1、 1 晶体结构与性质 (建议用时：35 分钟) 1(2019 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 形成晶体的晶胞结构如图所示。 下列说法错误的是 ( ) AX 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 CXn 中 n1 D晶体中每个 Xn 周围有 2 个等距离且最近的 N3 A 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
2、的个数为 81 81，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。 2下列有关说法不正确的是( ) 图 1 图 2 图 3 图 4 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 BCaF2晶体的晶胞如图 2 所示，每个 CaF2晶胞平均占有 4 个 Ca2 CH 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 2 D金属 Cu 中 Cu 原子堆积模型如图 4 所示，为最密堆积，每个 Cu 原子的 配位数均为 12 C 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
3、形成配位键，正确；B 项，根据均摊法可知，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， 错误；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。 3下表中是几种物质的熔点： 物质 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 熔点/ 920 801 1 291 190 物
4、质 BCl3 Al2O3 SiO2 CO2 熔点/ 107 2 073 1 723 57 据此做出的下列判断中错误的是 ( ) A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体 B表中只有 BCl3、干冰是分子晶体 C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 B AlCl3、BCl3、干冰均为分子晶体，B 错误。 4下列有关性质的比较，不正确的是( ) A晶体熔点由高到低： B硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅 C晶体熔点由高到低：NaMgAl D晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI 答案 C 5(1)(2017 全国卷，T35(2)节选)K 和 Cr 属于同一周
5、期，且核外最外层电子 3 构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是_ _。 (2)(2017 全国卷，T35(4)经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构，其局部 结构如图所示。 R 的晶体密度为 d g cm 3，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 _ _。 (3)(2017 全国卷，T35(5)MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面 心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420 nm，则 r(O2 )为_nm。Mn
6、O 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a0.448 nm，则 r(Mn2 )为_nm。 解析 (2)晶胞的质量为 d g/cm3(a10 7 cm)3a3d1021 g，N A个该单 元的质量为 M g，则a 3d1021 g y M NA，故 y 602a3d M 或a 3dNA M 10 21 。 (3)因为 O2 采用面心立方最密堆积方式，面对角线是 O2半径的 4 倍，即 4r(O2 ) 2a， 解得 r(O2)0.148 nm； 根据晶胞的结构可知， 棱上阴阳离子相切， 因此 2r(Mn2 )2r(O2)0.448 nm，所以 r(Mn2)0.076 nm。 答案 (1)Cr 的
7、原子半径小于 K 且其价电子数较多，则 Cr 的金属键强于 K (2)602a 3d M 或a 3dNA M 10 21 (3)0.148 0.076 6(2019 济宁模拟)萤石(CaF2)的晶胞如图所示。 4 (1)白球的代表粒子为_。 (2)Ca2 和 F的配位数分别为_、_。 (3)晶胞中与 F 等距且最近的 Ca2形成的空间构型为_形；Ca2配位 的 F 形成的空间结构为_形。 (4)已知晶胞参数为 0.545 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则萤石的密度为 _g cm 3(列出计算式，不必计算)。 解析 萤石的化学式为 CaF2，即晶胞中钙离子与氟离子个数比为 12，从 晶胞示意
8、图看，每个晶胞中实际占有黑球的个数81/86 1/24，晶胞中实 际占有白球的个数为 8，据此可知黑球代表 Ca2 ，白球代表 F。将该面心立方晶 胞分割成 8 个小立方，每个小立方的 4 个顶点上是 Ca2 ，体心是 F，先选取 1 个顶点(Ca2 )作为考查对象，经过该顶点的小立方体有 8 个，即与该顶点的 Ca2 距离相等且最近的 F 共有 8 个，所以 Ca2的配位数为 8。萤石的一个晶胞中实际 占有 4 个 Ca2 和 8 个 F， 即 4 个 CaF 2组成。 根据(0.54510 7 cm)3N A478 g， 可得 。 答案 (1)F (2)8 4 (3)正四面体 立方体 (4
9、) 478 0.54510 73N A 7 (2019 青岛模拟)某种离子型铁的氧化物晶胞如下图所示， 它由 A、 B 组成。 则该氧化物的化学式为_，已知该晶体的晶胞参数为 a nm，阿伏加德罗常 数的值为 NA，则密度 为_g cm 3(用含 a 和 N A的代数式表示)。 解析 1 个 A 和 1 个 B 中含有的 Fe2 、Fe3、O2分别为 2,4,8，故 1 个晶 胞中含 8 个 Fe3O4。故：(a10 7)3N A8M(Fe3O4) g。 2328 a10 73N A g cm 3。 答案 Fe3O4 2328 a10 73N A 5 8(2019 模拟精选)(1)MnO 的熔
10、点(1 650 )比 MnS 的熔点(1 610 )高，它 们都属于_晶体。前者熔点较高的原因是_ _。 (2)SiCl4和 SnCl4通常均为液体。 Si、Sn、Cl 三种元素电负性由小到大的顺序为_(用元素符号表示)。 SiCl4的立体构型为_。 SiCl4的熔点低于 SnCl4的原因为_ _。 (3)晶格能不可以用实验的方法直接测得，但是可以根据“盖斯定律”间接计 算。NaCl 是离子晶体，其形成过程中的能量变化如图所示： 由图可知，Na 原子的第一电离能为_kJ mol 1，NaCl 的晶格能为 _ kJ mol 1。 (4) COONa中C原子的杂化方式为_， 其熔点比NaF_ (填
11、“高”或“低”)。 (5)铜、银、金的晶体结构均为面心立方最密堆积。 下列不属于晶体的共同性质的是_(填选项字母)，判断晶体和非晶 体最可靠的方法是_。 A自范性 B透明 C固定的熔点 D各向异性 E热塑性 已知金的相对原子质量为 197，常温常压下密度为 g cm 3，阿伏加德罗 常数的值为 NA，则金原子的半径为_ cm(用含 、NA的代数式表示)。 解析 (3)由图可知，Na(g)失去一个电子得到 Na (g)所需的能量为 496 kJ mol 1，因此 Na 原子的第一电离能为 496 kJ mol1。根据盖斯定律可知， NaCl 的晶格能为 411 kJ mol 1108 kJ mo
12、l1121 kJ mol1496 kJ mol1349 kJ mol 1787 kJ mol1。 6 (4)离子半径越大，晶格能越小，熔点越低，COO 的半径比 F的半 径大，因此其熔点低于 NaF。 (5)金的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有 4 个金原子，所以晶胞 的体积为4197 NA cm3， 边长为 3 4197 NA cm； 面对角线长度等于 4 倍的原子半径， 所以原子半径为 2 4 3 4197 NA cm。 答案 (1)离子 O2 半径小于 S2半径，MnO 的晶格能较大 (2)SnSiCl 正四面体形 二者均为分子晶体，组成与结构相似， SiCl4的相对分子质量小于
13、SnCl4，分子间作用力弱于 SnCl4，熔点低于 SnCl4 (3)496 787 (4)sp2 低 (5)BE X 射线衍射实验 2 4 3 4197 NA 9如图为碳化钨晶体结构的一部分，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不 破坏原有金属的晶格，形成填隙固溶体。 (1)在此结构中，1 个钨原子周围距离该钨原子最近的碳原子有_个， 该晶体的化学式为_。 (2)该部分晶体的体积为 V cm3，则碳化钨的密度为_g cm 3(用 N A表示 阿伏加德罗常数的值)。 解析 (1)据图可知，距离一个钨原子最近的碳原子的个数为 6，钨原子位 于顶点、棱上、面上、内部，属于该晶胞的个数为 121 66
14、1 32 1 216,6 个碳原子位于内部，即化学式为 WC。(2)晶胞的质量为618412 NA g，根据密 7 度的定义可知，WC 的密度为1 176 VNA g cm 3。 答案 (1)6 WC (2)1 176 VNA 10“NiO”晶胞如图： (1)氧化镍晶胞中原子坐标参数 A 为(0,0,0)，B 为(1,1,0)，则 C 原子坐标参数 为_。 (2)已知氧化镍晶胞密度 d g cm 3， N A代表阿伏加德罗常数的值， 则 Ni2 半径 为_ nm(用代数式表示)。 解析 (1)晶胞是正方体结构，且氧化镍晶胞中原子坐标参数 A 为(0,0,0)， B 为(1,1,0)，则 C 原
15、子坐标参数为(1 2，1,1)。(2)已知氧化镍晶胞密度 d g cm 3，设 Ni2 半径为 r nm，O2半径为 x nm，晶胞的参数为 a nm，一个晶胞中含有 4 个 NiO，则 m(晶胞)754 NA g，V(晶胞)a10 7，则可以得到(a107)3 d300 NA ， a 3 300 NAd10 7 nm， 又因为晶胞对角线 3 个氧离子相切， 晶胞参数 a2x2r， 即 4x 2a，x 2 4 a，带入计算可得到 ra 2 2 4 a2 2 4 3 300 NAd10 7 nm。 答案 (1) 1 2，1，1 (2) 2 2 4 3 300 NAd10 7 11 钴蓝晶体结构如
16、下图， 该立方晶胞由 4 个型和 4 个型小立方体构成， 其化学式为_， 晶体中 Al3 占据 O2形成的_(填“四面体空隙”或 “八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为_ g cm 3(列出计算式，不必计算)。 8 解析 根据钴蓝晶体晶胞结构分析，一个晶胞中含有的 Co、Al、O 个数分 别为 81 86 1 248,4416,8432，所以化学式为 CoAl2O4；根据结构 观察，晶体中 Al3 占据 O2形成的八面体空隙；该晶胞的体积为(2a107)3 cm3， 该晶胞的质量为(32161627859)/NA g859227416 NA g，则 钴蓝晶体的密度为859
17、227416 NA2a10 73 g cm 3。 答案 CoAl2O4 八面体空隙 859227416 NA2a10 73 12(2019 兰州诊断)核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。在爆炸的核 电站周围含有放射性物质碘131 和铯137。碘131 一旦被人体吸入，可能会 引发甲状腺肿大等疾病。 (1)与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素 X、Y、Z 的第一电离能 如下表： 元素代号 X Y Z 第一电离能/(kJ mol 1) 520 496 419 基态 Z 原子的核外电子排布式为_。 X、Y、Z 三种元素形成的单质熔点由高到低的顺序为_(用元素符号 表示)，其原因为_ _。
18、 (2)131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有_个 131I2 分子，该 晶体属于_(填晶体类型)晶体。 图甲 (3)KI 的晶胞结构如图乙所示，每个 K 的配位数为_。KI 晶体的密度 9 为 g cm 3，K 和 I 的摩尔质量分别为 M K g mol 1 和 MI g mol 1，原子半径分别 为 rK cm 和 rI cm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 KI 晶胞中的空间利用率为 _。 图乙 解析 (1)铯为第六周期A 族元素，则 X、Y、Z 均为A 族元素，而A 族前四周期元素分别为 H、Li、Na、K，再由 X 与 Y、Y 与 Z 的第一电离能相差 不大可知，这三种元
19、素中不可能有 H，根据同主族元素从上到下第一电离能逐渐 减小，可知 X、Y、Z 分别为 Li、Na、K。根据构造原理可知基态 K 原子的核外 电子排布式为 1s22s22p63s23p64s1。根据元素周期律可知，熔点：LiNaK。(2) 由晶胞图可知，131I2在晶胞的 8 个顶点和 6 个面上，由均摊法可知一个晶胞中含 有 81 86 1 24 个 131I2 分子，该晶体属于分子晶体。(3)KI 晶胞与 NaCl 晶胞结 构相似，每个 K 紧邻 6 个 I，即每个 K的配位数为 6。由均摊法可知该晶胞中 含 K 数目和 I数目均为 4。 晶胞中原子所占的体积 V 1 4 3r 3 K44 3r 3 I4 cm3， 晶胞的体积 V24M KMI NA cm3，则 KI 晶胞中的空间利用率为V1 V2100% 4r3Kr3INA 3MKMI 100%。 答案 (1)1s22s22p63s23p64s1 LiNaK 锂、钠、钾为金属晶体，它们的 价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减 弱，故熔点依次降低 (2)4 分子 (3)6 4r3Kr3INA 3MKMI 100%
