2021版高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质（选修3） 第38讲 晶体结构与性质学案 新人教版

1 第第 3838 讲讲 晶体结构与性质晶体结构与性质 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 自范性有无 熔点固定不固定性质特征 异同表现各向异性各向同性 间接方法看是否有固定的熔点二者区 别方法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 2 得的份额就是 1 n 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 1 3 三 常见晶体的结构模型 晶体晶体结构晶体详解 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 原 子 晶 体 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 1 2 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 3 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分子有 12 个 分 子 晶 体 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 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 离子 晶体 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 简 单 立 方 堆 积 典型代表 po 配位数为 6 空间利用率为 52 金 属 晶 体 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 4 面 心 立 方 最 密 堆 积 典型代表 cu ag au 配位数为 12 空间利 用率为 74 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 5 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 1 8 1 2 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 6 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 2 答案 1 mgb2 2 bo 2 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 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 3 4 64 na2 1 4 r cm 1 28 10 8cm 2 4 3 4 64 9 00 6 02 1023 答案 12 cm 1 28 10 8 2 4 3 4 64 9 00 6 02 1023 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 7 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 1 8 1 2 故a3 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 56 na v b3 含有 fe 原子数目为 8 1 2 故b3 体心 2 g 故 面心 体心 1 8 56 na 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 3 3 6 3 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 2 6 3 1 8 1 2 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 可得合金的密度是 g cm 3 4 56 24 2 na m v 4 104 d3na 10 21 答案 1 2b3 a3 3 2 2 0 0 3 mg2fe 2 6 3 4 104 d3na 10 21 晶体结构的相关计算 8 2 晶体密度的计算公式 其中n为 1 个晶胞中所含微粒数目 m为摩尔 nm na v 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 m na 4 空间利用率 100 晶胞含有的微粒体积 晶胞体积 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 9 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 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 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 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 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 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 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 10 na mg 2 3 11 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 cf4 ccl4 cbr4nacl 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 c si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 cf4 ccl4 cbr4nacl 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 550li 181hf 83nacl 801 硅晶体 1 410na 98hcl 115kcl 776 硼晶体 2 300k 64hbr 89rbcl 718 二氧化硅 1 723rb 39hi 51cscl 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 有金属光泽 导电性 导热性 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 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 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 四条共性 3 hf 分子间能形成氢键 故其熔点反常 12 4 d 组属于离子晶体 具有 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 3 hf 分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 4 5 d 组晶体都为离子晶体 r na r k r rb 或 或 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 a 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 six4的沸点依 f cl br i 次序升高的原因是 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 14 答案 1 混合型晶体 键 键 sp2 2 c 3 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 减弱 增强 4 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 35 5 金属 zn 晶体中的原子堆积方式如图所示 这种堆积 15 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 35 4 5 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 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 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 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 2 0 446 2 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 2 2 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 65 6 na 6 3 4 a2c 3 0 315 或 0 446 12 体心 棱心 2 2 16 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 键和 键 sio2中 si 与 o 原子间不形成 键 从原子半径大 小的角度分析 c o 原子间能形成 键 而 si o 原子间不能形成 键的原因是 sio2属于 晶体 co2属于 晶体 所以熔点 co2 填 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 p p 轨道肩并肩重叠程度较小 不能 形成稳定的 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 p p 轨道肩并肩重叠程度较小 不能 形成稳定的 键 原子 分子 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 点燃 3 f 4 tin mgo cao kcl 12 18 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 5024522453245424 用 回答下列问题 1 基态 cr 的价层电子排布图为 5324 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 ch3ch2oh ch3cooh 的沸点高于对应的 ch3och3 二甲醚 hcooch3 甲酸甲酯 主要 原因是 ch3cooh 分子中碳原子的杂化类型是 ch3cooh 分子中 键和 键的数目之比为 k2so4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 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 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 ch3cooh 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 键 1 个 碳氧双键含 1 个 键和 1 个 键 故 ch3cooh 分子中 键和 键的数目之比为 7 1 k2so4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 2 42 4 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 3 4 19 答案 1 2 ch3ch2oh ch3cooh 分子间存在氢键 sp2 sp3 7 1 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 52 4 16 6 1021 na 3 3 2 a2b 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 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 8 na 96 na2 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 2 3 8 20 的总体积为 8 r3 晶胞的体积为a3 由此求出空间利用率为 4 3 3 16 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 96 na 3 16 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 ni cr fe 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 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 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 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 键 而石墨晶体中的 c 原子采用 sp2 21 杂化 碳原子之间除了 键外还有大 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 cbr4 ci4 则熔点 ccl4 cbr4 ci4 3 若图 1 中 a 与 zns 晶胞中 zn2 位置相同 则 zns 晶胞中所含 zn2 的个数为 4 根据 zns 的化学式可知 s2 处于顶点和面 心 zns 晶胞中 s2 的个数为 8 6 4 4 氧化石墨烯中所标的 1 号碳原子形成 1 8 1 2 3 个碳碳单键和一个碳氧单键 c 原子为 sp3杂化 氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个 碳氧单键和一个氧氢单键 还有 2 对孤电子对 所以羟基上的氧原子也为 sp3杂化 石 墨烯转化为氧化石墨烯时 1 号 c 与相邻 c 原子间的大 键被氧化 变成了单键 键能减 小 5 已知石墨烯中碳碳键的键长为a m 则其所在正六边形的面积为 m2 根 3 3 a2 2 据均摊法可以计算出每个正六边形所占有的碳原子数为 6 2 所以 12 g 1 mol 单层石 1 3 墨烯实际占有的正六边形个数为 na 则单层石墨烯单面的理论面积约为 na a2 1 2 1 2 3 3 2 m2 答案 1 4 石墨晶体中的碳碳键除 键外还有大 键 金刚石晶体中的碳碳键 只有 键 2 ccl4 cbr4 ci4熔点依次升高 分子组成和结构相似 随相对分子质量依 次增大 范德华力依次增强 3 顶点 面心 4 c o 变小 5 na a2 1 2 3 3 2 6 2020 山东四校联考 1 火箭使用的推进剂燃料由 n h 两种元素组成 且原子个 数n n n h 1 2 其水溶液显碱性 则该物质中 n 原子的杂化方式为 2 笑气 n2o 曾被用作麻醉剂 但过度吸食会导致身体机能紊乱 预测 n2o 的结构式 为 3 在电解冶炼铝过程中加入冰晶石 用 a 代替 可起到降低 al2o3熔点的作用 冰晶石的生产原理为 2al oh 3 12hf 3na2co3 2a 3co2 9h2o 冰晶石的化学式为 冰晶石由两种微粒构成 冰晶石的晶胞结构如图甲所示 位于大立方体的顶点和 面心 位于大立方