（新課改省份專(zhuān)用）2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 第四節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案（含解析）.doc

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第四節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 考點(diǎn)(一)　晶體常識(shí)和常見(jiàn)四種晶體的性質(zhì) 【精講精練快沖關(guān)】 [知能學(xué)通] 1．晶體 (1)晶體與非晶體的比較 比較 晶體 非晶體 結(jié)構(gòu)特征 構(gòu)成粒子周期性有序排列 構(gòu)成粒子無(wú)序排列 性質(zhì)特征 自范性 有 無(wú) 熔點(diǎn) 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(cè)定其是否有固定的熔點(diǎn) 科學(xué)方法 對(duì)固體進(jìn)行 X射線衍射實(shí)驗(yàn) (2)晶胞 ①概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。 ②晶體中晶胞的排列——無(wú)隙并置 a．無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)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(lèi)型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 晶體類(lèi)型 比較項(xiàng)目 分子晶體 共價(jià)晶體 金屬晶體 離子晶體 構(gòu)成粒子 分子 原子 金屬陽(yáng)離子、自由電子 陰、陽(yáng)離子 粒子間的相互作用力 范德華力 (某些含氫鍵) 共價(jià)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(diǎn) 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(jiàn)溶劑難溶 大多易溶于水等極性溶劑 導(dǎo)電、傳熱性 一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電 一般不具有導(dǎo)電性 電和熱的良導(dǎo)體 晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電 物質(zhì)類(lèi)別及實(shí)例 大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外) 部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2) 金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅) 金屬氧化物(如Na2O)、強(qiáng)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(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。 ②共價(jià)晶體中一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體中不一定有共價(jià)鍵，如稀有氣體的晶體。 ③共價(jià)晶體熔化時(shí)，破壞共價(jià)鍵，分子晶體熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，分子內(nèi)的共價(jià)鍵不被破壞。 [題點(diǎn)練通] 1.下列屬于分子晶體的性質(zhì)的是(　　) A．組成晶體的微粒是離子 B．能溶于CS2，熔點(diǎn)為112.8 ℃，沸點(diǎn)為444.6 ℃ C．熔點(diǎn)為1 400 ℃，可作半導(dǎo)體材料，難溶于水 D．熔點(diǎn)高，硬度大 解析：選B　分子晶體的組成微粒是分子，A錯(cuò)誤；分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點(diǎn)低，硬度小，晶體固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電，C、D錯(cuò)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(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) NaCl MgO AlCl3 SiCl4 單質(zhì)B 熔點(diǎn)/℃ 801 2 852 190 －68 2 300 沸點(diǎn)/℃ 1 465 3 600 182.7 57 2 500 注：AlCl3熔點(diǎn)在2.5105Pa條件下測(cè)定。 A．SiCl4常溫下是液態(tài) B．單質(zhì)B是共價(jià)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(zhì)特點(diǎn)及表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，SiCl4熔點(diǎn)為－68 ℃，沸點(diǎn)為57℃，常溫下為液體，A正確；單質(zhì)B的熔、沸點(diǎn)很高，是共價(jià)晶體，B正確；AlCl3的熔、沸點(diǎn)低，是分子晶體，C正確；MgO是離子晶體，D錯(cuò)誤。 3．下列四種有關(guān)性質(zhì)的敘述，可能屬于金屬晶體的是(　　) A．由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低 B．固體或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000 ℃左右 C．由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高 D．固體不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電 解析：選B　由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低，屬于分子晶體的性質(zhì)，A錯(cuò)誤；由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，屬于原子晶體的性質(zhì)，C錯(cuò)誤；固體不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電，屬于離子晶體的性質(zhì)，D錯(cuò)誤。 4.在一定條件下，可得到一種共價(jià)晶體CO2(如圖所示)，下列對(duì)該物質(zhì)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(diǎn) D．該晶體硬度大，可用作耐磨材料 解析：選B　共價(jià)晶體CO2具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其成鍵情況也發(fā)生了變化，由原來(lái)的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I，但化學(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵，故A正確；共價(jià)晶體具有硬度大，熔、沸點(diǎn)高等特點(diǎn)，故C、D正確，B錯(cuò)誤。 5．(1)(2017全國(guó)卷Ⅲ)Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在__________________。 (2)(2016全國(guó)卷Ⅰ)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其微粒之間存在的作用力是________。 (3)(2016全國(guó)卷Ⅱ)單質(zhì)銅及鎳都是由________鍵形成的晶體。 (4)(2015全國(guó)卷Ⅰ)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，其固體屬于________晶體。 (5)(2015全國(guó)卷Ⅱ)氧和鈉的氫化物所屬的晶體類(lèi)型分別為_(kāi)_______和________。 答案：(1)離子鍵和π鍵(Π鍵)　(2)共價(jià)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(wú)色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4，呈正四面體構(gòu)型。試推測(cè)Ni(CO)4的晶體類(lèi)型是________，Ni(CO)4易溶于________(填標(biāo)號(hào))。 A．水 B．四氯化碳 C．苯 D．硫酸鎳溶液 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁元素與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為Al2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知Al2Cl6在加熱時(shí)易升華，Al2Cl6屬于____________(填晶體類(lèi)型)晶體 。Na[Al(OH)4]屬于____________(填晶體類(lèi)型)晶體，存在的化學(xué)鍵有________________________。 (3)原子簇是由幾個(gè)到幾百個(gè)原子形成的聚集體，如鋁原子簇Al13、Al14。已知原子簇價(jià)電子總數(shù)為2,8,20,40,58…時(shí)，原子簇通?？煞€(wěn)定存在。其中Al13的性質(zhì)與鹵素性質(zhì)相似，則鋁原子簇Al13屬于____________晶體，鋁原子之間的作用力為_(kāi)_______。 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(gòu)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(jià)鍵、配位鍵。(3)由題目信息可知，鋁原子簇Al13應(yīng)為分子晶體，內(nèi)部鋁原子之間的作用力為共價(jià)鍵。 答案：(1)分子晶體　BC　(2)分子　離子　離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵　(3)分子　共價(jià)鍵 [方法規(guī)律]　“五依據(jù)”突破晶體類(lèi)型判斷 (1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷 ①離子晶體的構(gòu)成粒子是陰、陽(yáng)離子，粒子間的作用是離子鍵。②共價(jià)晶體的構(gòu)成粒子是原子，粒子間的作用是共價(jià)鍵。③分子晶體的構(gòu)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(gòu)成粒子是金屬陽(yáng)離子和自由電子，粒子間的作用是金屬鍵。 (2)依據(jù)物質(zhì)的類(lèi)別判斷 ①金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類(lèi)是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(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(jī)物(有機(jī)鹽除外)是分子晶體。③常見(jiàn)的共價(jià)晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見(jiàn)的共價(jià)晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。④金屬單質(zhì)(常溫汞除外)與合金是金屬晶體。 (3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷 ①離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至1 000余度。②共價(jià)晶體熔點(diǎn)高，常在1 000度至幾千度。③分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低溫度。④金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹? (4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷 ①離子晶體水溶液及熔化時(shí)能導(dǎo)電。②共價(jià)晶體一般為非導(dǎo)體。③分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要指酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電。④金屬晶體是電的良導(dǎo)體。 (5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷 ①離子晶體硬度較大或硬而脆。②共價(jià)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(zhì)的熔點(diǎn)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(zhì)的熔點(diǎn)越高，A正確；因?yàn)镹a＋的離子半徑比K＋小，NaCl的離子鍵強(qiáng)于KCl，故NaCl晶體的熔點(diǎn)高于KCl晶體，B錯(cuò)誤；PH3和AsH3中不存在氫鍵，其熔點(diǎn)高低與范德華力有關(guān)，而相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高，故PH3的熔點(diǎn)低于AsH3，C錯(cuò)誤；純鐵的熔點(diǎn)高于生鐵(合金)，鈉的熔點(diǎn)最低，D錯(cuò)誤。 8．下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是(　　) A．CaO與CO2 B．NaCl與HCl C．SiC與SiO2 D．Cl2與I2 解析：選C　A項(xiàng)，CaO是離子化合物，熔化時(shí)斷裂離子鍵，而CO2在固態(tài)時(shí)是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)；B項(xiàng)，NaCl是離子化合物，熔化時(shí)斷裂離子鍵，而HCl在固態(tài)時(shí)是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)；C項(xiàng)，SiC和SiO2都是共價(jià)晶體，熔化時(shí)斷裂的是共價(jià)鍵，與化學(xué)鍵有關(guān)；D項(xiàng)，Cl2和I2在固態(tài)時(shí)都是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)。 9．(2019成都模擬)幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)如表所示： A組熔點(diǎn)/℃ B組熔點(diǎn)/℃ C組熔點(diǎn)/℃ D組熔點(diǎn)/℃ 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(wèn)題： (1)①由表格中數(shù)據(jù)可知，A組中物質(zhì)的熔點(diǎn)普遍偏高，A組物質(zhì)屬于________晶體，其熔化時(shí)克服的粒子間作用力是______________；②二氧化硅的熔點(diǎn)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(zhì)是________(填序號(hào))。 ①有金屬光澤　②導(dǎo)電?、蹖?dǎo)熱　④具有延展性 (3)C組中HF的熔點(diǎn)反常是由于________________________________。 (4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號(hào))。 ①硬度小?、谒芤耗軐?dǎo)電?、酃腆w能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 (5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)_________________，MgO晶體的熔點(diǎn)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(guān)，所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，晶體熔點(diǎn)越高。 答案：(1)①共價(jià)　共價(jià)鍵?、赟i—O鍵的鍵長(zhǎng)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(shí)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(diǎn)越高 10．(1)(2017全國(guó)卷Ⅰ)K和Cr屬于同一周期， 且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低，原因是____________________________________________。 (2)(2017全國(guó)卷Ⅲ)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)_______________________，原因是________________________________________________________________________。 (3)(2016全國(guó)卷Ⅲ)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，其原因是________________________________________________________________________。 (4)(2015全國(guó)卷Ⅱ)單質(zhì)氧有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式)，原因是________________________________________________________________________。 答案：(1)K的原子半徑較大且價(jià)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(duì)分子質(zhì)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(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大 11．(1)Na2SO4的熔點(diǎn)為884 ℃，NaNO3的熔點(diǎn)為307 ℃，Na2SO4熔點(diǎn)更高的原因是 ________________________________________________________________________。 (2)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石非常相似，金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)_____________(填化學(xué)式)。 (3)如表所示是一組物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)： 有機(jī)物 甲醇(CH3OH) 丙烯(CH3CH==CH2) 一氟甲烷(CH3F) 相對(duì)分子質(zhì)量 32 42 34 沸點(diǎn)/℃ 64.7 －47.7 －78.2 甲醇相對(duì)分子質(zhì)量較小，沸點(diǎn)卻高于其他兩種物質(zhì)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(diǎn)較高。(2)金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)均是共價(jià)晶體，原子半徑：CSiC>Si。(3)由于甲醇分子間存在氫鍵，從而導(dǎo)致甲醇沸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的高低 (1)不同類(lèi)型晶體熔、沸點(diǎn)的比較 ①不同類(lèi)型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：共價(jià)晶體＞離子晶體＞分子晶體。 ②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。 (2)同種類(lèi)型晶體熔、沸點(diǎn)的比較 ①共價(jià)晶體 原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞硅。 ②離子晶體 一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。 ③分子晶體 a．分子間范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，其分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CH3Cl＞CH3CH3。 d．同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)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(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：Na＜Mg＜Al。 考點(diǎn)(二)　五類(lèi)常見(jiàn)晶體模型與晶胞計(jì)算 【精講精練快沖關(guān)】 [知能學(xué)通] 1．典型晶體模型 (1)共價(jià)晶體(金剛石和二氧化硅) ①金剛石晶體中，每個(gè)C與另外 4個(gè)C形成共價(jià)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(jià)鍵有 2 mol。 ②SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與 4個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與 2個(gè)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(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子有 12個(gè)。 ②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的 4個(gè)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(gè)Na＋同時(shí)吸引 6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引 6個(gè)Na＋，配位數(shù)為 6。每個(gè)晶胞含 4個(gè)Na＋和 4個(gè)Cl－。 ②CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引 8個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引 8個(gè)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(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是 2，C原子采取的雜化方式是 sp2。 2．幾種常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目 A．NaCl(含 4個(gè)Na＋，4個(gè)Cl－)。 B．干冰(含 4個(gè)CO2)。 C．CaF2(含 4個(gè)Ca2＋，8個(gè)F－)。 D．金剛石(含 8個(gè)C)。 E．體心立方(含 2個(gè)原子)。 F．面心立方(含 4個(gè)原子)。 [題點(diǎn)練通] 1.石英晶體的晶胞結(jié)構(gòu)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(gè)Si原子連接4個(gè)O原子形成4個(gè)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(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元如圖所示。X為陰離子，在正方體內(nèi)，Y為陽(yáng)離子，分別在頂點(diǎn)和面心，則該晶體的化學(xué)式為(　　) A．Y2X B．YX2 C．Y7X4 D．Y4X7 解析：選B　X在正方體內(nèi)，晶胞中的8個(gè)X離子完全被這1個(gè)晶胞占有；Y分別在頂點(diǎn)和面心，頂點(diǎn)上的離子被1個(gè)晶胞占有，面心上的離子被1個(gè)晶胞占有，所以1個(gè)晶胞實(shí)際占有的Y離子為8＋6＝4，則該晶體的化學(xué)式為YX2。 3．金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)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(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)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(gè)數(shù)＝12＋2＋3＝6，b中原子個(gè)數(shù)＝8＋6＝4，c中原子個(gè)數(shù)＝1＋8＝2，所以其原子個(gè)數(shù)比是6∶4∶2＝3∶2∶1。 4.科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造出的化合物具有超導(dǎo)性能，其晶胞如圖所示。該化合物中的K原子和C60分子的個(gè)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(jié)構(gòu)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(gè)數(shù)比為3∶1。 5．某物質(zhì)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(huà)出)。則晶體中a、b、c的原子個(gè)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(jì)算。據(jù)圖知，該正方體中a原子個(gè)數(shù)＝8＝1，b原子個(gè)數(shù)＝6＝3，c原子個(gè)數(shù)＝1，所以晶體中a、b、c的原子個(gè)數(shù)比為1∶3∶1。 6．(2015全國(guó)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(jié)構(gòu)如圖所示： (1)在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)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(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。 解析：(1)由石墨烯的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6＝2。(2)由金剛石的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C可參與形成4條C—C鍵，其中任意兩條邊(共價(jià)鍵)可以構(gòu)成2個(gè)六元環(huán)。根據(jù)組合知識(shí)可知四條邊(共價(jià)鍵)任選其中兩條有6組，62＝12。因此每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)。六元環(huán)中C原子采取sp3雜化，為空間六邊形結(jié)構(gòu)，最多有4個(gè)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(jì)算方法——均攤法 (1)原則：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是。 (2)方法： ①長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算 ②非長(zhǎng)方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占 。 (3)圖示： [注意]　在使用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。 7.(2018全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，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_(kāi)_________gcm－3(列出計(jì)算式)。 解析：由題給圖示可知，Li位于晶胞內(nèi)部，O位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)晶胞有8個(gè)Li，O原子個(gè)數(shù)＝6＋8＝4。因此一個(gè)Li2O晶胞的質(zhì)量＝ g，一個(gè)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(guó)卷Ⅱ節(jié)選)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長(zhǎng)為a nm、FeS2相對(duì)式量為M、阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)_________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(zhǎng)為_(kāi)_______nm。 解析：分析晶胞結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e2＋位于棱邊和體心，S位于頂點(diǎn)和面心，因此每個(gè)晶胞中含有的Fe2＋個(gè)數(shù)＝12＋1＝4，每個(gè)晶胞中含有的S個(gè)數(shù)＝6＋8＝4，即每個(gè)晶胞中含有4個(gè)FeS2。一個(gè)晶胞的質(zhì)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(zhǎng)即為兩個(gè)面心點(diǎn)的距離，因此正八面體的邊長(zhǎng)為a nm。 答案：1021　a 9.(2018全國(guó)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(chēng)為_(kāi)_______。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為_(kāi)_______gcm－3(列出計(jì)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(zhǎng)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(diǎn)、上下面心和晶胞內(nèi)，一個(gè)晶胞含鋅原子個(gè)數(shù)＝12＋2＋3＝6，因此一個(gè)晶胞中Zn的質(zhì)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(guó)卷Ⅰ節(jié)選)(1)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)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_(kāi)_______ nm，與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為_(kāi)_______。 (2)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)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(duì)角線長(zhǎng)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(gè)。(2)想象4個(gè)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(guó)卷Ⅲ節(jié)選)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(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(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a＝0.420 nm，則r(O2－)為_(kāi)______nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a′＝0.448 nm，則r(Mn2＋)為_(kāi)_______ nm。 解析：因?yàn)镺2－采用面心立方最密堆積方式，所以面對(duì)角線長(zhǎng)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(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)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(dǎo)體材料，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鍺單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)金剛石晶胞如圖1所示，其中含有________個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)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_(kāi)_________(不要求計(jì)算結(jié)果)。 (2)晶胞有兩個(gè)基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，如圖2為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為；C為。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)_______。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_(kāi)_______gcm－3(列出計(jì)算式即可)。 解析：(1)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子，面心上有6個(gè)C原子，頂點(diǎn)有8個(gè)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(zhǎng)為a，根據(jù)硬球接觸模型，則正方體體對(duì)角線長(zhǎng)度的就是C—C鍵的鍵長(zhǎng)，即a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空間占有率＝＝＝。(2)①對(duì)照晶胞圖示、坐標(biāo)系以及A、B、C的坐標(biāo)，選A作為參照，觀察D在晶胞中的位置，由B、C的坐標(biāo)可以推知D的坐標(biāo)為。②類(lèi)似金剛石晶胞，1個(gè)Ge單晶的晶胞中含有8個(gè)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(zhì)非常相似，它們的化合物應(yīng)用十分廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)___________。鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)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(jié)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(gòu)型是_________，其中心原子的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)________。 (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(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，則Ni(CO)4固體屬于________晶體，其中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型為_(kāi)_________________。 (4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)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(diǎn)：NiO____(填“>”“<”或“＝”)FeO，原因是___________________________。 (5)Fe3O4晶體中，O2－的重復(fù)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_(kāi)_______，有________%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。Fe3O4晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，晶體密度為5.18 gcm－3，則該晶胞參數(shù)a＝__________pm。(寫(xiě)出表達(dá)式) 解析：(1)鐵是26號(hào)元素，基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2；鈷、鎳的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式分別為3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對(duì)電子數(shù)分別為4、3、2，未成對(duì)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(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)＝3＋(5－31)＝3＋1＝4，立體構(gòu)型是三角錐形，其中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp3。(3)Fe(CO)5的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，熔沸點(diǎn)較低，因此Ni(CO)4的熔沸點(diǎn)也較低，Ni(CO)4固體屬于分子晶體；存在的化學(xué)鍵有配位鍵、共價(jià)鍵。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型均與氯化鈉的相同，說(shuō)明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。由于Ni2＋的離子半徑小于Fe2＋的離子半徑，所以熔點(diǎn)是NiO>FeO。(5)結(jié)構(gòu)中如1、3、6、7的O2－圍成的正四面體空隙有8個(gè)，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(jié)構(gòu)單元中每個(gè)棱心均為正八面體空隙中心，每個(gè)棱心被圖示結(jié)構(gòu)單元所共用，故1個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元中正八面體空隙數(shù)目為12＋1＝4,1個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有4個(gè)O2－，故有2個(gè)Fe3＋和1個(gè)Fe2＋，由題可知1個(gè)Fe3＋和1個(gè)Fe2＋填充在正八面體空隙中，即還有2個(gè)正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子，有50%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，1 mol晶胞的質(zhì)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(jià)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(guān)計(jì)算 (1)晶胞參數(shù) ①晶胞的形狀和大小可用6個(gè)參數(shù)來(lái)表示，包含晶胞的3組棱長(zhǎng)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(jì)算 (2)晶體密度的計(jì)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(shè)棱長(zhǎng)為a) ①面對(duì)角線長(zhǎng)＝a。 ②體對(duì)角線長(zhǎng)＝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)。