2019届一轮复习江苏专版晶体结构与性质学案 21页

第三单元　晶体结构与性质 ‎[教材基础—自热身]‎ ‎1．晶体与非晶体 ‎(1)晶体与非晶体的比较 ‎ 比较 晶体 非晶体 结构特征 构成粒子周期性有序排列 构成粒子无序排列 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 测定其是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行 X射线衍射实验 ‎(2)获得晶体的三条途径 ‎①熔融态物质凝固。‎ ‎②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。‎ ‎③溶质从溶液中析出。‎ ‎2．晶胞 ‎(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。‎ ‎(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ‎①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。‎ ‎②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。‎ ‎[知能深化—扫盲点]‎ ‎(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。‎ ‎(2)方法：①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。‎ ‎②非长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。‎ ‎[对点练]‎ ‎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。‎ 答案：2∶1　1∶1　4　4‎ ‎2．下图为离子晶体空间构型示意图(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：‎ A__________、B__________、C__________。‎ 答案：MN　MN3　MN2‎ ‎ 提能点(二)　晶体粒子与M、ρ之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。‎ ‎[对点练]‎ ‎3.如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g·cm－3，试计算Na＋与S2－的最短距离为____________cm(阿伏加德罗常数用NA表示，只写出计算式)。‎ 解析：晶胞中，个数为8×＋6×＝4，个数为8，其个数之比为1∶2，所以代表S2－，代表Na＋。‎ 设晶胞边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×78‎ a＝ 面对角线为× cm 面对角线的为× cm 边长的为× cm 所以其最短距离为 cm ‎＝ cm。‎ 答案： ‎[题点全练—过高考]‎ 题点一　晶胞中微粒数目的计算 ‎1.(2018·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(　　)‎ A．B2A B．BA2‎ C．B7A4 D．B4A7‎ 解析：选B　A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离子被1个晶胞占有，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。‎ ‎2.(2018·无锡模拟)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。‎ ‎(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。‎ ‎(2)该化合物的化学式为________。‎ 解析：(1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。‎ 答案：(1)4　(2)ZnS 题点二　晶体密度及微粒间距离的计算 ‎3.如图所示，食盐晶体是由钠离子(图中的“”)和氯离子(图中的“”)组成的，且均为等距离交错排列。已知食盐的密度是2.2 g·cm－3，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子间的距离最接近于(　　)‎ A．3.0×10－8 cm B．3.5×10－8 cm C．4.0×10－8 cm D．5.0×10－8 cm 解析：选C　NaCl晶体的一个晶胞中有Na＋：8×＋×6＝4个，Cl－：1＋12×＝4个，即晶体为4个“NaCl分子”所占的体积，设上述晶体的边长为2a cm，其体积V＝8a3 cm3，故每个“NaCl分子”所占的平均体积为2a3 cm3；由ρ＝＝＝＝2.2 g·cm－3。解得a＝2.8×10－8，由图可知Na＋与Na＋最近的距离为a≈4.0×10－8 cm。‎ ‎4．一种Al Fe合金的立体晶胞如图所示。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)该合金的化学式为________。‎ ‎(2)若晶胞的棱长为a pm，则晶体的密度为________ g·cm－3，则此合金中最近的Fe原子与Al原子之间的距离为_______pm。‎ 解析：(1)4个铝原子位于晶胞内；Fe原子数为1＋8×＋12×＋6×＝8，故该合金的化学式为Fe2Al。‎ ‎(2)该晶体的密度为 g·cm－3≈ g·cm－3。最近的Fe原子和Al原子之间的距离，即体对角线的，面对角线、棱、体对角线构成直角三角形，故二者之间的最短距离为a pm。‎ 答案：(1)Fe2Al　(2)　a ‎[教材基础—自热身]‎ ‎1．四类晶体的比较 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 导电性或传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，‎ 水溶液或熔融 状态下导电 物质类 别及 实例 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)、绝大多数盐(如NaCl)‎ ‎2．离子晶体的晶格能 ‎(1)定义 气态离子形成 1_mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。‎ ‎(2)影响因素 ‎①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。‎ ‎②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。‎ ‎(3)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。‎ ‎3．五类晶体结构模型 ‎ 晶体 晶体结构 晶体详解 原子晶体 金刚石 ‎①每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；‎ ‎②键角均为109°28′；‎ ‎③最小碳环由 6个碳原子组成且碳环上的原子不在同一平面内；‎ ‎④每个碳原子参与4条C—C键的形成，碳原子数与C—C键数之比为1∶2‎ 原子晶体 SiO2‎ ‎①每个Si原子与4个O原子以共价键结合，形成正四面体结构；‎ ‎②晶体中，n(Si)∶n(O)＝1∶2；‎ ‎③最小环上有12个原子，即6个O,6个Si 分子晶体 干冰 ‎①8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；‎ ‎②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个 混合晶体 石墨 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 金属晶体 简单立方堆积 典型代表Po(钋)，配位数为6，空间利用率52%‎ 面心立方最密堆积 又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%‎ 体心立方堆积 又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%‎ 六方最密堆积 又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%‎ 离子晶体 NaCl型 ‎①每个Na＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距离且紧邻的Na＋有12个；‎ ‎②每个晶胞中含4个Na＋和 4个Cl－‎ CsCl型 ‎①每个Cs＋周围等距离且紧邻的Cl－有 8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距离且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；‎ ‎②如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－‎ ‎[知能深化—扫盲点]‎ ‎ 提能点(一)　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、Na2O2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常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。④金属单质是金属晶体。‎ ‎(3)依据晶体的熔点判断 ‎①离子晶体的熔点较高。②原子晶体的熔点很高。③分子晶体的熔点低。④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。‎ ‎(4)依据导电性判断 ‎①离子晶体溶于水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 ‎①离子晶体硬度较大、硬而脆。②原子晶体硬度大。③分子晶体硬度小且较脆。④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1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)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，熔、沸点低(熔点190 ℃)。‎ ‎(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。‎ ‎(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________________________________________________________________________。‎ ‎(9)不含共价键的分子晶体是________________，只含非极性键的原子晶体是________________。‎ 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　(9)晶体氩　晶体硅、金刚石 ‎1．不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。‎ ‎(2)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．同种类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)原子晶体 原子半径越小、键长越短、键能越大，物质的熔、沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎(2)离子晶体 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。‎ ‎(3)分子晶体 ‎①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。‎ ‎②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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。‎ ‎③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3Cl>CH3CH3。‎ ‎④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。‎ 如正戊烷>异戊烷>新戊烷 ‎(4)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：NaNaBr　NaF>NaBr ‎[题点全练—过高考]‎ 题点一　晶体类型的判断 ‎1．(1)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。‎ ‎(2)NH4Cl固体的晶体类型是________________。‎ ‎(3)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F。‎ 上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有________(填序号)。‎ a．离子晶体 B．分子晶体 c．原子晶体 D．金属晶体 解析：(1)C60是由60个C原子形成的分子，属于分子晶体。而石墨在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(2)NH4Cl为离子化合物，为离子晶体。(3)在反应4NH3＋3F2NF3＋3NH4F中，NH3、F2、NF3为分子晶体；Cu为金属晶体；NH4F为离子晶体。‎ 答案：(1)分子　混合 　(2)离子晶体　abd ‎2．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)。‎ ‎①有金属光泽　②导电性　③导热性　④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)。‎ ‎①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电 ‎(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________。‎ 答案：(1)原子　共价键　(2)①②③④‎ ‎(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)②④‎ ‎(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)CH3OH B．邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 C．MgO>H2O>N2>O2‎ D．金刚石>生铁>钠>纯铁 解析：选A　A项，物质全部为分子晶体，分子量越大，熔、沸点越高，正确；B项，对羟基苯甲酸易形成分子间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，错误；C项，N2与O2为同种类型的分子晶体，O2的熔、沸点比N2高，错误；D项，熔、沸点关系为金刚石>纯铁>生铁>钠，合金的熔、沸点比纯金属低，错误。‎ 题点三　常见晶体模型 ‎5．如图所示是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是________(请用相应的编号填写)。‎ 解析：冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。‎ 答案：BC ‎6．(2018·成都诊断)碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。‎ ‎(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。‎ ‎(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。‎ ‎(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。‎ ‎(5)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率______________________________(不要求计算结果)。‎ 解析：(1)金刚石、石墨、C60都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构、性质不同，互称为同素异形体。(2)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构。(3)C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(4)在金刚石中只存在C—C之间的σ键；石墨层内的C—C之间不仅存在σ键，还存在π键。(5)由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4＋6×＋8×＝8；若C原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体体对角线长度的就是C—C 键的键长，即 a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空间占有率w＝＝＝。‎ 答案：(1)同素异形体　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合 ‎(4)σ　σ　π(或大π或pp π)　(5)8　　＝ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎[课堂真题集训—明考向]‎ ‎1．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。‎ 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(x－n)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______________________________。‎ 解析：能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)＝8×＝1，Fe位于面心，N(Fe)＝6×＝3，N位于体心，N(N)＝1，其化学式为Fe3CuN。‎ 答案：Fe3CuN ‎2．(1)(2014·江苏高考)铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。‎ ‎(2)(2013·江苏高考)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。‎ X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。‎ ‎①在1个晶胞中，X离子的数目为________。‎ ‎②该化合物的化学式为________。‎ 解析：(1)根据铜晶胞结构示意图可以看出，在每个铜原子周围与其距离最近的铜原子每层有4个，共有3层，所以铜晶体内每个铜原子周围与其距离最近的铜原子共有12个。‎ ‎(2)X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，X为Zn；Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Y为S。①‎ 由晶胞结构可知，X分别位于晶胞的顶点和面心，根据晶胞中原子的“分摊法”可计算一个晶胞中的X原子数为：8×1/8＋6×1/2＝4。②Y原子全部在晶胞中，故一个晶胞中含有4个Y原子。故该化合物的化学式为ZnS。‎ 答案：(1)12　(2)①4　②ZnS ‎3．(2017·全国卷Ⅰ)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________ nm，与K紧邻的O个数为________。‎ ‎(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。‎ 解析：(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即×0.446 nm≈0.315 nm。由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与钾紧邻的氧原子有12个。(2)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。‎ 答案：(1)0.315　12　(2)体心　棱心 ‎4．(2017·全国卷Ⅲ)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a＝0.420 nm，则r(O2－)为_______nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为_______ nm。‎ 解析：因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4倍，则有 [4r(O2－)]2＝2a2，解得r(O2－)＝×0.420 nm≈0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代入数据解得r(Mn2＋)＝0.076 nm。‎ 答案：0.148　0.076‎ ‎5.(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。‎ ‎(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。‎ ‎(2)若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝______ nm。‎ 解析：(1)由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。‎ ‎(2)根据m＝ρV可得，1 mol晶胞的质量为(64×3＋59)g＝a3×d g·cm－3×NA，则a＝cm＝×107 nm。‎ 答案：(1)3∶1　(2)×107‎ ‎6．(2016·全国卷Ⅲ)‎ 砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：‎ ‎(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为__________，Ga与As以______键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，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：(1)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(2)GaAs的熔点为1 238 ℃，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×＋6×＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10 cm，则原子的总体积为V原子＝4×π×[(rGa×1010cm)3＋(rAs×10－10cm)3]＝×10－30(r＋r)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%＝×100%。‎ 答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 ‎(2)原子晶体　共价　×100%‎ ‎ [课下能力测评—查缺漏]‎ ‎1．关于晶体的下列说法中正确的是(　　)‎ A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一 B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形 C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同 D．只有无色透明的固体才是晶体 解析：选A　A项，获得晶体的方法有熔融态物质凝固、气态物质凝华、溶质从溶液中结晶析出，因此溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一，正确；B项，区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X射线衍射实验，而不是通过观察是否有规则的几何外形，错误；C项，水晶是晶体SiO2，其性质的各向异性表现在物理性质如在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，错误；D项，晶体不一定是无色透明的，如CuSO4·5H2O，无色透明的也不一定是晶体，如玻璃属于玻璃态物质，错误。‎ ‎2．下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是(　　)‎ A．CH4>SiH4>GeH4>SnH4‎ B．KCl>NaCl>MgCl2>MgO C．Rb>K>Na>Li D．金刚石>Si>钠 解析：选D　原子晶体的熔点取决于共价键的键能，键能与键长成反比，金刚石C—C键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高，故D正确。‎ ‎3．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　)‎ ‎①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫磺和碘 A．①②③　　　　　　　 　B．④⑤⑥‎ C．③④⑥ D．①③⑤‎ 解析：选C　属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫磺、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。‎ ‎4．下列说法中，正确的是(　　)‎ A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂 B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点一定越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定 解析：选B　A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，错误；B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，正确；分子晶体熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，C、D项错误。‎ ‎5．下列有关物质性质的比较，错误的是(　　)‎ A．溶解度：小苏打<苏打 B．密度：溴乙烷>水 C．硬度：晶体硅<金刚石 D．碳碳键键长：乙烯>苯 解析：选D　小苏打溶解度小于苏打的溶解度，A正确；溴乙烷的密度大于水的密度，B正确；晶体硅的硬度小于金刚石的硬度，C正确；乙烯的碳碳键长小于苯的碳碳键长，D错误。‎ ‎6．现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是(　　)‎ 解析：选C　A项，A离子个数是1，B离子个数＝×8＝1，所以其化学式为AB，故A错误；B项，E离子个数＝×4＝，F离子个数＝×4＝，E、F离子个数比为1∶1，所以其化学式为EF，故B错误；C项，X离子个数是1，Y离子个数＝×6＝3，Z离子个数＝×8＝1，所以其化学式为XY3Z，故C正确；D项，A离子个数＝×8＋×6＝4，B离子个数＝12×＋1＝4，A、B离子个数比1∶1，所以其化学式为AB，故D错误。‎ ‎7．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．原子晶体的熔、沸点较高 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 解析：选B　稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。‎ ‎8.下列关于晶体的说法正确的组合是(　　)‎ ‎①在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ‎②金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 ‎③CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻 ‎④SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合 ‎⑤晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ‎⑥氯化钠熔化时离子键被破坏 A．①②④ B．①②⑥‎ C．②③⑤ D．②③⑥‎ 解析：选D　①金属晶体中有阳离子但无阴离子；④在SiO2中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合；⑤晶体的稳定性与分子间作用力无关。‎ ‎9．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(　　)‎ A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同 C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同 解析：选D　AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C项正确，D项错误。‎ ‎10.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14个K＋和13个O B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋‎ C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个 D．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3∶1‎ 解析：选D　由题中的晶胞结构知：有8个K＋位于顶点，6个K＋位于面心，则晶胞中含有的K＋数为8×＋6×＝4个；有12个O位于棱上，1个O处于中心，则晶胞中含有O数为12×＋1＝4个，所以超氧化钾的化学式为KO2；每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，与每个K＋距离最近的K＋有12个；晶胞中共有8个氧原子，根据电荷守恒，－2价氧原子数目为2，所以0价氧原子数目为8－2＝6，所以晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3∶1。‎ ‎11.(2018·信阳模拟)已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(　　 )‎ A．NA·a3·ρ B. C. D. 解析：选A　该立方体中含1个Cl－，Cs＋个数＝8×＝1，根据ρV＝知，M＝ρVNA＝ρa3NA，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是ρa3NA。‎ ‎12．下图为几种晶体或晶胞的示意图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________________。‎ ‎(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)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，原因是_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)每个Cu晶胞中实际占有________个 Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。‎ ‎(5)冰的熔点远高于干冰，除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：(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析，8×＋6×＝4，CaCl2类似于CaF2，Ca2＋的配位数为8，Cl－配位数为4。‎ 答案：(1)金刚石晶体 ‎(2)金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰 ‎(3)小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)