2020版高考化学总复习第五章第5讲晶体结构与性质教案新人教版.docx

第5讲晶体结构与性质2017级教学指导意见核心素养1.了解晶体与非晶体的区别，了解晶格能及晶格能对离子晶体性质的影响。2了解晶体类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别，能结合晶体结构(实例)描述分子晶体、离子晶体、金属晶体、原子晶体的性质。3了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关计算。4了解过渡晶体、混合型晶体的存在现象。1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。考点一晶体常识和常见四种晶体性质学在课内1晶体(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)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a无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(4)晶格能定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJmol1。影响因素a离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。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。名师点拨(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。2四种晶体类型的比较比较类型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、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体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)考在课外教材延伸判断正误(1)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈周期性的有序排列。()(2)通过X射线衍射实验的方法不能区分晶体和非晶体。()(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。()(4)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。()(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)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。()(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(8)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(9)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。()(10)原子晶体一定含有非极性键。()(11)固态CO2属于分子晶体。()(12)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。()(13)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(14)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()(15)F的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2。()拓展应用在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_；其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_；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_；其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_；其中含有极性共价键的非极性分子是_；其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_；其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。其中含有极性共价键的原子晶体是_。答案NaCl、Na2SNaOH、(NH4)2S(NH4)2SNa2S2CO2、CCl4、C2H2C2H2H2O2SiO2、SiC(2)氧化镁的晶格能_氧化钙(填“大于”或“小于”)，由岩浆结晶规则可推测_先从岩浆中析出。答案大于氧化镁(3)SiC晶体结构与晶体硅相似，则SiC、SiO2、Si晶体熔沸点由高到低的顺序为_。答案SiO2SiCSi思维探究(1)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。熔点Si60N60C60，为什么破坏分子所需要的能量N60C60Si60。答案结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，或成键原子半径越小，断键所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60C60Si60(2)原子晶体熔点一定比离子晶体高吗？答案不一定，如石英熔点为1 710 ，氧化镁熔点为2 852 ，氯化钠熔点为801 。 基础点巩固1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原子晶体中共价键越强，熔点越高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答案B2NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH33F2NF33NH4F。上述化学方程式中的5种物质没有涉及的晶体类型为()A离子晶体 B分子晶体C原子晶体 D金属晶体答案C3下列数据是对应物质的熔点()：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO31072 0739208011 291190571 723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和干冰是分子晶体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答案B4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Ag反应水溶液与A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反应C114.2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_。解析根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。答案(1)NaClCHCl(2)离子晶体原子晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力名师点拨晶体类型的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、晶体硼等)、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(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。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)离子晶体溶于水形成的溶液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离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。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1.421010 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.541010 m)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，其熔、沸点低(熔点190 )。(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。能力点提升5下列排序正确的是()A酸性：H2CO3C6H5OHCH3COOHB碱性：Ba(OH)2Ca(OH)2KOHC熔点：MgBr2SiCl4BND沸点：PH3NH3H2O解析A项，酸性应为CH3COOHH2CO3C6H5OH，错误。B项，碱性应为Ba(OH)2KOHCa(OH)2，错误。C项，熔点：原子晶体离子晶体分子晶体，即BNMgBr2SiCl4，错误。D项，由于NH3、H2O分子间形成氢键，所以沸点：H2ONH3PH3，正确。答案D6北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是()AK3C60晶体中既有离子键又有极性键BK3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低C该晶体熔化时能导电DC60分子中碳原子是采用sp3杂化的解析该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C项正确；C60内部为非极性键，A项错误；离子晶体K3C60比分子晶体C60的熔点高，B项错误；C60中每个碳形成四条键，其中有一个为双键，故应为sp2杂化，D项错误。答案C7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：864，氯化钙类似氟化钙，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MgOCaCl2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)r(Na)、r(O2)r(Cl)(4)48(5)H2O分子之间能形成氢键名师点拨晶体熔沸点的比较（1）不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。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、沸点的比较原子晶体：如熔点：金刚石碳化硅硅。离子晶体：a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：MgOMgCl2NaClCsCl。b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。分子晶体：a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、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。b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。c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，CH3OHCH3CH3。d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3。金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。(3)合金熔点低于组分金属。高考真题体验8(2018全国卷)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。Li2O晶格能为_kJmol1。解析晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJmol1。答案2 9089(1)(2017全国卷)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的原子半径较大且价电子数较小，金属键较弱(2)(2016全国卷)Ge单晶体具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。答案sp3共价键 (3)(2016全国卷)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。答案原子晶体共价GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体。(4)(2015全国卷)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。2015全国卷，37(2)节选O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。答案分子分子晶体离子晶体考点二常见的晶体模型与晶胞计算学在课内1金属键、金属晶体(1)金属键：金属阳离子与自由电子之间的作用。(2)本质电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(3)金属晶体的物理性质及解释2典型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10928(3)最小碳环由6个C组成且六个原子不在同一个平面内(4)每个C参与4条CC键的形成，C原子数与CC键数之比为12SiO2(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)12(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”。NaCl(型)离子晶体(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ClCsCl(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8个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个Cl金属晶体简单六方堆积典型代表Po，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%混合晶体石墨(1)石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力(2)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(3)每层中存在键和键，还有金属键(4)CC的键长比金刚石的CC键长短，熔点比金刚石的高(5)硬度不大、有滑腻感、能导电考在课外教材延伸判断正误(1)在石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力。()(2)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。()(3)阴阳离子比为21的物质，均与CaF2晶体构型相同。()(4)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。()(5)在NaCl晶体中，每个Na周围与其距离最近的Na有12个。()拓展应用(1)判断下列物质的晶胞结构，将应对序号填在线上。A干冰晶体；B氯化钠晶体；C金刚石；D钠；E冰晶体；F铜晶体。(2)下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数ANaCl(含_个Na，_个Cl)B干冰(含_个CO2)CCaF2(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A44B4C48D8E2F4思维探究如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：AMN、B.MN3、C.MN2。 基础点巩固1.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()A394 B142C294 D384解析A粒子数为6；B粒子数为632，C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为142。答案B2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OB晶体中每个K周围有8个O，每个O周围有8个KC晶体中与每个K距离最近的K有8个D晶体中与每个K距离最近的K有6个答案A3有一种蓝色晶体可表示为MxFey(CN)6，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3和Fe2互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是()A该晶体的化学式为MFe2(CN)8B该晶体属于离子晶体，M呈1价C该晶体属于离子晶体，M呈2价D晶体中与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个解析由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2个数为4，同样可推出含Fe3个数也为，CN为123，因此阴离子为Fe2(CN)6，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为1价，故A、B项正确；由图可看出与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个，D正确。答案C4(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(12/2)12，化学式为BO。答案(1)MgB2(2)BO名师点拨晶胞中微粒的计算方法均摊法,（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 (3) 注意:在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有能力点提升5如图所示，在氯化钠晶胞中，与每个Na等距离且最近的几个Cl所围成的空间几何构型为()A十二面体 B正八面体C正六面体 D正四面体解析处在中心位置上的Na被6个等距离且最近的Cl包围，将6个Cl相连，得到的立体构型为正八面体。答案B6CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C的存在使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是()A1个Ca2周围距离最近且等距离的C数目为6B该晶体中的阴离子与F2是等电子体C6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 molD与每个Ca2距离相等且最近的Ca2共有12个解析注意该晶胞中边长的差异。与每个Ca2距离最近且距离相等的C、Ca2的数目均为4，A、D项错误；C的价电子数为10，而F2的价电子数为14，B项错误。答案C7铁有如下、三种晶体结构，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是()A、三种晶体互为同分异构体BFe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C将铁加热到1 500 分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同，化学性质相同D Fe晶体为面心立方最密堆积解析Fe的、三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，故A不正确；Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层有4个，上、下层各1个，故共有6个，故B正确；急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同，结构不同，物理性质不同，但化学性质相同，故C正确；Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方最密堆积，故D正确。答案A8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 gmol1，晶体的密度为 gcm3，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) 名师点拨晶胞结构的相关计算(1)晶体微粒与M、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a3 g(a3为晶胞的体积，为晶胞的密度)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。(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，原子半径为r)面对角线长a。体对角线长a。体心立方堆积4ra。面心立方堆积4ra高考真题体验9. (1)(2018课标全国)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_gcm3(列出计算式)。解析1个氧化锂晶胞含O的个数为864，含Li的个数为8，1 cm107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 gcm3。答案(2)(2018课标全国)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_gcm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。解析该晶胞中Fe2位于棱上和体心，个数为1214，S位于顶点和面心，个数为864，故晶体密度为4 g(a107 cm)31021 gcm3。根据晶胞结构，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。答案1021a(3)(2018课标全国)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_ gcm3(列出计算式)。解析题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积6a2cm2，六棱柱的体积6a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12236，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度 gcm3。答案六方最密堆积(A3型)10(2017课标全国)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 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)(2017课标全国)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。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。(3)(2016全国卷)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，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 gmol1和MAs gmol1，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_。(4)(2016全国卷)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，0)。则D原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。解析(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 nm0.315 nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。(2)由题意知在MgO中，阴离子为面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a2r(O2)，r(O2)0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2r(Mn2)r(O2)a，r(Mn2)0.076 nm。(3)GaAs的熔点很高，则其晶体为原子晶体，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个，则晶胞的体积为4，又知二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100%100%。(4)由Ge单晶晶胞结构示意图，可知D原子与A原子及位于3个相邻面面心的3个原子构成了正四面体结构，D原子位于正四面体的中心，再根据A、B、C三个原子的坐标参数可知D原子的坐标参数为(，)。由锗单晶的晶胞结构示意图，可知该晶胞中位于顶点的有8个原子，位于面心的有6个原子，位于内部的有4个原子，则一个晶胞中所含有的锗原子个数为8648，再由晶胞参数可知该晶胞的边长为565.76 pm的正方体，则其密度为 gcm3。答案(1)0.315或0.44612(2)0.148 0.076(3)原子晶体共价100%(4)107活页作业A组基础巩固题1下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是()ACl2I2BSiCl4PH3DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3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。答案C2下面的排序不正确的是()A熔点由高到低：NaMgAlB硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C晶体熔点由低到高：CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI解析金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为AlMgNa，A不正确；键长越短，共价键越强，硬度越大，键长CCCSi碳化硅晶体硅，B正确；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顺序为CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI，D正确。答案A3.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()A131 B231 C221 D133解析利用均摊法计算。据图知，该正方体中A原子个数81，B原子个数63，C原子个数1，所以晶体中A、B、C的原子个数比为131。答案A4某晶体化学式为N2H6SO4，其晶体类型与硫酸铵相同。试分析在该晶体中不会存在()A阳离子 B共价键C离子键 D分子间作用力答案D5下面有关晶体的叙述中，错误的是()A白磷晶体中，分子之间通过共价键结合B金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子C在NaCl晶体中每个Na(或Cl)周围都紧邻6个Cl或Na)D离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏解析白磷晶体为分子晶体，分子之间通过范德华力结合，A错误；金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，B正确；在NaCl晶体中每个Na(或Cl)周围都紧邻6个Cl(或Na)，C正确；离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，分子间作用力被破坏，化学键不被破坏，D正确。答案A6下列有关说法不正确的是()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Ca2CH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D金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12解析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864，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。答案C7Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在我国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。(1)该晶体的化学式为_。(2)已知该合金的摩尔质量为M gmol1，密度为d gcm3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是_ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。(3)该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子时比较稳定。已知：a 511 pm，c397 pm；标准状况下氢气的密度为8. 98105 gcm3；储氢能力。若忽略储氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为_。解析(1)由晶胞结构图可知，1个晶胞中La的原子个数为81，Ni的原子个数为815，则该晶体的化学式为LaNi5。(2)1个晶胞的质量m；，由V可知1个晶胞的体积V cm3。(3) LaNi5合金储氢后氢气的密度 gcm30.111 gcm3，由定义式可知，储氢能力1 236。答案(1) LaNi5(2)(3)1 236B组素养提升题8关于晶体的下列说法正确的是 ()A只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B离子晶体中一定含金属阳离子C在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构D分子晶体的熔点不一定比金属晶体的熔点低解析A项，金属晶体中含有阳离子；B项，铵盐中不含金属阳离子；C项，如HCl分子中不是各原子都形成8电子稳定结构。答案D9下列对各组物质性质的比较中，正确的是()A硬度：LiNaKB熔点：金刚石晶体硅碳化硅C第一电离能：NaMgAlD空间利用率：六方最密堆积面心立方最密堆积NaK；B项，原子晶体中，键长越长键能越小，晶体的熔点越低，键能大小顺序是CC键CSi键SiSi键，所以熔点：金刚石碳化硅晶体硅；C项，同周期元素，第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，第A族、第A族元素第一电离能大于相邻元素，第一电离能：MgAlNa；D项，六方最密堆积的空间利用率是74%、面心立方最密堆积的空间利用率是74%、体心立方堆积的空间利用率是68%，所以空间利用率：六方最密堆积面心立方最密堆积体心立方堆积。答案A10在硼酸B(OH)3分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()Asp，范德华力 Bsp2，范德华力Csp2，氢键 Dsp3，氢键解析石墨晶体中C原子为sp2杂化，层与层之间以范德华力结合，硼酸B(OH)3分子中，B原子也为sp2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。答案C11下表给出几种氯化物的熔点和沸点NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔点/ 80171419070沸点/ 1 4131 41218057.57有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：氯化铝在加热时能升华，四氯化硅在晶态时属于分子晶体，氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合，氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数据一致的是()A B C D答案A12通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构如下图所示：下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是()A同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构B氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体的晶胞结构都是立方体，它们具有相似的物理性质C二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键D在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个SiO共价单键解析SiO2和CO2的化学式相似，但其晶体结构不同，A项正确。二氧化碳为分子晶体，分子间存在分子间作用力，分子内部碳原子和氧原子间形成共价键；氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以三者物理性质不同，B项错误、C项正确。根据二氧化硅的结构可判断D项正确。答案B13卤族元素的单质和化合物在生产生活中有重要的用途。(1)基态溴原子的核外电子排布式为Ar_ _。(2)在一定浓度的HF溶液中，氟化氢是以缔合形式(HF)2存在的。使氟化氢分子缔合的作用力是_。(3)HIO3的酸性_(填“强于”或“弱于”)HIO4，原因是_。(4)ClO中心氯原子的杂化类型为_，ClO的空间构型为_。(5)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数：表示晶胞内部各微粒的相对位置。下图是CaF2的晶胞，其中原子坐标参数A处为(0，0，0)；B处为(，0)；C处为(1，1，1)。则D处微粒的坐标参数为_。晶胞参数：描述晶胞的大小和形状。已知CaF2晶体的密度为c gcm3，则晶胞中Ca2与离它最近的F之间的距离为_ nm(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含c、NA的式子表示；相对原子质量：Ca40F19)。解析(1)基态溴原子的核外电子排布式为Ar3d10424p5。(2)氟原子的半径小，电负性大，易与氢形成氢键。(3)同HIO3相比较，HIO4分子中非羟基氧原子数多，I的正电性高，导致IOH中O的电子向I偏移，因而在水分子的作用下，越容易电离出H，即酸性越强；所以HIO3的酸性弱于HIO4。(4)ClO为角形，中心氯原子周围有四对价层电子，ClO中心氯原子的杂化轨道类型为sp3；根据价层电子对互斥理论，ClO中心原子价电子对数为4，采取sp3杂化，轨道呈四面体构型，但由于它配位原子数为3，所以有一个杂化轨道被一个孤电子对占据，所以分子构型为三角锥形。(5)氟化钙晶胞中，阳离子Ca2呈面心立方密堆积，阴离子F填充在四面体空隙中，面