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第,17,讲晶体结构与性质,考点一,考点二,高考真题演练,随堂过关训练,考点一,考,点一晶体常识晶体结构模型,必,备知识梳理,夯实学科基础,1,.,物质的聚集状态,电子、阳离子和电中性粒子,2,晶体,(1),晶体与非晶体的区别,比较,晶体,非晶体,结构特征,结构粒子,_,排,列,结构粒子,_,排列,性质,特征,自范性,有,无,熔点,固定,不固定,异同表现,_,_,二者区别方法,间接方法,测定其是否有固定的,_,科学方法,对固体进行,_,实验,周期性有序,无序,各向异性,各向同性,熔点,X,射线衍射,(2),获得晶体的三条途径,熔融态物质凝固。,气态物质冷却不经液态直接凝固,(,凝华,),。,溶质从溶液中析出。,3,晶胞,(1),概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。,(2),晶体中晶胞的排列,无隙并置,无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。,并置：所有晶胞,_,排列、,_,相同。,平行,取向,特别提醒,(,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.,晶胞中微粒数的计算方法,均摊法,(,切割法,),(1),原则：晶胞任意位置上的一个微粒如果被,n,个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个微粒分得的份额就是,。,(2),方法,(3),图示,特别提醒,使用均摊法,(,切割法,),时，要注意晶胞形状，分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如正六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被,6,、,3,、,4,、,2,个晶胞所共有。,易错易混辨析,(,错误的说明错因,),(1),物质的聚集状态只有固、液、气三态,(,),错因：,_,_,。,(2),晶体具有自范性，一般具有固体的熔点,(,),错因：,_,。,(,3),区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行,X,射线衍射实验,(,),错因：,_,。,(,4),晶胞一般为平行六面体，其排列遵循无隙并置形成晶体,(,),错因：,_,。,物质,的聚集状态除了固液气外还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态、离子液体等,(5),晶胞一般有三套平行棱，三套平行面,(,),错因：,_,。,(6),晶胞是晶体中最小的,“,平行六面体,”,(,),错因：,_,_,_,。,(7),冰和碘晶体中相互作用力相同,(,),错因：,_,。,(8),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,(,),错因：,_,。,晶胞是晶体中的最小重复单元，有些晶体的晶胞不是平行六面体,冰中除了有范德华力还有氢键,深度思考,(1),下图为离子晶体空间结构示意图：,(,阳离子，,阴离子,),以,M,代表阳离子，,N,表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：,A,_,、,B_,、,C_,。,MN,MN,3,MN,2,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,N,：,4,2,4,(,个,),，,M,N,1,3,；在,C,中含,M,：,4,(,个,),，含,N,为,1,个,。,(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。,2,1,1,1,4,4,解析,：,甲,中,N,(x),N,(y),1,2,1,；乙中,N,(a),N,(b),1,1,1,；丙中,N,(c),12,1,4,，,N,(d),8,6,4,。,题组强化训练,形成关键能力,题组一,“,平行六面体,”,晶胞的分析应用,1.,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,B,2,A B,BA,2,C,B,7,A,4,D,B,4,A,7,答案：,B,解析：,A,：,8,，,B,：,8,6,4,。,2,下图是由,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,_,。,3,解析,：,R,：,8,1,2,；,G,：,8,8,4,2,8,；,Q,：,8,2,4,。,R,、,G,、,Q,的个数之比为,1,4,2,，则其化学式为,RQ,2,G,4,。由于,R,为,2,价，,G,为,2,价，所以,Q,为,3,价。,题组二,“,非立方系,”,晶体结构分析应,用,3,.,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,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,粒子数之比为,1,4,2,。,4.Cu,元素与,H,元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为,_,。,CuH,解析：,根据晶胞结构可以判断：,Cu(,),：,2,12,3,6,；,H(,),：,6,1,3,6,，所以化学式为,CuH,。,考点二晶体类型和微粒间作用力,必备知识梳理,夯实学科基础,1.,不同晶体的特点比较,离子晶体,金属晶体,分子晶体,共价晶体,概念,阳离子和阴离子通过,_,结合而形成的晶体,通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体,只含分子的晶体,相邻原子间以,_,相结合而形成,_,结构的晶体,晶体微粒,_,_,_,_,微粒之,间作用力,_,键,_,键,_,_,离子键,共价键,空间网状,阴、阳离子,金属阳离子、自由电子,分子,原子,离子,金属,分子间,作用力,共价键,物理性质,熔、沸点,较高,有的高,(,如铁,),、有,的低,(,如汞,),低,很高,硬度,硬而脆,有的大、有的小,小,很大,溶解性,一般情况下，易溶于极性溶剂,(,如水,),，难溶于有机溶剂,钠等可与水、醇类、酸类反应,极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂,不溶于任何溶剂,特别提醒,(1),共价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。,2.,晶体类别的判断方法,(1),依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断,由,_,通过,_,构成的晶体为离子晶体；由,_,形成的,_,构成的晶体为共价晶体；由分子依靠,_,形成,的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以,_,构成的晶体为金属晶体。,(2),依据物质的分类判断,活泼金属氧化物和过氧化物,(,如,K,2,O,、,Na,2,O,2,等,),、强碱,(,如,NaOH,、,KOH,等,),、,_,的盐是离子晶体。,部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体。,常见的单质类共价晶体有,_,、,_,、,_,等，常见的化合物类共价晶体有,SiC,、,SiO,2,、,AlN,、,BP,、,CaAs,等。,金属单质、合金是金属晶体。,阴、阳离子,离子键,原子,共价键,分子间作用力,金属键,绝大多数,金刚石,晶体硅,晶体硼,(3),依据晶体的熔点判断,不同类型晶体熔点大小的一般规律：共价晶体,_,离子晶体,_,分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯、汞等熔点很低。,(4),依据导电性判断,离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电。,共价晶体一般为非导体。,分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质,(,主要是酸和强极性非金属氢化物,),溶于水时，分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。,金属晶体是电的良导体。,(5),依据硬度和机械性能判断,一般情况下，硬度：共价晶体,_,离子晶体,_,分子晶体。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有较好的延展性。,3,晶体熔、沸点的比较,(1),共价晶体,如熔点：金刚石,碳化硅,晶体硅。,(2),离子晶体,衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。,一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：,MgONaClCsCl,。,(3),分子晶体,分子间作用力,_,，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，如,H,2,OH,2,TeH,2,SeH,2,S,。,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量,_,，熔、沸点越高，如,SnH,4,GeH,4,SiH,4,CH,4,。,组成和结构不相似的物质,(,相对分子质量接近,),，分子的,_,越大，其熔、沸点越高，如,CON,2,。,在同分异构体中，一般支链,_,，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，所带电荷数越多，其金属键越强，熔、沸点就越高，如熔、沸点：,NaMgAl,。,越大,越大,极性,越多,易错易混辨析,(,错误的说明错因,),(1),由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体,(,),错因：,_,。,(2),晶体中只要有阳离子就一定有阴离子,(,),错因：,_,。,(,3),由原子形成的晶体一定是共价晶体,(,),错因：,_,。,(,4),在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子,(,),错因：,_,。,(,5)Al,2,O,3,含有金属元素，属于离子晶体,(,),错因：,_,。,AlCl,3,属于分子晶体,在金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子,稀有气体在固体时是分子晶体，组成微粒均为分子,含有金属元素的晶体不一定是金属晶体，如,AlCl,3,深度思考,在下列物质中：,NaCl,、,NaOH,、,Na,2,S,、,H,2,O,2,、,Na,2,S,2,、,(NH,4,),2,S,、,CO,2,、,CCl,4,、,C,2,H,2,、,SiO,2,、,SiC,、晶体硅、金刚石，晶体氩。,(1),只含有离子键的离子晶体是,_,。,(2),既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是,_,_,_,。,(3),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),既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是,_,。,(5),含有极性共价键的非极性分子是,_,。,(6),含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是,_,。,(7),含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是,_,。,(8),含有极性共价键的共价晶体是,_,。,(9),不含共价键的分子晶体是,_,，只含非极性键的共价晶体是,_,_,_,。,NaCl,、,Na,2,S,NaOH,、,(NH,4,),2,S,(NH,4,),2,S,Na,2,S,2,CO,2,、,CCl,4,、,C,2,H,2,C,2,H,2,H,2,O,2,SiO,2,、,SiC,晶体氩,晶体硅、金刚石,题组强化训练,形成关键能力,题组一,晶体类型的判断,1,下列晶体的分类正确的一组是,(,),选项,离子晶体,共价晶体,分子晶体,金属晶体,A,CaC,2,石墨,Ar,Hg,B,玻璃,金刚石,CH,3,CH,2,OH,Ag,C,CH,3,COONa,SiC,Mg,D,Ba(OH),2,Si,C,60,NaH,答案：,C,解析：,石墨的层与层之间是分子间作用力，而碳原子间是共价键，石墨之中也会有自由电子在层与层间移动，石墨属于混合型晶体，故,A,不选；玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅的混合物，不是纯净物，不属于离子晶体，故,B,不选；,CH,3,COONa,是由醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体，碳化硅是由碳原子和硅原子组成的共价晶体，,属于,有机物，属于分子晶体，镁是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体，故,C,选；,NaH,是钠离子和氢离子形成的离子晶体，不属于金属晶体，故,D,不选。,2.,分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。,(1),碳化铝，黄色晶体，熔点,2 200,，熔融态不导电：,_,。,(2),五氟化矾，无色晶体，熔点,19.5,，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：,_,。,(3),溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：,_,。,(4),硼，熔点,2 300,，沸点,2 550,，硬度大：,_,。,(5),硒，熔点,217,，沸点,685,，溶于氯仿：,_,。,(6),锑，熔点,630.74,，沸点,1 750,，导电：,_,。,共价晶体,分子晶体,离子晶体,共价晶体,分子晶体,金属晶体,题组二晶体熔、沸点比较,3,下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是,(,),A,O,2,、,I,2,、,Hg B,CO,、,KCl,、,SiO,2,C,Na,、,K,、,Rb D,Na,、,Al,、,Mg,答案：,B,解析：,A,中,Hg,在常温下为液态，而,I,2,为固态，故,A,错误；,B,中,SiO,2,为共价晶体，其熔点最高，,CO,是分子晶体，其熔点最低，故,B,正确；,C,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,C,错误；,D,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,D,错误。,4,离子晶体熔点的高低取决于离子所带电荷和离子半径。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，离子所带电荷总数越多，半径越小，离子键越强，晶体熔、沸点越高。,题组三,和晶体类型有关的熔、沸点比较简答集训,5,氯化铝的熔点为,190,，而氟化铝的熔点为,1 290,，导致这种差异的原因为,_,。,6,邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低，原因是,_,_,_,。,AlCl,3,是分子晶体，而,AlF,3,是离子晶体,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力更大,7,C,2,H,6,和,N,2,H,4,分子中均含有,18,个电子，它们的沸点相差较大，主要原因是,_,。,8,硅烷,(Si,n,H,2n,2,),的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因,是,_,_,_,。,N,2,H,4,分子之间存在氢键,同是分子晶体，硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强,考点二,考点三常见晶体结构,必备知识梳理,夯实学科基础,1.,常见晶体的结构模型,晶体,晶体结构,晶体详解,共,价,晶,体,金,刚,石,每个碳与相邻,4,个碳以共价键结合，形成,_,结构,键角均为,_,最小碳环由,6,个,C,组成且六原子不在同一平面内,每个,C,参与,4,条,CC,的形成，,C,原子数与,CC,数之比为,_,SiO,2,每个,Si,与,4,个,O,以共价键结合，形成正四面体结构,每个正四面体占有,1,个,Si,，,4,个,O,，,n(Si),n(O),_,最小环上有,12,个原子，即,6,个,O,，,6,个,Si,正四面体,10928,1,2,1,2,分,子,晶,体,干冰,8,个,CO,2,分子构成立方体且在,6,个面心又各占据,1,个,CO,2,分子,每个,CO,2,分子周围等距且紧邻的,CO,2,分子有,12,个,冰,每个水分子与相邻的,4,个水分子以氢键相连接，含,1 mol H,2,O,的冰中，最多可形成,2 mol,氢键,离,子,晶,体,NaCl,型,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,每个晶胞中含,4,个,Na,和,4,个,Cl,CsCl,型,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,6,个,如图为,8,个晶胞，每个晶胞中含,1,个,Cs,、,1,个,Cl,2.,过渡晶体与混合型晶体,(1),过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。,几种氧化物的化学键中离子键成分的百分,数,从,上表可知，表中,4,种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。,偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如,_,等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如,_,、,_,等,。,氧化物,Na,2,O,MgO,Al,2,O,3,SiO,2,离子键的百分数,/%,62,50,41,33,Na,2,O,Al,2,O,3,SiO,2,(2),混合型晶体,晶体模,型,结构特点,层状结构,a,同层内碳原子采取,sp,2,杂化，以共价键,(,键,),结合，形成,_,。,b,层与层之间靠,_,维系,。,c,石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为,3,，有一个未参与杂化的,2p,电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。,晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于,_,。,六元并环结构,范德华力,混合型晶体,易错易混辨析,(,错误的说明错因,),(1),在,NaCl,晶体中，每个,Na,周围与其距离最近的,Na,有,12,个,(,),错因：,_,。,(2),石墨为混合型晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石,(,),错因：,_,。,(,3),构成粒子是原子的晶体一定为共价晶体,(,),错因：,_,。,(,4),分子晶体中一定含范德华力，可能含共价键或氢键,(,),错因：,_,。,(,5),金属晶体的构成粒子为金属阳离子和自由电子,(,),错因：,_,。,(,6),离子晶体中阴、阳离子的配位数一定相同,(,),错因：,_,。,石墨晶体中碳碳键比金刚石中碳碳键更牢固,(,有大,键,),，键能更大，故熔点高于金刚石,稀有气体固体的构成微粒为原子，但属于分子晶体,CaF,2,中阴、阳离子的配位数分别为,4,、,8,深度思考,按要求回答问题：,(1),在金刚石晶体中最小碳环含有,_,个,C,原子；每个,C,原子被,_,个最小碳环共用。,(2),在干冰中粒子间作用力有,_,。,(3),含,1 mol H,2,O,的冰中形成氢键的数目为,_,。,(4),在,NaCl,晶体中，每个,Na,周围有,_,个距离最近且相等的,Na,，每个,Na,周围有,_,个距离最近且相等的,Cl,，其空间结构为,_,_,_,。,(5),在,CaF,2,晶体中，每个,Ca,2,周围距离最近且等距离的,F,有,_,个；每个,F,周围距离最近且等距离的,Ca,2,有,_,个。,6,12,共价键、范德华力,2,N,A,12,6,正八面体形,8,4,题组强化训练,形成关键能,力,题组一,晶胞中原子半径、微粒间距离及晶体密度的计,算,1.GaAs,的熔点为,1 238,，密度为, gcm,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,M,Ga,gmol,1,和,M,As,gmol,1,，原子半径分别为,r,Ga,pm,和,r,As,pm,，阿伏加德罗常数值为,N,A,，则,GaAs,晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率,为,_,。,共价晶体,共价,100%,解析：,GaAs,的熔点很高，则其晶体类型为共价晶体，,Ga,和,As,以共价键键合。由晶胞结构可知一个晶胞中含有,As,、,Ga,原子的个数均为,4,，则晶胞的体积为,，又知二者的原子半径分别为,r,Ga,pm,和,r,As,pm,，则,GaAs,晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为,100%,100%,。,2,图,(a),是,MgCu,2,的拉维斯结构，,Mg,以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的,Cu,。图,(b),是沿立方格子对角面取得的截图。可见，,Cu,原子之间最短距离,x,_ pm,，,Mg,原子之间最短距离,y,_ pm,。,a,a,解析,：,由图,(b),可知，立方格子面对角线长为,a,pm,，即为,4,个,Cu,原子直径之和，则,Cu,原子之间最短距离为,a,pm,。由图,(b),可知，若将每个晶胞分为,8,个小立方体，则,Mg,原子之间最短距离,y,为晶胞内位于小立方体体对角线中点的,Mg,原子与顶点,Mg,原子之间的距离,(,如图所示,),，即小立方体体对角线长的一半，则,y,pm,a,pm,。,题组二和俯视图有关的晶体结构分析,3,Fe,的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的,A,D,图中正确的是,_(,填字母,),。,铁原子的配位数是,_,，假设铁原子的半径是,r cm,，该晶体的密度是, gcm,3,，则铁的相对原子质量为,_,_,_(,设阿伏加德罗常数的值为,N,A,),。,A,8,解析,：,图甲为该铁的一个晶胞，沿虚线的切面为长方形，长是宽的,倍，四个顶角和中心有铁原子。图乙为,8,个晶胞叠成的立方体，沿虚线的切面为,A,图。设图甲中晶胞边长为,a,cm,，则体对角线为,a,cm,，又体对角线上三原子相切，得,a,cm,4,r,cm,。根据密度公式得，, gcm,3,(,a,cm),3,M,(Fe),，解得,M,(Fe),gmol,1,。,4,(1),某种钛酸钴,(CoTiO,3,),晶胞沿,x,、,y,或,x,轴任意一个方向的投影如图,1,所示。晶胞中,Co,处于各顶角位置，则,O,处于,_,位置，与,Co,紧邻的,O,的个数为,_,。若晶胞中,Co,与,O,之间的最短距离,a nm,，阿伏加德罗常数的值为,N,A,，该晶体的密度为,_,_,_,g/cm,3,(,列出计算式即可,),。,面心,12,解析,：,CoTiO,3,晶胞中,Co,处于各顶角位置，则,Co,的数目为,1,，由晶体的化学式,CoTiO,3,可知晶胞中,O,的数目为,3,，,Ti,的数目为,1,，结合题图,1,可知,O,处于面心位置，,Ti,处于体心位置。由题图,1,可知与,Co,紧邻的,O,的个数为,12,。若晶胞中,Co,与,O,之间的最短距离,(,面对角线长度的一半,),为,a,nm,，则晶胞参数为,a,10,7,cm,，该晶体的密度,g/cm,3,g/cm,3,。,(2)MgH,2,晶体属四方晶系，其晶胞结构如图,2,所示，晶胞参数,a,b,450 pm,，,c,301 pm,，原子坐标为,A(0,，,0,，,0),、,B(0.305,，,0.305,，,0),、,C(1,，,1,，,1),、,D(0.195,，,0.805,，,0.5),。,Mg,2,的半径为,72 pm,，则,H,的半径,为,_,_,_,pm(,列出计算式即可,),。,用,N,A,表示阿伏加德罗常数的值，,MgH,2,晶体中,H,的密度是标准状况下氢气密度的,_,倍,(,列出计算式即可，标准状况下氢气的密度为,0.089 g/L),。,0.305,450,72,解析,：,由题图,2,可知,A,与,B,之间的距离,0.305,450,pm,r,(Mg,2,),r,(H,),，则,r,(H,),(0.305,450,72) pm,。,由题图,2,可知晶胞中,H,的个数为,4,2,4,，则晶胞中,H,的密度,g/cm,3,，故,MgH,2,晶体中,H,的密度,标准状况下氢气的密度,。,情,境,创,新,设,计,多用途的冰晶石,冰晶石,(Cryolite),是一种矿物,(,见图,),，,白色单斜晶系，,(109,),白色细小的结晶体，无气味，微溶于水，在电解铝工业作助溶剂、制造乳白色玻璃和搪瓷的遮光剂。其化学式是,Na,3,AlF,6,，熔融时的电离方程式为,。,现有冰晶石的结构单元如图所示，,位于大立方体顶点和面心，,位于大立方体的,12,条棱的中点和,8,个小立方体的体心，,是图中,、,中的一种。,问题探究,(1),冰晶石属于哪种晶体类型？,(,2),冰晶石晶胞,(,大立方体,),中体心处的,“,”,代表的是哪种微粒？,提示,：,冰晶石,晶体结构中含有,Na,和,，属于离子晶体。,提示,：,(2),冰晶石的构成微粒是,Na,和,，且二者的个数比为,3,1,，图,中,的,个数为,8,6,4,。,的个数为,8,12,11,，故,代表,，即,代表,Na,。,(3),晶胞中,Na,的配位数是多少？与,Na,距离相等且最近的,Na,有多少个？,(,4),冰晶石晶体的密度是多少,？,提示,：,晶胞,中与,Na,(,体心,Na,),相连的,分别处于,Na,的上、下、前、后、左、右，故,Na,的配位数为,6,。以体心,Na,分析，处于,8,个小立方体体心的,Na,与之最近，故与,Na,距离相等且最近的,Na,有,8,个。,提示,：,晶胞,中含,Na,数目为,8,1,12,12,，含,的数目为,8,6,4,，即晶胞中相当于有,4,个,Na,3,AlF,6,，晶胞的质量,4,g,，晶胞的体积,(,a,10,10,),3,cm,3,则晶体的密度,10,30,gcm,3,。,(,5),晶胞中,与,最近的距离是多少,pm?,提示,：,晶胞,中,与,最近的距离是,晶胞中面的对角线，,晶胞,(,小立方体,),的边长是,a,pm,。则,与,最近的距离是,a,pm,a,pm,。,高考真题演练,1.2021,全国甲卷,(,节选,),我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为,ZnO/ZrO,2,固溶体。四方,ZrO,2,晶胞如图所示。,Zr,4,离子在晶胞中的配位数是,_,，晶胞参数为,a pm,、,a pm,、,c,pm,，该晶体密度为,_,_,_,gcm,3,(,写出表达式,),。在,ZrO,2,中掺杂少量,ZnO,后形成的催化剂，化学式可表示为,Zn,x,Zr,1,x,O,y,，则,y,_(,用,x,表达,),。,8,2,x,解析：,以晶胞中右侧面心的,Zr,4,为例，同一晶胞中与,Zr,4,连接最近且等距的,O,2,数为,4,，同理可知右侧晶胞中有,4,个,O,2,与,Zr,4,相连，因此,Zr,4,离子在晶胞中的配位数是,4,4,8,；,1,个晶胞中含有,4,个,ZrO,2,微粒，,1,个晶胞的质量,m,，,1,个晶胞的体积为,(,a,10,10,cm),(,a,10,10,cm),(,c,10,10,cm),a,2,c,10,30,cm,3,，因此该晶体密度,gcm,3,；在,ZrO,2,中掺杂少量,ZrO,后形成的催化剂，化学式可表示为,Zn,x,Zr,1,x,O,y,，其中,Zn,元素为,2,价，,Zr,为,4,价，,O,元素为,2,价，根据化合物化合价为,0,可知,2,x,4,(1,x,),2,y,，解得,y,2,x,。,2,2021,全国乙卷,(,节选,),在金属材料中添加,AlCr,2,颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。,AlCr,2,具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是,_,原子。设,Cr,和,Al,原子半径分别为,r,Cr,和,r,Al,，则金属原子空间占有率为,_%(,列出计算表达式,),。,Al,100,解析：,由结构图可知，根据均摊法，该晶胞含有,4,个白球和,2,个黑球，则黑球代表,Al,原子，白球代表,Cr,原子，金属原子的总体积是,),，晶胞体积是,a,2,c,，故原子空间利用率是,100%,。,3,2021,山东卷,XeF,2,晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为,90,，该晶胞中有,_,个,XeF,2,分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如,A,点原子的分数坐标为,。已知,XeF,键长为,r pm,，则,B,点原子的分数坐标为,_,；晶胞中,A,、,B,间距离,d,_pm,。,2,(0,，,0,，,),解析：,图中大球的个数为,8,1,2,，小球的个数为,8,2,4,，根据,XeF,2,的原子个数比，知大球是,Xe,原子，小球是,F,原子，该晶胞中有,2,个,XeF,2,分子；由,A,点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为,1,，,B,点在棱的,处，其坐标为,；,图,中,y,是底面对角线的一半，,y,a,，,x,r,，所以,d,pm,。,4,2021,湖南卷,(,节选,),下图是,Mg,、,Ge,、,O,三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。,(,1),已知化合物中,Ge,和,O,的原子个数比为,1,4,，图中,Z,表示,_,原子,(,填元素符号,),，该化合物的化学式为,_,；,(2),已知该晶胞的晶胞参数分别为,a nm,、,b nm,、,c nm,，,90,，则该晶体的密度,_,gcm,3,(,设阿伏加德罗常数的值为,N,A,，用含,a,、,b,、,c,、,N,A,的代数式表示,),。,O,Mg,2,GeO,4,解析：,(1),由晶胞结构图可知，,1,个晶胞中，对于,X,原子，,8,个位于顶点、,4,个位于棱上、,6,个位于面上、,3,个位于晶胞内，故,1,个晶胞中含有,X,的数目为,8,4,6,3,8(,个,),；对于,Y,原子，,4,个,Y,原子均位于晶胞内；对于,Z,原子，,16,个,Z,原子均位于晶胞内。其中,Ge,和,O,的原子个数比为,1,4,，则,X,为,Mg,，,Y,为,Ge,，,Z,为,O,。由上述分析可知，该化合物的化学式为,Mg,2,GeO,4,。,(2)1,个晶胞的质量,g,g,，,1,个晶胞的体积,abc,10,21,cm,3,，则晶体的密度,gcm,3,。,随堂过关训练,1,下列性质适合于分子晶体的是,(,),A.,熔点为,1 070,，易溶于水，水溶液导电,B.,熔点为,3 500,，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂,C.,能溶于,CS,2,，熔点为,112.8,，沸点为,444.6,D.,熔点为,97.82,，质软，导电，密度为,0.97 gcm,3,答案：,C,2,下列关于晶体的说法不正确的是,(,),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,含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体,共价键可决定分子晶体的熔、沸点,晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列,晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定,干冰晶体中，一个,CO,2,分子周围有,12,个,CO,2,分子紧邻；,CsCl,和,NaCl,晶体中阴、阳离子的配位数都为,6,A,B,C.,D,答案：,D,解析：,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，故,正确；含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故,错误；分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，共价键决定稳定性，故,错误；晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，故,正确；晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定，故,正确；干冰晶体中，一个,CO,2,分子周围有,12,个,CO,2,分子紧邻；,CsCl,晶体中阴、阳离子的配位数都为,8,，,NaCl,晶体中阴、阳离子的配位数都为,6,，故,错误。,3,LiFePO,4,的晶胞结构示意图如,(a),所示。其中,O,围绕,Fe,和,P,分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有,LiFePO,4,的单元数有,_,个,。,电池充电时，,LiFePO,4,脱出部分,Li,，形成,Li,1,x,FePO,4,，结构示意图如,(b),所示，则,x,_,，,n(Fe,2,),n(Fe,3,),_,。,4,13,3,解析：,由题图可知，小白球表示锂原子，由图,(a),知，每个晶胞中的锂原子数为,8,4,4,4,，故一个晶胞中有,4,个,LiFePO,4,单元。由图,(b),知，,Li,1,x,FePO,4,结构中，一个晶胞含有,个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为,13,16,，进而推出,x,。设,Li,13,Fe,16,(PO,4,),16,中二价铁离子的个数为,a,，三价铁离子的个数为,b,，由,2,a,3,b,13,48,，,a,b,16,，得到,a,b,13,3,，即,n,(Fe,2,),n,(Fe,3,),13,3,。,4,(1)LiFeAs,可组成一种新型材料，其立方晶胞结构如图所示。,若,晶胞参数,为,a nm,，,A,、,B,处的两个,As,原子之间距离为,_ nm,，,请,在,z,轴方向投影图中画出铁原子的位置，用,“,”,表示,_,。,(,2),砷化硼是近期受到广泛关注的一种,半导体材料。砷化硼为立方晶系晶体，该晶胞中原子分数坐标为,B,：,(0,，,0,，,0),；,；,；,As,：,；,；,；,请在图中画出砷化硼晶胞的俯视图，已知晶体密度为,d gcm,3,，,As,半径为,a pm,，假设,As,、,B,原子相切，则,B,原子的半径为,_,_,_,pm(,写计算表达式,),。,10,10,a,解析：,(2),由各原子分数坐标可知，晶胞中,B,原子处于晶胞的顶点、面心位置，而,As,原子处于晶胞内部，处于,B,原子形成的正四面体体心位置，晶胞三维结构如图所示：,(,注：小球大小不代表原子大小,),，投影时顶点原子形成正方形的顶点，左、右侧面及前、后面的面心原子投影处于正方形棱心，而上、下底面面心原子投影重合处于正方形的中心，,As,原子投影处于正方形内部且处于正方形对角线上,(As,原子投影、上下底面面心,B,原子投影将对角线,4,等分,),，故砷化硼晶胞俯视图为,；,根据晶胞三维结构示意图可知，位于体对角线上的原子相切，即,As,原子和,B,原子的半径之和的四倍即体对角线的长度；根据均摊法，一个晶胞中,As,原子个数为,4,，,B,原子个数为,8,6,4,，所以晶胞的质量为,g,g,，晶胞密度为,d,gcm,3,，则晶胞的体积为,cm,3,，则晶胞的边长为,cm,10,10,pm,，则晶胞的体对角线长度为,10,10,pm,，所以,B,原子的半径为,pm,。,5,(1)Mn,与,Re,属于同一族，研究发现，,Mn,的熔点明显高于,Re,的熔点，原因可能是,_,。,(2)CuSO,4,的熔点为,560,，,Cu(NO,3,),2,的熔点为,115,，,CuSO,4,熔点更高的原因是,_,_,。,(3),根据下表提供的数据判断，熔点最高、硬度最大的是,_(,填化学式,),。已知晶格能是阴、阳离子形成,1 mol,离子晶体放出的能量,。,(,4),已知金刚石结构中,CC,比石墨结构中,CC,的键长长，则金刚石的熔点,_(,填,“,高于,”“,低于,”,或,“,等于,”,),石墨的熔点，理由,是,_,。,离子晶体,NaF,MgF,2,AlF,3,晶格能,/(kJmol,1,),923,2 957,5 492,Mn,的金属键比,Re,的金属键强,CuSO,4,和,均为离子晶体,所带电荷比,多，,故,CuSO,4,晶格能较大，熔点较高,AlF,3,低于,键长越长，键能越小，键越不稳定，熔点越低,
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