第三章 第三节 第2课时 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较

第2课时过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较[核心素养发展目标]1.从化学键变化上认识过渡晶体，理解纯粹的典型晶体在自然界中是不多的。2.从结构和性质上认识典型的混合型晶体——石墨。一、过渡晶体与混合型晶体1．过渡晶体(1)四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体。(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是Na2O、MgO；作为共价晶体处理的是Al2O3、SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。2．混合型晶体——石墨(1)结构特点——层状结构①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。②层与层之间以范德华力相结合。(2)晶体类型石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合型晶体。(3)物理性质：①导电性，②导热性，③润滑性。(1)纯粹的典型晶体是没有的()(2)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键成分的百分数越小()(3)在共价晶体中可以认为共价键贯穿整个晶体，而在分子晶体中共价键仅限于晶体微观空间的一个个分子中()(4)四类晶体都有过渡型()(5)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3()(6)石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行()(7)石墨晶体层与层之间距离较大，所以石墨的熔点不高()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√(7)×1．石墨晶体中，层内C—C的键长为142pm，而金刚石中C—C的键长为154pm，回答下列问题。(1)熔点：石墨________(填“＞”“＜”或“＝”)金刚石。答案＞(2)石墨中C—C的键长小于金刚石中C—C键长的原因：_________________________________________________________________________________。答案金刚石中只存在C—C间的σ键，而石墨中层内的C—C间不仅存在σ键，还存在π键，电子层重叠程度大，所以C—C间的键长短2．石墨晶体中，每个C原子参与________个C—C和______个六元环的形成，而每个键被________个C原子共用，故每一个六元环平均占有________个C原子，C原子数与C—C数之比为________。答案33222∶3二、晶体类型的比较1．四种晶体的比较晶体分子晶体离子晶体金属晶体共价晶体构成微粒分子阴、阳离子金属离子、自由电子原子微粒间作用力范德华力(少数有氢键)离子键金属键共价键性质熔、沸点较低较高一般较高很高硬度小略硬而脆一般较大很大溶解性相似相溶多数溶于水不溶，有些与水反应不溶机械加工性能不良不良良好不良导电性固态、液态均不导电，部分溶于水时导电固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电固态、熔融态时导电大部分固态、熔融时都不导电作用力大小规律组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大离子所带电荷数多、半径小的离子键强金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定2.晶体类型的判断方法(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。(2)依据物质的分类判断①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2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、晶体硼、晶体硅等外)、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常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。④金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。(4)依据导电性判断离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；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或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。1．四种物质的一些性质如下表：物质熔点/℃沸点/℃其他性质单质硫120.5271.5—单质硼23002550硬度大氯化铝190182.7177.8℃升华苛性钾3001320晶体不导电，熔融态导电晶体类型：单质硫是__________________晶体；单质硼是__________晶体；氯化铝是__________________晶体；苛性钾是____________晶体。答案分子共价分子离子解析单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，为共价晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，为离子晶体。2．下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是()A．NH3、CH4、NaCl、NaB．H2O、H2S、MgSO4、SO2C．CH4、H2O、NaCl、SiO2D．Li、Na、K、Rb、Cs答案C解析C项中SiO2是共价晶体，NaCl是离子晶体，CH4、H2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH4是气态。3．在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是()A．钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大B．金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点C．KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低D．F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高答案D解析钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为C—C的键长比Si—Si的键长短，C—C的键能比Si—Si的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关。比较不同晶体熔、沸点的基本思路首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。1．下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是()A．N2O3 B．P2O3C．As2O3 D．Bi2O3答案A解析电负性差值越大，离子键成分的百分数越大。2．某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃14651418230571600根据这些数据分析，属于分子晶体的是()A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部答案B解析由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确。3.石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都与其他三个碳原子相结合。如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是()A．10 B．18C．24 D．14答案D解析石墨晶体中最小的碳环为六元环，每个碳原子为3个六元环共用，故平均每个六元环含2个碳原子，图中7个六元环完全占有的碳原子数为14。4．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是()A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大C．两种晶体均为分子晶体D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形答案D解析A项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有σ键，错误；C项，立方相氮化硼是共价晶体，错误；D项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形，正确。5．下列各组物质中，按熔、沸点由低到高顺序排列正确的是________(填字母)。A．KCl、NaCl、MgCl2、MgOB．金刚石、SiC、SiO2、硅C．H2O、H2S、H2Se、H2TeD．Na、K、Rb、AlE．CO2、Na、KCl、SiO2F．O2、I2、Hg、MgCl2G．钠、钾、钠钾合金H．CH4、H2O、HF、NH3I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4答案AE解析A中离子半径：K＋＞Na＋＞Mg2＋，O2－＜Cl－，离子所带电荷数：K＋＝Na＋＜Mg2＋，O2－＞Cl－，离子所带电荷数越少，离子半径越大，熔、沸点越低，正确；B中键长：C—C＜Si—O＜Si—C＜Si—Si，键长越长，熔、沸点越低，错误；C中相对分子质量逐渐增大，熔、沸点应该逐渐升高，但水分子间形成氢键，导致其熔、沸点较高，错误；D中原子半径：Al＜Na＜K＜Rb，半径越大，熔、沸点越低，错误；E中CO2常温下为气体，Na为金属晶体，KCl为离子晶体，SiO2为共价晶体，正确；F中常温下O2为气态，I2为固态，Hg为液态，MgCl2为离子晶体，错误；G中合金的熔、沸点低于任何一种组分金属，错误；H中H2O、HF、NH3分子间分别会形成氢键，它们的沸点均高于CH4的沸点，常温下H2O为液态，沸点最高，错误；I中的几种物质互为同系物，它们都是分子晶体，其熔、沸点随着碳原子数增多(即相对分子质量增大)而逐渐升高，错误；J中的几种物质互为同分异构体，支链越多，分子对称性越好，范德华力越弱，熔、沸点越低，错误。6．SiO2以[SiO4]为基本单元形成空间立体网状结构，其晶体类型为________，在硅酸盐中，SiOeq\o\al(4－,4)四面体(如图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根：Si与O的原子数之比为__________，化学式为________________。答案共价晶体1∶3[SiO3]eq\o\al(2n－,n)(或SiOeq\o\al(2－,3))解析根据题意知，其晶体类型为共价晶体，①、②两个氧原子为两个结构单元共用，如图，中间的结构单元均摊1，再加上其他2个氧原子，一个结构单元中含有一个硅原子，3个氧原子，依据化合价可知一个结构单元表现的化合价为－2，即化学式为[SiO3]eq\o\al(2n－,n)或SiOeq\o\al(2－,3)。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列能说明石墨具有分子晶体的性质的是()A．晶体能导电 B．熔点高C．硬度小 D．燃烧产物是CO2答案C解析分子晶体具有硬度小、熔点低的特点，因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。A项，晶体能导电是金属晶体的性质；B项，熔点高是共价晶体的性质；D项，燃烧产物是CO2只能说明石墨能燃烧，是碳单质的化学性质。2．在amol石墨中含C—C数为()A．4a×6.02×1023 B．a×6.02×1023C．a×eq\f(3,2)×6.02×1023 D．8a×6.02×1023答案C解析在石墨晶体中，每一个碳原子与3个碳原子构成3个共价键，因此，每个碳原子可形成3×eq\f(1,2)＝eq\f(3,2)个C—C共价键。即amolC原子可形成a×eq\f(3,2)×6.02×1023个共价键。3.石墨烯是只由一层碳原子所构成的平面薄膜，其结构模型如图所示。下列有关说法错误的是()A．晶体中碳原子间全部是碳碳单键B．石墨烯与石墨都是碳的同素异形体C．石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面D．从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力答案A解析根据C原子成键特点知，每个C原子形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，故A错误；石墨烯和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体，故B正确；碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故C正确；石墨结构中，石墨层与层之间存在分子间作用力，所以从石墨中剥离得到石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D正确。4．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是()A．在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环B．在石墨烯晶体中，每个六元环占有3个C原子C．在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接12个六元环D．在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面答案B解析石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C—C化学键，则每个C原子连接3个六元环，故A正确；每个六元环占有的C原子数为6×eq\f(1,3)＝2，故B错误；在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个C原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环，故C正确；晶胞中共平面的原子如图，最多有4个C原子在同一平面，故D正确。5．碳的两种同素异形体金刚石和石墨晶体结构如图(石墨晶体中是由一个个正六边形组成的片层结构，层与层之间靠微弱的范德华力结合)，下列说法正确的是()A．根据：C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－395.41kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1，说明金刚石比石墨稳定，石墨转变为金刚石为放热反应B．相同质量的金刚石与石墨晶体中，所含共价键数相同C．估计金刚石与石墨的熔、沸点均较高，硬度均较大D．现代科技已经实现了石墨制取金刚石，该过程属于化学变化答案D解析由石墨、金刚石燃烧的热化学方程式①C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1，②C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－395.41kJ·mol－1，利用盖斯定律将①－②可得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)ΔH＝＋1.91kJ·mol－1，则由石墨制备金刚石是吸热反应，石墨的能量低于金刚石，所以石墨比金刚石更稳定，故A错误；金刚石中每个C原子与相邻的4个C成键，因此1molC形成2mol共价键，石墨中每个C原子与相邻的3个C成键，1molC形成1.5mol共价键，等质量时二者含有的共价键数之比为4∶3，故B错误；石墨的硬度小，金刚石的硬度大，故C错误；石墨和金刚石是不同物质，两者之间的转化有新物质生成，是化学变化，故D正确。6．C元素有多种同素异形体。而石墨烯是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子。将氢气加入石墨烯中可得石墨烷。根据下列四图以下描述合理的是()A．四者互为同素异形体B．石墨烯和石墨化学性质和物理性质都相同C．四晶体的化学键只有共价键D．四者都是共价晶体答案C解析石墨烷不是单质，故A错误；石墨烯和石墨的化学性质和物理性质不同，故B错误；四晶体都是非金属元素形成的晶体，化学键只有共价键，故C正确；只有金刚石是共价晶体，故D错误。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。7．石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为CxK，其平面图形如图所示。x的值为()A．8B．12C．24D．60答案A解析可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×eq\f(1,3)＋1＝3，该六边形内的碳原子数为24，故钾原子数与碳原子数之比为1∶8。8．下列叙述中正确的是()A．分子晶体中一定存在共价键B．离子晶体中不一定含金属元素C．共价晶体中一定不存在离子D．晶体中有阳离子必定含有阴离子答案BC解析分子晶体由分子通过分子间的作用力(有的是氢键)结合而成，一般分子由原子通过共价键形成。但是，稀有气体的分子就是单个原子，没有共价键，所以A错；强碱、典型的盐类物质，例如钠盐、铵盐、活泼金属氧化物对应的晶体是离子晶体，铵盐不含金属离子，所以B对；共价晶体是原子通过共价键形成的有空间网状结构的晶体，所以C对；金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键形成，所以D错。9．下列每组物质发生状态变化时所克服的微粒间的相互作用属于同种类型的是()A．食盐和蔗糖熔化B．金刚石和硫熔化C．碘和干冰升华D．二氧化硅和氧化钠熔化答案C解析A项，食盐熔化破坏离子键，蔗糖熔化破坏分子间作用力；B项，金刚石熔化破坏共价键，硫熔化破坏分子间作用力；C项，两者升华均破坏分子间作用力；D项，SiO2熔化破坏共价键，Na2O熔化破坏离子键。10．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中错误的是()物质NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B熔点/℃810710190－682300沸点/7572500注：AlCl3熔点在2.02×105Pa条件下测定。A．SiCl4是共价晶体B．单质B是共价晶体C．AlCl3加热能升华D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大答案AD解析由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，A错误；单质B的熔、沸点很高，所以单质B是共价晶体，B正确；由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点高，所以AlCl3加热能升华，C正确；离子晶体的离子键越强，熔、沸点越高，由表中数据可知，NaCl的熔、沸点均比MgCl2高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2的强，D错误。三、非选择题11．Ⅰ.现有5种固态物质：四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。编号信息物质名称晶体类型(1)熔点：120.5℃，沸点：271.5℃，易水解(2)熔点：630.74℃，沸点：1750℃，导电(3)由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定(4)由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点：2300℃，沸点：2550℃，硬度大(5)由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感Ⅱ.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶体硅②硝酸钾③金刚石④碳化硅⑤干冰⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是____(填序号)。(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点：Si60＞N60＞C60，而破坏分子所需要的能量：N60＞C60＞Si60，其原因是______________________________________。答案Ⅰ.(1)四氯化硅分子晶体(2)锑金属晶体(3)氖分子晶体(4)硼共价晶体(5)石墨混合型晶体Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤(2)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：Si60＞N60＞C60；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，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量多少顺序为N60＞C60＞Si60解析Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点，共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度，金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大；共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电，金属晶体具有良好的导电性；氖化学性质很稳定；石墨是层状结构的混合型晶体，具有滑腻感。Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④，属于离子晶体的有②，属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说，熔点高低顺序为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体；对于共价晶体，键长：Si—Si＞Si—C＞C—C，相应键能：Si—Si＜Si—C＜C—C，故它们的熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。(2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。12．在理解概念的基础上，理清概念之间的相互关系，构建完整的知识体系是学习化学的重要方法，下图是中学化学常见的化学概念之间的相互关系。(1)完成下表，且按以下要求填写实例。①只能有H、O、N、Si、S元素中的一种或几种元素组成物质；②每种元素只能出现一次；③所填物质必须能够回答问题(2)和问题(3)。ABC晶体类型金属晶体实例化学式Na(2)取上述(1)表中A、B、C三种晶体实例中某一晶体溶解在水中得W溶液，写出等物质的量硫酸氢钠与W溶液反应的离子方程式为____________________________________________。(3)工业上制备(1)表中熔点最高的实例物质的化学方程式为____________________________。答案(1)ABC晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体实例化学式(NH4)2S、NH4HSSiO2、O3Na(2)H＋＋S2－HS－(或H＋＋HS－H2S↑)(3)2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO↑＋Si解析常见的晶体类型分别是离子晶体、分子晶体、共价晶体和金属晶体，由给定的元素组成实例时就需要考虑问题(2)和(3)的要求，几种元素中没有金属元素，则组成的离子晶体只能是铵盐，并且每种元素只能出现一次，故铵盐只能是(NH4)2S或NH4HS，不能是NH4NO3，共价晶体只能是Si，分子晶体是O2或O3，上述晶体中能溶于水的是(NH4)2S或NH4HS。上述实例中熔点最高的是晶体Si，工业上制取Si的方法是高温下用碳还原二氧化硅制取。13．现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl：801晶体硅：1415Na：98HCl：－115KCl：776晶体硼：2573K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1713Rb：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易导电③易导热④有延展性(3)C组中HF的熔点反常是由于___________________________________________________。(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_______________________________________________________________________________________________。答案(1)共价共价键(2)①②③④(3)HF分子间形成氢键(4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，且r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，离子半径越小，熔点越高解析(1)A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成，故为共价晶体，熔化时需克服共价键。(2)B组晶体均为金属单质，属于金属晶体，金属晶体的物理通性：有金属光泽，易导电、导热，有延展性。(3)C组物质均属于分子晶体，由于HF分子间存在氢键，故HF的熔点较高，出现反常。(4)D组物质均属于离子晶体，一般来说，硬度较大，水溶液能导电，固体不导电，熔融状态能导电。(5)离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子晶体的熔点越高。课后检测一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。1．下列叙述中正确的是()A．晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形B．晶体具有的物理性质是各向异性C．晶体、非晶体均具有固定的熔点D．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性答案B解析晶体与非晶体的根本区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，A不正确；晶体具有的物理性质是各向异性，B正确；非晶体没有固定的熔点，C不正确；晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的。由玻璃制成规则的玻璃球是非晶体，不能体现晶体的自范性，D不正确。2．下列关于金属物理性质原因的描述不正确的是()A．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中的“电子气”在电场作用下作定向移动B．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量C．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层在滑动过程中金属键未破坏D．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系答案D解析金属内部有自由电子，当有外加电压时电子定向移动，因此金属可以导电，A正确；金属内部的自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量，故金属有良好的导热性，因此B正确；当金属晶体受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不断裂，所以表现出良好的延展性，故C正确；金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后，发生跃迁，成为高能态，然后又会回到低能态，把多余的能量以可见光的形式释放出来的缘故，所以金属一般具有银白色光泽与金属键有关系，故D错误。3．下列过程中化学键被破坏的是()①碘升华②溴蒸气被木炭吸附③酒精溶于水④HCl气体溶于水⑤MgCl2溶解于水⑥NaCl熔化A．全部 B．②③④⑤⑥C．④⑤⑥ D．⑤⑥答案C解析①碘是分子晶体，升华破坏的是分子间作用力，错误；②溴蒸气被木炭吸附破坏的是分子间作用力，错误；③酒精溶于水破坏的是分子间作用力，错误；④HCl气体溶于水在水分子的作用下，断裂共价键，形成H＋和Cl－，正确；⑤MgCl2溶解于水断裂的是离子键，正确。4．下列能与NaOH溶液反应的且属于共价晶体的化合物是()A．金刚石 B．石墨C．石英(SiO2) D．CO2答案C解析金刚石属于共价晶体，不能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，A不符合题意；石墨属于混合型晶体，不能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，B不符合题意；石英(SiO2)属于共价晶体，能与氢氧化钠溶液反应，是化合物，C符合题意；CO2能与氢氧化钠溶液反应，但CO2是属于分子晶体的化合物，D不符合题意。5．下列性质适合于离子晶体的是()A．熔点1037℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.5℃D．熔点97.81℃，质软、导电，密度0.97g·cm－3答案A解析A项，熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电，说明该晶体具有离子晶体的特点；B项，熔点为10.31℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，是由于溶于水后，在水分子的作用下电离出自由移动的离子；C项，能溶于CS2、熔点112.8℃，沸点444.5℃，符合分子晶体的特点；D项，金属钠熔点为97.81℃，质软、导电、密度0.97g·cm－3，符合金属晶体的特点。6．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是()A．观察常温下的状态：SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4分别溶解于水中，再分别滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，均产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物答案B7．下列各项所述的数字不是6的是()A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Cl－的个数B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数D．在石墨晶体的层状结构中，最小的环上的碳原子个数答案C解析二氧化硅是共价晶体，其中的硅原子数目与氧原子数目之比为1∶2，空间结构中每个单元环由6个硅原子和6个氧原子组成。8．某研究所合成了一种球形分子，它的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60结构。下列对该分子的叙述中正确的是()A．分子中Si60被包裹在C60里面B．形成的晶体属于分子晶体C．其摩尔质量为2400D．熔点高、硬度大答案B解析硅的原子半径比碳大，所以化合物C60Si60，外层球壳为Si60，故A不正确；根据题意知，该晶体是由分子构成的，属于分子晶体，故B正确；该分子是由60个碳原子和60个硅原子结合而成，该物质的摩尔质量为2400g·mol－1，故C不正确；该物质是分子晶体，熔点低，硬度小，D不正确。9．在化学上，常用一条短线表示一个化学键，如图所示的有关结构中，有直线(包括虚线)不表示化学键或分子间作用力的是()A．石墨的结构 B．白磷的结构C．CCl4的结构 D．立方烷(C8H8)的结构答案C解析A项，表示的是石墨的层状结构。在层内，每个C原子与相邻的三个C原子形成共价键，这些共价键形成一个个平面正六边形，这些六边形结构向空间扩展，就形成了石墨的层状结构，在层间，是以分子间作用力结合。不符合题意；B项，在白磷(P4)中，每个P原子与相邻的三个P原子形成三个共价键，键角为60°。所以白磷分子的结构是正四面体结构，不符合题意；C项，CCl4是由分子构成的物质。在每个CCl4分子中C原子与4个Cl原子形成4个共价键，键角为109°28′。所以CCl4分子是正四面体结构。但是四个Cl原子间没有作用力，不会形成化学键，虚线不表示化学键，符合题意；D项，在立方烷(C8H8)中每个C原子与相邻的三个C原子形成三个共价键，键角为90°，因此每条线都表示化学键，不符合题意。10．氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs＋与Cl－的个数之比为1∶1，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为()A．8∶6∶1 B．4∶3∶1C．1∶6∶1 D．1∶1∶3答案D解析根据晶胞的均摊法，在此晶体的晶胞中有A：8×eq\f(1,8)＝1个，B：1×1＝1个，C：6×eq\f(1,2)＝3个，即N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶1∶3，故D正确。11．已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()A．ZXY3 B．ZX2Y6C．ZX4Y8 D．ZX8Y12答案A解析根据晶胞结构可知X、Y、Z分别位于晶胞的顶点、棱、体心处，因此根据均摊法可知，含有X、Y、Z原子的个数分别是8×eq\f(1,8)＝1、12×eq\f(1,4)＝3、1，所以该晶体的化学式是ZXY3，答案选A。二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。12．科学家发现钇钡铜氧化合物在90K时具有超导性，若该化合物的结构如图所示，则该化合物的化学式可能是()A．YBa2Cu3O8B．YBa2Cu2O5C．YBa2Cu3O5D．YBaCu4O4答案C解析由图可知，图中有一个钇原子，两个钡原子。而铜原子，在顶点和在侧棱各有8个，故总的铜原子数为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,4)×8＝3个。对于氧原子，共6×eq\f(1,4)＋7×eq\f(1,2)＝5个，故C正确。13．在CuCl2溶液中存在如下平衡：[CuCl4]2－＋4H2O[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－黄色蓝色下列说法中不正确的是()A．将CuCl2固体溶于少量水中得到蓝色溶液B．将CuCl2固体溶于大量水中得到蓝色溶液C．[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋都是配离子D．当[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋达一定比例时，溶液呈现绿色答案A解析将CuCl2固体溶于少量水中，则根据平衡移动方程式可知，主要是以[CuCl4]2－形式存在，A不正确；稀释有利于平衡向正反应方向移动，B正确；C正确，其中氯离子和水都是配体。14．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是()A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ键数目为10NAD．该配合物为离子化合物，易电离，1mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子答案AC解析配合物中存在配位键，内界和外界之间存在离子键，内界CN－、NO存在极性键，但不存在非极性键，故A错误；配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配体为CN－和NO，配位原子为C和N，配位数为6，故B正确；配位键也属于σ键，配体CN－中含有1个σ键，NO中含有1个σ键，所以1mol配合物中σ键数目为6＋1×5＋1＝12mol，即12NA，故C错误；配合物为离子化合物，易电离，完全电离成Na＋和[Fe(CN)5(NO)]2－，1mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子，故D正确。15．配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()A．以Mg2＋为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用B．Fe2＋的卟啉配合物是输送O2的血红素C．[Ag(NH3)2]＋是化学镀银的有效成分D．向硝酸银溶液中加入氨水，可除去硝酸银溶液中的Ag＋答案D解析向AgNO3溶液中加入氨水，Ag＋与氨水反应先产生沉淀，后沉淀不断溶解得到配合物。16．已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6=3Na＋＋AlFeq\o\al(3－,6)。现有冰晶石的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。下列说法正确的是()A．冰晶石是离子晶体B．大立方体的体心处代表Al3＋C．与Na＋距离相等且最近的Na＋有6个D．冰晶石晶体的密度约为eq\f(1395,a3)g·cm－3答案AD解析由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项正确；每个晶胞中含有的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，的个数为12×eq\f(1,4)＋8＝11，根据冰晶石的化学式可知，AlFeq\o\al(3－,6)与Na＋的个数比为1∶3，故与必然表示同一种微粒，即为Na＋，B项错误；与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个，C项错误；晶体的密度为eq\f(4×210,6.02×1023×a×10－83)g·cm－3≈eq\f(1395,a3)g·cm－3，D项正确。三、非选择题：本题共5个小题，共58分。17．(10分)磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)基态Ni原子的价电子排布式是_______________________________________________。(2)丁二酮肟(结构简式如图1所示)中碳原子的杂化方式为________。丁二酮肟中C、N、O第一电离能由大到小的顺序为________。1mol丁二酮肟分子中含有σ键的数目为________。(3)图2是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图。该合金储氢后，含1molLa的合金含有Ni的数目为____。答案(1)3d84s2(2)sp2和sp3N>O>C15NA(3)5NA或3.01×1024解析(2)该分子中甲基上C原子价层电子对个数是4、连接甲基的碳原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型，前者为sp3、后者为sp2；同一周期元素，第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能N＞O＞C；共价单键为一个σ键、共价双键中含有一个σ键和一个π键，1个丁二酮肟分子中含有15个σ键，则1mol该物质中含有15molσ键。(3)该晶胞中La原子个数＝8×eq\f(1,8)＝1、Ni原子个数＝4×eq\f(1,2)＋1＋4×eq\f(1,2)＝5，则该晶胞中La、Ni原子个数之比为1∶5，所以含1molLa的合金含有Ni的数目为5NA＝3.01×1024。18．(10分)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。(1)关于这两种晶体的说法，正确的是________(填字母)。A．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大B．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软C．两种晶体中B—N均为共价键D．两种晶体均为分子晶体(2)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为________，其结构与石墨相似却不导电，原因是______________________________________________________。(3)立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为____________。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是__________。(4)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有____mol配位键。答案(1)BC(2)平面三角形层状结构之间没有自由移动的电子(3)sp3高温、高压(4)2解析(1)A项，立方相氮化硼只含有σ键，由于形成的是立体网状结构，所以硬度大，错误；B项，六方相氮化硼层间以分子间作用力结合，作用力小，所以质地软，正确；C项，两种晶体中B—N均为共价键，正确；D项，两种晶体前者是混合型晶体，后者是共价晶体，错误。(2)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形；其结构与石墨相似却不导电，原因是层状结构之间没有自由移动的电子。(3)立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为sp3；根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温、高压的条件。(4)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有N与H原子间和B与F原子间形成的2mol配位键。19．(12分)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：(1)Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。(2)XYeq\o\al(－,2)离子的空间结构是________；R2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是______。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是_______________________________________________________________。答案(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2∶1(4)2Cu＋8NH3·H2O＋O2=2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O