（新課改省份專用）2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 第四節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案（含解析）.doc

第四節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)(一)晶體常識(shí)和常見(jiàn)四種晶體的性質(zhì) 【精講精練快沖關(guān)】知能學(xué)通1晶體(1)晶體與非晶體的比較 比較晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征構(gòu)成粒子周期性有序排列構(gòu)成粒子無(wú)序排列性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法測(cè)定其是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行 X射線衍射實(shí)驗(yàn)(2)晶胞概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。晶體中晶胞的排列無(wú)隙并置a無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同。2四種晶體類型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 晶體類型比較項(xiàng)目分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽(yáng)離子、自由電子陰、陽(yáng)離子粒子間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價(jià)鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點(diǎn)較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見(jiàn)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)電物質(zhì)類別及實(shí)例大多數(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)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Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH)、絕大部分鹽(如NaCl)注意常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。共價(jià)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。共價(jià)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。題點(diǎn)練通1.下列屬于分子晶體的性質(zhì)的是()A組成晶體的微粒是離子B能溶于CS2，熔點(diǎn)為112.8 ，沸點(diǎn)為444.6 C熔點(diǎn)為1 400 ，可作半導(dǎo)體材料，難溶于水D熔點(diǎn)高，硬度大解析：選B分子晶體的組成微粒是分子，A錯(cuò)誤；分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點(diǎn)低，硬度小，晶體固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電，C、D錯(cuò)誤；極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，B正確。2根據(jù)表中幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()NaClMgOAlCl3SiCl4單質(zhì)B熔點(diǎn)/8012 852190682 300沸點(diǎn)/1 4653 600182.7572 500注：AlCl3熔點(diǎn)在2.5105Pa條件下測(cè)定。ASiCl4常溫下是液態(tài) B單質(zhì)B是共價(jià)晶體 CAlCl3是分子晶體 DMgO是金屬晶體解析：選D根據(jù)晶體性質(zhì)特點(diǎn)及表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，SiCl4熔點(diǎn)為68 ，沸點(diǎn)為57，常溫下為液體，A正確；單質(zhì)B的熔、沸點(diǎn)很高，是共價(jià)晶體，B正確；AlCl3的熔、沸點(diǎn)低，是分子晶體，C正確；MgO是離子晶體，D錯(cuò)誤。3下列四種有關(guān)性質(zhì)的敘述，可能屬于金屬晶體的是()A由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低B固體或熔融后易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000 左右C由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高D固體不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電解析：選B由分子間作用力結(jié)合而成，熔點(diǎn)低，屬于分子晶體的性質(zhì)，A錯(cuò)誤；由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，屬于原子晶體的性質(zhì)，C錯(cuò)誤；固體不導(dǎo)電，但溶于水或熔融后能導(dǎo)電，屬于離子晶體的性質(zhì)，D錯(cuò)誤。4.在一定條件下，可得到一種共價(jià)晶體CO2(如圖所示)，下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A該晶體中含有極性鍵B該晶體易汽化，可用作制冷材料C該晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D該晶體硬度大，可用作耐磨材料解析：選B共價(jià)晶體CO2具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其成鍵情況也發(fā)生了變化，由原來(lái)的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I，但化學(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵，故A正確；共價(jià)晶體具有硬度大，熔、沸點(diǎn)高等特點(diǎn)，故C、D正確，B錯(cuò)誤。5(1)(2017全國(guó)卷)Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了鍵外，還存在_。(2)(2016全國(guó)卷)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其微粒之間存在的作用力是_。(3)(2016全國(guó)卷)單質(zhì)銅及鎳都是由_鍵形成的晶體。(4)(2015全國(guó)卷)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，其固體屬于_晶體。(5)(2015全國(guó)卷)氧和鈉的氫化物所屬的晶體類型分別為_(kāi)和_。答案：(1)離子鍵和鍵(鍵)(2)共價(jià)鍵(3)金屬(4)分子(5)分子晶體離子晶體 6(1)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無(wú)色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4，呈正四面體構(gòu)型。試推測(cè)Ni(CO)4的晶體類型是_，Ni(CO)4易溶于_(填標(biāo)號(hào))。A水 B四氯化碳C苯 D硫酸鎳溶液 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁元素與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為Al2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知Al2Cl6在加熱時(shí)易升華，Al2Cl6屬于_(填晶體類型)晶體 。NaAl(OH)4屬于_(填晶體類型)晶體，存在的化學(xué)鍵有_。(3)原子簇是由幾個(gè)到幾百個(gè)原子形成的聚集體，如鋁原子簇Al13、Al14。已知原子簇價(jià)電子總數(shù)為2,8,20,40,58時(shí)，原子簇通?？煞€(wěn)定存在。其中Al13的性質(zhì)與鹵素性質(zhì)相似，則鋁原子簇Al13屬于_晶體，鋁原子之間的作用力為_(kāi)。解析：(1)由“易揮發(fā)性液體”可知Ni(CO)4是分子晶體，由“正四面體構(gòu)型”可知Ni(CO)4是非極性分子，易溶于非極性溶劑四氯化碳和苯中。(2)由圖可知，Al2Cl6是分子晶體。NaAl(OH)4是離子化合物，故是離子晶體，存在離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵。(3)由題目信息可知，鋁原子簇Al13應(yīng)為分子晶體，內(nèi)部鋁原子之間的作用力為共價(jià)鍵。答案：(1)分子晶體BC(2)分子離子離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵(3)分子共價(jià)鍵方法規(guī)律“五依據(jù)”突破晶體類型判斷(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷離子晶體的構(gòu)成粒子是陰、陽(yáng)離子，粒子間的作用是離子鍵。共價(jià)晶體的構(gòu)成粒子是原子，粒子間的作用是共價(jià)鍵。分子晶體的構(gòu)成粒子是分子，粒子間的作用為范德華力或氫鍵。金屬晶體的構(gòu)成粒子是金屬陽(yáng)離子和自由電子，粒子間的作用是金屬鍵。(2)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)是分子晶體。常見(jiàn)的共價(jià)晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見(jiàn)的共價(jià)晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)(常溫汞除外)與合金是金屬晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至1 000余度。共價(jià)晶體熔點(diǎn)高，常在1 000度至幾千度。分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低溫度。金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹?4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷離子晶體水溶液及熔化時(shí)能導(dǎo)電。共價(jià)晶體一般為非導(dǎo)體。分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要指酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電。金屬晶體是電的良導(dǎo)體。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷離子晶體硬度較大或硬而脆。共價(jià)晶體硬度大。分子晶體硬度小且較脆。金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。7.下列物質(zhì)的熔點(diǎn)高低順序正確的是()A金剛石>碳化硅>晶體硅B氧化鋁>氯化鉀>氯化鈉CH2O>NH3>PH3>AsH3D生鐵>Na>純鐵解析：選A鍵能：CC>SiC>SiSi，鍵能越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高，A正確；因?yàn)镹a的離子半徑比K小，NaCl的離子鍵強(qiáng)于KCl，故NaCl晶體的熔點(diǎn)高于KCl晶體，B錯(cuò)誤；PH3和AsH3中不存在氫鍵，其熔點(diǎn)高低與范德華力有關(guān)，而相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高，故PH3的熔點(diǎn)低于AsH3，C錯(cuò)誤；純鐵的熔點(diǎn)高于生鐵(合金)，鈉的熔點(diǎn)最低，D錯(cuò)誤。8下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是()ACaO與CO2 BNaCl與HCl CSiC與SiO2 DCl2與I2解析：選CA項(xiàng)，CaO是離子化合物，熔化時(shí)斷裂離子鍵，而CO2在固態(tài)時(shí)是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)；B項(xiàng)，NaCl是離子化合物，熔化時(shí)斷裂離子鍵，而HCl在固態(tài)時(shí)是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)；C項(xiàng)，SiC和SiO2都是共價(jià)晶體，熔化時(shí)斷裂的是共價(jià)鍵，與化學(xué)鍵有關(guān)；D項(xiàng)，Cl2和I2在固態(tài)時(shí)都是分子晶體，熔化時(shí)破壞的是范德華力，與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)。9(2019成都模擬)幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)()數(shù)據(jù)如表所示：A組熔點(diǎn)/B組熔點(diǎn)/C組熔點(diǎn)/D組熔點(diǎn)/金剛石：>3 550Li：181HF：83NaCl硅晶體：1 410Na：98HCl：115KCl硼晶體：2 300K：64HBr：89RbCl二氧化硅：1 732Rb：39HI：51MgO：2 800據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)由表格中數(shù)據(jù)可知，A組中物質(zhì)的熔點(diǎn)普遍偏高，A組物質(zhì)屬于_晶體，其熔化時(shí)克服的粒子間作用力是_；二氧化硅的熔點(diǎn)高于硅晶體，原因是_。(2)B組晶體中存在的作用力是_，其共同的物理性質(zhì)是_(填序號(hào))。有金屬光澤導(dǎo)電導(dǎo)熱具有延展性(3)C組中HF的熔點(diǎn)反常是由于_。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是_(填序號(hào))。硬度小水溶液能導(dǎo)電固體能導(dǎo)電熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)，MgO晶體的熔點(diǎn)高于其他三者，其原因是_。解析：(5)晶格能與離子所帶電荷數(shù)和離子半徑有關(guān)，所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，晶體熔點(diǎn)越高。答案：(1)共價(jià)共價(jià)鍵SiO鍵的鍵長(zhǎng)小于SiSi鍵的，SiO2的鍵能大(2)金屬鍵(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(4)(5)NaCl>KCl>RbClMgO為離子晶體，離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，熔點(diǎn)越高10(1)(2017全國(guó)卷)K和Cr屬于同一周期， 且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低，原因是_。(2)(2017全國(guó)卷)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO23H2=CH3OHH2O)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)，原因是_。(3)(2016全國(guó)卷)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ，其原因是_。(4)(2015全國(guó)卷)單質(zhì)氧有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是_(填分子式)，原因是_。答案：(1)K的原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少，金屬鍵較弱(2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多，CO2和H2均為非極性分子，CO2的相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大(3)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體 (4)O3O3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大11(1)Na2SO4的熔點(diǎn)為884 ，NaNO3的熔點(diǎn)為307 ，Na2SO4熔點(diǎn)更高的原因是_。(2)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石非常相似，金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)(填化學(xué)式)。(3)如表所示是一組物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)：有機(jī)物甲醇(CH3OH)丙烯(CH3CH=CH2)一氟甲烷(CH3F)相對(duì)分子質(zhì)量324234沸點(diǎn)/64.747.778.2甲醇相對(duì)分子質(zhì)量較小，沸點(diǎn)卻高于其他兩種物質(zhì)的原因是_。解析：(1)由于Na2SO4和NaNO3均為離子晶體，SO所帶電荷比NO的多，故Na2SO4熔點(diǎn)較高。(2)金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)均是共價(jià)晶體，原子半徑：C<Si，則熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镃>SiC>Si。(3)由于甲醇分子間存在氫鍵，從而導(dǎo)致甲醇沸點(diǎn)高。答案：(1)Na2SO4和NaNO3均為離子晶體，SO所帶電荷比NO的多，故熔點(diǎn)較高(2)C>SiC>Si(3)甲醇分子間存在氫鍵歸納拓展“兩角度”比較晶體熔、沸點(diǎn)的高低(1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：共價(jià)晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。 (2)同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較共價(jià)晶體原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石碳化硅硅。離子晶體一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：MgOMgCl2，NaClCsCl。分子晶體a分子間范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常高，如H2OH2TeH2SeH2S。b組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。c組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，其分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CH3ClCH3CH3。d同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如正戊烷>異戊烷>新戊烷。金屬晶體金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：NaMgAl?？键c(diǎn)(二)五類常見(jiàn)晶體模型與晶胞計(jì)算 【精講精練快沖關(guān)】知能學(xué)通1典型晶體模型(1)共價(jià)晶體(金剛石和二氧化硅)金剛石晶體中，每個(gè)C與另外 4個(gè)C形成共價(jià)鍵，CC 鍵之間的夾角是10928，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C 的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有 2 mol。SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與 4個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與 2個(gè)硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是 Si原子，1 mol SiO2中含有 4 mol SiO鍵。(2)分子晶體干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有 12個(gè)。冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的 4個(gè)水分子以氫鏈相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 2 mol“氫鍵”。(3)離子晶體NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na同時(shí)吸引 6個(gè)Cl，每個(gè)Cl同時(shí)吸引 6個(gè)Na，配位數(shù)為 6。每個(gè)晶胞含 4個(gè)Na和 4個(gè)Cl。CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl吸引 8個(gè)Cs，每個(gè)Cs吸引 8個(gè)Cl，配位數(shù)為 8。(4)石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是 2，C原子采取的雜化方式是 sp2。2幾種常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目ANaCl(含 4個(gè)Na，4個(gè)Cl)。B干冰(含 4個(gè)CO2)。CCaF2(含 4個(gè)Ca2，8個(gè)F)。D金剛石(含 8個(gè)C)。E體心立方(含 2個(gè)原子)。F面心立方(含 4個(gè)原子)。題點(diǎn)練通1.石英晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖如圖所示，在含x mol SiO2的石英晶體中，含有SiO鍵為()Ax molB2x molC3x mol D4x mol解析：選DSiO2晶體中1個(gè)Si原子連接4個(gè)O原子形成4個(gè)SiO鍵，故x mol SiO2晶體中含有4x mol SiO鍵。2.某離子晶體的晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元如圖所示。X為陰離子，在正方體內(nèi)，Y為陽(yáng)離子，分別在頂點(diǎn)和面心，則該晶體的化學(xué)式為()AY2X BYX2CY7X4 DY4X7解析：選BX在正方體內(nèi)，晶胞中的8個(gè)X離子完全被這1個(gè)晶胞占有；Y分別在頂點(diǎn)和面心，頂點(diǎn)上的離子被1個(gè)晶胞占有，面心上的離子被1個(gè)晶胞占有，所以1個(gè)晶胞實(shí)際占有的Y離子為864，則該晶體的化學(xué)式為YX2。3金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式，六方堆積(鎂型)、面心立方堆積(銅型)和體心立方堆積(鉀型)，圖a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為( )A1184 B321C984 D21149解析：選Ba中原子個(gè)數(shù)12236，b中原子個(gè)數(shù)864，c中原子個(gè)數(shù)182，所以其原子個(gè)數(shù)比是642321。4.科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造出的化合物具有超導(dǎo)性能，其晶胞如圖所示。該化合物中的K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為()A31 B13C120 D201解析：選A根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷該晶胞中含C60分子數(shù)目為812，含K原子數(shù)目為266，所以K原子與C60分子的個(gè)數(shù)比為31。5某物質(zhì)的晶體中含有a、b、c三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面面心中的b元素的原子未能畫(huà)出)。則晶體中a、b、c的原子個(gè)數(shù)比為()A131 B231C221 D133解析：選A利用均攤法計(jì)算。據(jù)圖知，該正方體中a原子個(gè)數(shù)81，b原子個(gè)數(shù)63，c原子個(gè)數(shù)1，所以晶體中a、b、c的原子個(gè)數(shù)比為131。6(2015全國(guó)卷節(jié)選)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：(1)在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接_個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有_個(gè)C原子。(2)在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接_個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有_個(gè)C原子在同一平面。解析：(1)由石墨烯的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為62。(2)由金剛石的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C可參與形成4條CC鍵，其中任意兩條邊(共價(jià)鍵)可以構(gòu)成2個(gè)六元環(huán)。根據(jù)組合知識(shí)可知四條邊(共價(jià)鍵)任選其中兩條有6組，6212。因此每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)。六元環(huán)中C原子采取sp3雜化，為空間六邊形結(jié)構(gòu)，最多有4個(gè)C原子位于同一平面。答案：(1)32(2)124方法規(guī)律晶胞中微粒的計(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。(2)方法：長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算非長(zhǎng)方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占 。(3)圖示：注意在使用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。7.(2018全國(guó)卷節(jié)選)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式)。解析：由題給圖示可知，Li位于晶胞內(nèi)部，O位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)晶胞有8個(gè)Li，O原子個(gè)數(shù)684。因此一個(gè)Li2O晶胞的質(zhì)量 g，一個(gè)晶胞的體積為(0.466 5107)3 cm3，即該晶體密度 gcm3。答案：8.(2018全國(guó)卷節(jié)選)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長(zhǎng)為a nm、FeS2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_(kāi)gcm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長(zhǎng)為_(kāi)nm。解析：分析晶胞結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e2位于棱邊和體心，S位于頂點(diǎn)和面心，因此每個(gè)晶胞中含有的Fe2個(gè)數(shù)1214，每個(gè)晶胞中含有的S個(gè)數(shù)684，即每個(gè)晶胞中含有4個(gè)FeS2。一個(gè)晶胞的質(zhì)量 g，晶胞的體積(a107)3 cm3，該晶體密度 gcm31021 gcm3。正八面體的邊長(zhǎng)即為兩個(gè)面心點(diǎn)的距離，因此正八面體的邊長(zhǎng)為a nm。答案：1021a9.(2018全國(guó)卷節(jié)選)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_(kāi)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式)。解析：金屬Zn晶體為六方最密堆積方式(A3型)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，則六棱柱上下面的面積均為6a2 cm2，則六棱柱的體積為6a2c cm3，鋅原子在六棱柱的頂點(diǎn)、上下面心和晶胞內(nèi)，一個(gè)晶胞含鋅原子個(gè)數(shù)12236，因此一個(gè)晶胞中Zn的質(zhì)量 g，由此可知，Zn的密度 gcm3。答案：六方最密堆積(A3型)10(2017全國(guó)卷節(jié)選)(1)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為a0.446 nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與O間的最短距離為_(kāi) nm，與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為_(kāi)。(2)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于_位置，O處于_位置。解析：(1)二者間的最短距離為晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)的一半，即0.446 nm0.315 nm。由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心，所以與鉀緊鄰的氧原子有12個(gè)。(2)想象4個(gè)晶胞緊密堆積，則I處于頂角，O處于棱心，K處于體心。答案：(1)0.31512(2)體心棱心11(2017全國(guó)卷節(jié)選)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a0.420 nm，則r(O2)為_(kāi)nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a0.448 nm，則r(Mn2)為_(kāi) nm。解析：因?yàn)镺2采用面心立方最密堆積方式，所以面對(duì)角線長(zhǎng)度是O2半徑的4倍，則有 4r(O2)22a2，解得r(O2)0.420 nm0.148 nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可得2r(Mn2)2r(O2)a，代入數(shù)據(jù)解得r(Mn2)0.076 nm。答案：0.1480.07612鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體材料，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鍺單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)金剛石晶胞如圖1所示，其中含有_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，碳原子在晶胞中的空間占有率為_(kāi)(不要求計(jì)算結(jié)果)。(2)晶胞有兩個(gè)基本要素：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2為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為；C為。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)。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)a565.76 pm，其密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式即可)。解析：(1)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子，面心上有6個(gè)C原子，頂點(diǎn)有8個(gè)C原子，所以金剛石晶胞中C原子數(shù)目為4688；若C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，則正方體體對(duì)角線長(zhǎng)度的就是CC鍵的鍵長(zhǎng)，即a2r，所以ra，碳原子在晶胞中的空間占有率。(2)對(duì)照晶胞圖示、坐標(biāo)系以及A、B、C的坐標(biāo)，選A作為參照，觀察D在晶胞中的位置，由B、C的坐標(biāo)可以推知D的坐標(biāo)為。類似金剛石晶胞，1個(gè)Ge單晶的晶胞中含有8個(gè)鍺原子，則 gcm3 gcm3。答案：(1)8(2)13(2019廣東六校聯(lián)考)鐵、鈷、鎳的性質(zhì)非常相似，它們的化合物應(yīng)用十分廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)。鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多的是_。(2)CoCl2溶于氨水并通入空氣，可從溶液中結(jié)晶出橙黃色的Co(NH3)6Cl3晶體。該配合物中配體分子的立體構(gòu)型是_，其中心原子的雜化軌道類型為_(kāi)。(3)鐵、鎳易與CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，F(xiàn)e(CO)5的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，則Ni(CO)4固體屬于_晶體，其中存在的化學(xué)鍵類型為_(kāi)。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點(diǎn)：NiO_(填“>”“<”或“”)FeO，原因是_。(5)Fe3O4晶體中，O2的重復(fù)排列方式如圖所示，該排列方式中存在著由如1、3、6、7的O2圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一半的Fe3填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2和另一半Fe3填充在正八面體空隙中，則Fe3O4晶體中，正四面體空隙數(shù)與O2數(shù)之比為_(kāi)，有_%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。Fe3O4晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，晶體密度為5.18 gcm3，則該晶胞參數(shù)a_pm。(寫(xiě)出表達(dá)式)解析：(1)鐵是26號(hào)元素，基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2；鈷、鎳的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式分別為3d74s2、3d84s2，三種元素原子的核外未成對(duì)電子數(shù)分別為4、3、2，未成對(duì)電子數(shù)最多的是鐵。(2)在Co(NH3)6Cl3晶體中配體分子是氨氣分子，氨氣分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)3(531)314，立體構(gòu)型是三角錐形，其中心原子的雜化軌道類型為sp3。(3)Fe(CO)5的熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，熔沸點(diǎn)較低，因此Ni(CO)4的熔沸點(diǎn)也較低，Ni(CO)4固體屬于分子晶體；存在的化學(xué)鍵有配位鍵、共價(jià)鍵。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說(shuō)明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。由于Ni2的離子半徑小于Fe2的離子半徑，所以熔點(diǎn)是NiO>FeO。(5)結(jié)構(gòu)中如1、3、6、7的O2圍成的正四面體空隙有8個(gè)，O2數(shù)目為864，故正四面體空隙數(shù)與O2數(shù)目之比為8421；如圖結(jié)構(gòu)單元中每個(gè)棱心均為正八面體空隙中心，每個(gè)棱心被圖示結(jié)構(gòu)單元所共用，故1個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元中正八面體空隙數(shù)目為1214,1個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有4個(gè)O2，故有2個(gè)Fe3和1個(gè)Fe2，由題可知1個(gè)Fe3和1個(gè)Fe2填充在正八面體空隙中，即還有2個(gè)正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子，有50%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，1 mol晶胞的質(zhì)量為8g8232 g，則晶體密度5.18 gcm3，故a1010pm。答案：(1)3d64s2鐵(或Fe)(2)三角錐形sp3(3)分子配位鍵、共價(jià)鍵(4)>相同電荷的離子，半徑越小，離子間的靜電作用力越大，離子晶體的晶格能越大(5)21501010歸納拓展晶胞參數(shù)及相關(guān)計(jì)算 (1)晶胞參數(shù)晶胞的形狀和大小可用6個(gè)參數(shù)來(lái)表示，包含晶胞的3組棱長(zhǎng)a、b、c和3組棱相互間的夾角、。如立方晶胞中，晶胞參數(shù)abc，90。晶胞參數(shù)的計(jì)算(2)晶體密度的計(jì)算方法(3)空間利用率。(4)金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設(shè)棱長(zhǎng)為a)面對(duì)角線長(zhǎng)a。體對(duì)角線長(zhǎng)a。體心立方堆積4ra(r為原子半徑)。面心立方堆積4ra(r為原子半徑)。