1、第第 30 讲讲晶体结构与性质晶体结构与性质 复习目标1.理解离子键的形成， 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.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。3.了解分子晶体结构与性质的关系。4.了解共价晶 体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等共价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。 考点一考点一晶体常识晶体常识 1晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的比较 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
2、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)得到晶体的途径 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 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 无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 2晶胞组成的计算均摊法 (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1 n。 (2)方法 长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。 非长
3、方体晶胞中粒子视具体情况而定， 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形， 其顶点(1 个碳原子) 被三个六边形共有，每个六边形占1 3。 (1)冰和碘晶体中相互作用力相同() 错因：冰中除了有范德华力还有氢键。 (2)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() (3)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”() 错因：有的晶胞不是平行六面体。 (4)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() (1)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。
4、答案211144 解析甲中 N(x)N(y)1(41 8)21；乙中 N(a)N(b)1(8 1 8)11；丙中 N(c)12 1 41 4，N(d)81 86 1 24。 (2)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_。 答案MNMN3MN2 解析在 A 中，含 M、N 的个数相等，故组成为 MN；在 B 中，含 M：1 841 3 2(个)，含 N： 1 24 241 8 9 2(个)，MN 3 2 9 213；在 C 中含 M： 1 84 1 2(个)，含 N 为 1 个。 题组一“平行六面体”晶
5、胞的分析应用 1(2020漳州模拟)某物质的晶体中含有 A、B、C 三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面面心 中的 B 元素的原子未能画出)。则晶体中 A、B、C 的原子个数比为() A131B231 C221D133 答案A 解析A：81 81，B：6 1 23，C：1。 2(2020赣州模拟)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() AB2ABBA2CB7A4DB4A7 答案B 解析A：8，B：81 86 1 24。 3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，
6、G 为2 价， 则 Q 的化合价为_。 答案3 解析R：81 812 G：81 48 1 44 1 228 Q：81 424 R、G、Q 的个数之比为 142，则其化学式为 RQ2G4。 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 4.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() A394B142 C294D384 答案B 解析A 粒子数为 6 1 12 1 2； B 粒子数为 61 43 1 62； C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为 142。 5(2019苏州高三月考)已知镧镍合金 LaNin的晶胞结构如图
7、，则 LaNin中 n_。 答案5 解析La：21 212 1 63 Ni：121 26 1 2615 所以 n5。 6Cu 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 _。 答案CuH 解析根据晶胞结构可以判断：Cu()：21 212 1 636；H( )：61 3136，所以化学式为 CuH。 7(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。如图是一种链状结构的多硼酸
8、根，则多硼酸根 离子符号为_。 答案(1)MgB2(2)BO 2 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 BO1(12 2)12，化学式为 BO 2。 8已知如图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单链结合，则根据图确定该晶体的化学 式为_。 答案B3A4 9天然硅酸盐组成复杂阴离子的基本结构单元是 SiO 4 4四面体，如图(a)，通过共用顶角氧离子可形 成链状、网状等结构，图(b)为一种无限长双链
9、的多硅酸根，其中 Si 与 O 的原子数之比为_，化学 式为_。 答案25.5Si4O116n n 解 析n 个 SiO2通 过共 用 顶点 氧 离子 可 形成 双 链结 构 ，找 出 重复 的 结构 单 元， 如 图： ，由于是双链，其中顶点氧占1 2，Si 原子数为 4，O 原子数为 4 1 26 1 242 11，其中 Si 与 O 的原子数之比为 25.5，化学式为Si4O116n n。 考点二考点二晶体类型与微粒间作用力晶体类型与微粒间作用力 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 离子通过离子键 结合而形成的晶 体 通过金属离子 与自由电子之
10、间的 较强作用形成的晶 体 只含分 子的晶体 相邻原子 间以共价键相 结合而形成空 间网状结构的 晶体 晶体微粒阴、阳离子 金属阳离子、 自由电子 分子原子 微粒之间作 用力 离子键金属键 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 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 由阴、阳离子形成的离子键构成的
11、晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶体；由 分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体； 由金属阳离子、 自由电子以金属键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 K2O、Na2O2等)、强碱(如 NaOH、KOH 等)、绝大多数的盐是离子晶 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。 常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类共价晶体有 SiC、SiO2、AlN、 BP、CaAs 等。 金属单质、合金是金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 不同类型晶体熔点大
12、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 原子半径越小 键长越短 键能越大 熔、沸点越高 如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。 (2
13、)离子晶体 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 分子间作用力越大，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 H2OH2TeH2SeH2S。 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。 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。 在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷异戊烷。 (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
14、越高，如熔、沸点：NaMgKClRbClCsCl，其原因为_ _。 答案(1)共价共价键(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，离子键越强，熔点就越高 解析(1)A 组熔点很高， 为共价晶体， 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。 题组二晶体熔、沸点的比较 3下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙
15、述正确的是() ACl2I2 BSiCl4CCl4 CNH3PH3 DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3 答案BC 解析A、B 项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C 项属于分 子结构相似的情况，但存在氢键的熔、沸点高；D 项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支 链少的熔、沸点高。 4 (2020宿迁高三模拟)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 () AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaO CCaOBaONaClKCl DCaOBaOKCl
16、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。 5下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是() AO2、I2、HgBCO、KCl、SiO2 CNa、K、RbDNa、Al、Mg 答案B 解析A 中 Hg 在常温下为液态，而 I2为固态，故 A 错；B 中 SiO2为原子晶体，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；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。
17、 题组三和晶体类型有关的熔、沸点比较简答集训 6 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 _。 答案AlCl3是分子晶体，而 AlF3是离子晶体 7CuO 的熔点比 CuS 的高，原因是_。 答案氧离子半径小于硫离子半径，所以 CuO 的离子键强，熔点较高 8邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低，原因是 _。 答案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 9硅烷(SinH2n2)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 _。 答案
18、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(或其他合理答案) 10 C2H6和 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 _。 答案N2H4分子之间存在氢键 11一些氧化物的熔点如下表所示： 氧化 物 Li 2O M gO P 4O6 SO2 熔点 / 1 570 2 800 2 3.8 75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_。 答案Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。MgO 的离子键比 Li2O 强，分子间作用力： P4O6SO2 考点三考点三常见晶体的结构常见晶体的结构 1共
19、价晶体 (1)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，形成的共价键是 2 mol。 (2)SiO2晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2 个硅原子形成共价键，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 (1)干冰晶体中，每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个。 (2)冰晶体中，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，
20、最多可形成 2 mol“氢键”。 3离子晶体 (1)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。 (2)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混合型晶体 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，像石墨这样的晶体称为混合型晶体。 5金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模 型 简单立方 堆积 体心立方堆 积 六方最密堆 积 面心立方最密 堆积 晶胞
21、 配位数681212 原子半 径(r)和晶胞 边长(a)的关 系 2ra2r 3a 2 2r 2a 2 一个晶 胞内原子数 目 1224 常见金 属 Po( )Na、K、FeMg、Zn、TiCu、Ag、Au 1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 H2O 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 CaF2晶体中， 每个 Ca2 周围距离最近且
22、等距离的 F有_个； 每个 F周围距离最近且等距 离的 Ca2 有_个。 答案(1)612(2)共价键、范德华力(3)2NA(4)126正八面体形(5)84 2金属晶胞中原子空间利用率的计算： 空间利用率 球体积 晶胞体积100%，球体积为金属原子的总体积。 (1)简单立方堆积 如图所示，设原子半径为 r，则立方体的棱长为_，V球_，V晶胞_，空间利 用率为_。 答案2r 4 3r 3 8r352% (2)体心立方堆积 如图所示，设原子半径为 r，则体对角线 c 为_，面对角线 b 为_(用 a 表示)，a _(用 r 表示)，空间利用率为_。 答案4r2a 4 3r 68% 解析由(4r)2
23、a2b2，得 a 4 3 r,1 个晶胞中有 2 个原子，故空间利用率 V球 V晶胞 100% 24 3r 3 a3 100% 24 3r 3 4 3r 3 100%68%。 (3)六方最密堆积 如图所示， 设原子半径为 r， 则棱长为_(用 r 表示， 下同)， 底面面积 S_， h_， V晶胞_，空间利用率为_。 答案2r2 3r2 2 6r 3 8 2r374% 解析底面为菱形(棱长为 2r，其中一个角为 60)，则底面面积 S2r 3r2 3r2，h 2 6 3 r，V晶胞S2h2 3r222 6 3 r8 2r3,1 个晶胞中有 2 个原子，则空间利用率 V球 V晶胞100% 24
24、3r 3 8 2r3 100%74%。 (4)面心立方最密堆积 如图所示，设原子半径为 r，则面对角线为_(用 r 表示)，a_(用 r 表示)， V晶胞_(用 r 表示)，空间利用率为_。 答案4r2 2r16 2r374% 解析原子半径为 r，面对角线为 4r，a2 2r，V晶胞a3(2 2r)316 2r3,1 个晶胞中有 4 个原子， 则空间利用率 V球 V晶胞100% 44 3r 3 16 2r3 100%74%。 题组一晶胞中原子半径及空间利用率的计算 1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(如下图)，已 知 该 晶 体 的 密 度
25、为 9.00 gcm 3 ， 晶 胞 中 该 原 子 的 配 位 数 为 _ ； Cu 的 原 子 半 径 为 _cm(阿伏加德罗常数为 NA，要求列式计算)。 答案12 2 4 3 464 9.006.021023 cm1.2810 8 解析设晶胞的边长为 a cm，则 a3NA464， a 3 464 NA ，面对角线为2a， 面对角线的1 4为 Cu 原子半径， r 2 4 3 464 9.006.021023 cm1.2810 8cm。 22016全国卷，37(5)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。
26、Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGag mol 1和 MAs gmol 1，原子半径分别为 rGa pm 和 rAspm，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_。 答案共价晶体共价 410 30NAr3 Gar3As 3MGaMAs 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 MGaMAs NA 4 ， 又知二者的原子半径分别为 rGapm 和 rAspm ， 则 GaAs 晶 胞 中 原 子 的 体 积 占 晶 胞 体
27、 积 的 百 分 率 为 44 3r 3 Gar3As10 30 4 NAM GaMAs 100% 410 30NAr3 Gar3As 3MGaMAs 100%。 题组二和俯视图有关的晶体结构分析 3碳的第三种同素异形体金刚石，其晶胞如图所示。已知金属钠的晶胞(体心立方堆积)沿其体对 角线垂直在纸平面上的投影图如图 A 所示， 则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图 _(从 AD 图中选填)。 答案D 4Fe 的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的 AD 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
28、对原子质 量为_(设阿伏加德罗常数的值为 NA)。 答案A8 32 3NAr3 9 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 2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3a cm， 又体对角线上三原子相切，得3a cm4r cm。根据密度公式得， g cm 3(a cm)32 NAM(Fe)，解得 M(Fe) 32 3NAr3 9 gmol 1。 5LiFeAs 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
29、投影图中画出铁原子的位置，用“”表示_。 答案 2a 2 6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)；(1 2， 1 2，0)；( 1 2，0， 1 2)；(0， 1 2， 1 2) As：(1 4， 1 4， 1 4)；( 1 4， 3 4， 3 4)；( 3 4， 1 4， 3 4)；( 3 4， 3 4， 1 4) 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)。 答案 3 4 3 344 dNA10 10a
30、解析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
31、 As 原子个数为 4，B 原子个数为 81 86 1 24，所以晶胞的质量为 754114 NA g 344 NA g，晶胞密度为 d gcm 3，则晶胞的体积为344 dNAcm 3，则晶胞的边长为 3 344 dNAcm 3 344 dNA10 10pm， 则晶胞的体对角线长度为 3 3 344 dNA10 10pm，所以 B 原子的半径为( 3 4 3 344 dNA10 10a) pm。 1 2017全国卷， 35(2)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_。 答案K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较
32、弱 22017全国卷，35(3)改编在 CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)所涉及的 4 种物 质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_ _。 答案H2OCH3OHCO2H2H2O 与 CH3OH 均为极性分子，H2O 中氢键数目比甲醇中多；CO2与 H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 3 2016全国卷， 37(4)GaF3的熔点高于 1 000 ， GaCl3的熔点为 77.9 ，其原因是 _。 答案GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 解析二者熔点的差异是因为 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体。 42020全国卷，35(4)研究发现，氨
33、硼烷(NH3BH3)在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数 分别为 a pm、b pm、c pm，90。氨硼烷的 222 超晶胞结构如图所示。 氨硼烷晶体的密度_ gcm 3(列出计算式，设 NA为阿伏加德罗常数的值)。 答案 62 NAabc10 30 解析氨硼烷的 222 超晶胞结构的晶胞参数分别为 2a pm2a10 10 cm、2b pm2b10 10 cm、 2c pm2c10 10 cm，90，则晶胞的体积 V(晶胞)8abc10 30 cm3。由晶胞结构可知，每个晶 胞含有 16 个 NH3BH3分子，则每个晶胞的质量 m(晶胞)1631 NA g，氨硼烷晶体的密度m晶胞 V晶
34、胞 1631 NA g 8abc10 30 cm3 62 NAabc10 30 gcm 3。 52020全国卷，35(3)(4)(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是 _；金属离子与氧离子间的作用力为_，Ca2 的配位数是_。 (4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为 Pb2 、I和有机碱离子 CH3NH 3，其晶胞如图 (b)所示。其中 Pb2 与图(a)中_的空间位置相同，有机碱 CH3NH 3中，N 原子的杂化轨道类型是 _；若晶胞参数为 a nm，则晶体密度为_ gcm 3(列出计算式)。 答案(3)OTiCa离子键12(4)Ti4 sp3 6
35、20 a10 73NA 解析(3)三种元素中 O 的电负性最大，Ca 的电负性最小，因此三种元素电负性的大小顺序为 OTi Ca。氧离子与金属离子之间形成的是离子键。由图(a)可知，每个 Ca2 周围与之等距离且最近的 O2的个 数为 12，即配位数为 12。(4)由图(b)可知，该晶胞中 I 位于面心上，每个 Pb2周围有 6 个 I，图(a)中每个 Ti4 周围有 6 个 O2，由此可知，Pb2与图(a)中的 Ti4位置相同。N 原子形成 4 个键，价电子层上无孤电 子对，因此杂化轨道类型是 sp3。每个晶胞中含有 1 个 Pb(CH3NH3)I3，晶胞的体积为(a10 7)3 cm3，
36、Pb(CH3NH3)I3的相对分子质量为 620，因此 1 个晶胞的质量为620 NA g，晶体密度为 620 a10 73NA gcm 3。 6 2020新高考全国卷(山东)， 17(4)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，称作原子的分数坐标。四方晶系 CdSnAs2的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为 90，晶胞中 部分原子的分数坐标如下表所示。 坐标 原子 xyz Cd000 Sn00 0. 5 As 0 .25 0 .25 0. 125 一个晶胞中有_个 Sn，找出距离 Cd(0,0,0)最近的 Sn_(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体 中与单个 Sn
37、键合的 As 有_个。 答案4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4 解析由题给原子的分数坐标和晶胞图示可知，小白球表示的是 Sn 原子，Sn 原子位于面心和棱上， 因此一个晶胞中含 Sn 原子的个数为 61 24 1 44。小黑球表示的是 Cd 原子，与 Cd(0,0,0)最近的 Sn 有 两个，其分数坐标分别为(0.5,0,0.25)和(0.5,0.5,0)。灰球表示的是 As 原子，每个 Sn 周围与 Sn 等距离的 As 原子有 4 个，即与单个 Sn 键合的 As 有 4 个。 72020全国卷，35(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中 O 围绕 Fe
38、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 LiFePO4的单元数有_个。 电池充电时，LiFeO4脱出部分 Li ，形成 Li1 xFePO4，结构示意图如(b)所示，则 x_，n(Fe2 )n(Fe3 )_。 答案4 3 16或 0.187 5 133 解析根据(a)图，小圆点为 Li ，位于顶点的 Li有 8 个，位于棱上的 Li有 4 个，位于面心的 Li有 4 个， 晶胞中共含有 Li 的个数为 81 84 1 44 1 24， 所以每个晶胞中含有 LiFePO 4的单元数为 4。 由(b) 图与(a)图相比知，(b)图中少了 2 个 L
39、i ，一个是棱上的，一个是面心上的，所以(b)图中物质含 Li的个数 为 81 83 1 43 1 2 13 4 ，1x 1 13 44，x 3 16。设化合物中 Fe 2为 y，Fe3为 1y，由化合物呈电中性， (1 3 16)12y3(1y)3，解得 y 13 16，1y 3 16，n(Fe 2)n(Fe3)133。 82020天津，13(2)CoO 的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 CoO 晶体的 密度为_gcm 3；Fe、Co、Ni 三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为 _。 答案 31023 NAa3 NiOCoOFeO 解析由题给图示可
40、知， O2 位于顶点和面心， 因此一个晶胞中含有 O2的个数为 81 86 1 24； Co 2 位于棱上和体心，因此一个晶胞中含有 Co2的个数为 121 414，即一个晶胞的质量为 475 NA g，一个 晶胞的体积为(a10 7)3 cm3，因此 CoO 晶体的密度为310 23 NAa3 g cm 3。Fe、Co、Ni 的原子序数逐渐增大，原子半径逐渐减小，因此 FeO、CoO、NiO 微粒间的作用力 由大到小的顺序为 NiOCoOFeO，三种晶体的熔点由高到低的顺序为 NiOCoOFeO。 92019全国卷，35(4)图(a)是 MgCu2的拉维斯结构，Mg 以金刚石方式堆积，八面体
41、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。设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 MgCu2的密度是_gcm 3(列出计算表达式)。 答案 2 4 a 3 4 a 8241664 NAa310 30 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，则(4x)22a2，x 2 4 a。镁原子堆积方 式类似金刚石，则 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。 102019全国卷，35(4)一种四方
42、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_、_。 答案SmFeAsO1xFx 2281161x19x a2cNA10 30 1 2， 1 2，0 0，0，1 2 解析由
43、晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中 Sm 的原子个数为 41 22，Fe 的原子个数为 1 41 42，As 的原子个数为 4 1 22，O 或 F 的原子个数为 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 SmFeAsO1 xFx。1 个晶胞的质量为 21505675161x19x NA g2281161x19x NA g，1 个晶胞的体积为 a2c pm3a2c10 30cm3，故密度2281161x19x a2cNA10 30 gcm 3。原子 2 位于底面面心，其坐标为 1 2， 1 2，0；原子
44、3 位于 棱上，其坐标为 0，0，1 2 。 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1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 CO2分子周围有 12 个 CO2分子紧邻；CsCl 和 NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数都为 6 AB CD 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，
45、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 CO2分子周围有 12 个 CO2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。 2(2020天津耀华中学高三模拟)下列说法错误的是() A分子晶体中一定存在分子间作用力 B共价晶体中只含有共价键 C任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子 D单质的
46、晶体中一定不存在离子键 答案C 解析相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫作共价晶体，共价晶体中只 含有共价键，故 B 正确；金属晶体中，含有阳离子却不含有阴离子，故 C 错误；金属单质中只有金属键， 非金属单质中可能存在共价键，单质的晶体中一定不存在离子键，故 D 正确。 3(2020安徽省高三月考)解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键强弱 无关的变化规律是() AHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱 BNaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低 CF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 DLi、Na、K、Rb 的熔点逐渐降
47、低 答案C 解析HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱，这是因为氢原子和卤素原子间共价键的键能依次减 小的缘故，与共价键的强弱有关，不选 A；NaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低，是因为钠离子和卤 素离子间的离子键依次减弱，不选 B；F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高，是因为卤素单质分子间作用 力依次增大，与化学键的强弱无关，选 C；碱金属元素从上到下，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减小， 金属单质的熔点逐渐降低，则熔点：LiNaKRb，与金属键的强弱有关，不选 D。 4(2020上海高三模拟)某晶体中含有非极性共价键，关于该晶体的说法错误的是() A可能是化合物
48、 B不可能是离子晶体 C可能是分子晶体 D可能有很高的熔、沸点 答案B 5(2019浙江省台州一中调研)根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是() Al Cl3 Si Cl4 晶 体硼 金刚 石 晶 体硅 熔点 / 19 0 68 2 300 3 550 1 415 沸点 / 17 8 5 7 2 550 4 827 2 355 A.SiCl4是分子晶体 B晶体硼是共价晶体 CAlCl3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 答案D 解析SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它 就能汽化，故
49、AlCl3加热能升华，A、C 正确；晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是共价晶体，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。 6金晶体是面心立方最密堆积，已知立方体的每个面上 5 个金原子紧密堆积，金原子半径为 r cm， 则金晶体的空间利用率为() A. 4 3 2 23 100%B. 44 3 2 23 100% C. 44 3 23 100%D. 44 3r 2 23 100% 答案B 解析面心立方最密堆积原子在晶胞中的位置关系如图。 金晶体为面心立方最密堆积，则晶胞面对角线为金原子半径的 4 倍，金原子半径为 r cm，则晶胞的边
50、 长为 4r 2 2 2 2r cm，每个金晶胞中含有 4 个原子，则金原子总体积为 44 3r 3cm3，金晶胞体积为(2 2r cm)3，故空间利用率为 44 3r 3 2 2r3 100% 44 3 2 23 100%。 7非整比化合物 Fe0.95O 具有 NaCl 型晶体结构，由于 n(Fe)n(O)1，所以晶体存在缺陷，Fe0.95O 可 以表示为() AFe2 0.45Fe3 0.5OBFe2 2Fe3 O2 CFe2 0.15Fe3 0.80ODFe2 0.85Fe3 0.10O 答案D 解析在Fe0.95O中， 设Fe3 为x个， Fe2为y个， 则根据化合价代数和为零及原子
