第63讲 晶体结构与性质（原卷版）- 高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练第63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；了解晶体中粒子在微观空间里的排布存在周期性，认识简单的晶胞。2．能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。3．依据实验事实，预测、推理配位键的形成，理解配位键的特征和实质。4．结合具体实例，了解超分子的含义、结构特点及其简单性质。【知识精讲】考点一晶体和晶胞1．物质的聚集状态(1)普通物质三态间的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介于二者之间。(2)特殊物质的聚集状态等离子体是气态物质，离子液体是液体物质。(3)更多的物质聚集状态：晶态、非晶态，塑晶态、液晶态等。2．晶体与非晶体(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。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①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞都是平行排列，取向相同。4．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得的份额就是eq\f(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eq\f(1,3)。【例题1】晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是()A．形成晶体硅的速率越大越好B．晶体硅没有固定的熔、沸点C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关【例题2】氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为()A．LaNi5 B．LaNiC．La14Ni24 D．La7Ni12【例题3】氧化锌常作为金属缓蚀剂，其结构有很多种，其中一种立方晶胞结构如图，晶胞边长为apm，下列说法错误的是()A．该晶体属于离子晶体B．O原子与O原子的最短距离为eq\f(\r(2),2)apmC．Zn原子周围等距且最近的Zn原子数为6D．该晶胞中含有4个O原子，4个Zn原子考点二晶体类型、结构和性质1．四种晶体类型的比较类型比较分子晶体共价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，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)2．分子晶体(1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。(3)常见的分子晶体①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。(4)物理性质分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。(5)分子晶体的结构特征①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图：(6)结构模型①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。3．共价晶体(1)构成微粒及其相互作用(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。(3)常见的共价晶体。物质类别：(4)结构模型①金刚石晶体中，每个C与另外相邻4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。4．金属晶体(1)金属键①概念：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，从而把所有金属原子维系在一起。②成键粒子是金属阳离子和自由电子。③金属键的强弱和对金属性质的影响：a．金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。(2)金属晶体①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。③用电子气理论解释金属的性质：5．离子晶体(1)构成粒子：阴离子和阳离子。(2)作用力：离子键。(3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。(4)离子晶体结构的决定因素①几何因素：晶体中正负离子的半径比。②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。③键性因素：离子键的纯粹程度。(5)离子晶体的性质熔、沸点熔、沸点较高，难挥发硬度硬度较大，难以压缩溶解性一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶导电性固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电(6)结构模型①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。6．石墨的结构特点(1)同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。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平面中运动。(2)层与层之间以范德华力相结合。(3)石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。(4)结构模型石墨层状晶体中，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。【归纳总结】立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①A周围有4个B，B周围有12个A,②A周围有2个C，C周围有6个A,③B周围有6个D，D周围有2个B,④B周围有8个C，C周围有8个B,⑤C周围有12个D，D周围有4个C,⑥A周围有4个D，D周围有4个A))【例题4】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【例题5】已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是()A．该结构单元中O原子数为3B．Ni和Mg间的最短距离是eq\f(\r(2),2)aC．Ni的配位数为4D．该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4【例题6】下表是对应物质的熔点(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－10720739208011291190－571723下列判断正确的是()A．铝的化合物的晶体中都是离子晶体B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体C．同族元素的氧化物只能形成相同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体【归纳总结】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、沸点高低一般规律：共价晶体>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)共价晶体eq\x(\a\al(原子半,径越小))→eq\x(键长越短)→eq\x(键能越大)→eq\x(\a\al(熔、沸点,越高))如熔点：金刚石>碳化硅>硅。(2)离子晶体①一般地说，阴、阳离子所带的电荷数越多，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、沸点反常地高，如熔、沸点：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，如熔、沸点：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，如熔、沸点：CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：(4)金属晶体金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。考点三配合物与超分子1．配位键(1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受”键。(2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。例如：2．配位化合物(1)概念：把金属离子或原子(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称为配位化合物，简称配合物。(2)配合物的组成如[Cu(NH3)4]SO4a．配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。b．中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。【注意】当配体中有两原子有孤电子对时，电负性小的原子为配位原子，如CO作配体时C为配位原子。(3)形成条件：①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。(4)配合物形成时性质的改变①溶解度的改变：一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶解，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。②颜色的改变：当简单离子形成配合物时颜色会发生改变，如Fe(SCN)3的形成，利用此性质可检验铁离子的存在。③稳定性改变：形成配合物后，物质的稳定性增强。3．配合物的生成实验探究(1)CuSO4溶液eq\o(→,\s\up7(少量氨水))Cu(OH)2(蓝色沉淀)eq\o(→,\s\up7(足量氨水))[Cu(NH3)4]2＋(深蓝色)，其反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)，Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。(2)FeCl3溶液eq\o(→,\s\up7(KSCN溶液))Fe(SCN)3(血红色)，KSCN溶液检验Fe3＋。(3)NaCl溶液eq\o(→,\s\up7(AgNO3溶液))AgCl(白色沉淀)eq\o(→,\s\up7(氨水))[Ag(NH3)2]＋反应的离子方程式为Cl－＋Ag＋=AgCl↓，AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－。4．配合物的种类与应用配合物种类繁多，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。如叶绿素中Mg2＋为中心离子，大环有机化合物作配体，配位原子为N。配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域应用广泛。5．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。【例题7】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【例题8】(2021·湖北适应性考试)在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如下图所示。下列说法错误的是()A．该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和OB．该配离子中铜离子的配位数是4C．基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1D．该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H【例题9】下列过程与配合物的形成无关的是()A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失考点四晶胞参数、坐标参数的分析与计算晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数——表示晶胞内部各微粒的相对位置；②晶胞参数——描述晶胞的大小和形状。1．原子坐标参数原子坐标参数是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞内部各原子的相对位置。通过原子坐标的确定既能确定晶胞中原子的相对位置，又可以计算各原子间的距离，进而可以计算晶胞的体积及晶体的密度。根据晶体结构的特点，通常确定原子坐标参数的晶体主要有铜型(面心立方最密堆积)和镁型(六方最密堆积)两种晶体类型。2．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系3．金属晶体中体心立方堆积、面心立方最密堆积中的几组公式(设棱长为a)(1)面对角线长＝eq\r(2)a。(2)体对角线长＝eq\r(3)a。(3)体心立方堆积4r＝eq\r(3)a(r为原子半径)。(4)面心立方最密堆积4r＝eq\r(2)a(r为原子半径)。【例题10】贵金属磷化物Rh2P(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图所示。已知晶胞参数为anm，晶体中与P距离最近的Rh的数目为________，晶体的密度为____________g·cm－3(列出计算式)。【例题11】图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝__________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是__________g·cm－3(列出计算表达式)。【例题12】一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为________，通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝________g·cm－3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，则原子2和3的坐标分别为________、________。【真题演练】1．（2022·湖北·高考真题）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是A．的配位数为6 B．与距离最近的是C．该物质的化学式为 D．若换为，则晶胞棱长将改变2．（2021·湖北·高考真题）某立方晶系的锑钾(Sb—K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是A．该晶胞的体积为a3×10-36cm-3 B．K和Sb原子数之比为3∶1C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为apm3．（2021·辽宁·高考真题）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是A．S位于元素周期表p区 B．该物质的化学式为C．S位于H构成的八面体空隙中 D．该晶体属于分子晶体4．（2021·天津·高考真题）下列各组物质的晶体类型相同的是A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl C．Cu和Ag D．SiC和MgO5．（2020·山东·高考真题）下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是A．键能、，因此C2H6稳定性大于Si2H6B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度C．SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成键6．（2022·山东·高考真题）是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是A．每个晶胞中个数为xB．每个晶胞完全转化为晶胞，转移电子数为8C．每个晶胞中0价Cu原子个数为D．当转化为时，每转移电子，产生原子7．（2022·河北·高考真题）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为_____。(2)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是____，原因是_____。(3)SnCl的几何构型为____，其中心离子杂化方式为____。(4)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____(填标号)。A．[Cu(NH3)2]Cl B．[Cu(NH3)4]SO4 C．[Zn(NH3)4]SO4 D．Na2[Zn(OH)4](5)如图是硫的四种含氧酸根的结构：A．B．C．

D．根据组成和结构推断，能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO的是____(填标号)，理由是____。(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。①该物质的化学式为_____。②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原子的坐标为(，，)，则B原子的坐标为_____。8．（2022·江苏·高考真题）硫铁化合物(、等)应用广泛。(1)纳米可去除水中微量六价铬。在的水溶液中，纳米颗粒表面带正电荷，主要以、、等形式存在，纳米去除水中主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。已知：，；电离常数分别为、。①在弱碱性溶液中，与反应生成、和单质S，其离子方程式为_______。②在弱酸性溶液中，反应的平衡常数K的数值为_______。③在溶液中，pH越大，去除水中的速率越慢，原因是_______。(2)具有良好半导体性能。的一种晶体与晶体的结构相似，该晶体的一个晶胞中的数目为_______，在晶体中，每个S原子与三个紧邻，且间距相等，如图给出了晶胞中的和位于晶胞体心的(中的键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的连接起来_______。(3)、在空气中易被氧化，将在空气中氧化，测得氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。时，氧化成含有两种元素的固体产物为_______(填化学式，写出计算过程)。9．（2022·北京·高考真题）失水后可转为，与可联合制备铁粉精和。I.结构如图所示。(1)价层电子排布式为___________。(2)比较和分子中的键角大小并给出相应解释：___________。(3)与和的作用分别为___________。II．晶胞为立方体，边长为，如图所示。(4)①与紧邻的阴离子个数为___________。②晶胞的密度为___________。(5)以为燃料，配合可以制备铁粉精和。结合图示解释可充分实现能源和资源有效利用的原因为___________。10．（2022·山东·高考真题）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：(1)基态原子的价电子排布式为_______，在元素周期表中位置为_______。(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，与的配位数之比为_______；_______；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______。(3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道(4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_______，②_______。(5)、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是_______。11．（2022·湖南·高考真题）铁和硒()都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：①基态原子的核外电子排布式为_______；②该新药分子中有_______种不同化学环境的C原子；③比较键角大小：气态分子_______离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。(2)富马酸亚铁是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：①富马酸分子中键与键的数目比为_______；②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为_______。(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化，将转化为，反应过程如图所示：①产物中N原子的杂化轨道类型为_______；②与互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为_______；②Fe原子的配位数为_______；③该晶胞参数、。阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为_______(列出计算式)。12．（2022·广东·高考真题）硒()是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光()效应以来，在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含的新型分子的合成路线如下：(1)与S同族，基态硒原子价电子排布式为_______。(2)的沸点低于，其原因是_______。(3)关于I~III三种反应物，下列说法正确的有_______。A．I中仅有键B．I中的键为非极性共价键C．II易溶于水D．II中原子的杂化轨道类型只有与E．I~III含有的元素中，O电负性最大(4)IV中具有孤对电子的原子有_______。(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为_______(填“>”或“<”)。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠()可减轻重金属铊引起的中毒。的立体构型为_______。(6)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。①X的化学式为_______。②设X的最简式的式量为，晶体密度为，则X中相邻K之间的最短距离为_______(列出计算式，为阿伏加德罗常数的值)。13．（2021·广东·高考真题）很多含巯基(-SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物I可与氧化汞生成化合物Ⅱ。(1)基态硫原子价电子排布式为_______。(2)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为_______。(3)汞的原子序数为80，位于元素周期表第_______周期第ⅡB族。(4)化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有_______。A．在I中S原子采取sp3杂化B．在Ⅱ中S元素的电负性最大C．在Ⅲ中C-C-C键角是180°

D．在Ⅲ中存在离子键与共价键E.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等(5)汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物I与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是_______。(6)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图9a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。①图9b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_______。②图9c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为_______；该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb=_______。③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为_______g/cm3(列出算式)。14．（2021·湖南·高考真题）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：(1)基态硅原子最外层的电子排布图为_______，晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______(填化学式)；(2)硅和卤素单质反应可以得到，的熔沸点如下表：熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.7①0℃时，、、、呈液态的是____(填化学式)，沸点依次升高的原因是_____，气态分子的空间构型是_______；②与N-甲基咪唑反应可以得到，其结构如图所示：N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，H、C、N的电负性由大到小的顺序为_______，1个中含有_______个键；(3)下图是、、三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。①已知化合物中和的原子个数比为1：4，图中Z表示_______原子(填元素符号)，该化合物的化学式为_______；②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则该晶体的密度_______(设阿伏加德罗常数的值为，用含a、b、c、的代数式表示)。15．（2021·浙江·高考真题）(1)已知3种原子晶体的熔点数据如下表：金刚石碳化硅晶体硅熔点/℃＞355026001415金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是_______。(2)提纯含有少量氯化钠的甘氨酸样品：将样品溶于水，调节溶液的pH使甘氨酸结晶析出，可实现甘氨酸的提纯。其理由是_______。【课后精练】第I卷（选择题）1．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）下列有关物质分类或归类中，正确的是①胶体：碳纳米管(具有纳米尺度的直径)、氢氧化铁胶体、淀粉溶液②纯净物：硝酸、液氯、冰水混合物③化合物：CaCl2、NaOH、HCl、HD④共价晶体：金刚石、Na2O、BN、SiO2⑤电解质：明矾[KAl(SO4)2•12H2O]、石膏、硫酸、纯碱⑥同素异形体：C60、C70、金刚石、石墨烯A．②⑤⑥ B．①③⑥ C．①⑤⑥ D．③⑤⑥2．（2022·湖南郴州·一模）金属钼的一种晶胞为体心立方堆积(图1)，以晶胞参数为单位长度建立所示坐标系(图2)，该晶胞沿其体对角线方向上的投影如图3所示，若晶胞参数为apm。下列说法错误的是A．若图1中原子1的分数坐标为(0，0，0)，则图1中原子2的分数坐标为(，，)B．若晶胞参数为apm，则图3中原子3和原子4的连线长度为C．图3中原子3和原子4在同一平面上D．该晶胞1mol含有的钼原子数为9NA3．（2022·湖北·襄阳五中模拟预测）如图所示，铁有δ、γ、α三种晶体，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法正确的是A．γ－Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个B．α－Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个C．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同D．若α－Fe晶胞边长为acm，γ－Fe晶胞边长为bcm，则两种晶体的密度比为b3∶a34．（2022·四川·盐亭中学一模）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。下列说法不正确的是XYZCd000Sn000.5As0.250.250.25A．灰色大球代表AsB．一个晶胞中有4个SnC．CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有2个D．距离Cd(0，0，0)最近的Sn的分数坐标是(0.5，0，0.25)和(0.5，0.5，0)5．（2022·上海市行知中学模拟预测）下列各组数据比较，前者比后者小的是A．与的氧化性 B．乙烷与苯分子中碳碳键键长C．氯化铯与氯化钠的熔点 D．与的熔点6．（2022·广东·梅州市梅江区梅州中学模拟预测）如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。下列说法错误的是A．18g冰晶体中含有2mol氢键B．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2C．碘单质是分子晶体，碘单质在中比水中溶解度更大D．金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为：MgO>金刚石>碘单质7．（2022·广东·模拟预测）某超分子的结构如图所示。下列说法不正确的是A．此超分子中含有酰胺基B．的分子式为C14H10，其一氯代物有3种C．此超分子属于高分子D．此超分子完全燃烧后会生成CO2，干冰晶胞中CO2的配位数为128．（2022·江苏·南京市第十三中学模拟预测）X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期不同主族元素，X的2p轨道有两个未成对电子，Y元素原子半径在同周期中最大，X与Y最外层电子数之和与Z的最外层电子数相等，W元素单质常温下是淡黄色固体。下列说法正确的是A．第一电离能：Z>W>YB．Z在元素周期表中位于p区C．X、Z、W的单质形成的晶体类型相同，均为分子晶体D．Z的最高价含氧酸的钠盐溶液中有三种含Z元素的微粒9．（2022·上海松江·二模）北京冬奥会首次选用CO2跨临界直冷制冰系统。下列关于CO2的说法错误的是A．固态CO2是分子晶体 B．电子式为C．是直线型分子 D．是非极性分子10．（2022·江苏泰州·模拟预测）(CH3NH3)PbI3是钙钛矿太阳能电池的重要吸光材料，其晶胞结构如图1所示，Walsh提出H2O降解(CH3NH3)PbI3的机理如图2所示。下列说法不正确的是A．H3O+的键角小于H2O的键角 B．1个(CH3NH3)PbI3晶胞含有3个I-C．机理中的反应均为非氧化还原反应 D．H2O可与CH3NH反应生成H3O+和CH3NH211．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）物质的组成与结构决定了物质的性质。下列说法错误的是A．PF3的空间结构为三角锥形。B．CF3NO2中组成元素的第一电离能：F>N>O>CC．基态钒原子的价电子排布图为D．SiC与晶体硅的熔点：SiC<晶体硅12．（2022·湖北·模拟预测）在气体分析中，常用的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量。某工艺通过如图流程制备氯化亚铜固体(已知容易被氧化)：下列说法正确的是A．步骤①中不可用稀硫酸代替稀盐酸，步骤②中作为氧化剂B．步骤③中用水溶液洗涤更有效，若洗涤液不含，则沉淀已洗净C．晶胞结构如图所示，每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目为4D．若晶胞的参数为，则晶胞的密度13．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）关于CH3CH3、CH3-O-CH3和CH3CHO的结构与性质，下列说法正确的是A．三种有机物中碳原子的杂化方式完全相同B．CH3-O-CH3和CH3CH3均为非极性分子C．CH3CHO分子中所有原子共平面D．三种分子形成的晶体均为分子晶体14．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）2022年北京冬奥会已经圆满结束，某高校团队以助力冬奥为初衷，研制出一种新型材料一“永不融化”的凝胶冰雪。凝胶冰雪中，百分之九十以上的成分是水，还有一种亲水的高聚物网络。下列说法错误的是A．凝胶冰雪改变了水的结构和熔点，升温后，冰晶不会融化成水B．凝胶冰雪中的水分子间能形成分子间氢键C．凝胶冰雪的水中氧原子采用sp3杂化D．冰属于分子晶体15．（2022·北京一七一中三模）下列有关物质结构的说法正确的是：A．可以作为配合物的配位体B．离子晶体中只含离子键，共价晶体中只含共价键，分子晶体中一定含共价键和分子间作用力C．常用的硫粉是一种硫的小晶体，熔点112.8℃，易溶于CS2、CCl4等溶剂，由此判断它可能属于共价晶体D．在冰的晶体中，每个水分子周围有四个紧邻的水分子，使其空间利用率变低，冰密度变小，当冰刚刚融化时，热运动使冰的结构部分解体，从而使水的密度在4℃达到最大。这一特性对生命存在重要意义16．（2022·江苏苏州·模拟预测）用低品铜矿(主要含CuS、FeO)制备Cu2O的一种工艺流程如下：下列说法正确的是A．“酸浸”过程中CuS发生反应的离子方程式为：S2-＋MnO2＋4H+Mn2+＋S＋2H2OB．“酸浸”所得溶液中的阳离子主要有H+、Mn2+、Cu2+和Fe2+C．1个Cu2O晶胞(如图)中含4个氧原子D．水合肼浓度过大，Cu2O产率下降，可能的原因是Cu2O进一步被还原成单质铜第II卷（非选择题）17．（2022·广东佛山·一模）碳中和是国家重要战略目标，科学家以Ni和NiO为催化剂用将还原为。同时存在副反应：。(1)基态镍原子价电子排布式为_______。(2)已知、的燃烧热分别为，，室温下与反应生成和液态的热化学方程式为_______。(3)、、的键角从大到小的顺序是_______，、中，C原子的杂化方式分别是_______、_______。(4)500℃时，在密闭容器中充入和进行反应。不考虑副反应，平衡时混合气体总压强为，其中与的分压相等，则平衡转化率为_______，平衡常数_______。(已知：分压=组分物质的量分数×总压)(5)某温度下，还原的转化率和选择性与A、B、C、D四种催化剂的关系如图所示。(已知：的选择性)该条件下，制取选用哪种催化剂效果最佳？_______(填字母)；图中M点是否达到平衡状态？_______(填“是”或“否”)，原因是_______。(6)已知NiO的晶体结构与NaCl相似，其摩尔质量为，晶体密度为，则晶胞中Ni和O最近距离为_______nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数)。18．（2022·湖南·模拟预测）锑钾［Sb-K］合金、镍钴锰酸锂［LiNixCoyMn(1-x-y)O2]、磷酸铁钠［NaFePO4］分别作为钾离子电池、三元锂离子电池、钠离子电池的电极材料。这些电池成为目前实现碳中和研发的热点。请按要求回答下列问题。(1)上述电池涉及的主族元素中，电负性最大的是_______。(2)Sb是比P的周期数大2的同主族元素。基态Sb原子价电子排布式为_______。(3)在回收电极材料中的Co时，测得溶液中c(Co2+)=1.0mol·L-1，通入NH3生成Co(OH)2沉淀，则Co2+沉淀完全时溶液的c(OH-)最小为_______mol·L-1，(已知沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10-5mol·L-1，此温度下Ksp[Co(OH)2]=4.0×10-15，溶液体积变化忽略不计)。(4)钠离子电池电极材料制备：向含Fe3+的溶液中加入过量Na2HPO4溶液，过滤后进一步处理得FePO4沉淀。然后将FePO4与NaI混合，在He气氛中加热，制得NaFePO4.已知常温下+H+，Ka2=6.2×10-8，+H+Ka3=4.8×10-13。①钠离子电池工作时，NaFePO4转化为FePO4，则NaFePO4在电池_______(填"正"或"负”)极放电。②NaI在制NaFePO4的反应中的作用：_______。③Na2HPO4溶液中含P元素离子的浓度由大到小的顺序为_______。(5)立方晶系锑钾合金的晶胞结构如图1所示，其中晶胞的一部分如图2所示。①该晶胞中，Sb和K的原子数之比为_______。②该晶体的密度为_______g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、NA的代数式表示)19．（2022·河北·廊坊市第十五中学模拟预测）氮、磷、氯、溴、铁、铜等元素及其化合物在现代农业、科技和国防建设中有着许多独特的用途。LiFePO4是新型锂离子电池的电极材料，可利用FeCl3、NH4H2PO4、LiC1和苯胺()等原料来制备。回答下列问题。(1)铁元素在元素周期表中的位置为_______，基态Fe2+的价层电子排布图(轨道表达式)为_______。(2)NH4H2PO4中，除氢元素外，其余三种元素第一电离能最大的是_______(填元素符号)。(3)苯胺和甲苯相对分子质量接近，但苯胺熔点明显比甲苯的高，原因是_______。(4)红磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5，其中气态PCl3分子的立体构型为_______。研究发现固态PCl5和PBr5的结构分别为和，则它们的晶体类型为_______。(5)已知NH3分子中H-N-H的键角为107.3°，则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角_______107.3°(填“大于”“小于”“等于”)。(6)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料，其正交相晶胞结构以及各原子的投影位置如图所示。已知1号O原子空间坐标为(0，0，)，2号O原子空间坐标为(，−m，−n)，则3号Fe原子的空间坐标为_______，若晶胞参数分别为apm