第五章　第27讲-【高考化学】2025版高考一品方案一轮复习

第27讲晶体结构与性质[复习目标]1.能说出晶体与非晶体的区别；认识简单的晶胞。2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。3.知道金属键的特点与金属某些性质的关系。4.理解配位键的特征和实质。5.结合具体实例，了解超分子的含义、结构特点及其简单性质。考点一晶体和晶胞必备知识夯实1．晶体(1)晶体与非晶体的区别比较晶体非晶体结构特征结构粒子周期性有序排列结构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，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。(2)晶胞形状常规的晶胞都是平行六面体。(3)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有eq\o(□,\s\up3(2))任何间隙。②并置：所有晶胞eq\o(□,\s\up3(3))平行排列、eq\o(□,\s\up3(4))取向相同。(4)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：如某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有eq\f(1,N)属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。②非长方体结构在六棱柱结构(如图2)中，顶角上的原子有eq\f(1,6)属于此结构，面上的原子有eq\f(1,2)属于此结构，因此六棱柱中镁原子个数为12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，硼原子个数为6。【易错辨析】正确的打“√”，错误的打“×”，错误的写明原因。(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体(×)原因：非晶体也可能具有规则的外形，如玻璃有规则的几何外形，所以具有规则外形的固体不一定是晶体。(2)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(√)(3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同(×)原因：不同晶体中晶胞的大小和形状不一定相同。(4)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(×)原因：晶胞不一定是晶体中最小的“平行六面体”。(5)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用(×)原因：立方晶胞中，顶点上的原子被8个晶胞共用。名师课堂点拨区分晶体和非晶体的方法测定方法测熔点晶体的熔点较固定，非晶体没有固定的熔点，熔化过程温度会发生变化最可靠的科学方法对固体进行X射线衍射实验关键能力提升1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是()A．白磷、蓝矾 B．陶瓷、塑料C．碘、橡胶 D．食盐、蔗糖【解析】A项二者均为晶体，错误；B项二者都是非晶体，错误；C项前者为晶体，后者为非晶体，正确；D项二者均为晶体，错误。【答案】C2．(2024·大连四中期中)关于晶体的自范性，下列叙述正确的是()A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块C．圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性D．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性【解析】A项，晶体在固态时不具有自范性，不能形成新的晶体，错误；B项，溶质在饱和溶液中存在溶解结晶平衡，故含有B项描述的现象，正确；C项，不是自发形成的，错误；D项，玻璃属于非晶体，不具有自范性，其描述的过程不是自发进行的，错误。【答案】B3．某晶体结构最小的重复单元如图。A为阴离子，在立方体内，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．BA2C．B7A4 D．B4A7【解析】根据均摊法，该结构单元中含A的个数为8×1＝8，含B的个数为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，B与A的个数之比为4∶8＝1∶2，即该晶体的化学式为BA2，故答案为B项。【答案】B考点二晶体类型、结构和性质必备知识夯实1．金属晶体(1)含义：金属原子通过eq\o(□,\s\up3(1))金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。(2)金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的eq\o(□,\s\up3(2))价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被eq\o(□,\s\up3(3))所有原子共用，从而将所有的原子维系在一起，形成“巨分子”。(3)金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。(4)利用“电子气理论”可以解释金属材料具有延展性、导电性和导热性。2．分子晶体——干冰和冰(1)干冰的晶体结构干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有eq\o(□,\s\up3(1))12个，属于分子密堆积。晶胞中含有eq\o(□,\s\up3(2))4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等。(2)冰的晶体结构冰的结构模型中，每个水分子与相邻的eq\o(□,\s\up3(3))4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成eq\o(□,\s\up3(4))2mol“氢键”。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O。3．共价晶体——金刚石与SiO2(1)金刚石晶体①金刚石晶体中，每个C与另外eq\o(□,\s\up3(1))4个C形成共价键，碳原子采取eq\o(□,\s\up3(2))sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是eq\o(□,\s\up3(3))6元环。每个C被eq\o(□,\s\up3(4))12个六元环共用。含有1molC的金刚石中形成的C—C有eq\o(□,\s\up3(5))2mol。②在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的eq\o(□,\s\up3(6))eq\f(1,4)处。每个晶胞含有eq\o(□,\s\up3(7))8个C。(2)SiO2晶体SiO2晶体中，每个Si原子与eq\o(□,\s\up3(8))4个O原子成键，每个O原子与eq\o(□,\s\up3(9))2个Si原子成键，最小的环是eq\o(□,\s\up3(10))12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是eq\o(□,\s\up3(11))Si原子。1molSiO2晶体中含Si—O键数目为eq\o(□,\s\up3(12))4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取eq\o(□,\s\up3(13))sp3杂化。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，具有eq\o(□,\s\up3(14))手性。4．离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2(1)NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引eq\o(□,\s\up3(1))6个Cl－，每个Cl－同时吸引eq\o(□,\s\up3(2))6个Na＋，配位数为eq\o(□,\s\up3(3))6。每个晶胞含eq\o(□,\s\up3(4))4个Na＋和eq\o(□,\s\up3(5))4个Cl－。(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引eq\o(□,\s\up3(6))8个Cs＋，每个Cs＋吸引eq\o(□,\s\up3(7))8个Cl－，配位数为eq\o(□,\s\up3(8))8。(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca2＋吸引eq\o(□,\s\up3(9))8个F－，每个F－吸引eq\o(□,\s\up3(10))4个Ca2＋，每个晶胞含eq\o(□,\s\up3(11))4个Ca2＋，eq\o(□,\s\up3(12))8个F－。5．混合型晶体——石墨(1)石墨层状晶体中，层与层之间的作用是eq\o(□,\s\up3(1))范德华力。(2)平均每个正六边形拥有的碳原子个数是eq\o(□,\s\up3(2))2，C原子采取的杂化方式是eq\o(□,\s\up3(3))sp2。(3)C—C的键长比金刚石的C—C的键长短，熔点比金刚石的eq\o(□,\s\up3(4))高。(4)导电性：石墨晶体中，每个碳原子的配位数为eq\o(□,\s\up3(5))3，有一个未参与杂化的2p电子，p电子在整个平面中运动。但电子不能从一个平面跳跃到另一平面。故在电场中，p电子只能沿石墨平面方向定向移动。【易错辨析】正确的打“√”，错误的打“×”，错误的写明原因。(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(×)原因：在金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子。(2)SiO2、金刚石、硅、MgO熔点都很高，均属于共价晶体(×)原因：MgO属于离子晶体。(3)1mol金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA(×)原因：1mol金刚石中含有共价键数目为2NA。(4)氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个(×)原因：每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋有12个。名师课堂点拨四种晶体类型比较类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体组成粒子分子或原子原子金属阳离子和自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力、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电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电关键能力提升1．下列性质适合于分子晶体的是()A．熔点为1070℃，易溶于水，水溶液导电B．熔点为3500℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C．能溶于CS2，熔点为112.8℃，沸点为444.6℃D．熔点为97.82℃，质软，导电，密度为0.97g·cm－3【解析】熔点高、易溶于水，水溶液能导电的晶体是离子晶体；熔点高、硬度大、不导电，难溶于水和有机溶剂的晶体是共价晶体；熔沸点低，能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体；熔点低、质软、能导电的晶体是金属晶体。【答案】C2．(2024·成都月考)下列有关晶体结构的叙述中错误的是()A．金刚石的网状结构中，最小的环上有6个碳原子B．分子晶体熔化时，不破坏共价键；共价晶体熔化时，破坏共价键C．在金属铜的晶体中，由于存在自由电子，因此铜能导电D．在氯化铯晶体中，每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有8个【答案】D3．(2024·河南部分重点中学模拟)(1)羰基镍粉熔点为－25℃，沸点为43℃。羰基镍在固态时的晶体类型是分子晶体，判断依据是__________________。(2)SeO2可用于去头皮屑，常温下为白色晶体，熔点为340℃～350℃，则SeO2的晶体类型为__________。(3)如图所示为Zn的四种卤化物的熔点，据此判断ZnF2的晶体类型为__________，ZnCl2微粒之间的作用力为__________。(4)立方氮化硼硬度大，熔点为3000℃，其晶体类型为__________。(5)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，沸点为57.6℃，可混溶于苯、氯仿等有机溶剂，则SiCl4的晶体类型为__________，熔化时克服的作用力是__________。【解析】(2)SeO2的熔点较低，为分子晶体。(3)由题图可以看出，ZnF2的熔点远高于其他三种物质的熔点，且ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的熔点随相对分子质量的增大逐渐升高，据此判断ZnF2为离子晶体，ZnCl2为分子晶体，分子晶体微粒间的作用力为范德华力。(5)SiCl4的沸点低，可混溶于苯、氯仿等有机溶剂，则其为分子晶体，熔化时克服分子间作用力。【答案】(1)熔、沸点低(2)分子晶体(3)离子晶体范德华力(4)共价晶体(5)分子晶体范德华力(或分子间作用力)答题规范2晶体熔、沸点高低的解释一、不同类型晶体熔、沸点比较答题模板：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。【典例1】(1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是__________________。(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是________________________________。【规范解答】(1)金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体。(2)SiO2是共价晶体，而CO2是分子晶体。二、同类型晶体熔、沸点比较1．分子晶体答题模板：(1)同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。(2)同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。(3)同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。(4)同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高。【典例2】(1)NH3的沸点比PH3高，原因是____________________________。(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是___________________________。(3)CO比N2的熔、沸点高，原因是________________________________________。(4)的沸点比高，原因是__________________。【规范解答】(1)同为分子晶体，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力。(2)同为分子晶体，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高(3)同为分子晶体，两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高(4)形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键会使沸点升高2．共价晶体答题模板：同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。【典例3】Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是___________________。【规范解答】晶体硅与SiC均属于共价晶体，晶体硅中的Si—Si比SiC中Si—C的键长长，键能低，所以熔点低。3．离子晶体答题模板：(1)阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xn－(或Nn＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。(2)阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)电荷数大于Xm－(或Nm＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。【典例4】(2024·广州阶段训练)CuSO4的熔点为560℃，Cu(NO3)2的熔点为115℃，CuSO4熔点更高的原因是_________________________。【规范解答】CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SOeq\o\al(2－,4)所带电荷比NOeq\o\al(－,3)多，故CuSO4晶格能较大，熔点较高规范精练1．(2024·惠州一调)立方BN和立方AlN均为共价晶体，结构相似，BN的熔点高于AlN的原因为________________________________________________。【答案】B原子半径更小，B—N键键长更短，键能更大2．(2024·福州质检)Co及与其同周期同族的两种元素的二价氧化物的晶体类型相同，其熔点由高到低的顺序为__________________________________________(用化学式表示)。【答案】NiO>CoO>FeO3．(2023·云南检测)PbF4的熔点显著高于PbCl4的原因是_____________________。【答案】PbF4是离子化合物，PbCl4是共价化合物4．(2024·贵阳摸底)我国科学家研制成功的一种纳米半导体材料可以高效实现光化学转换，该种材料主要成分为硫化镉和硫化锌。Cd与Zn位于同一副族，且Cd在Zn的下一周期。已知ZnS熔点为2830℃、CdS熔点为1750℃，ZnS熔点更高的原因为________________________________________________________________________________________________________________。【答案】二者均为离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能有关，r(Cd2＋)>r(Zn2＋)，晶格能ZnS>CdS考点三配合物与超分子必备知识夯实1．配位键(1)孤电子对：分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。(2)配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。即配位键为电子对给予——接受键。(3)配位键的表示：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子。(4)实例：[Cu(H2O)4]2＋中的配位键为2．配合物(1)概念：由eq\o(□,\s\up3(1))金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。(2)配合物的组成如[Cu(NH3)4]SO4配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。(3)配合物的生成实验探究①CuSO4溶液eq\o(→,\s\up15(少量氨水))Cu(OH)2(蓝色沉淀)eq\o(→,\s\up15(足量氨水))[Cu(NH3)4]2＋(深蓝色)，其反应的离子方程式为eq\o(□,\s\up3(3))Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)、eq\o(□,\s\up3(4))Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。②FeCl3溶液eq\o(→,\s\up15(KSCN溶液))[Fe(SCN)]2＋(血红色)，KSCN溶液检验Fe3＋。③NaCl溶液eq\o(→,\s\up15(AgNO3溶液))AgCl(白色沉淀)eq\o(→,\s\up15(氨水))[Ag(NH3)2]＋反应的离子方程式为eq\o(□,\s\up3(5))Cl－＋Ag＋=AgCl↓、eq\o(□,\s\up3(6))AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－。3．超分子(1)定义：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。这里的分子也包含离子。(2)特点：超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。(3)应用示例一：分离C60和C70示例二：冠醚识别碱金属离子，冠醚与合适的碱金属离子形成超分子。(4)特征：超分子的两特征分别为分子识别和自组装。【易错辨析】正确的打“√”，错误的打“×”，错误的写明原因。(1)含配位键的化合物就是配合物(×)原因：NHeq\o\al(＋,4)中存在配位键。(2)配合物中的配体均为分子(×)原因：配体可以为阴离子，如F－、CN－等。(3)Fe3＋与SCN－可形成多种配离子，且颜色不同(×)原因：Fe3＋与SCN－形成的配离子为血红色。(4)配合物[Cu(H2O)4]SO4中，中心离子是Cu2＋，配体是SOeq\o\al(2－,4)，配位数是1(×)原因：配体是H2O，配位数是4。(5)配合物[Cu(H2O)4]SO4中，Cu2＋提供孤电子对(×)原因：H2O提供孤电子对，Cu2＋提供空轨道。(6)超分子是两种及以上分子以非共价键形式形成的有限的分子聚集体(×)原因：有的超分子是无限伸展的。名师课堂点拨1．判断中心原子(或离子)的配位数(1)配位数就是配位体中与中心原子(或离子)成键的配位原子的总数。(2)若是由单齿配体(1个配体提供1个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目。(3)若是由双齿配体(1个配体提供2个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目×2。2．比较配位键的稳定性一般情况下，与同种金属原子(或离子)形成配位键时，配位原子的电负性越小，形成配位键就越稳定。例如，电负性：N<O，则配离子的稳定性：[Cu(NH3)4]2＋>[Cu(H2O)4]2＋。关键能力提升一、配合物1．K3[Fe(CN)6]在水中可以电离出配离子[Fe(CN)6]3－，下列关于该配离子的说法错误的是()A．该配离子的中心离子为Fe3＋B．该配离子的配体是CN－C．该配离子的配位数为6D．[Fe(CN)6]3－和Fe3＋的性质相同【解析】[Fe(CN)6]3－和Fe3＋的性质有所不同，颜色、稳定性都不相同。【答案】D2．(2024·河南部分重点中学联考)(1)Ni(CO)4中CO称为配体，其配位原子是碳原子而不是氧原子，理由是____________________________________。(2)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]Br，下列说法正确的是__________(填字母标号)。A．CH3CN与Mn原子配位时，提供孤电子对的是C原子B．Mn原子的配位数为6C．CH3CN中C原子的杂化类型为sp2、sp3D．CH3CN中σ键与π键数目之比为5∶2(3)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]－生成，则[Al(OH)4]－中存在__________。A．共价键B．非极性键C．配位键D．σ键E．π键(4)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，无明显现象。则第一种配合物可表示为____________________，第二种配合物可表示为__________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是________________________________________________________________________。【解析】(2)CH3CN中N有孤电子对，C没有孤电子对，因此CH3CN与Mn原子配位时，提供孤电子对的是N原子，A错误；该配合物中配体为5个CO和1个CH3CN，故Mn原子的配位数为6，B正确；CH3CN中的甲基C为sp3杂化，—CN中的C为sp杂化，C错误；CH3CN即CH3CN，其中单键全是σ键，三键中含一个σ键、两个π键，故CH3CN中σ键与π键数目之比为5∶2，D正确。(3)[Al(OH)4]－中OH－和Al3＋之间存在配位键，属于共价键，H、O之间形成共价键，也是极性键、σ键。(4)由题意知，在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，说明SOeq\o\al(2－,4)在外界；在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，无明显现象，说明SOeq\o\al(2－,4)在内界，则第一种配合物可表示为[CoBr(NH3)5]SO4，第二种配合物可表示为[Co(SO4)(NH3)5]Br。第二种配合物中Br－在外界，若向其溶液中滴加AgNO3溶液，会生成淡黄色沉淀。【答案】(1)C的电负性小于O，供电子能力强于O(2)BD(3)ACD(4)[CoBr(NH3)5]SO4[Co(SO4)(NH3)5]Br生成淡黄色沉淀二、超分子3．下列关于超分子的说法不正确的是()A．超分子是两种或两种以上分子通过共价键形成的B．C60与杯酚能形成超分子C．冠醚可以识别碱金属离子D．超分子的两特征是分子识别和自组装【答案】A4．(2023·福建龙岩高三模拟)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。(1)Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为__________。②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于__________(填字母)。A．离子键B．共价键C．配位键D．氢键E．以上都不是(2)冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。①水分子中键角__________(填“>”“<”或“＝”)109°28′。②已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其电子层符号为K。②Li＋提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键。(2)冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构。(3)①水分子中氧原子的价电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断水分子价电子对空间结构为四面体。由于水分子中O原子含有2对孤电子对，孤电子对之间的排斥力较强，导致水分子中键角小于109°28′。②根据相似相溶原理知，冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将MnOeq\o\al(－,4)带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果。【答案】(1)①K②C(2)Li＋半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构(3)①<②冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将MnOeq\o\al(－,4)带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果角度一晶体的结构和性质1．(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是()A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电【解析】三种物质都是由碳原子构成的单质，物质内部含有碳碳键，其中必含σ键，A项正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合晶体，三种物质的晶体类型不相同，C项错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D项错误。【答案】A2．(2022·山东卷)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是()A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化D．晶体中所有原子的配位数均相同【解析】AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，均属于共价晶体，Al原子半径小于Ga，则N—Al的键长小于N—Ga，N—Al的键能大于N—Ga，故GaN的熔点低于AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，N—Al、N—Ga都是极性键，B正确；金刚石中C原子均采取sp3杂化，由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似，推测晶体中所有原子均采取sp3杂化，C正确；金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，推测晶体中所有原子的配位数也是4，D正确。【答案】A3．(2022·浙江卷)四种晶体的熔点数据如表：物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃－183－90－127>1000CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是_____________。【答案】CF4和SiF4都是分子晶体，分子间作用力相差较小，熔点相差较小；BF3是分子晶体，AlF3是离子晶体，破坏离子键需要能量更多，故熔点相差较大角度二配合物的理论及应用4．(1)(2022·北京卷)FeSO4·7H2O结构如图所示。H2O与Fe2＋、SOeq\o\al(2－,4)和H2O的作用分别为__________、__________。(2)(2022·河北卷)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列物质中，属于顺磁性物质的是__________(填字母)。A．[Cu(NH3)2]Cl B．[Cu(NH3)4]SO4C．[Zn(NH3)4]SO4 D．Na2[Zn(OH)4](3)(2021·全国乙卷)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是__________，中心离子的配位数为__________。【解析】(2)根据题意，具有顺磁性物质中含有未成对电子。[Cu(NH3)2]Cl、[Zn(NH3)4]SO4、Na2[Zn(OH)4]中各原子核外电子均已成对，都不是顺磁性物质。[Cu(NH3)4]SO4中的Cu2＋价电子排布为3d9，有1个未成对电子，属于顺磁性物质。【答案】(1)配位键氢键(2)B(3)N、O、Cl6课后作业(二十七)晶体结构与性质[A组基础巩固]1．(2023·天津南开模拟)下列表述中正确的有()①晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形②非极性分子往往具有高度对称性，如BF3、PCl3、H2O2、CO2③利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70④接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的大，是由于氢键的影响⑤设NA为阿伏加德罗常数的值，含2.4g碳原子的金刚石晶体中共价键个数为0.4NA⑥熔融状态能导电，熔点在1000℃左右的晶体一定为离子晶体A．2个B．3个C．4个D．5个【解析】晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，与是否有规则的几何外形无关，如：玻璃，故①错误；PCl3为三角锥形分子，H2O2为书页形分子，PCl3、H2O2分子的正、负电中心不重合，为极性分子，故②错误；C60和C70的混合物加入一种空腔大小适合C60的“杯酚”中可进行分离，这是利用超分子的分子识别特征，故③正确；接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中水分子间因氢键而形成了“缔合分子”，故④正确；金刚石中每个C原子形成4个共价键，每个共价键被2个C原子共用，所以每个C原子占有的共价键个数为4×eq\f(1,2)＝2,2.4g金刚石中n(C)＝eq\f(m,M)＝eq\f(2.4g,12g/mol)＝0.2mol，则碳原子个数为0.2mol×2NA/mol＝0.4NA，故⑤正确；熔融状态能导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体，故⑥错误。【答案】B2.(2023·山东菏泽三模)下列有关说法不正确的是()A．MgO的离子键的键能大于CaO的B．干冰和SiO2的晶体类型相同C．如图所示的晶胞的化学式为KZnF3D．DNA双螺旋的两个螺旋链通过氢键相互结合【解析】Mg2＋的半径小于Ca2＋，所以MgO的离子键的键能大于CaO的，A正确；干冰(CO2)为分子晶体，SiO2为共价晶体，二者的晶体类型不相同，B错误；如图所示的晶胞，K＋在体心，个数为1，Zn2＋在顶点，个数为8×eq\f(1,8)＝1，F－在棱上，个数为12×eq\f(1,4)＝3，所以该晶胞的化学式为KZnF3，C正确；DNA双螺旋含有N、H原子，两个螺旋链通过氢键相互结合，D正确。【答案】B3．(2023·江苏盐城二模)已知：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)ΔH<0，下列说法正确的是()A．该反应的平衡常数可表达为K＝eq\f(cNaNO3·cClNO,c2NO2·cNaCl)B．该反应一定能自发进行C．降温有利于提高NO2的平衡转化率D．NaCl晶胞(如图所示)中每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有6个【解析】该反应的平衡常数可表达为K＝eq\f(cClNO,c2NO2)，故A错误；由题干信息可知，该反应的ΔH<0，ΔS<0，当ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，故该反应在低温条件下易自发进行，故B错误；该反应为放热反应，降温平衡正向移动，有利于提高NO2的平衡转化率，故C正确；NaCl晶胞(如图所示)中每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，故D错误。【答案】C4.(2024·北京东城区模拟)干冰(固态二氧化碳)在－78℃时可直接升华为气体，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是()A．CO2中有C=O键，中心原子C是sp2杂化B．每个晶胞中含有4个CO2分子C．每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子D．干冰升华时需克服分子间作用力【解析】CO2的结构简式为O=C=O，空间构型为直线形，碳原子杂化方式为sp，故A说法错误；每个晶胞中含有CO2个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故B说法正确；根据晶胞图可知，与每个顶点的二氧化碳紧邻的CO2位于面心位置，则每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子，故C说法正确；干冰属于分子晶体，因此干冰升华时需要克服分子间作用力，故D说法正确。【答案】A5.(2023·浙江绍兴一模)钛是第四种被广泛应用的金属，被誉为“未来世纪的金属”，下列说法不正确的是()A．Ti元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣB族B．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图，其化学式是BaTiO3C．化合物[TiO2(H2O2)]Cl2·6H2O呈橘黄色，晶体中的化学键有离子键、极性键、非极性键和氢键D．Ti元素在元素周期表中属于d区元素【解析】Ti元素的原子序数为22，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣB族，故A正确；由晶胞结构图可知，每个晶胞中有一个Ba原子，Ti原子为8×eq\f(1,8)＝1，O原子为12×eq\f(1,4)＝3，所以化学式是BaTiO3，故B正确；氢键属于分子间作用力，不是化学键，故C错误；Ti元素的原子序数为22，其价电子排布为3d24s2，在元素周期表中属于d区元素，故D正确。【答案】C6.(2024·山东聊城三模)A、B为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态原子的最外层均有2个未成对电子，A、B形成的二元化合物在自然界中普遍存在，并有多种结构，如图是其中一种结构的晶胞示意图。下列说法正确的是()A．该二元化合物是分子晶体B．每个晶胞拥有A原子的数目为6个C．该二元化合物A、B两原子的杂化方式不同D．该二元化合物中只有B原子满足8电子稳定结构【解析】周期表中基态原子的最外层均有2个未成对电子的元素在第ⅣA族和第ⅥA族，短周期中符合此条件的有碳、硅、氧、硫四种元素，由图中看出，一个A原子周围有2个B，一个B原子周围有4个A，A、B原子个数比应该是2∶1，可以形成CO2、CS2、SiO2等物质，又知A、B原子序数依次增大，只有A是O元素，B是Si元素符合，形成的化合物是SiO2。SiO2是原子晶体，故A错误；由图可知晶胞中B原子(即Si原子)所在位置有4个在棱上，2个在面上，1个在晶胞内，该晶胞中含有Si原子个数为4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＋1＝3，按照Si与O原子1∶2，所以含有6个氧原子，故B正确；SiO2中Si原子和O原子都是sp3杂化，杂化方式相同，故C错误；硅最外层有4个电子，一个硅与周围4个氧原子形成共价键，O原子最外层有6个电子，与2个硅形成共价键，因此Si原子和O原子都满足8电子稳定结构，故D错误。【答案】B7．(2024·湖南衡阳八中调研)氧族元素包括氧、硫、硒等，这些元素的单质及其化合物在工农业生产和科学研究中具有广泛的用途。回答下列问题：(1)下列属于氧原子激发态的轨道表示式的有__________(填字母，下同)，其中失去最外层上一个电子所需能量最低的是__________。(2)科学研究表明，过硫化氢(也叫二硫化氢)加入烯烃中可制备硫醇，其熔沸点及制备方法如下表所示：物质熔点/℃沸点/℃H2S2制备方法H2S2－90.071.0加热Na2S·9H2O至熔融，再把硫溶入其中，得多硫化钠溶液。在263K下，将该溶液注入稀硫酸中，得多硫化氢混合物，分离、干燥、真空蒸馏，即得H2S2H2O2－0.4150.0①H2S2的结构为，其中2个S原子的__________杂化轨道形成S—S__________(填“σ”或“π”)共价键。②H2O2分子结构中H—O—O键角为96°52′，则H2S2分子结构中H—S—S键角__________(填“＝”“>”或“<”)96°52′。③H2S2的熔沸点比H2O2的熔沸点低的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在能源逐渐匮乏的形势下，超导材料显得尤为重要。Li、Fe、Se三种元素组成的某新型超导材料的晶胞结构如图所示：1个晶胞中的Se原子数为__________。晶胞的部分参数如图所示，且晶胞棱边夹角均为90°，晶体密度为dg·cm－3，则阿伏加德罗常数的值为__________________(列式表示)。【解析】(1)是基态氧原子的电子排布图，故不选；b.是基态氧原子2p能级的1个电子激发到3s能级，为激发态氧原子的轨道表示式，故选b；是基态氧原子2s能级的1个电子激发到2p能级，为激发态氧原子的轨道表示式，故选c；违背洪特规则，不是激发态氧原子的轨道表示式，故不选d；(2)①H2S2的结构为，S原子形成2个σ键，有2个孤电子对，S原子采用sp3杂化，其中2个S原子的sp3杂化轨道形成S—Sσ共价键。②H2O2分子结构中H—O—O键角为96°52′，S原子半径大于O原子，成键电子对的排斥作用小，所以H2S2分子结构中H—S—S键角<96°52′。③H2O2中存在分子间氢键，而H2S2中只存在范德华力，所以H2S2的熔沸点比H2O2的熔沸点低。(3)根据均摊原则，1个晶胞中的Se原子数为8×eq\f(1,4)＋2＝4、Li原子数为8×eq\f(1,8)＋1＝2、Fe原子数为8×eq\f(1,2)＝4，且晶胞棱边夹角均为90°，晶体密度为dg·cm－3，即d＝eq\f(4×79＋7×2＋56×4,a2b×10－21×NA)，则阿伏加德罗常数的值NA＝eq\f(2×277×1021,da2b)。【答案】(1)bcb(2)①sp3σ②<③H2O2中存在分子间氢键，而H2S2中只存在范德华力(3)4eq\f(2×277×1021,da2b)[B组能力提升]8．(2023·重庆沙坪坝模拟)氮化铬的晶胞结构如图所示，A点分数坐标为(0,0,0)。氮化铬的晶体密度为dg·cm－3，摩尔质量为Mg·mol－1，晶胞参数为anm，NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．铬原子的价电子排布图为B．B点的分数坐标为(1,1,1)C．距离Cr原子最近的Cr原子有8个D．a＝eq\r(3,\f(4M,NAd))×107nm【解析】Cr原子的价层电子排布式为3d54s1，其价电子排布图为，A错误；A点分数坐标为(0,0,0)，根据坐标系，B点位于棱心上，则B点分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，1，1))，B错误；以位于体心的Cr原子为例，距离Cr原子最近的Cr原子位于棱心，共有12个，C错误；该晶胞中，位于顶点和面心的N原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于体心和棱心的Cr原子个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，则ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4M,NA),a×10－73)g·cm－3＝dg·cm－3，解得a＝eq\r(3,\f(4M,NAd))×107nm，D正确。【答案】D9.(2023·广东梅州三模)FeS2晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是()A．阴、阳离子个数比为1∶1B．FeS2晶体中距离Fe2＋最近的Fe2＋的数目为12C．若晶胞边长均为apm，则Seq\o\al(2－,2)和Seq\o\al(2－,2)之间的最短距离为eq\r(2)apmD．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中【解析】Seq\o\al(2－,2)位于顶点和面心，个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Fe2＋位于棱心和体心，个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，阴、阳离子个数比为1∶1，A项正确；FeS2晶体的晶胞中距离Fe2＋最近的Fe2＋的数目为12，B项正确；Seq\o\al(2－,2)与Seq\o\al(2－,2)之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半，即Seq\o\al(2－,2)和Seq\o\al(2－,2)之间的最短距离为eq\f(\r(2),2)apm，C项错误；由晶胞结构可知，晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心，D项正确。【答案】C10.(2023·北京朝阳三模)NaCl广泛应用于食品、氯碱工业等领域，其晶胞如下图所示，下列说法不正确的是()A．a表示的是Cl－，b表示的是Na＋B．每个晶胞中含有4个Cl－和4个Na＋C．NaCl由固态变成气态，需要吸收能量破坏离子键D．基态Na＋与Cl－最外层电子排布符合ns2np6，二者位于周期表的p区【解析】同主族元素，从上到下离子半径依次增大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越大，则氯离子的离子半径大于钠离子，所以晶胞中大球a表示的是氯离子，小球b表示的是钠离子，故A正确；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的氯离子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于棱上和体心的钠离子个数为4×eq\f(1,4)＋1＝4，故B正确；氯化钠是含有离子键的离子化合物，由固态变成气态时需要吸收能量破坏离子键，故C正确；钠元素的原子序数为11，基态原子的价电子排布式为3s1，则钠元素位于元素周期表的s区，故D错误。【答案】D11．(2023·河北唐山市模拟)实验室制取HF的原理为CaF2＋H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CaSO4＋2HF↑，氢氟酸可用来刻蚀玻璃，发生反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。CaF2的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为anm。下列说法错误的是()A．简单氢化物的稳定性：HF>H2OB．SiF4、H2O、SOeq\o\al(2－,4)三者的VSEPR模型均为四面体形C．SiO2晶体与Si晶体的晶体类型相同，二者均为良好的半导体D．