1、第第 3 讲讲晶体结构与性质晶体结构与性质 【2021备考】 最新考纲命题统计 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。 素养落地：1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析 晶体的组成微粒、 结构特点， 能从宏观和微观相结
2、合的视角分析与解决实际问题。 2.证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行 相关计算。3.变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动 态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。 考点一晶体的常识和常见四种晶体性质 知识梳理 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 二者区间接方法看是否有固定的熔点 别方法科学方法对固体进行 X射线衍射实验 (2)晶胞 概念：描述晶体结构的最小的重复单元。 晶体中晶胞的排列无隙并置 a.无隙：相邻晶胞之间没有
3、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：kJmol 1。 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。 名师提示你 具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。 晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。 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 类型 比较 原子晶体金属晶体 离子 晶体 分
4、子晶体 构成粒子原子 金属阳离子、 自由电子 阴、阳 离子 分子 粒子间的相 互作用力 共价键金属键离子键 范德华力 (某些含 氢键) 硬度很大 有的很大， 有的很小 较大较小 熔、沸点很高 有的很高， 有的很低 较高较低 溶解性 难溶于任 何溶剂 常见溶剂 难溶 大多易溶 于水等极 性溶剂 相似相溶 导电、传热性 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 一般不导电， 溶于水后有的 导电 物质类别及举 例 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)
5、 金属氧化物 (如 K2O、 Na2O)、强碱 (如 KOH、 NaOH)、绝大 部分盐(如 NaCl) 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) 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 金属晶体： 离子电荷数越多，金属离子半径越小，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。 离子晶
6、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。 原子晶体： 如熔点：金刚石碳化硅硅。 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 SiH4CH4。 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 C
7、ON2，CH3OHCH3CH3。 d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如 CH3CH2CH2CH2CH3。 名师提示你 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。 原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为 1 710 ，MgO 的熔点 为 2 852 。 考向突破 考向常见晶体类型和性质 原子核外电子排布原理概念辨析 题目设计 1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性() (2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同()
8、(3)固体 SiO2一定是晶体() (4)通过 X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体() (5)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高() 晶体熔、沸点高低的比较 题目设计 2.(1)(2019全国卷，35 节选)一些氧化物的熔点如下表所示： 氧化物Li2OMgOP4O6SO2 熔点/ 1570280023.875.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因_。 (2)(2017全国卷，35 节选)苯胺()的晶体类型是_。苯胺与甲 苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(5.9 )、沸点(184.4 )分 别高于甲苯的熔点(95.0 )、沸点(110.6 )，原因是_ _。 (3)(2017全国卷，35
9、 节选)K 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_。 解析(1)由于 Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能 MgO Li2O，分子间作用力 P4O6SO2，所以熔点大小顺序是 MgOLi2OP4O6SO2； (3)金属键的强弱与半径成反比，与离子所带的电荷成正比。 答案(1)Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能 MgOLi2O， 分子间作用力 P4O6SO2 (2)分子晶体苯胺分子之间存在氢键 (3)K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 考点二五类常见晶体模型与晶胞
10、计算 知识梳理 1.典型晶体模型 (1)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。 (2)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
11、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。 (3)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”。 (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。 2.晶胞中微粒数的计算方法均摊法 (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
12、个原子分得的份额就是1 n。 （3）图示： 名师提示你 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。 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。 考向突破 考向晶胞分析及计算 命题素材 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
13、微粒数 M NA。 2.空间利用率晶胞占有的微粒体积 晶胞体积 100%。 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 2a。 (2)体对角线长 3a。 (3)体心立方堆积 4r 3a(r 为原子半径)。 (4)面心立方堆积 4r 2a(r 为原子半径)。 题目设计 1.(2019全国卷， 35 节选)图(a)是 MgCu2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。设阿伏加德
14、罗常数的值为 NA，则 MgCu2的密 度是_gcm 3(列出计算表达式)。 解析观察图(a)和图(b)知，4 个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)22a2，x 2 4 a。镁原子堆积方式类似金刚石，有 y 3 4 a。已知 1 cm1010pm，晶胞体积 为(a10 10)3 cm3，代入密度公式计算即可。 答案 2 4 a 3 4 a 8241664 NAa310 30 2.(2019全国卷，35 节选)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图 1 所示。晶胞 中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。 图中F 和O2共同占据晶胞的上下底面位置， 若两者的比例依次用x和1x代表， 则
15、该化合物的化学式表示为_； 通过测定密度和晶胞参数， 可以计算该物 质的 x 值，完成它们关系表达式：_gcm 3。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，称作原子分数坐标，例如图 1 中原子 1 的坐标为(1 2， 1 2， 1 2)，则原子 2 和 3 的坐标分别为_、_。 解析由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中 Sm 个数为 41 22，Fe 个 数为 141 42，As 个数为 4 1 22，O 或 F 个数为 8 1 82 1 22，即该晶胞 中 O 和 F 的个数之和为 2，F 的比例为 x，O2的比例为 1x，故该化合物的化 学式为 SmFeAsO1x
16、Fx。1 个晶胞的质量为2150567516（1x）19x NA g228116（1x）19x NA g，1 个晶胞的体积为 a2c pm3a2c10 30 cm3，故 密度228116（1x）19x a2cNA10 30 gcm 3。原子 2 位于底面面心，其坐标为(1 2， 1 2， 0)；原子 3 位于棱上，其坐标为(0，0，1 2)。 答案SmFeAsO1xFx 228116（1x）19x a2cNA10 30 (1 2， 1 2，0) (0，0，1 2) 3.(2018全国卷， 35 节选)Li2O 是离子晶体， 其晶格能可通过图(a)的 BornHaber 循环计算得到。 可知 L
17、i2O 晶格能为_kJmol 1。 Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。 已知晶胞参数为 0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Li2O 的密度为 _gcm 3(列出计算式)。 解析1 个氧化锂晶胞含 O 的个数为 81 86 1 24，含 Li 的个数为 8，1 cm 107nm，代入密度公式计算可得 Li2O 的密度为 87416 NA（0.466 510 7）3 gcm 3。 答案2 908 87416 NA（0.466 510 7）3 4.(2018全国卷，35 节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为 a nm、FeS2 相对式量为 M、阿伏加德罗常数的
18、值为 NA，其晶体密度的计算表达式为 _gcm 3；晶胞中 Fe2位于 S2 2所形成的正八面体的体心，该正八面体的 边长为_nm。 解析该晶胞中 Fe2 位于棱上和体心， 个数为 121 414， S 2 2位于顶点和面心， 个数为 81 86 1 24，故晶体密度为 M NA4 g(a10 7 cm)3 4M NAa310 21 gcm 3。根据晶胞结构，S2 2所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的 连线之长，即为晶胞边长的 2 2 ，故该正八面体的边长为 2 2 a nm。 答案 4M NAa310 21 2 2 a 基础知识巩固 1.下列关于化学键的叙述中，正确的是()
19、A.金属晶体内部都有“自由电子”，都存在金属键 B.因为离子键无方向性，故阴、阳离子的排列是没有规律的，随意的 C.配合物Cu(NH3)4Cl2的配位数是 6 D.因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 解析金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”构成的，都存在金属键，A 项正 确；为了使物质的能量最低，体系最稳定，阴、阳离子的排列也是有规律的，不 是随意的，B 项错误；该配合物的配位数是 4 而不是 6，C 项错误；离子键无饱 和性，体现在一种离子周围可以吸引尽可能多的带异性电荷的离子，但不是任意 多，受阳离子与阴离子半径比的限制，D 项错误。 答案A 2.最近发现一
20、种由 M、N 两种原子构成的气态团簇分子，其结构如图所示。实心 球表示 N 原子，空心球表示 M 原子，则它的化学式为() A.M4N4B.MN C.M14N13D.M4N5 解析关键点是该物质为气态团簇分子，故属于分子晶体。与离子晶体、原子晶 体不同，它不存在原子共用与均摊问题，因此该物质的化学式就是其分子式，由 14 个 M 原子和 13 个 N 原子组成，故应选 C。 答案C 3.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是() AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅 熔点/190682 3003 5501 415 沸点/178572 5504 8272 355 A.SiCl4是分子
21、晶体 B.晶体硼是原子晶体 C.AlCl3是分子晶体，加热能升华 D.金刚石中的 CC 键比晶体硅中的 SiSi 键弱 解析SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即 在低于熔化的温度下它就能汽化，故 AlCl3加热能升华， A、C 正确； 晶体硼的熔、 沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B 正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高 低可知：金刚石中的 CC 键比晶体硅中的 SiSi 键强。 答案D 考试能力过关 4.铜的相关化合物在生产生活中具有重要的作用。回答下列问题： (1)铜元素在周期表中的位置是_，基态铜原子中，核外电子占据的最高能 层符号是_，占据该
22、能层的电子数为_。 (2)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。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”)。 (3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成 Cu(SCN)2， 1 mol (SCN)2分子中含有键的数目 为_。 (SCN)2对应的酸有硫氰酸(HSCN)、 异硫氰酸(HN=C=S) 两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是 _。 (4)铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方堆积，每个铜原子周围距离最近的铜原 子个数为_。 (5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图所示， 其
23、晶胞边长为 a nm， 该金属互 化物的密度为_(用含 a、NA的代数式表示) gcm 3。 解析(3)类卤素(SCN)2的结构式为 NCSSCN，1 mol (SCN)2中含键 的数目为 5NA。异硫氰酸(HN=C=S)分子中 N 原子与 H 原子形成共价键， 分子间能形成氢键，故沸点高。(4)铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方堆积， 每个铜原子周围距离最近的铜原子个数为 12。(5)根据均摊法，Cu 的个数为 61 2 3，Au 的个数为 81 81，该金属互化物的化学式为 Cu 3Au，该金属互化物的 密度为 （3641197） NA （a10 7）3 gcm 33.891023 a3N
24、A gcm 3。 答案(1)第四周期B 族N1(2)晶体(3)5NA(或 56.021023)异硫氰酸 分子间可形成氢键，而硫氰酸不能(4)12(5)3.8910 23 a3NA 5.黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题： (1)基态 Cu 原子的价电子排布式为_。 (2) 从 原 子 结 构 角 度 分 析 ， 第 一 电 离 能 I1(Fe) 与 I1(Cu) 的 关 系 是 ： I1(Fe)_I1(Cu)(填“”“”或“”)。 (3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含 Fe2 )可用于治疗缺铁性贫血。 吡咯和血红素的结构如下图： 已知吡
25、咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中 N 原子的杂化类型为 _。 1 mol 吡咯分子中所含的键总数为_个。分子中的大键可用nm表示， 其中 m 代表参与形成大键的原子数，n 代表参与形成大键的电子数，则吡咯环 中的大键应表示为_。 C、N、O 三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为_(填化学 式)。 血液中的 O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的 Fe2 与 O2 是通过_键相结合。 (4)黄铜矿冶炼铜时产生的 SO2可经过 SO2SO3H2SO4途径形成酸雨。SO2 的 空 间 构 型 为 _ 。 H2SO4的 酸 性 强 于 H2SO3的 原 因 是
26、_。 (5)用石墨作电极处理黄铜矿可制得硫酸铜溶液和单质硫。石墨的晶体结构如图所 示，虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞中含碳原子数为_个。已知石墨 的密度为 g/cm3，CC 键的键长为 r cm，设阿伏加德罗常数的值为 NA，则石墨 晶体的层间距 d_ cm。 解析(2)Cu 原子的价电子排布式为 3d104s1， 失去 1 个电子后， 3d10变为全充满状 态，结构稳定，所以铜原子易失去 1 个电子，第一电离能较小；而铁原子价电子 排布式为 3d64s2，失去 1 个电子后，不是稳定结构，所以，铁原子不易失去 1 个 电子，第一电离能较大，所以 I1(Fe)I1(Cu)。(3)根据分子结构
27、可知 1 mol 吡咯 分子中单键均为键，有 1 个 NH 键，4 个 CH 键、2 个 CN 键、3 个 CC 键；所以键总数为 10NA；吡咯环分子中形成大键的原子数 4 个碳1 个 氮5 个；电子数为：氮原子中未参与成键的电子为 1 对，碳碳原子间除了形成 键外，还有 4 个碳分别提供 1 个电子形成键，共有电子数为 6；所以吡咯环中的 大键应表示为65；CH4、NH3、H2O 的沸点由低到高；血红蛋白中的 Fe2 与 O2通过配位键相结合。 (4)S 价电子排布为 3s23p4， 1 个 3s 与 2 个 3p 进行 sp2杂化， SO2的空间构型为 V 形；SO2(OH)2(或 H2
28、SO4)中 S 的化合价为6，S 的正电性强 于 SO(OH)2(或 H2SO3)中的 S，使羟基中 OH 间的共用电子对更易偏向 O 原子， 羟基更容易电离出 H ，故酸性 H2SO4 强于 H2SO3。(5)石墨的晶胞结构如图所示， 设晶胞的底边长为 a cm，高为 h cm，层间距 d cm，则 h2d，由图可以看出 1 个石墨晶胞中含有 4 个碳原子(481 84 1 42 1 21)。 则由图可知：a/2rsin 60，得 a 3r， gcm 3 4 NAmol 1M（C） （a cm）2sin 60h cm） 412 gmol 1 NAmol 1 （ 3r cm）2 3 2 2d
29、cm ，解得 d 16 3 3NAr2。 答案(1)3d104s1(2)(3)sp210NA65 CH4NH3H2O配位(4)V 形 SO2(OH)2(或 H2SO4)中 S 的化合价为6， S 的正电性强于 SO(OH)2(或 H2SO3)中的 S，使羟基中 OH 间的共用电子对更易偏向 O 原子，羟基更容易电离出 H ，故 酸性 H2SO4强于 H2SO3(5)4 16 3r2NA或 16 3 3r2NA A 级全员必做题 1.下列关于晶体的说法错误的是() A.晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，而玻璃体中原子排列相对无序，无 自范性 B.含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 C.晶胞是
30、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 D.晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得较稳定 解析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。 答案B 2.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是() A.熔点：NaFMgF2AlF3 B.晶格能：NaFNaClNaBr C.阴离子的配位数：CsClNaClCaF2 D.硬度：MgOCaOBaO 解析由于 Na 、Mg2、Al3的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以 NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A 错误；F 、Cl、Br 的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr 的晶格能依次减
31、小，B 正确；CsCl、NaCl、 CaF2中阴离子的配位数分别为 8、6、4，C 正确；Mg2 、Ca2、Ba2的半径依次 增大，MgO、CaO、BaO 的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D 正确。 答案A 3.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，按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，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 解析图 1 表示的堆积方式为 A3型紧密堆积，K 采用
32、A2型密堆积，A 项错误； 图 2 在二维空间里的非密置层放置， 在三维空间可以堆积形成 A2型密堆积， 得到 体心立方堆积，B 项错误；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 项错误；图 4 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 项正确。 答案D 4.下列有关晶体结构的叙述中错误的是() A.金刚石的网状结构中，最小的环上有 6 个碳原子 B.分子晶体熔化时，不破坏共价键；原子晶体熔化时，破坏共价键 C.在金属铜的晶体中，由于存在自由电子，因此铜能导电 D.在氯化铯晶
33、体中，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有 8 个 解析A 项，根据金刚石的晶胞结构图可知，最小的环上有 6 个碳原 子，正确；B 项，分子晶体熔化时只是状态发生变化，没有化学键的断裂，只破 坏分子间作用力，原子晶体的构成微粒是原子，熔化时化学键被破坏，正确；C 项，金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，在通电条件下，自由电子的定 向移动使得金属晶体能导电，正确；D 项，氯化铯晶体的晶胞结构如图所示 ，由图可知，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有 6 个，错误。 答案D 5.(2020福州模拟)元素 X 的某价态离子 Xn 中所有电子正好充满 K、 L、 M 三个电 子层，它与 N3
34、形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( ) A.X 元素的原子序数是 19 B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为 31 C.Xn 中 n1 D.晶体中每个 Xn 周围有 2 个等距离且最近的 N3 解析从“元素 X 的某价态离子 Xn 中所有电子正好充满 K、 L、 M 三个电子层” 可以看出，Xn 共有 28 个电子，A 项错误；图中 Xn位于每条棱的中点，一个晶 胞拥有的 Xn 个数为 121 43， N 3位于顶点， 一个晶胞拥有 N3的个数为 81 8 1，B 项正确；由于该物质的化学式为 X3N，故 X 显1 价，C 项正确；D 项正确。 答案A 6.如图所示某硅氧离子的空间结
35、构示意图(虚线不表示共价键)。 通过观察分析， 下 列叙述正确的是() A.键角为 120B.化学组成为 SiO2 3 C.硅原子采用 sp2杂化D.化学组成为 SiO4 4 解析硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中 4 个 SiO 键完 全相同，SiO 键的键角为 10928，故 A 错误；硅原子核外最外层为 4 个电子， 根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有 4 个 SiO 键，其中含 1 个硅原子和 4 个氧原子，所以硅的化合价为4 价，氧为2 价，所以硅氧离子的 组成为 SiO4 4，故 B 错误，D 正确；硅原子核外最外层为 4 个电子，与氧原子形 成 4
36、个键，无孤电子对，价层电子对数键个数孤电子对数404，杂 化方式为 sp3杂化，故 C 错误。 答案D 7.下列有关说法不正确的是() A.四水合铜离子的模型如图 1 所示，1 个水合铜离子中有 4 个配位键 B.CaF2晶体的晶胞如图 2 所示，每个 CaF2晶胞平均占有 4 个 Ca2 C.H 原子的电子云图如图 3 所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动 D.金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图 4 所示，为面心最密堆积，每个 Cu 原子的配 位数均为 12 解析A 项，四水合铜离子中铜离子的配位数为 4，配体是水，水中的氧原子提 供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B 项，根据
37、均摊法可知，在 CaF2晶体的 晶胞中，每个 CaF2晶胞平均占有 Ca2 个数为 81 86 1 24，正确；C 项，电子 云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H 原子最外层只有一个电子，所 以不存在大多数电子，只能说 H 原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多； D 项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上 的六个原子和上一层的三个及下一层的三个， 故每个原子周围都有 12 个原子与之 相连，正确。 答案C 8.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。 钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是() A.BaTi8O1
38、2B.BaTi4O5 C.BaTi2O4D.BaTiO3 解析仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知：Ba2 在立方体的中心，完全 属于该晶胞；Ti4 处于立方体的 8 个顶角，每个 Ti4为与之相连的 8 个立方体所 共用，即每个 Ti4 只有1 8属于该晶胞；O 2处于立方体的 12 条棱的中点，每条棱为 4 个立方体共用，即每个 O2 只有1 4属于该晶胞。则晶体中 Ba 2、Ti4、O2的个数 比为 1 81 8 121 4 113。 答案D 9.(1)下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是() Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO2 920 97.8 1
39、 291 190 2 073 107 57 1 723 A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体 B.在共价化合物中各原子都形成 8 电子结构 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 (2)如图为几种晶体或晶胞的构型示意图。 请回答下列问题： 这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_。 冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰 5 种晶体的熔点由高到低的顺序为 _。 NaCl 晶胞与 MgO 晶胞相同，NaCl 晶体的晶格能_(填“大于”或“小 于”)MgO 晶体的晶格能，原因是_。 每个铜晶胞中实际占有_个铜原子，CaCl2晶体中 Ca2 的配
40、位数为 _。 冰的熔点远高于干冰，除因为 H2O 是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一 个重要的原因是_。 解析(1)A 项含有金属阳离子的可能为金属晶体；B 项共价化合物中各原子不一 定形成 8 电子结构，如 BCl3。(2)分析各种物质的晶胞发现以共价键结合的晶体 为金刚石晶体； 结合不同晶体的熔点特点， 及氢键的知识确定熔点高低顺序为： 金刚石、氧化镁、氯化钙、冰、干冰；分析铜晶胞的特点，顶点的 Cu 原子为 81 81，位于面上的 Cu 为 6 1 23，所以实际占有 4 个铜原子。 答案(1)AB (2)金刚石晶体金刚石、氧化镁、氯化钙、冰、干冰 小于因为镁离子和氧离子电荷数大于
41、钠离子和氯离子的电荷数，并且 r(O2 ) r(Cl )，r(Mg2)r(Na) 48冰的晶态时存在氢键，而干冰没有 10.不锈钢是由铁、铬、镍、碳及众多不同元素所组成的合金，铁是主要成分元素， 铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于 11%，不然就不能生成致密氧 化膜 CrO3以防止腐蚀。 (1)基态碳(C)原子的核外电子排布图为_。 (2)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O 中 Cr 的配位数为_。 (3)与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子外围电子排布式为 _。 (4)Fe 的一种晶胞结构如甲、乙所示，若按甲中虚线方向切乙得到的 AD 图中正 确的是_。 (5)据报
42、道，只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性。鉴于这三种元素都是常 见元素，从而引起广泛关注。该晶体的晶胞结构如图所示，试写出该晶体的化学 式：_。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有_个。 (6)根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol 1)，回答下列问题。 元素代号I1I2I3I4 Q2 0804 0006 1009 400 R5004 6006 9009 500 S7401 5007 70010 500 T5801 8002 70011 600 U4203 1004 4005 900 在周期表中，最可能处于同一族的是_和_。 T 元素最可能是_区元素。若 T 为第二周期元
43、素，F 是第三周期元素中 原子半径最小的元素，则 T、F 形成的化合物的空间构型为_，其中心原 子的杂化方式为_。 解析(3)与铜属于同一周期的元素中，当基态原子外围电子的 3d 轨道、4s 轨道 均为半充满状态时未成对价电子数最多，故该元素原子的外围电子排布式为 3d54s1。(6)若 T 为第二周期元素，F 是第三周期元素中原子半径最小的元素，则 T 为 B、F 为 Cl，则 T、F 形成化合物的空间构型为平面正三角形，其中心原子的 杂化方式为 sp2。 答案(1) (2)6(3)3d54s1(4)A(5)MgNi3C12 (6)RUp平面正三角形sp2 B 级拔高选做题 11.铁、钴、镍
44、并称铁系元素，性质具有相似性。 (1)基态钴原子的核外电子排布式为_。 (2)铁氰化钾 K3Fe(CN)6溶液可以检验 Fe2 。1 mol CN中含有键的数目为 _，与 CN 互为等电子体的分子有_，铁氰化钾晶体中各种微粒间 的相互作用不包括_。 a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键e.氢键f.范德华力 (3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立体构 型为_，碳原子的杂化类型为_。 (4)NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2 和 Fe2的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm ， 则 熔 点 NiO_FeO( 填 “”) ， 判 断
45、依 据 是 _ _。 (5)某氮化铁的晶胞结构如图所示： 原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数 A 为(0，0，0)；B 为(1 2， 1 2， 1 2)；C 为(0，1，1)。则 D 原子的坐标参数为_。 若该晶体的密度是 gcm 3， 则晶胞中两个最近的Fe的核间距为_cm(用 含的代数式表示，不必化简)。 解析(2)CN 中 C、N 之间为三键，根据 1 个三键中含有 1 个键和 2 个键知，1 mol CN 含有 2NA 个键。K 、Fe(CN)63之间为离子键，Fe3与 CN之间为配位 键，CN 中 C、N 之间为共价键。(3)HCHO 的结构式为 ，C
46、 无孤电子对， 立体构型为平面三角形， C 的杂化轨道数为 3， 杂化类型为 sp2杂化。 (4)NiO、 FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2 半径比 Fe2小，半径越小离子晶体的晶格 能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiOFeO。(5)D 位于该晶胞侧面的面 心，可知其坐标参数为(1， 1 2， 1 2)。该晶胞中 Fe 的个数为 8 1 86 1 24，N 的 个数为 1。设两个最近的 Fe 核间距为 x cm，晶胞的边长为 a cm，则2a2x，故 a 2x。则 gcm 3( 2x cm)356414 NA ，x 2 2 3 238 NA。 答案(1)1s22s22p63s
47、23p63d74s2或Ar3d74s2 (2)2NACO、N2def (3)平面三角形sp2杂化 (4)NiO、FeO 都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2 半径比 Fe2小，半径越小 离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高 (5)(1， 1 2， 1 2) 2 2 3 238 NA 12.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 3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
48、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_gcm 3(不必化简)。 解析(2)NO 3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
49、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 81 812，如果 Fe 的原子半径为 a cm，则立方体的边长为 4a 3 cm，对应的 体积为(4a 3 cm)3， 阿伏加德
50、罗常数的值为 NA， 所以铁单质的密度表达式为 562 NA （4a 3） 3 gcm 3。 答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5 (2)sp2、sp3(3)NH3分子间存在氢键(4)V 形 (5)24(6)8 562 NA （4a 3） 3 精准训练 13：物质结构与性质 1.(2019江西南昌一模)中国海军航母建设正在有计划、有步骤向前推进，第一艘 国产航母目前正在进行海试。建造航母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲 击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。 (1)镍铬钢抗腐蚀性能强，Ni2 基态原子的核外电子排布式为_，铬元素在 周期表中_区。 (2)航母甲板
