1、训练(五十三)晶体结构与性质 1(2021山东临沂检测)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 周围距离相等的 Na共有 6 个 C氯化铯晶体中，每个 Cs 周围紧邻 8 个 Cl D干冰晶体中，每个 CO2分子周围紧邻 12 个 CO2分子 B氯化钠晶体中，每个 Na 周围距离相等的 Na共 12 个，每个 Na周围距离相等且 最近的 Cl 共有 6 个。 2(2021全国百校联盟联考)氮化硼具有抗化学侵蚀性质，不易被无机酸和水侵蚀，硬 度很高，与金刚石接近。下图是一种纳米立方氮化硼的晶胞结构
2、。以下说法错误的是() A纳米立方氮化硼熔点较低 BN 原子的配位数为 4 C硼原子的 2s 和 2p 原子轨道发生 sp3杂化 D纳米立方氮化硼属于共价晶体，可加工制成超硬材料 A氮化硼的硬度与金刚石相近，则属于共价(或原子)晶体，其熔点很高，A 错误； 由氮化硼的晶胞结构可知，N 和 B 原子的配位数均为 4，B 正确；B 原子的核外电子排布式 为 1s22s22p1，该晶体中 B 原子的 2s 轨道和 2p 轨道发生 sp3杂化，形成 4 个 sp3杂化轨道， 形成 4 个共价键，C 正确；纳米立方氮化硼属于共价晶体，其硬度很高，可加工制成超硬材 料，D 正确。 3(2021山东日照检测
3、)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
4、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
5、况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高 4(2021河南六市联考)(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该 晶胞中属于 1 个体心立方晶胞的金属原子数目是_。氯化铯晶体的晶胞如图 1，则 Cs 位于该晶胞的_，而 Cl位于该晶胞的_， Cs 的配位数是_。 (2)铜的氢化物的晶胞结构如图 2 所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式： _。 (3)图 3 为 F 与 Mg2、K形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是 _(填离子符号)。 (4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN 这 4 种晶体的结构与 NaCl 晶体结构相似(如图 4 所示)，已知 3 种离子晶
6、体的晶格能数据如下表： 离子晶体NaClKClCaO 晶格能/kJmol 1 7867153 401 则这 4 种离子晶体(不包括 NaCl)熔点从高到低的顺序是_， 其中 MgO 晶体中一个 Mg2 周围和它最邻近且等距离的 Mg2有_ 个。 解析(1)体心立方晶胞中，1 个原子位于体心，8 个原子位于立方体的顶点，故 1 个晶 胞中金属原子数为 81 8 12；氯化铯晶胞中，Cs 位于体心，Cl位于顶点，Cs的配位 数为 8。 (2)由晶胞可知， 粒子个数比为 11(铜为 81 8 61 2 4， H 为 4)， 化学式为 CuH， 1 价的铜与1 价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化
7、性，产物为 CuCl2和 HCl。 (3)由晶胞结构可知，黑球有 1 个，灰球有 1 个，白球有 3 个，由电荷守恒可知 n(Mg2 )n(K )n(F)113，故白球为 F。(4)从 3 种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越 大、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3 Mg2，离子半径：Mg2 Ca2，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO 晶体中一个 Mg2周围和它最邻近且等距 离的 Mg2 有 12 个。 答 案(1)2体 心顶 点8(2)2CuH 3Cl2= 点燃 2CuCl2 2HCl(3)F (4)TiNMgOCaOKCl12 5(2021湖南名校联考
8、)A 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问 题： 图(a) (1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为_，依据电子云的重 叠方式，原子间存在的共价键类型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。 (2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石 墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是_(填字母)。 A石墨烯是一种强度很高的材料 B石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体 C石墨烯与石墨烷均为高分子化合物 D石墨烯与 H2制得石墨烷的反应属于加成反应 (3)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次_(填“增大”或“减小”)，其原因是 _。 (
9、4)SiO2比 CO2熔点高的原因是_。 (5)四卤化硅 SiX4的沸点和二卤化铅 PbX2的熔点如图(b)所示。 图(b) SiX4的沸点依 F、Cl、Br、I 次序升高的原因是_。 结合 SiX4的沸点和 PbX2的熔点的变化规律，可推断：依 F、Cl、Br、I 次序，PbX2 中的化学键的离子性_、共价性_(填“增强”“不变”或“减弱”)。 (6)碳的另一种单质 C60可以与钾形成低温超导化合物， 晶体结构如图(c)所示， K 位于立 方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_；其晶胞参数为 1.4 nm，阿伏加 德罗常数用 NA表示，则晶体的密度为_ gcm 3。(只需列出式子)
10、图(c) 解析(2)石墨烯单层原子间以共价键相结合，强度很高，A 项正确；石墨烯层与层之 间有自由移动的电子，是电的良导体，而石墨烷中没有自由移动的电子，为绝缘体，B 项正 确；石墨烯只含一种碳元素，为碳的单质，C 项错误；石墨烯与 H2间的反应属于加成反应， D 项正确。 (5)四卤化硅为分子晶体，F、Cl、Br、I 的相对分子质量逐渐增大，沸点与相对分子 质量有关，相对分子质量越大，沸点越高。PbX2的熔点先降低后升高，其中 PbF2为离子 晶体，PbBr2、PbI2为分子晶体，可知依 F、Cl、Br、I 次序，PbX2中的化学键的离子性减弱、 共价性增强。 (6)用均摊法求解。1 个晶胞
11、中含 K：121 4 912，C60：81 8 61 2 4，K 与 C60 的个数比为 12431， 此化合物的化学式为 K3C60。 1 个晶胞的体积为(1.4 nm)3(1.410 7)3 cm3，1 个晶胞中含有 4 个 K3C60，则 4837 （1.410 7）3NA gcm 3。 答案(1)混合晶体键、键sp2(2)C(3)增大三种物质均为分子晶体，结构与 组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高(4)SiO2为原子晶体，而 CO2 为分子晶体(5)均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大减弱增强 (6)K3C60 4837 （1.410 7）3NA 6(20
12、21湖北武汉部分校联考)铁被称为“第一金属”，铁及其化合物在生产、生活中 有广泛用途。 (1)铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用_摄取铁 元素的原子光谱。 (2)FeCl3的熔点为 360 ，沸点为 315 。由此可知 FeCl3属于_晶体。FeSO4 常作净水剂和补铁剂，SO 2 4 的立体构型是_。 (3)铁氰化钾 K3Fe(CN)6是检验 Fe2 的重要试剂。 基态 N 原子的轨道表示式为_。 写出一种与铁氰化钾中配体互为等电子体的极性分子的化学式_。 铁氰化钾中，所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为_。 铁氰化钾中，不存在_(填字母标号)。 A离子键B键C键D氢键
13、E金属键 (4)有机金属配位化合物二茂铁(C5H5)2Fe是汽油中的抗震剂。分子中的大键可用符号 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(如苯分子中 的大键可表示为66)，则中的大键应表示为_，其中碳原子的杂化 方式为_。 (5) 羰 基 铁 Fe(CO)5 可 用 作 催 化 剂 、 汽 油 抗 爆 剂 等 。 1 mol Fe(CO)5分 子 中 含 _mol 配位键。 解析(1)铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取铁元 素的原子光谱。 (2)FeCl3的熔点、沸点较低，故 FeCl3属于分子晶体。SO 2 4 中 S 原子价层
14、电子对数为 4 1 2 (6224)4， 不含孤电子对， 则 VSEPR 模型和 SO 2 4 的立体构型均为正四面体形。 (3)基态 N 原子核外电子排布式为 1s22s22p3， 轨道表示式为。 铁氰化钾中配体是 CN ，与其互为等电子体的极性分子必须含有 2 个原子，且价电 子总数为 45110，符合条件的分子有 CO 等。 铁氰化钾中涉及的元素有 K、Fe、C、N，K、Fe 是活泼金属，K 更活泼；C、N 是非 金属元素，N 原子的 2p 轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能大于 C，故第一电离能： NCFeK。 铁氰化钾由 K 和Fe(CN)63离子构成，故存在离子键、键、键，不存
15、在氢键和金 属键。 (4)中的大键由 5 个碳原子参与形成，每个碳原子提供 1 个电子，并得到 1 个电 子形成大键，故大键表示为65。双键碳原子采取 sp2杂化。 (5)Fe(CO)5中配位体是 CO，CO 分子中含有配位键，则 1 个 Fe(CO)5分子含有 10 个配 位键，1 mol Fe(CO)5分子中含有 10 mol 配位键。 答案(1)光谱仪(2)分子正四面体形 (3)CONCFeKDE (4)错误错误!sp2(5)10 7(2021天津滨海新区四校联考)钛有“生物金属”和“未来金属”之称，钛及其化合 物的应用正越来越受到人们的关注。 (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由
16、 TiCl4和 LiBH4反应制得。 TiCl4熔点为24 ，沸点为 136.4 ，室温下为无色液体，可溶于甲苯和氯代烃， 固态 TiCl4属于_晶体。 LiBH4中 BH 4 的空间构型是_，B 原子的杂化轨道类型是_。 (2)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，部分结构如图所示。该阳离子 Ti 与 O 的原子个数之比为_，其化学式为_。 (3)钛与卤素形成的化合物的熔、沸点如表所示，分析 TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点 呈现一定规律的原因：_。 熔点/沸点/ TiCl425136.5 TiBr439230 TiI4150377 (4)TiO2晶胞是典型的四方系结构，其晶
17、胞结构如图所示，晶胞参数为 a nm 和 c nm，设 NA为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为_(写出表达式)gcm 3。 解析(1)TiCl4熔点、沸点较低，室温下为无色液体，则固态 TiCl4属于分子晶体。 LiBH4中 BH 4 的 B 原子价层电子对数为 4，不含孤电子对，B 原子采取 sp3杂化， 则 VSEPR 模型和离子空间构型都是正四面体形。 (2)每个 Ti 原子与 2 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2 个 Ti 原子成键，则该阳离子 Ti 与 O 的原子个数之比为 1 1。 该阳离子中 Ti 显4 价， O 显2 价， 故该阳离子的化学式为(TiO)2 或(TiO)
18、2n n 。 (3)钛与卤素形成的化合物的熔、沸点都很低，故 TiCl4、TiBr4、TiI4都属于分子晶体， 相对分子质量越大，范德华力越大，其熔点、沸点越高。 (4)晶胞参数为 a nm 和 c nm，即 a10 7 cm 和 c10 7 cm，则晶胞的体积为 a2c10 21 cm3； 每个晶胞中含有 Ti 原子个数为 81 8 12 个，含有 O 原子个数为 241 2 4 个， 则晶胞的质量为280 NA g，故该晶体的密度为(280 NA g)/(a2c10 21 cm3) 280 NAa2c10 21 g/cm3。 答案(1)分子正四面体sp3 (2)11TiO2 或TiO2n
19、n (3)TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大， 分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高 (4) （4832）2 a2c（10 7）3NA 8(2021宁夏石嘴山三中检测)Fe、Co、Ni 均为第族元素，它们的化合物在生产生活 中有着广泛的应用。 (1)基态 Co 原子的价电子排布式为_。 (2)已知 HN3是一种弱酸，其在水溶液中的电离方程式为 HN3H N 3 ，与 N 3 互 为等电子体的一种分子为_；N 3 离子杂化类型为_。 (3)Co3 的一种配离子Co(N3)(NH3)52中，Co3的配位数是_，1 mol 该配离
20、子中所含键的数目为_，配位体 NH3的空间构型为_。 (4)某蓝色晶体中，Fe2 、Fe3分别占据立方体互不相邻的顶点，而立方体的每条棱上均 有一个 CN ，K位于立方体的某恰当位置上。据此可知该晶体的化学式为_； 立方体中 Fe2 间连接起来形成的空间构型是_。 (5)NiO 的晶体结构如下图所示，其中离子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(1，1，0)，则 C 离子坐标参数为_。 (6)一定温度下，NiO 晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为 O2 作密置单 层排列，Ni2 填充其中(如下图)，已知 O2的半径为 a pm，每平方米面积上分散的该晶体的 质量为_g(用含 a、
21、NA的代数式表示)。 解析(2)与 N 3 互为等电子体的一种分子为：CO2。N 3 中心氮原子孤电子对数为 0， 键的数目为 2，则杂化轨道数为 2，故 N 3 离子杂化类型为 sp。 (3)Co3 的一种配离子Co(N3)(NH3)52中，氨气分子和 N 3 中氮原子中有孤电子对，能 够与 Co3 形成配位键，共有 5 个氨分子和 1 个 N 3 离子，Co3 的配位数是 6。5 mol 氨气分 子提供键为 15 mol，1 mol N 3 中含有键 2 mol，形成配位键有 6 mol，则 1 mol 该配离子 中所含键的数目为 23NA。配位体 NH3的空间构型为三角锥形。 (4)Fe
22、2 、Fe3占据立方体的互不相邻的顶点，则每个立方体上有 4 个 Fe2、4 个 Fe3， 根据晶体的空间结构特点，每个顶点上的粒子有1 8 属于该立方体，则该立方体中有1 2 个 Fe2 、1 2 个 Fe3 ，CN位于立方体的棱上，棱上的微粒有1 4 属于该立方体，该立方体中有 3 个 CN ，则该晶体的化学式为 FeFe(CN)6。由于物质呈电中性，需要一个钾离子与之结合， 故该晶体的化学式为 KFe2(CN)6；立方体中 Fe2 间连接起来形成的空间构型是正四面体形。 (5)NiO 的晶体中离子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为(1，1，0)，则由图可看出 C 离子坐 标离 x 为
23、 1，离 y 为 1/2，离 z 为1 2 ，则 C 离子坐标参数为(1， 1 2 ，1 2 )。 (6)根据结构知，氧离子和相邻的镍离子之间的距离为 2a，距离最近的两个阳离子核间 的距离是距离最近的氧离子和镍离子距离的 2 倍，所以其距离是 2 2 am；根据图片知， 每个氧化镍所占的面积2a m2a msin 6010 24，则每平方米含有的氧化镍个数 1/(2a m2a msin 6010 24) 1 2 3a2 1024；每个氧化镍的质量为75 NA g，故每平方米 含有的氧化镍质量为 75 2 3a2NA10 24 (或 25 3 2a2NA )g。 答案(1)3d74s2(2)CO2sp (3)623NA三角锥形(4)KFe2(CN)6正四面体形 (5)(1， 1 2 ，1 2 )(6) 75 2 3a2NA10 24 (或 25 3 2a2NA 1024)
