2018届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(4) 23页

第43讲　晶体结构与性质 考纲要求 ‎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．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。‎ ‎4．了解分子晶体结构与性质的关系。‎ ‎5．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。‎ ‎6．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。‎ ‎7．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　晶体常识 ‎1．晶体与非晶体 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.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。‎ ‎3．晶胞 ‎(1)晶胞：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：相邻晶胞之间没有间隙。‎ ‎②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法 如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高(　　)‎ ‎(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体(　　)‎ ‎(3)固态物质一定是晶体(　　)‎ ‎(4)冰和固体碘晶体中相互作用力相同(　　)‎ ‎(5)固体SiO2一定是晶体(　　)‎ ‎(6)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(　　)‎ ‎(7)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体(　　)‎ ‎(8)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”(　　)‎ ‎(9)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(　　)‎ ‎(10)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用(　　)‎ 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎(7)√　(8)×　(9)√　(10)×‎ ‎2．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 考向一　晶胞中粒子个数的计算 ‎“均摊法”突破晶胞组成的计算 ‎(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。 ‎ ‎1．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 ‎2．已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如右图，则LaNin中n＝________。‎ 解析：　La：2×＋12×＝3‎ Ni：12×＋6×＋6＝15‎ 所以n＝5。‎ 答案：　5‎ ‎3．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(　　)‎ A．3∶9∶4　　　 B．1∶4∶2‎ C．2∶9∶4 D．3∶8∶4‎ 解析：　A粒子数为6×＝；B粒子数为6×＋3×＝2；C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。‎ 答案：　B ‎4．如图是由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，G为－2价，则Q的化合价为________。‎ 解析：　R：8×＋1＝2‎ G：8×＋8×＋4×＋2＝8‎ ‎●Q：8×＋2＝4‎ R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。‎ 由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。‎ 答案：　＋3‎ ‎5．如图是金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，则其分子式为______。‎ 解析：　由于M、N原子并不存在共用关系，而是形成一个独立的气态团簇分子，其分子式可由原子个数来确定，而不能用均摊法。‎ 答案：　M14N13‎ 考向二　晶体的密度及晶体粒子间距的计算 晶体微粒与M、ρ之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。 ‎ ‎6．某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y()位于立方体的中心。试分析：‎ ‎(1)晶体中每个Y同时吸引________个X。‎ ‎(2)该晶体的化学式为________。‎ ‎(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。‎ 答案：　(1)4　(2)XY2或Y2X　(3) ‎7．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________(阿伏加德罗常数用NA表示，只写出计算式)。‎ 解析：　晶胞中，•的个数为8×＋6×＝4，的个数为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× 其为× 边长的为× 所以其最短距离为 ‎＝ cm。‎ 答案：　 考点二　常见晶体的结构与性质 ‎1．四类晶体的比较 ‎　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 分子间作用力 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中 导电、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，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 部分非金属单质、所有非金属氢化物、酸、部分非金属氧化物、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)‎ ‎2.离子晶体的晶格能 ‎(1)定义 气态离子形成1摩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。‎ ‎1．(RJ选修3·P84,8、9、10改编)下列说法正确的是________。‎ a．Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型 b．氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键 c．HF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键 d．某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体 答案：　cd ‎2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子(　　)‎ ‎(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(　　)‎ ‎(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(　　)‎ ‎(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(　　)‎ ‎(5)离子晶体一定都含有金属元素(　　)‎ ‎(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体(　　)‎ 答案：　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎3．CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有较多相似，你知道原因吗？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：　决定二者物理性质的因素：晶体类型及结构、微粒间的作用力，CO2是分子晶体，其微弱的分子间作用力是决定因素，SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是决定因素。二者的化学性质均由其内部的化学键决定，而C—O与Si—O键都是极性键，所以在化学性质上有较多相似 考向一　晶体类型的判断 判断晶体类型的5种方法 ‎(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断 ‎①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。‎ ‎②原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。‎ ‎③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用为分子间作用力。‎ ‎④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。‎ ‎(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)，气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。‎ ‎③常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、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，常在数百至一千摄氏度以上。‎ ‎②原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。‎ ‎③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。‎ ‎④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。‎ ‎(4)依据导电性判断 ‎①离子晶体水溶液及熔化时能导电。‎ ‎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离子晶体的硬度较大或略硬而脆。‎ ‎②原子晶体的硬度大。‎ ‎③分子晶体的硬度小且较脆。 ‎ ‎④金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。‎ 注意：上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析：‎ ‎①金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，而汞、镓、铯等熔点却很低。‎ ‎②金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97.8 ℃，尿素的熔点为 132.7 ℃。‎ ‎③原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO的熔点为2 852 ℃，石英的熔点为1 710 ℃。 ‎ ‎1．下列物质：①水晶　②冰醋酸　③氧化钙　④白磷　⑤晶体氩 ‎⑥氢氧化钠　⑦铝　⑧金刚石　⑨过氧化钠　⑩碳化钙　⑪碳化硅　⑫干冰　⑬过氧化氢 ‎(1)属于原子晶体的化合物________。‎ ‎(2)直接由原子构成的晶体________。‎ ‎(3)直接由原子构成的分子晶体________。‎ ‎(4)由极性分子构成的晶体是________，含有非极性键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。‎ ‎(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是__________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化后需克服共价键的是________。‎ 解析：　属于原子晶体的化合物是：碳化硅和水晶；属于分子晶体的有：氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)；属于离子晶体的有：CaO(离子键)、NaOH(既存在离子键又存在极性共价键)、Na2O2，和CaC2(既存在离子键又存在非极性共价键)。金属导电过程不发生化学变化，晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子晶体、金属晶体熔化需破坏化学键。‎ 答案：　(1)①⑪　(2)①⑤⑧⑪　(3)⑤‎ ‎(4)②⑬　⑨⑩　④⑤‎ ‎(5)⑦　②④⑤⑫⑬　①⑧⑪‎ ‎2．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：‎ 序号 熔点/℃‎ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应 A ‎811‎ 较大 易溶 水溶液或熔融导电 白色沉淀 B ‎3 500‎ 很大 不溶 不导电 不反应 C ‎－114.2‎ 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀 ‎(1)晶体的化学式分别为A________、B________、C________。‎ ‎(2)晶体的类型分别是A________、B________、C________。‎ ‎(3)晶体中微粒间作用力分别是A________、B________、C________。‎ 答案：　(1)NaCl　C　HCl ‎(2)离子晶体　原子晶体　分子晶体 ‎(3)离子键　共价键　范德华力 考向二　晶体熔、沸点高低比较 ‎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．同种晶体类型熔、沸点的比较 ‎(1)原子晶体 ―→―→―→ 如熔点：金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎(2)离子晶体 ‎①一般地说，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，如熔点：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、沸点反常的高。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，离子所带的电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaSiH4>GeH4>SnH4‎ B．KCl>NaCl>MgCl2>MgO C．Rb>K>Na>Li D．金刚石>Si>钠 解析：　‎ 晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；B项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越强，故B项各物质熔点也应为升高顺序；C项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，碱金属原子半径依Li～Cs的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是Li最高，Cs最低；D项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，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。‎ 答案：　D ‎4．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是(　　)‎ A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 B．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点顺序为HF>HI>HBr>HCl C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 答案：　C 考点三　五类晶体模型 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组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键之比为1∶2‎ 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(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si 分子晶体 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分子周围等距紧邻的CO2分子有12个离子晶体 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－‎ 金属晶体 简单立方堆积 典型代表Po，空间利用率52%，配位数为6‎ 体心立方堆积 典型代表Na、K、Fe，空间利用率68%，配位数为8‎ 六方最密堆积 典型代表Mg、Zn、Ti，空间利用率74%，配位数为12‎ 面心立方最密堆积 典型代表Cu、Ag、Au，空间利用率74%，配位数为12‎ 石墨晶体 层状晶体 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 ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)由金属元素和非金属元素组成的晶体—定是离子晶体(　　)‎ ‎(2)晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(　　)‎ ‎(3)在分子晶体中一定有范德华力和化学键(　　)‎ ‎(4)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个(　　)‎ ‎(5)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个(　　)‎ ‎(6)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个(　　)‎ ‎(7)在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl－有8个(　　)‎ ‎(8)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(　　)‎ ‎(9)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(　　)‎ ‎(10)离子晶体一定都含有金属元素(　　)‎ 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎(7)√　(8)×　(9)×　(10)×‎ ‎2．(1)在晶体模型中，金刚石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意义一样吗？‎ 分子晶体中有化学键吗？‎ ‎(2)下列排列方式中，A.ABCABCABC B．ABABABABAB C．ABBAABBA D．ABCCBAABCCBA，属于镁型堆积方式的是________；属于铜型堆积方式的是________。‎ 答案：　(1)不一样，金刚石中表示的是C—C共价键，而干冰中的“棍”表示分子间作用力；分子晶体中多数含有化学键(如CO2中的C===O键)，少数则无(如稀有气体形成的晶体)。‎ ‎(2)B　A 考向一　强化记忆晶胞结构 ‎1．判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。‎ ‎(1)干冰晶体________；‎ ‎(2)氯化钠晶体________；‎ ‎(3)金刚石________；‎ ‎(4)碘晶体________；‎ ‎(5)氟化钙________；‎ ‎(6)钠________；‎ ‎(7)冰晶体________；‎ ‎(8)水合铜离子________；‎ ‎(9)H3BO3晶体________；‎ ‎(10)铜晶体________。‎ 答案：　(1)②　(2)①　(3)④　(4)③　(5)⑥　(6)⑤‎ ‎(7)⑧　(8)⑦　(9)⑩　(10)⑨‎ 考向二　对晶胞结构的考查 ‎2．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是(　　)‎ A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子 B．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2‎ C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 解析：　SiO2的晶体结构与金刚石的晶体结构相似，相当于把金刚石中的碳原子，换成硅原子，然后在两个硅原子中间插入一个氧原子，金刚石的晶体结构中每个最小的环上是6个碳原子，所以SiO2晶体中最小的环上应有6个硅原子和6个氧原子。‎ 答案：　C ‎3．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于______层，配位数是________；B属于________层，配位数是______。‎ ‎(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是________，平均每个晶胞所占有的原子数目是 ________。‎ ‎(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第________周期第________族，元素符号是________，最外电子层的电子排布式是________。‎ 答案：　(1)非密置　4　密置　6‎ ‎(2)6　1　(3)六　ⅥA　Po　6s26p4‎ ‎4．铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为________，每个Ba2＋与______个O2－配位。‎ 解析：　根据题意计算晶胞中Pb4＋个数为8×＝1，Ba2＋个数为1，O2－个数为12×＝3，则该化合物化学式为BaPbO3；‎ Ba2＋在晶胞中心，O2－在晶胞棱边中心，有12个，所以每个Ba2＋与12个O2－配位。‎ 答案：　BaPbO3　12‎ 考向三　金属晶胞中原子半径的计算 金属晶胞结构的相关计算 ‎(1)晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×。‎ ‎(2)空间利用率＝。‎ ‎(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)‎ ‎①面对角线长＝a。‎ ‎②体对角线长＝a。‎ ‎③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。‎ ‎④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 ‎ ‎5．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(如右图)，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(阿伏加德罗常数为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r＝× ＝1.27×10－8 cm。‎ 答案：　12　× ＝1.27×10－8‎ 课时作业(四十三)　晶体结构与性质 ‎1．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①a是晶体　②a是非晶体　③b是晶体　④b是非晶体 A．①④　　　　　　　 B．②④‎ C．①③ D．②③‎ 解析：　晶体有固定的熔点，由图a来分析，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，这段就代表a晶体在熔化；由b曲线可知，温度一直在升高，没有一个温度是停留的，所以找不出固定的熔点，b为非晶体。‎ 答案：　A ‎2．有下列离子晶体空间结构示意图：•为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为(　　)‎ 解析：　B项中•个数为4×＝，个数为1，阳离子、阴离子个数比为1∶2，化学式为MN2。‎ 答案：　B ‎3．下列变化需克服相同类型作用力的是 (　　)‎ A．碘和干冰的升华 B．硅和C60的熔化 C．氯化氢和氯化钾的溶解 D．溴和汞的汽化 ‎ 解析：　A项变化克服的都是范德华力，正确；硅和C60的熔化分别克服的是共价键、范德华力，B项错误；氯化氢和氯化钾的溶解分别克服的是共价键、离子键，C项错误；溴和汞的汽化分别克服的是范德华力、金属键，D项错误。‎ 答案：　A ‎4．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：　AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。‎ 答案：　D ‎5．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：　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。‎ 答案：　B ‎6．NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表：‎ 物质 ‎①NaF ‎②NaI ‎③MgO 离子电荷数 ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ 键长(10－10 m)‎ ‎2.31‎ ‎3.18‎ ‎2.10‎ 试判断，这三种化合物的熔点由高到低的顺序是(　　)‎ A．①>②>③ B．③>①>②‎ C．③>②>① D．②>①>③‎ 解析：　NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点高低由离子键强弱决定，而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强，熔点最高。‎ 答案：　B ‎7．(2016·绵阳模拟)下列对各组物质性质的比较中，正确的是 (　　)‎ A．硬度：Li>Na>K B．熔点：金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅 C．第一电离能：NaNa>K，故A正确；原子晶体中，键长越长其键能越小，则晶体的熔点越低，键能大小顺序是：C—C键、C—Si键、Si—Si键，所以熔点高低顺序是：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B错误；同一周期，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：Mg>Al>Na，故C错误；空间利用率：六方密堆积74%、面心立方74%、体心立方68%，所以空间利用率：六方密堆积＝面心立方>体心立方，故D错误。‎ 答案：　A ‎8．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＋周围距离相等且紧邻的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 解析：　氯化钠晶体中每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有12个，B项错误。‎ 答案：　B ‎9．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。有关说法不正确的是(　　)‎ A．该晶体属于离子晶体 B．该晶体的化学式为Ba2O2‎ C．该晶体的晶胞结构与NaCl相似 D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个 解析：　由晶胞结构及“均摊法”计算，一个晶胞中含Ba2＋：8×＋6×＝4(个)，含O：12×＋1＝4(个)，故晶体的化学式是BaO2，B项错误。‎ 答案：　B ‎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4个K＋和4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．晶体中与每个O距离最近的O有6个 解析：　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；晶体中每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，晶体中与每个K＋(或O)距离最近的K＋(或O)有12个。‎ 答案：　A ‎11．现有几组物质的熔点(单位：℃)数据：‎ A组 B组 C组 D组 金刚石：3 550‎ Li：181‎ HF：－83‎ NaCl 硅晶体：1 410‎ Na：98‎ HCl：－115‎ KCl 硼晶体：2 300‎ K：64‎ HBr：－89‎ RbCl 二氧化硅：1 732‎ Rb：39‎ HI：－51‎ MgO：2 800‎ 据此回答下列问题：‎ ‎(1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：‎ ‎①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________；‎ ‎②二氧化硅的熔点高于硅晶体，是由于 ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用________理论解释。‎ ‎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组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为：________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)A组由非金属元素组成，熔点最高，属于原子晶体，熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。(2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“电子气理论”解释相关物理性质。(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。(4)D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。(5)晶格能与离子所带的电荷数和离子半径有关，电荷越多半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。‎ 答案：　(1)①原子　共价键　②Si—O键的键长小于Si—Si键，键能大 ‎(2)金属键　①②③④　电子气 ‎(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)NaCl>KCl>RbCl　MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高 ‎12．下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：‎ ‎(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为__________，图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为____________。‎ ‎(2)金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，‎ 对此现象最简单的解释是用____________理论。‎ ‎(3)三种晶体中熔点最低的是__________(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 __________。‎ ‎(4)已知两个距离最近的Ca2＋核间距离为a×10－8 cm，结合CaF2晶体的晶胞示意图，CaF2晶体的密度为____________。‎ 解析：　(1)CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1∶2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个；(2)金属键理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成整块晶体的电子气，被所有原子所共用，从而把所有的原子联系在一起，可以用来解释金属键的本质，金属的延展性、导电性、传热性；(3)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力；(4)一个晶胞中实际拥有的离子数：较小的离子数为8×＋6×＝4，而较大的离子为8个，从而确定晶胞顶点及六个面上的离子为Ca2＋，晶胞内部的离子为 F－，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”，则CaF2晶体的密度为4×78 g·mol－1÷[(×10－8 cm)3×6.02×1023 mol－1]＝ g·cm－3。‎ 答案：　(1)8　12　(2)金属键 ‎(3)H3BO3　分子间作用力 ‎(4) g·cm－3‎ ‎13．(2016·全国卷Ⅱ)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：‎ ‎(1)镍元素基态原子的电子排布式为____________，3d能级上的未成对电子数为 ____________。‎ ‎(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。‎ ‎①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是 ____________。‎ ‎②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为____________，提供孤电子对的成键原子是____________。‎ ‎③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是____________；氨是____________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为____________。‎ ‎(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)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：　(2)①SO中S原子的价层电子对数＝＝4，采取sp3杂化，立体构型为正四面体；②Ni2＋与NH3之间形成共价键时Ni提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键；③氨分子之间形成氢键，分子间作用力增大，故沸点高于膦(PH3)；氨分子中N原子的价层电子对数＝＝4，采取sp3杂化，四个杂化轨道中有三个轨道被共用电子对占据，一个轨道被孤电子对占据，是极性分子。‎ ‎(3)金属单质形成的晶体均为金属晶体，金属晶体中只含有金属键。‎ ‎(4)①晶胞中含Cu原子数为×6＝3，含Ni原子数为×8＝1，两者数量比为3∶1；②由题意可得：d＝，解得a＝×107 nm。‎ 答案：　(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2‎ ‎(2)①正四面体　②配位键　N　③高于　NH3分子间可形成氢键　极性　sp3‎ ‎(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 ‎(4)①3∶1　②×107‎ ‎14．(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)写出基态As原子的核外电子排布式 ____________。‎ ‎(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)‎ ‎(3)AsCl3分子的立体构型为____________，其中As的杂化轨道类型为____________。‎ ‎(4)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)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)As为33号元素，位于元素周期表第四周期第ⅤA族，故其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3。‎ ‎(2)Ga和As同属第四周期元素，且Ga原子序数小于As，则原子半径Ga大于As，第一电离能Ga小于As。‎ ‎(3)AsCl3中As元素价电子对数为4，As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。‎ ‎(5)GaAs为原子晶体，Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数：Ga为4个，As为8×＋6×＝4个，晶胞中原子所占体积为π(r＋r)×4 pm3；则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%。‎ 答案：　(1)[Ar]3d104s24p3‎ ‎(2)大于　小于 ‎(3)三角锥形　sp3‎ ‎(4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 ‎(5)原子晶体　共价　×100%‎