为(0.566×10－‎7 cm)3，从而可知晶体F的密度为＝‎2.27 g·cm－3。‎ 答案：Na2O　8　＝‎2.27 g·cm－3‎ ‎6.某离子晶体晶胞的结构如图所示。‎ X(●)位于立方体顶点，Y(○)位于立方体中心。试分析：‎ ‎(1)晶体的化学式为________。‎ ‎(2)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________。‎ ‎(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。‎ 解析：(1)采用均摊法，X的个数＝4×＝，Y在体内，个数是1个，则X与Y的个数比是1∶2，晶体化学式为XY2或Y2X。‎ ‎(2)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109°28′。‎ ‎(3)由题意知，该晶胞中含有 个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a＝ ，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。‎ 答案：(1)XY2或Y2X　(2)109°28′　(3) 晶体粒子与M、ρ(晶体密度，g·cm－3)之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g；又1个晶胞的质量为ρa‎3 g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。‎ 考点二　常见晶体的结构与性质 对应学生用书P253‎ 一、理清四种晶体类型的结构与性质 晶体类型比较项目 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 范德华力(某些含氢键)‎ 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及实例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)‎ 部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)‎ 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)‎ 金属氧化物(如Na2O)、强碱(如KOH)、绝大部分盐(如NaCl)‎ ‎ [基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体(×)‎ ‎(2)晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(×)‎ ‎(3)在分子晶体中一定有范德华力和化学键(×)‎ ‎(4)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(×)‎ ‎(5)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(×)‎ ‎(6)离子晶体一定都含有金属元素(×)‎ ‎2．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原子晶体是___________________________。‎ ‎(6)其中属于分子晶体的是____________________________________________。‎ 答案：(1)NaCl、Na2S　(2)NaOH、(NH4)2S　(3)(NH4)2S(4)Na2S2　(5)SiO2、SiC　(6)H2O2、CO2、CCl4、C2H2‎ 二、掌握典型晶体的结构 晶体 晶体结构 晶体详解 原子晶体 金刚石 ‎(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构 ‎(2)键角均为109°28′‎ ‎(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内 ‎(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2‎ 原子晶体 SiO2‎ ‎(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 ‎(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”，‎ N(Si)∶N(O)＝1∶2‎ ‎(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si 分子晶体 干冰 ‎(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子 ‎(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个 离子晶体 NaCl (型)‎ ‎(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个 ‎(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－‎ CsCl(型)‎ ‎(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有8个 ‎(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－‎ 金属晶体 简单立方堆积 典型代表Po，配位数为6，空间利用率52%‎ 面心立方最密堆积 又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%‎ 体心立方堆积 又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%‎ 六方最密堆积 又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%‎ ‎ [基点小练]‎ ‎3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个(√)‎ ‎(2)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个(×)‎ ‎(3)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个(√)‎ ‎(4)在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl－有8个(√)‎ 三、明晰离子晶体的晶格能 ‎1．概念 气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位为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。‎ 题点(一)　晶体类型的判断 ‎1．(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 解析：选D　图1表示的堆积方式为A3型紧密堆积，K采用A2型密堆积，A错误；B在二维空间里的非密置层放置，在三维空间堆积形成A2型密堆积，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，则为A1型密堆积，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积，D正确。‎ ‎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 ‎3 500‎ 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________。‎ 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。‎ 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 ‎3．(2014·海南高考)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。‎ ‎(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)。‎ 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。‎ ‎(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，顶点有8个C原子，晶胞中C原子数目为4＋6×＋8×＝8；若C原子半径为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a＝2r，所以r＝a ‎，碳原子在晶胞中的空间占有率w＝＝＝。‎ 答案：(1)同素异形体　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合 ‎(4)σ　σ　π(或大π或pp π)　(5)8　　＝ ‎“五依据”突破晶体类型判断 ‎1．依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断 ‎①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。②原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用为范德华力或氢键。④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。‎ ‎2．依据物质的类别判断 ‎①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如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(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体。③常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。④金属单质(常温汞除外)与合金是金属晶体。‎ ‎3．依据晶体的熔点判断 ‎①离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000余度。②原子晶体熔点高，常在1 000度至几千度。③分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度。④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。‎ ‎4．依据导电性判断 ‎①离子晶体水溶液及熔化时能导电。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(主要指酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。④金属晶体是电的良导体。‎ ‎5．依据硬度和机械性能判断 ‎①离子晶体硬度较大或硬而脆。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。‎ 题点(二)　晶体熔、沸点高低的比较 ‎4．(2017·乌鲁木齐模拟)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：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4‎ D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 解析：选A　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＜C—Si＜Si—Si，则硬度由大到小为金刚石＞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CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4，正确；D项，电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径由小到大，则晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，正确。‎ ‎5．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 ‎③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al A．①③ B．①④‎ C．②③ D．②④‎ 解析：选D　①常温下O2为气体、I2为固体、Hg为液体，熔点由低到高的顺序为O2、Hg、I2，③熔点由低到高的顺序为Rb、K、Na，故①③错误。‎ ‎6．下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是(　　)‎ A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅 B．CI4＞CBr4＞CCl4>CH4‎ C．MgO＞H2O＞N2＞O2‎ D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 解析：选B　原子晶体中共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，则熔沸点为金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅，A错误；结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高，则熔沸点为CI4>CBr4>CCl4>CH4，B正确；离子晶体的熔沸点大于分子晶体，水中含有氢键，沸点比氮气、氧气的高，则熔沸点为MgO＞H2O＞O2＞N2，C错误；熔沸点一般为原子晶体＞金属晶体，合金的熔点比纯金属的低，则熔沸点为金刚石＞纯铁＞生铁＞钠，D错误。‎ ‎“两角度”比较晶体熔、沸点的高低 ‎1．不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(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。‎ ‎(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 ‎ ‎2．同种类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)原子晶体 原子半径越小、键长越短、键能越大，物质的熔、沸点越高，如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 ‎ ‎(2)离子晶体 ‎ 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。‎ ‎(3)分子晶体 ‎①分子间范德华力越大，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。‎ ‎③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3Cl＞CH3CH3。‎ ‎④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。‎ 如正戊烷>异戊烷>新戊烷 ‎(4)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。‎ ‎[课堂巩固练]‎ ‎1．(2017·武汉模拟)下列有关晶体的说法中，不正确的是(　　)‎ A．晶体中一定存在化学键 B．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 C．分子晶体在晶体态或熔融态下均不导电 D．原子晶体中只存在共价键，不可能存在其他类型的化学键 解析：选A　稀有气体形成的晶体中只存在范德华力没有化学键，A错误；晶胞是描述晶体结构的基本单元，因此已知晶胞的组成就可推知晶体的组成，B正确；分子晶体在晶体态或熔融态下均不能电离出离子，不导电，C正确；原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体是原子晶体，因此原子晶体中只存在共价键，不可能存在其他类型的化学键，D正确。‎ ‎2．(2017·邯郸模拟)关于晶体的下列说法正确的是(　　 )‎ A．任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子 B．原子晶体中只含有共价键 C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 解析：‎ 选B　金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，所以有阳离子不一定有阴离子，A错误；原子晶体中原子间以共价键相结合，B正确；金属晶体有的熔点很高如钨，所以原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高，C错误；离子晶体中也可能含有共价键，如NaOH属于离子晶体，既含有离子键，又含有共价键，D错误。‎ ‎3．(2017·贵阳模拟)金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，六方堆积(镁型)、面心立方堆积(铜型)和体心立方堆积(钾型)，图(a)、(b)、(c)分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为(　　 )‎ A．11∶8∶4　　　　　 　B．3∶2∶1‎ C．9∶8∶4 D．21∶14∶9‎ 解析：选B　a中原子个数＝12×＋2×＋3＝6，b中原子个数＝8×＋6×＝4，c中原子个数＝1＋8×＝2，所以其原子个数比是6∶4∶2＝3∶2∶1。‎ ‎4．已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是(　　 )‎ A．C3N4晶体是分子晶体 B．C3N4晶体中C—N键长比金刚石中C—C要长 C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子 D．C3N4晶体中粒子间通过离子键结合 解析：选C　该晶体硬度比金刚石大，为原子晶体，A错误；原子半径越大，原子间的键长越长，原子半径C＞N，键长C—N晶体硅>二氧化硅>碳化硅 C．第一电离能：Na＜Mg＜Al D．空间利用率：六方密堆积＜面心立方＜体心立方 解析：选A　碱金属元素中，单质硬度随着原子序数的增大而减小，所以硬度Li＞Na＞K，A正确；原子晶体中，键长越长其键能越小，则晶体的熔点越低，键能大小顺序是：C—C键、C—Si键、Si—Si键，所以熔点高低顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，B错误；同一周期，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：Mg＞Al＞Na，C错误；空间利用率：六方密堆积74%、面心立方74%、体心立方68%，所以空间利用率：六方密堆积＝面心立方＞体心立方，D错误。 ‎ ‎7．(2017·佛山质检)有些食物中铁元素含量非常丰富，其中非血红素铁是其存在形式之一，主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物。‎ ‎(1)Fe3＋的电子排布式为____________________。‎ ‎(2)配合物Fe(CO)5的配位体是________；常温下，Fe(CO)5为黄色液体，易溶于非极性溶剂，熔点为251 K，沸点为376 K，据此，可判断Fe(CO)5晶体属于________晶体。(填“离子”、“原子”、“分子”或“金属”)‎ ‎(3)金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成，单质铁中铁原子采用钾型模式堆积，原子空间利用率为68%，铁原子的配位数为______________。‎ ‎(4)乙醛能被氧化剂氧化为乙酸，乙醛中碳原子的轨道杂化类型是______________；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为____________________。‎ ‎(5)FeO晶体结构如图所示，FeO晶体中Fe2＋的配位数为________。若该晶胞边长为b cm，则该晶体的密度为__________g·cm－3。‎ 解析：(1)Fe的原子序数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)Fe(CO)5的配位体为CO，Fe(CO)5的熔沸点低，易溶于非极性溶剂，故其为分子晶体。(3)钾型堆积为体心立方堆积，故Fe的配位数为8。(4)CH3CHO中甲基碳原子为sp3杂化，而醛基碳原子为sp2杂化。CH3CHO的结构式为，单键为σ键，1个双键中含1个σ键、1个π键，故1 mol CH3CHO中含有6 mol σ键。(5)该晶胞中Fe2＋周围最近等距离的O2－有6个，则Fe2＋‎ 的配位数为6。该晶胞中含有4个Fe2＋、4个O2－，则晶体密度为＝ g·cm－3。‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5　(2)CO　分子　(3)8　(4)sp2、sp3　6×6.02×1023或6NA　(5)6　 ‎[课下提能练]‎ ‎1．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是(　　)‎ A．分子晶体中一定含有共价键 B．原子晶体中共价键越强，熔点越高 C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键 D．金属阳离子只能存在于离子晶体中 解析：选B　稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；原子晶体中共价键越强，熔点越高， B项正确；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。‎ ‎2．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和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和碘 A．①②③　 　B．④⑤⑥　　C．③④⑥　　D．①③⑤‎ 解析：选C　属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。‎ ‎3．(2017·仙桃模拟)下面有关晶体的叙述中，错误的是(　　)‎ A．白磷晶体中，分子之间通过共价键结合 B．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子 C．在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或Na＋)‎ D．离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏 解析：选A　A项，白磷晶体为分子晶体，分子之间通过范德华力结合，错误；B项，金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，正确；C项，在NaCl晶体中每个Na＋(或Cl－)周围都紧邻6个Cl－(或Na＋)，正确；D项，离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，分子间作用力被破坏，化学键不被破坏，正确。‎ ‎4．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(　　)‎ 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 解析：选C　由题意可知，X是O，Y是Si。固态O2及O与碳形成的化合物(CO、CO2)均为分子晶体，Si的单质为原子晶体，A、B、D正确；SiO2为原子晶体，C错误。‎ ‎5．(2017·沈阳模拟)最近科学家成功的制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是(　　 )‎ A．该物质的化学式为CO2‎ B．晶体的熔沸点高、硬度大 C．晶体中碳原子数与C—O化学键数之比为1∶4‎ D．该物质的性质与二氧化碳相似 解析：选D　晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数比＝1∶2，化学式为CO2，A正确；该化合物晶体属于原子晶体，熔沸点高，硬度大，B正确；该晶体中，每个碳原子含有4个C—O共价键，C原子与C—O化学键数目之比为1∶4，C正确；该化合物晶体属于原子晶体，二氧化碳为分子晶体，性质与二氧化碳不相似，D错误。‎ ‎6．(2017·西安模拟)有下列离子晶体空间结构示意图：为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为(　　)‎ 解析：选B　A项，阳离子数目为8×＋6×＝4，阴离子数目为1，阳离子和阴离子的比为4∶1，化学式为M4N，错误；B项，阳离子数目为4×＝，阴离子数目为1，阳离子和阴离子的比为∶1＝1∶2，化学式为MN2，正确；C项，阳离子数目为3×＝，阴离子数目为1，阳离子和阴离子的比为∶1＝3∶8，化学式为M3N8，错误；D项，阳离子数目为8×＝1，阴离子数目为1，阳离子和阴离子的比为1∶1，化学式为MN，错误。‎ ‎7.(2017·邢台模拟)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 解析：选B　A粒子数为6×＝，B粒子数为6×＋3× ‎＝2，C粒子数为1，A、B、C粒子数之比为∶2∶1＝1∶4∶2。‎ ‎8.(2017·信阳模拟)已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(　　 )‎ A．NA·a3·ρ B. C. D. 解析：选A　该立方体中含1个Cl－，Cs＋个数＝8×＝1，根据ρV＝知，M＝ρVNA＝ρa3NA，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρa3NA。‎ ‎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O B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O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O距离最近的O有6个 解析：选A　由晶胞的结构知，有8个K＋位于顶点，6个K＋位于面心，则晶胞中含有的K＋数为8×＋6×＝4；有12个O位于棱上，1个O处于中心，则晶胞中含有O数为12×＋1＝4，所以超氧化钾的化学式为KO2；晶体中每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，晶体中与每个K＋(或O)距离最近的K＋(或O)有12个。‎ ‎10.(2017·衡水模拟)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的C存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是(　　 )‎ A．1 个 Ca2＋周围距离最近且等距离的 C数目为 6‎ B．该晶体中的阴离子与F2是等电子体 C．‎6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个 解析：选C　A项，依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知，1个Ca2＋周围距离最近的C有4个，而不是6个，错误；B项，C含电子数为2×6＋2＝14，F2的电子数为18，二者电子数不同，不是等电子体，错误；C项，‎6.4 g CaC2为0.1 mol，则含阴离子0.1 mol，正确；D项，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋‎ 为4个，错误。‎ ‎11．(2016·海南高考)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：‎ ‎(1)单质M的晶体类型为________，晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为________。‎ ‎(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是________(写元素符号)。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是________(写化学式)，该酸根离子的立体构型为________。‎ ‎(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。‎ ‎①该化合物的化学式为________，已知晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为__________g·cm－3。(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA)‎ ‎②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是__________________。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为________。‎ 解析：(1)根据题给信息推断M为铜元素，Y为氯元素。单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为12。‎ ‎(2)氯元素为17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最强的是HClO4，该酸根离子中氯原子为sp3杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形。‎ ‎(3)①每个晶胞中含有铜原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl，则1 mol晶胞中含有4 mol CuCl,1 mol晶胞的质量为4×‎99.5 g，又晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为或 g·cm－3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物。该溶液在空气中Cu＋被氧化为Cu2＋，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。‎ 答案：(1)金属晶体　金属键　12‎ ‎(2)1s22s22p63s23p5　Ar　HClO4　正四面体 ‎(3)①CuCl　或 ‎②Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)　[Cu(NH3)4]2＋‎ ‎12．(2016·全国丙卷)‎ 砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：‎ ‎(1)GaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。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________。‎ 解析：(1)GaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。‎ ‎(2)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－‎10cm，rAspm＝rAs×10－‎10 cm，则原子的总体积为V原子＝4×π×[(rGa×‎1010cm)3＋(rAs×10－‎10cm)3]＝×10－30(r＋r)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%＝×100%。‎ 答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 ‎(2)原子晶体　共价　×100%‎ ‎13．(2017·河北三市联考)在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。‎ ‎(1)某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；Cu2＋的电子排布式为________________________；在CuSO4‎ 溶液中加入过量氨水，充分反应后加入少量乙醇，析出一种深蓝色晶体，该晶体的化学式为________________，其所含化学键有________________，乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为________________。‎ ‎(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为________。(SCN)2对应的酸有硫氰酸(HSCN)、异硫氰酸(HNCS)两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)ZnS的晶胞结构如图1所示，在ZnS晶胞中，S2－的配位数为________________。‎ ‎(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示，其晶胞边长为a nm，该金属互化物的密度为____g·cm－3。(用含a、NA的代数式表示)‎ 解析：(1)晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，题述金属互化物属于晶体。(2)基态铜原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，有1个未成对电子；Cu2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；得到的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4，Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为sp3。(3)类卤素(SCN)2的结构式为NCSSCN,1 mol(SCN)2中含σ键的数目为5NA。异硫氰酸(HNCS)分子中N原子上连接有H原子，分子间能形成氢键，故沸点高。(4)根据题中图1知，距离Zn2＋最近的S2－有4个，即Zn2＋的配位数为4，而ZnS中Zn2＋与S2－个数比为1∶1，故S2－的配位数也为4。(5)根据均摊法，铜与金形成的金属互化物晶胞中Cu的个数为6×＝3，Au的个数为8×＝1，该金属互化物的化学式为Cu3Au，该金属互化物的密度为 g·cm－3＝ g·cm－3。‎ 答案：(1)晶体　(2)1　1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9　Cu(NH3)4SO4　共价键、离子键、配位键　sp3　(3)5NA　异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能　(4)4‎ ‎(5)(或其他合理答案)‎