（全国通用版）2019版高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第3讲 晶体结构与性质学案.doc

第3讲晶体结构与性质【2019备考】最新考纲：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。考点一晶体的常识和常见四种晶体性质(频数：难度：)1晶体(1)晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒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看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)晶胞概念：描述晶体结构的基本单元。晶体中晶胞的排列无隙并置a无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶格能定义：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：kJmol1。影响因素a离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。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。具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。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”。2四种晶体类型的比较 比较类型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，个别为半导体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举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K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)3.晶体熔沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。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)同种晶体类型熔、沸点的比较原子晶体：如熔点：金刚石碳化硅硅。离子晶体：a一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。b衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。分子晶体：a分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。b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SnH4GeH4SiH4CH4。c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、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3CH3。金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。原子晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。原子晶体熔化时，破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。1(RJ选修3P844改编)下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()ASi和CO2 BNaBr和O2CCH4和H2O DHCl和KCl解析A项，晶体类型不同；B项，化学键和晶体类型均不同；D项，化学键和晶体类型均不同。答案C2(RJ选修3P848、9、10整合)下列说法正确的是(双选)()ANa2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型B氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键CHF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键D某晶体的熔点为112.8 ，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体解析A项，Na2O和SiO2熔化克服的作用力分别为离子键和共价键；B项，NaCl和HCl溶于水克服的作用力分别是离子键和共价键。答案CD3(溯源题)(1)2017江苏化学，21(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_。(2)2016课标全国，37(5)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。(3)2014课标理综，37(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过_方法区分晶体、准晶体和非晶体。答案(1)Fe3CuN(2)原子晶体共价(3)X射线衍射探源：本高考题组源于教材RJ选修3 P62“科学视野”、P65“2分子晶体与原子晶体”、P78“4离子晶体”及其拓展，对晶体类型的判断及其熔、沸点高低的比较进行了考查。题组一晶体类型的判断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答案B2现有几组物质的熔点()数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(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)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为_。解析(1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。答案(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高3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非极性分子是_；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。答案(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC【规律总结】晶体类型的5种判断方法1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(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(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)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(注：汞在常温为液体)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，常在数百至一千摄氏度以上。(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(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)离子晶体溶于水形成的溶液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。5依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。注意：(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.421010 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.541010 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190 )。(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。题组二晶体熔、沸点的判断4下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlA B C D解析中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故错；中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故正确；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，故错；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，故正确。答案D5(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：晶体硅硝酸钾金刚石碳化硅干冰冰，它们的熔点由高到低的顺序是_(填序号)。(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点Si60N60C60，而破坏分子所需要的能量N60C60Si60，其原因是_。解析(1)这些晶体属于原子晶体的有、离子晶体的有、分子晶体的有。一般来说，原子晶体的熔点离子晶体的熔点分子晶体的熔点；对于原子晶体，键长SiSiSiCCC，相应键能SiSiSiCCC，故它们的熔点：金刚石碳化硅晶体硅。(2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。答案(1)(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60C60Si60【方法规律】分类比较晶体的熔、沸点首先看物质的状态，一般情况下固体液体气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体离子晶体分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路为：原子晶体共价键键能键长原子半径；分子晶体分子间作用力相对分子质量；离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(频数：难度：)1典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，CC键之间的夹角是10928，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol SiO键。(2)分子晶体干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。(3)离子晶体NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引6个Cl，每个Cl同时吸引6个Na，配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl。CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引8个Cs，每个Cs吸引8个Cl，配位数为8。(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，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。(5)常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积Cu、Ag、Au12体心立方堆积Na、K、Fe8六方最密堆积Mg、Zn、Ti122.晶胞中微粒的计算方法均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是(3)图示：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，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。3几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目ANaCl(含4个Na，4个Cl)B干冰(含4个CO2)CCaF2(含4个Ca2，8个F)D金刚石(含8个C)E体心立方(含2个原子)F面心立方(含4个原子)4有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3NAnM，a表示晶胞的棱长，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表示摩尔质量，a3NA表示1 mol晶胞的质量。1基础知识正误判断(1)晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(2)在分子晶体中一定有范德华力和化学键。()(3)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。()(4)在NaCl晶体中，每个Na周围与其距离最近的Na有12个。()(5)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(6)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()(7)离子晶体一定都含有金属元素。()解析(1)金属晶体中存在金属阳离子，但不存在阴离子。(2)稀有气体为单原子分子，形成的晶体为分子晶体，晶体中不存在化学键。(3)金属镁为六方最密堆积模型，每个镁原子周围与其距离最近的原子有12个。(4)在NaCl晶体中，所有的Na呈面心立方最密堆积，因此每个Na周围与其距离最近的Na有12个。(5)有些金属晶体的熔点高于某些原子晶体，如钨的熔点高于SiO2。(6)像硫单质、碘单质等常温下为固态，金属汞常温下为液态，因此硫、碘等分子晶体的熔点高于金属汞晶体。(7)铵盐如NH4Cl形成离子晶体，不含金属元素。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(RJ选修3P776改编)请列表比较金属晶体的简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型的配位数，原子空间利用率、堆积方式和晶胞的区别以及列举代表物。答案堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积Po(钋)52%6体心立方堆积Na、K、Fe68%8六方最密堆积Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au74%123.(溯源题)(1)2017课标全国，35(4)R的晶体密度为d gcm3，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_。(2)2016课标全国，37(6)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C(，0)。则D原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_ gcm3(列出计算式即可)。答案(1)(2)(，)107探源：该高考题组源于教材RJ选修3 P76“资料卡片”及其拓展，考查的是对晶胞的分析和计算。题组一晶胞中原子个数的计算1.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()A394 B142C294 D384解析A粒子数为6；B粒子数为632，C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为142。答案B2已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n_。解析La：2123Ni：126615所以n5。答案53Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为_。解析根据晶胞结构可以判断：Cu()：21236；H()：6136，所以化学式为CuH。答案CuH4(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上，则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。解析(1)每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出，每个单元中，都有一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以N(B)N(O)1(12/2)12，化学式为BO。答案(1)MgB2(2)BO题组二晶胞密度、原子半径及空间利用率质量的计算5用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如右图)，已知该晶体的密度为9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为_；Cu的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数的值为NA，要求列式计算)。解析设晶胞的边长为a cm，则a3NA464a，面对角线为a，面对角线的为Cu原子半径，则r cm1.27108cm。答案121.271086Cu与F形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为a gcm3，则Cu与F最近距离为_ pm。(阿伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简；图中为Cu，为F)解析设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：864；F：4，其化学式为CuF。ax3NA4M(CuF)，x。最短距离为小立方体对角线的一半，小立方体的体对角线为x。所以最短距离为x1010 pm。答案1010【练后反思】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4ra(r为原子半径)。(4)面心立方堆积4ra(r为原子半径)。 试题分析(2015全国卷，37)碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_。(3)CS2分子中，共价键的类型有_，C原子的杂化轨道类型是_，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：在石墨烯晶体中，每个C原子连接_个六元环，每个六元环占有_个C原子。在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_个六元环，六元环中最多有_个C原子在同一平面。解题思路：我的答案：考查意图：以典型物质的性质和结构为载体，考查学生对原子、分子、晶体结构、结构与性质关系的理解应用能力，以及空间想象能力。难度系数约为0.51，对于信息量大，考查点多，考查角度不同的综合题，应加强思维转化训练；另外对于排布式、电离能电负性变化特点及原因、杂化、晶体结构(除计算晶胞外，还要关注离子所占空间比及晶胞体积)等重点知识应加强落实。解题思路：(1)电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布的形象化的描述；C原子的核外有6个电子，电子排布为1s22s22p2，其中1s、2s上的2对电子的自旋方向相反，而2p轨道的电子的自旋方向相同；(2)在原子结构中，最外层电子小于4个的原子易失去电子，而C原子的最外层是4个电子，且C原子的半径较小，则难以通过得或失电子达到稳定结构，所以通过共用电子对的方式即形成共价键来达到稳定结构；(3)CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都是含有1个键和1个键，分子空间构型为直线型，则含有的共价键类型为键和键；C原子的最外层形成2个键，无孤对电子，所以为sp杂化；O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2；与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN，所以SCN的空间构型与键合方式与CS2相同；(4)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，说明熔沸点较低，所以为分子晶体；(5)根据均摊法来计算。石墨烯晶体中，每个C原子被3个6元环共有，每个六元环占有的C原子数是61/32；每个C原子周围形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个C原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。正确答案：(1)电子云2(2)C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构(3)键和键spCO2、SCN(或COS等)(4)分子(5)32124真题演练12016全国卷，37(4)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。解析根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。答案GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体2(2015四川理综)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A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。请回答下列问题：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)。解析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为金属单质，Si单质为原子晶体，Cl2为分子晶体，故熔点SiMgCl2。答案HNO3HFSi、Mg、Cl232016全国卷，37(5)Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1，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：81/861/24，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V14(1030r1030r)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(MAsMGa)cm3。最后由V1/V2即得结果。答案100%42015新课标全国理综，37(5)氧和钠能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a0.566 nm，F的化学式为_；晶胞中氧原子的配位数为_；列式计算晶体F的密度(gcm3)_。解析由晶胞图知，小黑球有8个，大灰球有81/861/24，所以化学式为Na2O。小黑球为Na，大灰球为O。由晶胞结构知，面心上的1个O连有4个钠，在相邻的另1个晶胞中，O也连有4个钠，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 gcm3 gcm32.27 gcm3。答案Na2O82.27 gcm3一、选择题1下列排序正确的是()A酸性：H2CO3C6H5OHCH3COOHB碱性：Ba(OH)2Ca(OH)2KOHC熔点：MgBr2SiCl4BND沸点：PH3NH3H2O解析A项，酸性应为CH3COOHH2CO3C6H5OH，错误。B项，碱性应为Ba(OH)2KOHCa(OH)2，错误。C项，熔点：原子晶体离子晶体分子晶体，即BNMgBr2SiCl4，错误。D项，由于NH3、H2O分子间形成氢键，所以沸点：H2ONH3PH3，正确。答案D2下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A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B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等且紧邻的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子解析氯化钠晶体中每个Na周围距离相等且紧邻的Na共有12个，B项错误。答案B3下列关于晶体的说法正确的组合是()分子晶体中都存在共价键在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC、H2O、H2S晶体的熔点依次降低离子化合物中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4和12个O2相紧邻CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2、O2、Ti4分别位于立方体的体心、面心和顶点)SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合晶体中分子间作用力越大，分子越稳定氯化钠溶于水时离子键被破坏A BC D答案D4下列说法不正确的是()A离子晶体的晶格能越大，离子键越强B阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多C通常阴、阳离子的半径越小、电荷越多，该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大D拆开1 mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能解析A项，在离子晶体中，离子之间的离子键越强，断裂消耗的能量就越高，离子的晶格能就越大，正确；B项，在离子晶体中，阳离子的半径越大则周围的空间就越大，所以就可同时吸引更多的阴离子，正确；C项，通常情况下，阴、阳离子的半径越小、电荷越多，则离子之间的作用力就越强，该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大，正确；D项，气态离子形成1 mol的离子晶体时所释放的能量叫该离子晶体的晶格能，错误。答案D5北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是()AK3C60晶体中既有离子键又有极性键BK3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低C该晶体熔化时能导电DC60分子中碳原子是采用sp3杂化的解析该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C项正确；C60内部为非极性键，A项错误；离子晶体K3C60比分子晶体C60的熔点高，B项错误；C60中每个碳形成四条键，其中有一个为双键，故应为sp2杂化，D项错误。答案C6(2018大连调研)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解析B项，分子的稳定性取决于分子内部的共价键强弱，与分子间作用力无关；C项，分子晶体熔、沸点高低，取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。答案A7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。如右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OB晶体中每个K周围有8个O，每个O周围有8个KC晶体中与每个K距离最近的K有8个D晶体中与每个K距离最近的K有6个答案A8金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，a、b、c三种晶胞内金属原子个数比为()A321 B1184C984 D21149解析a中：32126b中：864c中：812所以三种晶胞内金属原子个数之比为321。答案A二、填空题9(2017泰安模拟)我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素，且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下：元素元素性质或原子结构A周期表中原子半径最小的元素B原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同C最外层p轨道半充满D位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍E位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同请回答下列问题：(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答)(1)B、C、D第一电离能由大到小为_。(2)E的二价离子的电子排布式为_。(3)A2B2D4常用作除锈剂，该分子中B的杂化方式为_；1 mol A2B2D4分子中含有键数目为_。(4)与化合物BD互为等电子体的阴离子化学式为_。(5)B2A6、C2A4分子中均含有18个电子，它们的沸点相差较大，主要原因是_。(6)BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图所示，一个该晶胞中含_个D原子。解析A、B、C、D、E五种前四周期元素，且原子序数依次增大。周期表中A元素原子半径最小，故A为氢元素；B元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布式为1s22s22p2，故B为碳元素；D位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，而短周期中原子单电子处于p能级最多有3个，故其成对电子总数只能为6，单电子数为2，核外电子排布式为1s22s22p4，则D为氧元素；C元素原子最外层p轨道半充满，原子序数小于O，故其核外电子排布为1s22s22p3，则C为氮元素；E位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同，价电子排布式为3d104s1，则E为Cu。(1)同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但氮元素2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：NOC。(2)E为铜元素，Cu2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(3)H2C2O4常用作除锈剂，结构简式为HOOCCOOH，分子中碳原子形成3个键，没有孤对电子，该分子中碳原子的杂化方式为sp2，单键为键，双键含有1个键、1个键，故HOOCCOOH分子中含有7个键，1 mol A2B2D4分子中含有键数目为7NA，即76.021023。(4)原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与化合物CO互为等电子体的阴离子化学式为CN等。(5)C2H6、N2H4分子中均含有18个电子，它们的沸点相差较大，主要原因是N2H4分子之间存在氢键。(6)CO2在高温高压下所形成晶体的晶胞中灰色球为氧原子，均在晶胞内部，一个该晶胞中含氧原子数目为16。答案(1)NOC(2)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9(3)sp276.021023(或7NA)(4)CN(5)N2H4分子之间存在氢键(6)1610铁触媒是重要的催化剂，CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe5CO=Fe(CO)5；除去CO的化学反应方程式为Cu(NH3)2OOCCH3CONH3=Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。请回答下列问题：(1)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为_，基态铁原子的价电子排布式为_。(2)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是_，Fe(CO)5在空气中燃烧后剩余固体呈红棕色，其化学方程式为_。(3)配合物Cu(NH3)2OOCCH3中碳原子的杂化类型是_，配体中提供孤对电子的原子是_。(4)用Cu(NH3)2OOCCH3除去CO的反应中，肯定有_形成。a离子键 b配位键c非极性键 d键(5)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为_，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为_(写出已化简的比例式即可)。解析(1)同周期由左向右元素的第一电离能呈递增趋势，但是第A和第A族元素略大，因此C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为NOC。铁为26号元素，根据构造原理确定，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。(2)根据题意知Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，熔点较低，则Fe(CO)5的晶体类型是分子晶体，Fe(CO)5在空气中燃烧生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为4Fe(CO)513O22Fe2O320CO2。(3)配合物Cu(NH3)2OOCCH3中，羧基中碳原子的杂化类型是sp2，甲基中碳原子的杂化类型是sp3，配体中提供孤对电子的原子是氮原子。(4)用Cu(NH3)2OOCCH3除去CO的反应中，肯定有配位键、键形成，选bd。(5)根据晶胞结构利用均摊法分析，面心立方晶胞中含有的铁原子个数为864，体心立方晶胞中含有的铁原子数目为812，实际含有的铁原子个数之比为21。设铁原子半径为r，面心立方堆积晶胞的棱长为a1，则a14r，体心立方堆积晶胞的棱长为a2，则a24r，设铁原子质量为m(Fe)，则两种铁晶体的密度之比为43。答案(1)NOC3d64s2(2)分子晶体4Fe(CO)513O22Fe2O320CO2(3)sp2、sp3N(4)bd(5)214311磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)Fe3的电子排布式是_。(2)NO和NH3中氮原子的杂化方式为_。(3)NH3的沸点高于PH3，其主要原因是_。(4)与N3具有相同电子数的三原子分子的空间构型是_。(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成Ni(NH3)62蓝色溶液，则1 mol Ni(NH3)62含有的键的物质的量为_ mol。(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为_，如果Fe的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为_gcm3(不必化简)。解析(1)Fe为26号元素，则Fe3的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)NO为平面三角形，氮原子为sp2杂化；NH3为三角锥形的分子，氮原子为sp3杂化。(4)N3电子数为10，与N3具有相同电子数的三原子分子为H2O，分子的空间构型为V形。(5)在Ni(NH3)62中，每个氮原子与3个氢原子形成键，同时还与镍原子形成配位键，也是键，因此1 mol Ni(NH3)62含有的键为4 mol624 mol。(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个立方体中含有的铁原子数为812，如果Fe的原子半径为a cm，则立方体的边长为 cm，对应的体积为( cm)3，阿伏加德罗常数的值为NA，所以铁单质的密度表达式为 gcm3。答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2)sp2、sp3(3)NH3分子间存在氢键(4)V形(5)24(6)812(2018贵州省普通高等学校招生适应性考试)第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。(1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态Cr原子中，电子占据最高能层的符号为_，该能层上具有的原子轨道数为_，电子数为_。(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律？_(填“是”或“否”)，原因是_(如果前一问填“是”，此问可以不答)。(3)镓与第A族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶体结构如图所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶体中，每个Ga原子与_个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为_。(4)与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子杂化的类型_；一定压强下将AsH3和NH3、PH3的混合气体降温时首先液化的是_，理由是_。(5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为_；设晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为_ gcm3(用含a和NA的式子表示)。解析(5)Fe：864，N：1，所以氮化铁的化学式是Fe4N。a3NAM(Fe4N)， gcm3。答案(1)N161(2)否30Zn的4s能级处于全充满状态，较稳定(3)4正四面体(4)sp3NH3因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化(5)Fe4N238/(a3NA)