(統(tǒng)考版)2023版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)生用書

第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考綱要求1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。2.了解晶格能的概念，了解晶格能對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響。3.了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。4.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。5.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式。6.了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算?？键c(diǎn)一晶體和晶體類型基礎(chǔ)梳理·自我排查1.晶體(1)晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒______排列結(jié)構(gòu)微粒______排列性質(zhì)特征自范性________________熔點(diǎn)________________異同表現(xiàn)________________二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的________科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行__________實(shí)驗(yàn)(2)得到晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接__________。③溶質(zhì)從溶液中析出。2．晶胞(1)概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的________。(2)晶體中晶胞的排列——無(wú)隙并置①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有________。②并置：所有晶胞____排列、____相同。3．晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：________。(2)影響因素①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越____。②離子的半徑：離子的半徑越____，晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大，形成的離子晶體越____，且熔點(diǎn)越____，硬度越____。4．四種常見晶體類型類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子________金屬陽(yáng)離子、自由電子________粒子間的相互作用力________(某些含氫鍵)__________________硬度________有的____，有的________熔、沸點(diǎn)________有的____，有的________溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性，個(gè)別為半導(dǎo)體電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電[判斷](正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)晶體的熔點(diǎn)一定比非晶體的熔點(diǎn)高()(2)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會(huì)慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊()(3)通過(guò)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)的方法可以區(qū)分晶體和非晶體()(4)晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”()(5)晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列()(6)在分子晶體中一定有范德華力和化學(xué)鍵()(7)原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高()(8)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低()微點(diǎn)撥1.晶胞是從晶體中“截取”出來(lái)具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。2．常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。3．原子晶體中一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體中不一定有共價(jià)鍵，如稀有氣體的晶體。4．原子晶體熔化時(shí)，破壞共價(jià)鍵，分子晶體熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，分子內(nèi)的共價(jià)鍵不被破壞?？键c(diǎn)專練·層級(jí)突破練點(diǎn)一晶胞與晶體類型判斷1．下圖為碘晶體晶胞結(jié)構(gòu)。有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.碘分子的排列有2種不同的取向，2種取向不同的碘分子以4配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)B．用切割法可知平均每個(gè)晶胞中有4個(gè)碘原子C．碘晶體為無(wú)限延伸的空間結(jié)構(gòu)，是原子晶體D．碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力2．下列數(shù)據(jù)是對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－10720739208011291190－571723據(jù)此做出的下列判斷中錯(cuò)誤的是()A．鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體B．表中只有BCl3和干冰是分子晶體C．同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D．不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體練后歸納晶體類型與物質(zhì)類別原子晶體金屬晶體離子晶體分子晶體物質(zhì)類別及舉例部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)練點(diǎn)二晶體的類型與性質(zhì)3．北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的化學(xué)工作者成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60。實(shí)驗(yàn)測(cè)知該物質(zhì)屬于離子晶體，具有良好的超導(dǎo)性。下列關(guān)于K3C60的組成和結(jié)構(gòu)的分析中正確的是()A．K3C60晶體中既有離子鍵又有極性鍵B．K3C60晶體的熔點(diǎn)比C60晶體的熔點(diǎn)低C．該晶體熔化時(shí)能導(dǎo)電D．C60分子中碳原子是采用sp3雜化的4．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶體：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶體：2300℃K：64℃HBr：－89℃RbCl：718℃二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：－51℃CsCl：645℃據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)A組屬于________晶體，其熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是________。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號(hào))。①有金屬光澤②導(dǎo)電性③導(dǎo)熱性④延展性(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于_________________________________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號(hào))。①硬度?、谒芤耗軐?dǎo)電③固體能導(dǎo)電④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹aCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因?yàn)開_______________________________________________________________________。5．(1)碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各種晶體：①晶體硅；②硝酸鉀；③金剛石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它們的熔點(diǎn)由高到低的順序是________________________(填序號(hào))。(2)繼C60后，科學(xué)家又合成了Si60、N60。請(qǐng)解釋如下現(xiàn)象：熔點(diǎn)Si60>N60>C60，而破壞分子所需要的能量N60>C60>Si60，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________。方法總結(jié)晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較方法(1)首先看物質(zhì)的狀態(tài)，一般情況下固體>液體>氣體；二是看物質(zhì)所屬類型，一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體。(2)同類晶體熔、沸點(diǎn)比較思路為：原子晶體→共價(jià)鍵鍵能→鍵長(zhǎng)→原子半徑；分子晶體→分子間作用力→相對(duì)分子質(zhì)量；離子晶體→離子鍵強(qiáng)弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑。考點(diǎn)二晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算基礎(chǔ)梳理·自我排查1.典型晶體結(jié)構(gòu)模型分析晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解原子晶體金剛石(1)每個(gè)碳與相鄰____個(gè)碳以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)鍵角均為______(3)最小碳環(huán)由____個(gè)C組成且六原子不在同一平面內(nèi)(4)每個(gè)C參與4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為______原子晶體SiO2(1)每個(gè)Si與____個(gè)O以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)每個(gè)正四面體占有1個(gè)Si，4個(gè)“12O”，n(Si)∶n(3)最小環(huán)上有____個(gè)原子，即6個(gè)O，6個(gè)Si分子晶體干冰(1)8個(gè)CO2分子構(gòu)成立方體且在6個(gè)面心又各占據(jù)1個(gè)CO2分子(2)每個(gè)CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個(gè)離子晶體NaCl(型)(1)每個(gè)Na＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cl－(Na＋)有6個(gè)。每個(gè)Na＋周圍等距且緊鄰的Na＋有____個(gè)(2)每個(gè)晶胞中含____個(gè)Na＋和____個(gè)Cl－CsCl(型)(1)每個(gè)Cs＋周圍等距且緊鄰的Cl－有____個(gè)，每個(gè)Cs＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cs＋(Cl－)有____個(gè)(2)如圖為8個(gè)晶胞，每個(gè)晶胞中含1個(gè)Cs＋、1個(gè)Cl－金屬晶體簡(jiǎn)單立方堆積典型代表Po，配位數(shù)為____，空間利用率52%面心立方最密堆積又稱為A1型或銅型，典型代表Cu、Ag、Au，配位數(shù)為____，空間利用率74%金屬晶體體心立方堆積又稱為A2型或鉀型，典型代表Na、K、Fe，配位數(shù)為____，空間利用率68%六方最密堆積又稱為A3型或鎂型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為____，空間利用率74%2.金屬晶胞中原子空間利用率的計(jì)算空間利用率＝球體積晶胞體積(1)簡(jiǎn)單立方堆積如圖所示，設(shè)原子半徑為r，則立方體的棱長(zhǎng)為________，V球＝________，V晶胞＝________，空間利用率＝________。(2)體心立方堆積如圖所示，設(shè)原子半徑為r，則體對(duì)角線c為________，面對(duì)角線b為________(用a表示)，a＝________(用r表示)，空間利用率為________。(3)六方最密堆積如圖所示，設(shè)原子半徑為r，則棱長(zhǎng)為________(用r表示，下同)，底面面積S＝________，h＝________，V晶胞＝________，空間利用率＝________。(4)面心立方最密堆積如圖所示，設(shè)原子半徑為r，則面對(duì)角線為________(用r表示)，a＝________(用r表示)，V晶胞＝________(用r表示)，空間利用率＝________。3．晶胞中微粒的計(jì)算方法——均攤法(1)原則：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1(3)圖示[判斷](正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)金屬鈉形成的晶體中，每個(gè)鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個(gè)()(2)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個(gè)()(3)在CsCl晶體中，每個(gè)Cs＋周圍與其距離最近的Cl－有8個(gè)()(4)立方晶胞中，頂點(diǎn)上的原子被4個(gè)晶胞共用()(5)石墨晶體中每個(gè)正六邊形結(jié)構(gòu)中平均占有碳原子數(shù)為2()考點(diǎn)專練·層級(jí)突破練點(diǎn)一晶體結(jié)構(gòu)中微粒數(shù)分析1．下列是幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)，填寫晶胞中含有的粒子數(shù)。A．NaCl(含________個(gè)Na＋，________個(gè)Cl－)B．干冰(含________個(gè)CO2)C．CaF2(含________個(gè)Ca2＋，________個(gè)F－)D．金剛石(含________個(gè)C)E．體心立方(含________個(gè)原子)F．面心立方(含________個(gè)原子)2．(1)硼化鎂晶體在39K時(shí)呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布時(shí)，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學(xué)式為________。(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號(hào)為________。3．某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為________。圖1Fe練點(diǎn)二晶胞結(jié)構(gòu)中原子坐標(biāo)參數(shù)的分析4．鈣鈦礦晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為____________________。晶胞中的原子可用x、y、z組成的三數(shù)組來(lái)表示它在晶胞中的位置，稱為原子坐標(biāo)。已知原子坐標(biāo)為A(0，0，0)，B0，15．晶胞有兩個(gè)基本要素：(1)原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為12，0，1(2)晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76pm，其密度為__________________g·cm練點(diǎn)三晶胞結(jié)構(gòu)中常見物理量的計(jì)算6．(1)金剛石晶胞含有________個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率________(不要求計(jì)算結(jié)果)。(2)Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示，若晶體密度為ag·cm?3，則Cu與F最近距離為________pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計(jì)算表達(dá)式，不用化簡(jiǎn)；其中○為Cu，(3)O和Na能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566nm，F(xiàn)的化學(xué)式為_______________________________________；晶胞中O原子的配位數(shù)為______________________________________；列式計(jì)算晶體F的密度(g·cm－3)________________________。7．(1)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。②若合金的密度為dg·cm－3，晶胞參數(shù)a＝______nm。(2)一種Fe、Si金屬間化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：晶胞中含鐵原子為________個(gè)，已知晶胞參數(shù)為0.564nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Fe、Si金屬間化合物的密度為________g·cm(3)銅與氧元素形成的晶胞如下圖所示：晶胞中Cu均勻地分散在立方體內(nèi)部，a、b的坐標(biāo)參數(shù)依次為(0，0，0)、12，12，1方法總結(jié)立方晶胞各物理量的關(guān)系對(duì)于立方晶胞，可簡(jiǎn)化成下面的公式進(jìn)行各物理量的計(jì)算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱長(zhǎng)，ρ表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，n表示1mol晶胞中所含晶體的物質(zhì)的量，M表示摩爾質(zhì)量，a3×ρ×NA表示1mol晶胞的質(zhì)量。真題演練·素養(yǎng)通關(guān)1.[2021·全國(guó)甲卷，35][化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]我國(guó)科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽(yáng)能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為“液態(tài)陽(yáng)光“計(jì)劃。該項(xiàng)目通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)太陽(yáng)能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子層的電子排布式為________；單晶硅的晶體類型為________。SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其中Si采取的雜化類型為________。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng)，機(jī)理如下：含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為________(填標(biāo)號(hào))。(2)CO2分子中存在________個(gè)σ鍵和________個(gè)π鍵。(3)甲醇的沸點(diǎn)(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之間，其原因是________________________________________________________________________。(4)我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如右圖所示。Zr4＋在晶胞中的配位數(shù)是________，晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm，該晶體密度為________g·cm－3(寫出表達(dá)式)。在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學(xué)式可表示為ZnxZr1－xOy，則y＝________(用x表達(dá))。2．[2021·全國(guó)乙卷，35][化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]過(guò)渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)對(duì)于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。A．軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1B．4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C．電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大(2)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是________，中心離子的配位數(shù)為________。(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如下圖所示。PH3中P的雜化類型是________，NH3的沸點(diǎn)比PH3的________，原因是________________________________________________________________________________________。H2O的鍵角小于NH3的，分析原因________________________________________________________________________。(4)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于頂角位置的是________原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為________%(列出計(jì)算表達(dá)式)。3．[2020·全國(guó)卷Ⅰ，35]Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為________。(2)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是____________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(3)磷酸根離子的空間構(gòu)型為________，其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為________、雜化軌道類型為________。(4)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過(guò)共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個(gè)。電池充電時(shí)，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1?xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)∶n4．[2020·全國(guó)卷Ⅲ，35]氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲(chǔ)氫材料?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)H、B、N中，原子半徑最大的是______。根據(jù)對(duì)角線規(guī)則，B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素________的相似。(2)NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對(duì)由________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：3NH3B3O6(3)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，電負(fù)性大小順序是________。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是________(寫分子式)，其熔點(diǎn)比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之間，存在________，也稱“雙氫鍵”。(4)研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝________________g·cm?3(列出計(jì)算式，設(shè)N5．[2019·全國(guó)卷組合，35](全國(guó)卷Ⅰ)：(4)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見，Cu原子之間最短距離x＝__________pm，Mg原子之間最短距離y＝__________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是__________g·cm－3(列出計(jì)算表達(dá)式)。(全國(guó)卷Ⅱ)：(4)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________；通過(guò)測(cè)定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：ρ＝________g·cm－3。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為(12(全國(guó)卷Ⅲ)：(3)苯胺()的晶體類型是________。苯胺與甲苯()的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡(jiǎn)單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復(fù)雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如下圖所示：這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為________(用n代表P原子數(shù))。6．[全國(guó)卷組合，35](全國(guó)卷Ⅰ)：(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過(guò)圖(a)的Born-Haber循環(huán)計(jì)算得到?？芍?，Li原子的第一電離能為______kJ·mol－1，O＝O鍵鍵能為________kJ·mol－1，Li2O晶格能為__________________kJ·mol－1。(5)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為________________g·cm－3(列出計(jì)算式)。(全國(guó)卷Ⅱ)：(5)FeS2晶體的晶胞如圖(c)所示。晶胞邊長(zhǎng)為anm，F(xiàn)eS2相對(duì)式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為________g·cm?3；晶胞中Fe2＋位于(全國(guó)卷Ⅲ)：(5)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為______________________。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為acm，高為ccm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為________________g·cm－3(列出計(jì)算式)。7．[2019·江蘇卷，21]Cu2O廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。以CuSO4、NaOH和抗壞血酸為原料，可制備Cu2O。(1)Cu2＋基態(tài)核外電子排布式為________。2SO42?的空間構(gòu)型為________(用文字描述)；Cu2＋與OH－反應(yīng)能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4(3)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為________；推測(cè)抗壞血酸在水中的溶解性：________(填“難溶于水”或“易溶于水”)。(4)一個(gè)Cu2O晶胞(如圖2)中，Cu原子的數(shù)目為________。第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)一基礎(chǔ)梳理·自我排查1．(1)周期性有序無(wú)序有無(wú)固定不固定各向異性各向同性熔點(diǎn)X-射線衍射(2)凝固(凝華)2．(1)基本單元(2)任何間隙平行取向3．(1)kJ·mol－1(2)大小(3)穩(wěn)定高大4．分子原子陰、陽(yáng)離子范德華力共價(jià)鍵金屬鍵離子鍵較小很大很大很小較大較低很高很高很低較高判斷答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×考點(diǎn)專練·層級(jí)突破1．解析：碘分子的排列有2種不同的取向，在頂點(diǎn)和面心不同，2種取向不同的碘分子以4配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)，A選項(xiàng)正確；每個(gè)晶胞中有4個(gè)碘分子，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，此晶體是分子晶體，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，碘原子間只存在非極性共價(jià)鍵，范德華力存在于分子與分子之間，錯(cuò)誤。答案：A2．解析：A項(xiàng)，氧化鋁的熔點(diǎn)高，屬于離子晶體，則鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體，正確；B項(xiàng)，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶體，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體，例如CO2是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，正確。答案：B3．解析：該晶體為離子晶體，故熔化時(shí)能導(dǎo)電，C項(xiàng)正確；C60內(nèi)部為非極性鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；離子晶體K3C60比分子晶體C60的熔點(diǎn)高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C60中每個(gè)碳形成四條鍵，其中有一個(gè)為雙鍵，故應(yīng)為sp2雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4．解析：(1)A組熔點(diǎn)很高，為原子晶體，是由原子通過(guò)共價(jià)鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF中含有分子間氫鍵，故其熔點(diǎn)反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。(5)D組屬于離子晶體，其熔點(diǎn)與晶格能有關(guān)，離子半徑越小晶格能越大熔點(diǎn)越高。答案：(1)原子共價(jià)鍵(2)①②③④(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)②④(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)就越高5．解析：(1)這些晶體屬于原子晶體的有①③④、離子晶體的有②、分子晶體的有⑤⑥。一般來(lái)說(shuō)，原子晶體的熔點(diǎn)>離子晶體的熔點(diǎn)>分子晶體的熔點(diǎn)；對(duì)于原子晶體，鍵長(zhǎng)Si—Si>Si—C>C—C，相應(yīng)鍵能Si—Si<Si—C<C—C，故它們的熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。(2)熔點(diǎn)與分子間作用力大小有關(guān)，而破壞分子則是破壞分子內(nèi)的共價(jià)鍵。答案：(1)③④①②⑥⑤(2)結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多，故熔點(diǎn)：Si60>N60>C60；而破壞分子需斷開化學(xué)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷裂時(shí)所需能量越多，故破壞分子需要的能量大小順序?yàn)镹60>C60>Si60?？键c(diǎn)二基礎(chǔ)梳理·自我排查1．4109°28′61∶241∶212121244866128122．(1)2r43πr38r3(2)4r2a43r(3)2r23r226r382r(4)4r22r162r374%判斷答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√考點(diǎn)專練·層級(jí)突破1．答案：A.44B．4C．48D．8E．2F．42．解析：(1)每個(gè)Mg周圍有6個(gè)B，而每個(gè)B周圍有3個(gè)Mg，所以其化學(xué)式為MgB2。解析：(2)從圖可看出，每個(gè)單元中，都有一個(gè)B和一個(gè)O完全屬于這個(gè)單元，剩余的2個(gè)O分別被兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，所以B∶O＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化學(xué)式為BO2?答案：(1)MgB223．解析：能量低的晶胞穩(wěn)定性強(qiáng)，即Cu替代a位置Fe型晶胞更穩(wěn)定。每個(gè)晶胞均攤Fe原子數(shù)：6×12＝3，Cu原子數(shù)：8×18＝1，N原子數(shù)是1，則Cu替代a位置Fe型產(chǎn)物的化學(xué)式為Fe答案：Fe3CuN4．答案：CaTiO315．答案：(1)14，146．解析：(1)由金剛石形成的晶胞可知結(jié)構(gòu)，C原子位于8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面心、體內(nèi)還有4個(gè)碳原子，所以晶胞中平均含有的碳原子數(shù)為8×18＋6×12＋4＝8個(gè)，由晶胞示意圖可知：8r＝3a，即r＝38a；晶胞中碳原子的占有率為8×(2)設(shè)晶胞的棱長(zhǎng)為xcm，在晶胞中，Cu：8×18＋6×12＝4；F：4，其化學(xué)式為CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)，x＝34MCuFa·NA。最短距離為小立方體對(duì)角線的一半，小立方體的對(duì)角線為x22+x22+x(3)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，一個(gè)晶胞中小球個(gè)數(shù)為8，大球個(gè)數(shù)為4，小球代表離子半徑較小的Na＋，大球代表離子半徑較大的O2－，故F的化學(xué)式為Na2O；晶胞中與每個(gè)氧原子距離最近且相等的鈉原子有8個(gè)；晶胞的質(zhì)量為62g·mol?16.02×1023mol?1×4，晶胞的體積為(0.566×10＝2.27g·cm－3。答案：(1)8383π16(2)34(3)Na2O82.27g·cm－37．解析：(1)①根據(jù)均攤法計(jì)算，晶胞中銅原子個(gè)數(shù)為6×12＝3，鎳原子的個(gè)數(shù)為8×18＝1，則銅原子和鎳原子的數(shù)量比為3∶1；②根據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為dg·cm－3，根據(jù)ρ＝mV，則晶胞參數(shù)a＝3(2)由晶胞的結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e原子的個(gè)數(shù)為8×18＋6×12＋12×14＋5＝12，Si原子個(gè)數(shù)為4，則晶胞的化學(xué)式為Fe3Si，由晶胞的質(zhì)量可得：4NAmol×196g·mol－1＝(0.564×10－7cm)3×d，則d(3)由晶胞示意圖可知，位于頂點(diǎn)的a和體心的b的坐標(biāo)參數(shù)依次為(0，0，0)、12，12，12，d位于體對(duì)角線的14處，則d的坐標(biāo)參數(shù)為34，34，14；晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)為4，O原子的個(gè)數(shù)為8×18＋1＝2，則化學(xué)式為Cu2O，Cu答案：(1)①3∶1②2516.02×10(2)124×196(3)3真題演練·素養(yǎng)通關(guān)1．解析：本題以“液態(tài)陽(yáng)光”計(jì)劃為素材考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，具體考查原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)鍵數(shù)、晶胞結(jié)構(gòu)及晶體密度的計(jì)算等，意在考查考生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。(1)基態(tài)硅原子M層有4個(gè)電子，分別填充于3s和3p能級(jí)軌道中，則基態(tài)硅原子價(jià)電子排布式為3s23p2。單質(zhì)硅熔、沸點(diǎn)高，硬度大，是原子晶體。SiCl4的中心原子硅原子周圍有4對(duì)成鍵電子對(duì)，則Si采取sp3雜化。由中間體SiCl4(H2O)的結(jié)構(gòu)可知，Si原子周圍有5對(duì)成鍵電子對(duì)，故該雜化軌道含1個(gè)s雜化軌道、3個(gè)p雜化軌道和1個(gè)d雜化軌道，則Si采取的雜化類型為sp3d。(2)CO2分子的結(jié)構(gòu)為O=C=O，則1個(gè)CO2分子中含2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。(3)甲醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH3OH，1個(gè)甲醇分子可形成1個(gè)分子間氫鍵，而1個(gè)H2O分子可形成2個(gè)分子間氫鍵，水中氫鍵比例比甲醇高，故水的沸點(diǎn)比甲醇高，甲硫醇中不存在氫鍵，其沸點(diǎn)最低。(4)以ZrO2晶胞結(jié)構(gòu)的上面面心的Zr4＋為研究對(duì)象，將晶體結(jié)構(gòu)向上由1個(gè)晶胞延長(zhǎng)為2個(gè)晶胞，可觀察到與該Zr4＋距離最近的O22?有8個(gè)，則Zr4＋的配位數(shù)為8。該晶胞中含8個(gè)O22?，Zr4＋個(gè)數(shù)為8×18＋6×12＝4(個(gè))，則1個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×91+8×16NAg，1個(gè)晶胞的體積為a2c×10－30cm3，則該晶體的密度為4×91+8×16NAac2×10?30答案：(1)3s23p2原子晶體(或共價(jià)晶體)sp3②(2)22(3)甲醇和水均能形成分子間氫鍵，而甲硫醇不能，且水比甲醇的氫鍵多(4)84×91+8×16NA2．解析：(1)Cr是24號(hào)元素，基態(tài)Cr原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1，3d和4s軌道均處于半充滿狀態(tài)，此時(shí)體系總能量低，A項(xiàng)正確；4s電子能量較高，但其并不總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)镃r原子半徑小于K，故電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大，C項(xiàng)正確。(2)形成配位鍵的原子價(jià)層必須存在孤電子對(duì)，故三種配體NH3、H2O、Cl－中提供孤電子對(duì)形成配位鍵的原子是N、O、Cl，[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中中心離子的配位數(shù)為3＋2＋1＝6。(3)PH3中P原子的成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，采用sp3雜化；NH3的沸點(diǎn)比PH3高，是因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵，PH3分子間只有范德華力；由于NH3中N原子含有1個(gè)孤電子對(duì)，而H2O中O原子含有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)越多對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，因此H2O中的鍵角小于NH3中的鍵角。(4)由結(jié)構(gòu)圖可知，根據(jù)均攤法，該晶胞含有4個(gè)白球和2個(gè)黑球，則黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金屬原子的總體積是43π(4rCr3+2r答案：(1)AC(2)N、O、Cl6(3)sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3含有一對(duì)孤對(duì)電子，而H2O含有兩對(duì)孤對(duì)電子。H2O中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大(4)Al8π23．解析：(1)根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Fe2＋和Fe3＋的價(jià)層電子排布式分別為3d6和3d5，其未成對(duì)電子數(shù)分別為4和5，即未成對(duì)電子數(shù)之比為45。(2)Li和Na均為第ⅠA族元素，由于Na電子層數(shù)多，原子半徑大，故Na比Li容易失去最外層電子，即I1(Li)>I1(Na)。Li、Be、B均為第二周期元素，隨原子序數(shù)遞增，第一電離能有增大的趨勢(shì)，而Be的2s能級(jí)處于全充滿狀態(tài)，較難失去電子，故第一電離能Be比B大。3PO43?的中心原子P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故PO43?的空間構(gòu)型為正四面體。(4)由題圖可知，小白球表示鋰原子，由圖(a)知，每個(gè)晶胞中的鋰原子數(shù)為8×18＋4×14＋4×12＝4，故一個(gè)晶胞中有4個(gè)LiFePO4單元。由圖(b)知，Li1－xFePO4結(jié)構(gòu)中，一個(gè)晶胞含有134個(gè)鋰原子，此時(shí)鋰原子、鐵原子的個(gè)數(shù)比為13∶16，進(jìn)而推出x＝316。設(shè)Li13Fe16(PO4)16中二價(jià)鐵離子的個(gè)數(shù)為a，三價(jià)鐵離子的個(gè)數(shù)為b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a答案：(1)4(2)Na與Li同族，Na電子層數(shù)多，原子半徑大，易失電子Li、Be、B同周期，核電荷數(shù)依次增加。Be為1s22s2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能最大。與Li相比，B核電荷數(shù)大，原子半徑小，較難失去電子，第一電離能較大(3)正四面體4sp3(4)43164．解析：(1)根據(jù)同一周期從左到右主族元素的原子半徑依次減小，可知H、B、N中原子半徑最大的是B。元素周期表中B與Si(硅)處于對(duì)角線上，二者化學(xué)性質(zhì)相似。(2)NH3BH3中N有孤對(duì)電子，B有空軌道，N和B形成配位鍵，電子對(duì)由N提供。NH3BH3中B形成四個(gè)σ鍵，為sp3雜化，B3O63?中B形成3個(gè)σ鍵，為sp2雜化。(3)電負(fù)性用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。與N原子相連的H呈正電性，與B原子相連的H呈負(fù)電性，故電負(fù)性N>H>B。原子數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微?；シQ為等電子體，與NH3BH3互為等電子體的分子為CH3CH3。帶相反電荷的微粒能形成靜電引力，NH3BH3分子間存在Hδ＋與Hδ－的靜電引力，也稱為“雙氫鍵”，“雙氫鍵”能改變物質(zhì)的熔沸點(diǎn)，而CH3CH3分子間不存在“雙氫鍵”，熔沸點(diǎn)較低。(4)氨硼烷的相對(duì)分子質(zhì)量為31，一個(gè)氨硼烷的2×2