2021届一轮复习人教版晶体结构与性质学案 22页

第38讲　晶体结构与性质 考点一　晶体概念与结构模型 ‎[知识梳理]‎ 一、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 ‎(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。‎ ‎3．晶胞 ‎(1)概念：描述晶体结构的基本单元。‎ ‎(2)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：所有晶胞都是平行排列、取向相同。‎ 二、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。‎ ‎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数的计算视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占。‎ 三、常见晶体的结构模型 晶体 晶体结构 晶体详解 原 子 晶 体 金刚石 ‎(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构；‎ ‎(2)键角均为109°28′；‎ ‎(3)最小碳环由6个C原子组成且六个C原子不在同一平面内；‎ ‎(4)每个C参与4条C—C键的形成，含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2NA个 SiO2‎ ‎(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；‎ ‎(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2，即1 mol SiO2中含有4NA个Si—O键；‎ ‎(3)最小环上有12个原子，即6个O和6个Si 分 子 晶 干冰 ‎(1)8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分子周围等距且紧邻的CO2‎ 体 分子有12个 冰 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 离子晶体 NaCl型 ‎(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个；‎ ‎(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－‎ CsCl型 ‎(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的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－‎ 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 金 属 晶 体 简单立方堆积 典型代表Po，配位数为6，空间利用率为52%‎ 体心立方堆积 ‎ 典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率为68%‎ 典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率为74%‎ 面心立方最密堆积 六方最密堆积 典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率为74%‎ ‎[自主检测]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。(　　)‎ ‎(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性地排列。(　　)‎ ‎(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。(　　)‎ ‎(4)固体SiO2一定是晶体。(　　)‎ ‎(5)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。(　　)‎ ‎(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。(　　)‎ ‎(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√‎ ‎2．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：‎ 试写出：‎ ‎(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。‎ ‎(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。‎ ‎(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________。‎ ‎(4)乙晶体中每个A周围结合B的个数是________。‎ 答案：(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8　(4)12‎ ‎3．下列是几种常见的晶胞结构，请填写晶胞中含有的粒子数。‎ A．NaCl(含________个Na＋，________个Cl－)‎ B．干冰(含________个CO2)‎ C．CaF2(含________个Ca2＋，________个F－)‎ D．金刚石(含________个C)‎ E．体心立方(含________个原子)‎ F．面心立方(含________个原子)‎ 答案：A.4　4　B．4　C．4　8　D．8　E．2　F．4‎ 演练一　晶胞粒子数及晶体化学式的判断 ‎1．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。‎ ‎(1)在1个晶胞中，Zn2＋的数目为________。‎ ‎(2)该化合物的化学式为________。‎ 解析：由晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×＋6×＝4。含有S2－的数目为4，所以化合物中Zn2＋与S2－数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。‎ 答案：(1)4　(2)ZnS ‎2.利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为______，该功能陶瓷的化学式为______。‎ 解析：利用晶胞结构可计算出每个晶胞中含有2个B和2个N，故化学式为BN。‎ 答案：2　BN ‎3．(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。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为________。‎ 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N(B)∶N(O)＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化学式为BO。‎ 答案：(1)MgB2　(2)BO 演练二　晶体密度及粒子间距的计算 ‎4.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(如图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为____________；Cu的原子半径为_________________________cm(设阿伏加德罗常数的值为NA，要求列式计算)。‎ 解析：设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64，‎ a＝，面对角线为a，面对角线的为Cu原子半径，则Cu原子半径r＝× cm≈1.28×10－8cm。‎ 答案：12　× cm≈1.28×10－8‎ ‎5．按要求回答下列问题：‎ ‎(1)Fe单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，分别如图1、图2所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞的边长分别为a、b，则铁单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为__________，铁原子的配位数之比为________。‎ ‎(2)Mg为六方最密堆积，其晶胞结构如图3所示，若在晶胞中建立如图4所示的坐标系，以A为坐标原点，把晶胞的底边边长视作单位长度1，则C点的坐标为________________。‎ ‎(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图5所示，则铁镁合金的化学式为__________。若该晶胞的边长为d nm，则该合金的密度为____________g·cm－3(列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。‎ 解析：(1)面心立方晶胞边长为a，体积V＝a3，含有Fe原子数目为8×＋6×＝4，故a3ρ(面心)＝4× g(NA为阿伏加德罗常数的值)；体心立方晶胞边长为b，体积V＝b3，含有Fe原子数目为8×＋1＝2，故b3ρ(体心)＝2× g，故ρ(面心)∶ρ(体心)＝2b3∶a3。面心立 方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子，体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子，故Fe原子配位数之比为12∶8＝3∶2。(2)若建立如图4所示的坐标系，x轴与y轴的夹角为120°，以A为坐标原点，把晶胞的底边边长视作单位长度1，则D点与A点、B点以及F点构成一个正四面体，D点位于其顶点，其高度为晶胞高度的一半。由D点向底面作垂线，垂足到底面三角形各点的距离为，D点到垂足的距离为，则C点的坐标为(0，0，)。(3)根据均摊法可知晶胞中铁原子数为8×＋6×＝4，镁原子数为8，则铁镁合金的化学式是Mg2Fe。由题给条件，1个晶胞的体积为(d×10－7)3cm3，1个晶胞的质量为 g，根据ρ＝可得合金的密度是 g·cm－3。‎ 答案：(1)2b3∶a3　3∶2　(2)(0，0，)　(3)Mg2Fe　 晶体结构的相关计算 ‎ ‎ ‎(2)晶体密度的计算公式：ρ＝，其中N为1个晶胞中所含微粒数目，M为摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数的值，V为1个晶胞的体积。‎ ‎(3)晶胞质量＝晶胞含有的微粒的质量＝晶胞含有的微粒数×。‎ ‎(4)空间利用率＝×100%。‎ 考点二　四种晶体的性质与判断 ‎ [知识梳理]‎ 一、四种类型晶体的比较 类型 比较　‎ 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成微粒 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 微粒间的相互作用力 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 难溶于任何常见溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 一般不导电，有的溶于水后导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融状态导电 物质 类别 及举例 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)、绝大部分盐(如NaCl)‎ 二、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。‎ 三、晶体熔、沸点的比较 ‎1．不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：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，熔、沸点越高，如金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎(2)离子晶体 ‎①一般来说，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MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。‎ ‎②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。‎ ‎(3)分子晶体 ‎①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、沸点反常得高，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物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。‎ ‎④同分异构体支链越多，熔、沸点越低，如 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>‎ ‎(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，金属熔、沸点越高，如Na　(2)<　(3)<　(4)>‎ 演练一　晶体类型与性质的综合判断 ‎1．(2020·乌鲁木齐模拟)下面的排序不正确的是(　　)‎ A．熔点由高到低：Na>Mg>Al B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由低到高：CF4NaCl>NaBr>NaI 解析：选A。A项，金属离子的电荷数越多、半径越小，金属熔点越高，则熔点由高到低为Al>Mg>Na，错误；B项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C碳化硅>晶体硅，正确；C项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高为CF4NaCl>NaBr>NaI，正确。‎ ‎2．(2020·喀什模拟)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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据表中数据可看出A组熔点很高，属于原子晶体，是由原子通过共价键形成的；‎ ‎(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性；‎ ‎(3)HF分子间能形成氢键，故其熔点反常；‎ ‎(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质；‎ ‎(5)D组属于离子晶体，其熔点高低与晶格能有关。‎ 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 ‎(4)②④‎ ‎(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)”“＝”或“<”)‎ BF的熔点，其原因是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)CO的熔点________(填“>”或“<”)N2的熔点，原因是________________________。‎ ‎(4)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)SiO2比CO2熔点高的原因是_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)H2O分子间能形成氢键 ‎(2)>　两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，熔点较低 ‎(3)>　CO为极性分子而N2为非极性分子，CO分子间范德华力较大 ‎(4)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 ‎(5)SiO2为原子晶体而CO2为分子晶体 ‎4.ⅣA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：‎ ‎(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、由单层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)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。‎ ‎①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②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”)‎ ‎(4)水杨酸第一级电离形成离子，相同温度下，水杨酸的Ka2________(填“>”“＝”或“<”)苯酚()的Ka，其原因是___________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)C　(3)①均为分子晶体，结构与组成相似，范德华力随相对分子质量增大而增大　②减弱　增强　(4)<　 中能形成分子内氢键，使其更难电离出H＋‎ 结构决定性质类简答题答题模板 叙述结构→阐述原理→回扣结论。 ‎ ‎1．(晶体类型的判断)[2019·高考全国卷Ⅲ，35(3)]苯胺()的晶体类型是________。‎ 答案：分子晶体 ‎2．(晶体熔、沸点高低的比较)(1)[2019·高考全国卷Ⅰ，35(3)]一些氧化物的熔点如表所示：‎ 氧化物 Li2O MgO P4O6‎ SO2‎ 熔点/℃‎ ‎1 570‎ ‎2 800‎ ‎23.8‎ ‎－75.5‎ 解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(2)]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__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)[2016·高考全国卷Ⅲ，37(4)]GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________。‎ 答案：(1)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(相对分子质量)：P4O6>SO2　(2)K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱　(3)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 ‎3．(晶胞中微粒数及密度的计算)(1)(2019·高考江苏卷)一个Cu2O晶胞(如图所示)中，Cu原子的数目为______。‎ ‎(2)[2018·高考全国卷Ⅲ，35(5)]金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为______________。‎ 六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为___________________________________________________________‎ ‎ g·cm－3(列出计算式)。‎ ‎(3)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(4)(5)]①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，‎ 具有钙钛矿型的立体结构，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。‎ ‎(4)[2017·高考全国卷Ⅲ，35(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：(3)①根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即nm≈0.315 nm。K、O构成面心立方最密堆积，配位数为12(同层4个，上、下层各4个)。‎ ‎(4)由题意知在MgO中，阴离子采用面心立方最密堆积方式，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)≈0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a′，r(Mn2＋)＝0.076 nm。‎ 答案：(1)4　(2)六方最密堆积　 ‎(3)①0.315(或×0.446)　12　②体心　棱心 ‎(4)0.148　0.076‎ ‎1．(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________________。‎ ‎(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点：CO2________(填“<”“＝”或“>”)SiO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2 4种晶体的构成微粒种类分别是________________________________________________________________________，‎ 熔化时克服的微粒间的作用力分别是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)SiC与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为SiC的键长小于SiSi，所以熔、沸点高低顺序为SiC>Si。‎ ‎(2)SiC电子总数是20，则该氧化物为MgO；晶格能与离子晶体中离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子所带电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，故MgO的晶格能大，熔点高。‎ ‎(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键。SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。‎ ‎(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。‎ 答案：(1)sp3　共价键　SiC>Si ‎(2)Mg　Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的晶格能大 ‎(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键　原子　分子　<‎ ‎(4)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力 ‎2．(2020·福州一中质检)(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方堆积，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是____________。氯化铯晶体的晶胞结构如图1所示，则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种离子晶体的晶格能数据如下表：‎ 离子晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol－1)‎ ‎786‎ ‎715‎ ‎3 401‎ 则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 ‎________________________________________________________________________。‎ MgO晶体中一个Mg2＋周围与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目为8×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。(2)由晶胞结构可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球平均有1个，灰球平均有1个，白球平均有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。(4)由3种离子晶体的晶格能数据可知，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，其熔点越高；离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围与它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。‎ 答案：(1)2　8‎ ‎(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl ‎(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12‎ ‎3．铬的同位素有 Cr、Cr、Cr、Cr。铬及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：‎ ‎(1)基态 Cr的价层电子排布图为____________________________________________。‎ ‎(2)交警用“酒精仪”查酒驾，其化学反应原理为2K2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋8H2SO4―→3CH3COOH＋2Cr2(SO4)3＋2K2SO4＋11H2O。‎ ‎①CH3CH2OH、CH3COOH的沸点高于对应的CH3OCH3(二甲醚)、HCOOCH3(甲酸甲酯)，主要原因是__________________________________________________。‎ ‎②CH3COOH分子中碳原子的杂化类型是______________；‎ CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为____________。‎ ‎③K2SO4晶体中阴离子的立体构型是______________。该反应中，只含极性键的极性分子有__________(填分子式)。‎ ‎(3)CrF3晶体、CrBr3晶体的熔点分别为1 100 ℃以上、79 ℃，其可能的原因是________________________________________________________________________________。‎ ‎(4)晶体铬的晶胞结构如图甲所示，其堆积模型为______________；铬原子的配位数为______。‎ ‎(5)铬的一种氧化物晶胞如图乙所示。六棱柱边长为a nm，高为b nm，NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶体的化学式为____________；该晶体的密度ρ＝____________ g·cm－3(列出计算式即可)。‎ 解析：(1)基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1。(2)①乙醇、乙酸分子间存在氢键，氢键比范德华力强，所以，乙醇的沸点高于二甲醚，乙酸的沸点高于甲酸甲酯。②CH3COOH分子中—CH3中碳原子采用sp3杂化，—COOH中碳原子采用sp2杂化。单键都是σ键，1个碳氧双键含1个σ键和1个π键，故CH3COOH分子中σ键和π键的数目之比为7∶1。③K2SO4的阴离子是SO，SO的立体构型是正四面体形，乙醇、乙酸分子中存在碳碳非极性键，H2O、H2SO4分子中只含极性键。(3)三氟化铬、三溴化铬的晶体类型不同，故熔点相差较大。(4)图甲为体心立方堆积，铬原子的配位数为8。(5)根据均摊法，1个晶胞含4个铬离子，含氧离子数目为12×1/6＋2×1/2＋3＝6，则该晶体的化学式为Cr2O3。六棱柱的底由6个正三角形组成，每个正三角形的面积为a2。‎ 答案：(1)‎ ‎(2)①CH3CH2OH、CH3COOH分子间存在氢键 ‎②sp2、sp3　7∶1　③正四面体形　H2O、H2SO4‎ ‎(3)CrF3是离子晶体，CrBr3是分子晶体，离子键比分子间作用力强 ‎(4)体心立方堆积　8‎ ‎(5)Cr2O3　 ‎4．尿素是含氮量极高的氮肥，在适当条件下NH3与CO2作用可转化为尿素：2NH3‎ ‎＋CO2―→CO(NH2)2＋H2O。‎ ‎(1)写出基态氮原子的价电子排布图：______________________________________，‎ 上述反应涉及元素中，电负性最大的是______，C、N、O属于同一周期，其中______两种元素第一电离能之差最大。‎ ‎(2)上述反应中，碳原子的杂化轨道类型变化为____________________________；NH3、CO2、H2O三种分子中共价键的键角由大到小的顺序为_________________________；‎ CO2分子中存在极性键，但它是非极性分子，其原因是__________________________。‎ ‎(3)已知尿素的熔点为132.7 ℃，则其晶体类型为__________，研究表明，尿素晶体存在分子间氢键，请表示出尿素晶体中的两类氢键：__________________________________。‎ ‎(4)碳元素能形成多种同素异形体，其中金刚石的晶胞结构如图所示。则一个晶胞的质量是______，该晶胞的空间利用率为________(用含π的式子表示)。‎ 解析：(1)非金属性越强，电负性越大，故电负性最大的元素是氧元素，C、N、O三种元素的第一电离能大小顺序为N>O>C，故氮、碳元素的第一电离能之差最大。(2)CO2中碳原子为sp杂化，尿素中碳原子为sp2杂化。NH3、CO2、H2O三种分子中，CO2属于直线形分子，键角为180°，另外两种分子的中心原子均为sp3杂化，但水分子中有2对孤电子对，故键角小于NH3分子中的键角。CO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合，故为非极性分子。(3)由尿素的熔点知其是分子晶体。尿素分子中的两个氮原子、一个氧原子上均有孤电子对，且尿素分子中有4个氢原子，所以氢键类型为N—H…N、N—H…O。(4)每个晶胞中，8个顶点、6个面上各有一个原子，晶胞内有4个原子，故一个金刚石晶胞中共有8个碳原子，物质的量为 mol，质量为 g。设晶胞参数为a，则晶胞面对角线长度为a，设碳原子半径为r，则晶胞体对角线长度为8r，a2＋(a)2＝(8r)2，r＝a，8个碳原子的总体积为8×πr3，晶胞的体积为a3，由此求出空间利用率为π。‎ 答案：(1)　氧(或O)　氮与碳(或N与C)‎ ‎(2)由sp杂化转化为sp2杂化　CO2>NH3>H2O　CO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合 ‎(3)分子晶体　N—H…N、N—H…O　(4) g　π ‎5．(2020·东营质检)石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。‎ ‎(1)以NiCrFe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。基态Fe原子未成对电子数为______。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a______(填“>”“<”或“＝”)b，原因是____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)比较表中碳卤化物的熔点，并分析其熔点变化的原因：_______________________。‎ CCl4‎ CBr4(α型)‎ CI4‎ 熔点/℃‎ ‎－22.92‎ ‎48.4‎ ‎168(分解)‎ ‎(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为______。‎ ‎(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。‎ ‎①在图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有______(填元素符号)。‎ ‎②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C与相邻C原子间键能的变化是______(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为__________m2(列出计算式即可)。‎ 解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，未成对电子数为4。在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的C原子采用sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长短。(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4