（全國(guó)版）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第3節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案-人教版高三全冊(cè)化學(xué)學(xué)案

第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

考試說(shuō)明

1.了解晶體的類(lèi)型，了解不同類(lèi)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(jiàn)

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。

命題規(guī)律

本節(jié)是選修3的重要組成部分，在高考中占有極其重要的地位。高考主要考查晶體類(lèi)型

的判斷；晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較；晶胞組成的計(jì)算；有關(guān)晶體密度的計(jì)算，而晶體密度的

計(jì)算具有一定難度。

板塊一主干層級(jí)突破-

考點(diǎn)1晶體和晶胞

知識(shí)梳理

1.晶體與非晶體

晶體非晶體

結(jié)構(gòu)微粒周期結(jié)構(gòu)微粒無(wú)序

結(jié)構(gòu)特征

性有序排列排列

自范性有無(wú)

性質(zhì)

熔點(diǎn)固定不固定

特征

異同表現(xiàn)各向異性各向同性

實(shí)例冰、NaCLFe玻璃、石蠟

二者區(qū)間接方法看是否有固定的熠點(diǎn)

別方法科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)

2.獲得晶體的三條途徑

⑴熔融態(tài)物質(zhì)凝固。

(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)o

⑶溶質(zhì)從溶液中析出。

3.晶胞

⑴概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

⑵晶體與晶胞的關(guān)系：數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”構(gòu)成晶體。

⑶晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算一一均攤法：如某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子有工屬

n

于這個(gè)晶胞。

易錯(cuò)詈卷

(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻

璃。

(2)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。

(3)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”。

(4)區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法是對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。

(5)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

粒子

（6）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l/3o

【基礎(chǔ)辨析】

判斷正誤，正確的畫(huà)“，錯(cuò)誤的畫(huà)“X”。

（1）具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體。（X）

（2）晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性地排列。（J）

（3）區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是測(cè)定其有無(wú)固定熔、沸點(diǎn)。（義）

（4）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。（J）

（5）立方晶胞中，頂點(diǎn)上的原子被4個(gè)晶胞共用。（義）

（6）缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會(huì)慢慢變?yōu)橥昝赖木w。（J）

￡題組一晶體與非晶體的區(qū)別

1.如圖是物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)認(rèn)真觀察兩圖，判斷下列說(shuō)法正確的是（）

飛

A.兩種物質(zhì)在一定條件下都會(huì)自動(dòng)形成有規(guī)則幾何外形的晶體

B.I形成的固體物理性質(zhì)有各向異性

C.II形成的固體一定有固定的熔點(diǎn)

D.二者的X-射線衍射圖譜是相同的

答案B

解析由微觀結(jié)構(gòu)示意圖可知I為晶體，II為非晶體，晶體具有規(guī)則的幾何外形，具有

各向異性和固定的熔點(diǎn)，用X-射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，晶體內(nèi)部的微粒在空間呈現(xiàn)有規(guī)則的

重復(fù)排列，非晶體則沒(méi)有這些性質(zhì)。

2.如圖是a、b兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，下列說(shuō)法中正確的是（）

解析晶體有固定的熔點(diǎn)，由圖a來(lái)分析，中間有一段溫度不變但一直在吸收能量，這

段就代表a晶體在熔化；由b曲線可知，溫度一直在升高，所以找不出固定的熔點(diǎn)，b為非

晶體。

c題組二晶胞中微粒個(gè)數(shù)的計(jì)算

3.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（）

A.1：3：1

C.2：2：1D.1：3：3

答案A

解析利用均攤法計(jì)算。據(jù)圖知，該正方體中A原子個(gè)數(shù)=8X：=1,B原子個(gè)數(shù)=6X9

O乙

=3,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1：3：1。

4.（l）Ti的氧化物和CaO相互作用形成鈦酸鹽，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶胞中Ca?+

的配位數(shù)是,該晶胞的化學(xué)式為o

（2）M原子的外圍電子排布式為3s23P5,與銅形成化合物的晶胞如圖所示（黑點(diǎn)代表銅原

子），該晶體的化學(xué)式為。

答案(1)12CaTiO3

(2)CuCl

解析(1)根據(jù)晶胞圖可知，距離C1+最近且距離相等的O?一有12個(gè)，故Ca"的配位數(shù)

為12,該晶胞中Ca?+數(shù)目=1,Ti計(jì)數(shù)目=8x9=1,02-數(shù)目=12XJ=3,故化學(xué)式為CaTi03o

(2)根據(jù)M的外圍電子排布式為3s23P5,確定M為Cl元素，該晶胞中C1原子數(shù)目=8

O

+6x|=4,Cu原子數(shù)目=4,故化學(xué)式為CuCL

考點(diǎn)2四類(lèi)晶體的組成和性質(zhì)

梳理

i.四種類(lèi)型晶體的比較

類(lèi)型

分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體

比較

金屬陽(yáng)離

構(gòu)成粒子分子原子子、自由陰、陽(yáng)離子

電子

粒子間范德華力

的相互（某些含共價(jià)鍵金屬就離子鍵

作用力氫鍵）

有的很大,

硬度較小很大較大

有的很小

有的很直,

熔、沸點(diǎn)較低很高有的赫較高

續(xù)表

、類(lèi)型

分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體

比較

大多易溶于

難溶于任常見(jiàn)溶劑

溶解性相似相溶水等極性

何溶劑難溶

溶制

一般不具

一般不導(dǎo)晶體不導(dǎo)電.

導(dǎo)電、有導(dǎo)電性，電和熱的

電，溶于水水溶液或熔

傳熱性個(gè)別為半良導(dǎo)體

后有的導(dǎo)電融態(tài)導(dǎo)電

導(dǎo)體

大多數(shù)非金

部分非金金屬氧化物

屬單質(zhì)、氣態(tài)

屬單質(zhì)（如（如KJ）、

氫化物、酸、金屬單質(zhì)

金剛石、硅、Na4））、強(qiáng)

物質(zhì)類(lèi)別非金屬氧化與合金（如

晶體硼），部堿（如KOH、

及舉例物（Si。除Na、Al、Fe、

分非金屬NaOH）、絕

外）、絕大多青銅）

化合物（如大部分鹽

數(shù)有機(jī)物（有

SiC.SiCX）（如NaCl）

機(jī)鹽除外）

2.離子晶體的晶格能

（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：kJ?moF1,

⑵影響因素

①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。

②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。

（3）與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系

晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定,且熔點(diǎn)越高，硬度越大。

易錯(cuò)魯0（1）原子晶體一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體可能不

含共價(jià)鍵。

（2）含陰離子的晶體中一定含有陽(yáng)離子，但含陽(yáng)離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬

晶體。

(3)原子晶體的熔點(diǎn)不一定比離子晶體高，如石英的熔點(diǎn)為1710℃,MgO的熔點(diǎn)為

2852℃o

(4)金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的熔點(diǎn)高，如Na的熔點(diǎn)為97℃,尿素的熔點(diǎn)

為132.7℃0

(5)由原子形成的晶體不一定是原子晶體，如由稀有氣體形成的晶體是分子晶體。

(6)依據(jù)導(dǎo)電性判斷晶體類(lèi)型

①離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時(shí)能導(dǎo)電。

②原子晶體一般為非導(dǎo)體。

③分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于

水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動(dòng)的離子，也能導(dǎo)電。

④金屬晶體是電的良導(dǎo)體。

(7)同種晶體熔點(diǎn)高低的比較

①原子晶體

原子半徑越小|一I鍵長(zhǎng)越短|一I鍵能越大|-I熔點(diǎn)越高

如熔點(diǎn)：金剛石〉碳化硅〉硅。

②離子晶體

a.一般地說(shuō)，離子所帶的電荷數(shù)越多(主要因素)，離子半徑越小，熔點(diǎn)就越高，如熔

點(diǎn)：Al2Q3>MgO>NaCl>CsClo

b.晶格能越大，離子晶體熔點(diǎn)越高。

③分子晶體

a.具有氫鍵的分子晶體熔點(diǎn)反常地高。如熔點(diǎn)：H20>H2Te>H2Se>H2SO

組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：SnH，GeH，SiH，CH4。

b.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔點(diǎn)越高，如

熔點(diǎn)：CO>N?o

c.對(duì)于有機(jī)物的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔點(diǎn)越低。如熔點(diǎn)：

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>

CH3

CH3—CH—CH2—CH3>CH3-c—CH3O

CH3CH3

④金屬晶體

金屬原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：Na<Mg<Alo

【基礎(chǔ)辨析】

判斷正誤，正確的畫(huà)“，錯(cuò)誤的畫(huà)“義”。

（1）由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體。（X）

（2）在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子。（J）

（3）在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子。（X）

（4）原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高。（X）

（5）分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低。（義）

（6）碳有三種同素異形體：金剛石、石墨和C6。，其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋篊60>金剛石）

石墨。（X）

￡題組一晶體類(lèi)型的判斷

Cu

1.怩可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：4NH3+3F2^^NF3+3NH4Fo上述

化學(xué)方程式中的5種物質(zhì)沒(méi)有涉及的晶體類(lèi)型為（）

A.離子晶體B.分子晶體

C.原子晶體D.金屬晶體

答案C

解析NH3>F2>NF3屬于分子晶體，Cu屬于金屬晶體，NH&F屬于離子晶體。

2.現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)（℃）數(shù)據(jù)：

B

A組C組D組

組

Li：

金剛石：3550HF：-83NaCl

181

Na：

硅晶體：1410HC1：-115KC1

98

K：

硼晶體：2300HBr：-89RbCl

64

Rb：

二氧化硅：1723HI：-51MgO：2800℃

39

據(jù)此回答下列問(wèn)題：

(1)由表格可知，A組熔點(diǎn)普遍偏高，據(jù)此回答：

①A組屬于晶體，其熔化時(shí)克服的粒子間的作用力是0

②二氧化硅的熔點(diǎn)高于硅，是由于o

③硼晶體的硬度與硅晶體相對(duì)比：。

(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))，可

以用理論解釋。

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硬度小②水溶液能導(dǎo)電③固體能導(dǎo)電④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電

(5)D組晶體中NaCl、KCKRbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋琈gO晶體

的熔點(diǎn)高于三者，其原因解釋為

答案(1)①原子共價(jià)鍵②0的原子半徑小于Si的原子半徑，Si-0的鍵長(zhǎng)小于

Si—Si的鍵長(zhǎng)，Si—0的鍵能大于Si—Si的鍵能③硼晶體大于硅晶體

(2)金屬鍵①②③④電子氣

(3)HF分子間能形成氫鍵(4)②④

(5)NaCl>KCl>RbClMgO晶體為離子晶體，離子晶體中離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小,

晶格能越大，熔點(diǎn)越高

解析(DA組由非金屬元素組成，熔點(diǎn)很高，屬于原子晶體，熔化時(shí)需破壞共價(jià)鍵。

由共價(jià)鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長(zhǎng)短，鍵能大，晶體的熔點(diǎn)高，硬度大。

(2)B組都是金屬，存在金屬鍵，具有金屬晶體的性質(zhì)，可以用電子氣理論解釋相關(guān)物

理性質(zhì)。

(3)C組鹵化氫晶體屬于分子晶體，HF熔點(diǎn)高是由于分子之間形成了氫鍵。

(4)D組是離子化合物，熔點(diǎn)高，具有離子晶體的性質(zhì)。

(5)晶格能與離子電荷數(shù)和離子半徑有關(guān)，電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大，晶體

熔點(diǎn)越高。

C題組二晶體熔點(diǎn)的比較

3.下面的排序不正確的是()

A.熔點(diǎn)由高到低：Na>Mg>Al

B.硬度由大到?。航饎偸堤蓟琛稻w硅

C.晶體熔點(diǎn)由低到高：CF4<CCl4<CBr4<CI4

D.晶格能由大到?。篘aF>NaCl>NaBr>NaI

答案A

解析A項(xiàng),金屬離子的電荷越多、半徑越小，其熔點(diǎn)越高，則熔點(diǎn)由高到低為Al>Mg>Na,

錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長(zhǎng)C—C〈C—Si〈Si—Si,則硬度由大到

小為金剛石>碳化硅>晶體硅，正確；C項(xiàng)，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范

德華力越大，晶體的熔點(diǎn)越高，則晶體熔點(diǎn)由低到高順序?yàn)镃F4<CC14<CBr4<Cl4,正確；D

項(xiàng)，電荷相同的離子，離子半徑越小，晶格能越大，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑由小到大，

則晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaI,正確。

4.下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由高到低的順序排列正確的是()

①Hg>l2>02②SiCVKCDCO③Rb〉K>Na?Al>Mg>Na⑤金剛石〉晶體硅〉二氧化硅〉

碳化硅⑥CI，CBr4〉CC14>CF4>CH4⑦生鐵〉純鐵〉鈉〉冰⑧KCl>NaCl>BaO>CaO

A.①②④B.②④⑥

C.②⑥⑦D.④⑥⑦

答案B

解析①常溫下，Hg為液態(tài)，L為固態(tài)，為氣態(tài)，故熔點(diǎn)：I2>Hg>02,錯(cuò)誤；②SiO?

為原子晶體，KC1為離子晶體，CO為分子晶體，故熔點(diǎn)：SiO2>KCl>CO,正確；③金屬鍵強(qiáng)

度：Na>K>Rb,故熔點(diǎn)：Na〉K>Rb,錯(cuò)誤；④金屬鍵強(qiáng)度：Al>Mg>Na,故熔點(diǎn)：Al>Mg>Na,正

確；⑤共價(jià)鍵強(qiáng)度：C—OSi—0>Si—OSi—Si,故熔點(diǎn)：金剛石〉二氧化硅〉碳化硅〉晶體硅，

錯(cuò)誤；⑥CL、CBn、CCK、CEt、CH4均屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越

大，熔點(diǎn)越高，正確；⑦合金的熔點(diǎn)低于其成分金屬，故熔點(diǎn)生鐵〈純鐵，錯(cuò)誤；⑧離子晶

體熔點(diǎn)的高低取決于晶體中晶格能的大小，離子半徑越小，離子所帶電荷越多，晶格能越大,

熔點(diǎn)越高。離子半徑：Ba2+>Cr>K+>Ca2+>02->Na+,故熔點(diǎn)CaO〉BaO>NaCl>KCl,錯(cuò)誤。

考點(diǎn)3典型晶體模型

知識(shí)梳理

1.四種典型晶體模型

晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解

(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)

U虱^。9。28，(2)鍵角均為109°28'

金

剛(3)最小碳環(huán)由g個(gè)C組成且六

石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CC鍵數(shù)之比為

1:2

(1)每個(gè)Si與L個(gè)o以共價(jià)鍵結(jié)

Si—9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

SiOo個(gè)“;O”，〃(Si):“(0)=1：2

(3)最小環(huán)上有心個(gè)原子，即6

個(gè)0,6個(gè)Si

續(xù)表

晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解

(1)8個(gè)C()2分子構(gòu)成立方體且

在6個(gè)面心又各占據(jù)1個(gè)CO?

分子

(2)每個(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o

鄰的C()2分子有工個(gè)

(1)每個(gè)水分子與3個(gè)水分子相鄰

(2)分子以氫鍵相連接，含1mol

H2O的冰中.最多可形成2moi

“氫鍵”

續(xù)表

體

晶晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解

(1)每個(gè)Na+(。一)周?chē)染嗲?/p>

緊鄰的0一(Na+)有6個(gè)。每個(gè)

N

4acNa+周?chē)染嗲揖o鄰的Na+有

<型

u個(gè)

(2)每個(gè)晶胞中含g個(gè)Na4和*

離

子個(gè)cr

晶

體

(1)每個(gè)Cs+周?chē)染嗲揖o鄰的

C廠有烏個(gè)，每個(gè)Cs+(C廠)周?chē)?/p>

等距且緊鄰的?5+(。一)有0個(gè)

(2)如圖為8個(gè)晶胞，每個(gè)晶胞中

OCs+含1個(gè)Cs+、i個(gè)cr

ocr

簡(jiǎn)單

典型代表P。.配位數(shù)為〉空間利

立方

用率52%

堆積

面心

又稱(chēng)為銅型.典型代表Cu、Ag、

立方

Au.配位數(shù)為舊，空間利用率

最密

74%

堆積

金

屬

品

體心

體又稱(chēng)為鉀型?典型代表Na、K、

立方

Fc.配位數(shù)為8,空間利用率68%

堆積

六方又稱(chēng)為鎂型.典型代表Mg、Zn、

最密Ti?配位數(shù)為止,空間利用率

堆積74%

2.晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算

(1)晶胞質(zhì)量=晶胞占有的微粒的質(zhì)量=晶胞占有的微粒數(shù)X/。

晶胞占有的微粒體積

(2)空間利用率=

晶胞體積

(3)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)

①面對(duì)角線長(zhǎng)=/a。

②體對(duì)角線長(zhǎng)=/a。

③體心立方堆積4r=/a(r為原子半徑)。

④面心立方堆積4r=4a(r為原子半徑)。

易錯(cuò)

(1)判斷某種粒子周?chē)染嗲揖o鄰的粒子數(shù)目時(shí),

要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na+周?chē)腘a+數(shù)目(Na+用表示):

X-z面y-z面面三維坐標(biāo)系

每個(gè)面上有4個(gè)，共計(jì)12個(gè)。

(2)簡(jiǎn)單立方堆積屬非密堆積方式；體心立方堆積屬密堆積方式；面心立方堆積和六方

堆積屬最密堆積方式。

(3)石墨晶體模型

石墨晶體是強(qiáng)令犁晶體，呈層不縝花I。同層內(nèi)碳原子以共價(jià)鍵形成正六邊形平面結(jié)構(gòu),

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?層與層之間以分子

間作用力結(jié)合。所以石墨晶體熔、沸點(diǎn)很高，但硬度不大，有滑膩感，能導(dǎo)電。

【基礎(chǔ)辨析】

判斷正誤，正確的畫(huà)“，錯(cuò)誤的畫(huà)“X”。

(1)1mol金剛石和SiOz中含有的共價(jià)鍵數(shù)目均為4釀(X)

(2)金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子。(J)

(3)氯化鈉晶體中，每個(gè)Na+周?chē)嚯x相等且最近的Na+共有6個(gè)。(X)

(4)冰中包含的作用力有范德華力、氫鍵和共價(jià)鍵。(J)

(5)金屬晶體能導(dǎo)電是因?yàn)榻饘倬w在外加電場(chǎng)作用下可失去電子。(X)

/題組一根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷晶體類(lèi)型

1.碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖依次是Cg石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖:

回答下列問(wèn)題：

(1)金剛石、石墨、Coo＞碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為o

(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為、o

(3)C60屬于晶體，石墨屬于晶體。

(4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm,而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。

其原因是金剛石中只存在C-C間的共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在

共價(jià)鍵，還有鍵。

答案(1)同素異形體

(2)sp3sp2

(3)分子混合

(4)ooJI(或大JI)

解析(1)金剛石、石墨、Ce。、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互稱(chēng)為同素異

形體。

(2)金剛石中碳原子與相鄰四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，C原子采取sp，雜化方式；石

墨中的碳原子用sp?雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以。鍵結(jié)合。

(3)C6。中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨的層內(nèi)原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，層與

層之間以范德華力結(jié)合，所以石墨屬于混合晶體。

(4)在金剛石中只存在C—C之間的。鍵；石墨層內(nèi)的C—C之間不僅存在。鍵，還存

在m鍵。

2.有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成，對(duì)這三

種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表：

X熔點(diǎn)5f水溶液與Ag+

水溶性導(dǎo)電性

/℃度反應(yīng)

A811易溶水溶液或白色沉淀

大熔融導(dǎo)電

株

B3500不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)

大

布液態(tài)不導(dǎo)

C易溶白色沉淀

114.2小電

(1)晶體的化學(xué)式分另?為A、B、Co

(2)晶體的類(lèi)型分別是A、B、C。

(3)晶體中微粒間作用力分別是A、B、Co

答案(l)NaClCHC1

(2)離子晶體原子晶體分子晶體

(3)離子鍵共價(jià)鍵范德華力

解析根據(jù)所述A、B、C晶體的性質(zhì)可知，A為離子晶體，只能為NaCL微粒間的作用

力為離子鍵，B應(yīng)為原子晶體，只能為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C應(yīng)為分子晶體,

且易溶，只能為HC1,微粒間的作用力為范德華力。

Q題組二常見(jiàn)晶胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算

3.(1)銅是第四周期最重要的過(guò)渡元素之一，已知CuH晶體結(jié)構(gòu)單元如右圖所示。該化

合物的密度為Pg-cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為兒，則該晶胞中Cu原子與H原子之間的

最短距離為cm(用含P和4的式子表示)。

(2)CuFeS.2的晶胞如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.524nm,b—Q.524nm,c—1.032nm；CuFeS?

的晶胞中每個(gè)Cu原子與個(gè)S原子相連，列式計(jì)算晶體密度P=

?CuOFe⑤S

(3)NaH具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，已知NaH晶體的晶胞參數(shù)a=488pm,Na*半徑為102pm,

『的半徑為,NaH的理論密度是g?cnT3。

答?山案⑴,、#手又3寸/4X不65

(2)4

_1

4X184g,mol?_3

(0.524X10'7cm)2Xl.032X10-7cmX6.02X102331g*Cm

(3)142pm1.37

解析(l)CuH晶胞中有Cu原子數(shù)目=8X9+6X^=4,含有H原子數(shù)目=4,則晶胞的

oZ

3/4X65'巧3/4X65

邊長(zhǎng)=\/h^cni,則Cu原子與H原子之間的最短距離=邛乂\cm0

\lJVA9P4PJVA

(2)根據(jù)晶胞圖可知，每個(gè)Cu原子與4個(gè)S原子相連,該晶胞中含有Cu原子數(shù)目=8義白

O

+4xj+l=4,含有Fe原子數(shù)目=4X；+6X；=4,含有S原子數(shù)目=8個(gè)，故化學(xué)式為

、、心心4m_____4X(64+56+32X2)g?mol_1__________

CuFeSz,該明體常度P=7=(o.524X10-7cm)2X1,032X10^7cmX6.02X102331

g,cm-3o

(3)由NaCl晶胞可知，NaH晶胞中Na+位于棱上和體心，IT位于頂點(diǎn)和面心，故NaH晶

胞的邊長(zhǎng)相當(dāng)于『的直徑和Na+的直徑之和，故IT的半徑為

L

4"P“：02PmX2=j2pnioNaH晶胞中含有4個(gè)Na+和4個(gè)IT,則該晶體的密度為

0；「023g4-(488X1O-10cm)3?=l.37g-cnT3

晶胞各物理量的計(jì)算

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：百乂p乂N『nXM,a表示

晶胞的棱長(zhǎng)，。表示密度，猴表示阿伏加德羅常數(shù)的值，〃表示1mol晶胞中所含晶體的物

質(zhì)的量，〃表示晶體的摩爾質(zhì)量。

(1)計(jì)算晶體密度的方法

(2)計(jì)算晶體中微粒間距離的方法

板塊二高考真題實(shí)戰(zhàn)?

1.［2017?高考題組］(1)［全國(guó)卷I］鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有

著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：

①K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_________________________

②KI0,晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為a=

0.446nm,晶胞中K、I、0分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與。間的最短距

離為nm,與K緊鄰的0個(gè)數(shù)為。

③在KI03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，。處

于________位置。

(2)［全國(guó)卷H］我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽

(Ns)6(H30)3(NHJ￡1(用R代表),回答下列問(wèn)題：

R的晶體密度為dg?cmT其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個(gè)［①)6(壓0)3(陽(yáng))￡1］

單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M,則y的計(jì)算表達(dá)式為

⑶［全國(guó)卷m］研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2=CH3OH+HZO)中，Co氧化

物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉?wèn)題：

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a=0.420nm,則r(0")為nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶

胞參數(shù)為a'=0.448nm,則r(Mn2+)為nm。

答案(1)①K原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少，金屬鍵較弱②0.31512③體心棱

心

⑵『或?qū)憍iL

(3)0.1480.076

解析(1)①Cr的原子半徑小于K且其價(jià)電子數(shù)較多，則Cr的金屬鍵強(qiáng)于K,故Cr的

熔、沸點(diǎn)較高。

②K與。間的最短距離為半a=*X0.446nm^O.315nm；由于K、0分別位于晶胞的

頂角和面心，所以與K緊鄰的0原子為12個(gè)。

③根據(jù)KIOs的化學(xué)式及晶胞結(jié)構(gòu)可畫(huà)出KIOs的另一種晶胞結(jié)構(gòu)，如圖，可看出K處于

體心，0處于棱心。

(2)晶胞的質(zhì)量為dg/cm^X(aXl(T7cm)3=/d><io-2ig,?個(gè)該單元的質(zhì)量為〃g,則

-21

—adX1一0g』〃,乂故尸e6023才或一成丁羽、*八1八。一2))

(3)因?yàn)??一采用面心立方最密堆積方式,面對(duì)角線是-半徑的4倍，即4r(02-)=@,

解得r(0")-0.148nm；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，棱上陰陽(yáng)離子相切,因此2r(Mn?+)+2r(0&

一)=0.448nm,所以MMn")=0.076nmo

2.［2016-高考題組］(1)［全國(guó)卷I改編］下圖為Ge單晶的晶胞。

已知a=565.76pm,其密度為g?cnT“列出計(jì)算式即可)。

(2)［全國(guó)卷H］某銀白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。

①晶胞中銅原子與鎂原子的數(shù)量比為O

②若合金的密度為dg?cm-3,晶胞參數(shù)a=nmo

(3)[全國(guó)卷III]GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,密度為Pg-cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。

該晶體的類(lèi)型為,Ga與As以鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為四

-1-1

g,mol^nMsg-mol,原子半徑分別為正pm和八pm,阿伏加德羅常數(shù)值為兒，則GaAs

晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

8X73

答案⑴6.02X565.763

2511

⑵①3：1②6.02X1023XJ3X10,7

處xioT°4P（＞L+A）

⑶原子晶體共價(jià)X100%

3(源+弧)

8X73

解析(1)1個(gè)晶胞含有8個(gè)錯(cuò)原子，PX107g?cm3

一6.02X565.763

(2)①Cu原子位于面心，個(gè)數(shù)為6X<=3,Ni原子位于頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為8X：=1,銅原子

Zo

64X3+59

與銀原子的數(shù)量比為3：1。②以該晶胞為研究對(duì)象，則g=dg?cm-3X（aX10-

3/251

7cm))解得a=Q6.02X10"XdXl°'。

(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，結(jié)

合GaAs的熔點(diǎn)知GaAs是原子晶體。首先用均攤法計(jì)算出1個(gè)晶胞中含有As原子的個(gè)數(shù)：8義弓

O

+6X^=4,再通過(guò)觀察可知1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Ga原子。4個(gè)As原子和4個(gè)Ga原子的總

44_

-30-303

體積n=4X(-JiX10Xns+-JIX10xA)cm；1個(gè)晶胞的質(zhì)量為4個(gè)As原子和4個(gè)

Ga原子的質(zhì)量之和，即［半+半［g,所以1個(gè)晶胞的體積(凝+寐Jcm\最后由

匕/松即得結(jié)果。

3.［2015?高考題組］(1)［全國(guó)卷II］A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，亡

和B+具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D

元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子?；卮鹣铝袉?wèn)題：

A和B能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，晶胞參數(shù)a=0.566nm,F的化學(xué)式

為;晶胞中A原子的配位數(shù)為；列式計(jì)算晶體F的密度

(2)［四川高考］X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬

同族元素；Z和U位于第VHA族；X和Z可形成化合物XZ”Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的

電子總數(shù)相等；T的一種單質(zhì)在空氣中能夠自燃。

X所在周期元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中，酸性最強(qiáng)的是(填化學(xué)

式)；Z和U的氫化物中沸點(diǎn)較高的是(填化學(xué)式)；Q、R、U的單質(zhì)形成的晶體,

熔點(diǎn)由高到低的排列順序是(填化學(xué)式)。

答案⑴Na28

_________4X62g?mo]-__________?_3

（0.566X10^7cm）3X6.02X1023mol-1^2-27g*Cm

（2）HN03HFSi、Mg、Cl2

解析（1）C的核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C可能是Li或P,但是A、B、

C、D原子序數(shù)依次增大，且B存在離子形式，所以C應(yīng)為P,D的最外層只有一個(gè)未成對(duì)電

子，且C、D同周期，所以D為Cl。A?一和B+的電子層結(jié)構(gòu)相同，則A為0,B為Na。由晶

胞圖知，小球有8個(gè)，大球有8X《+6X1=4,所以化學(xué)式為NaQ。小球?yàn)镹a,大球?yàn)?。

A為0,由晶胞結(jié)構(gòu)知，面心上的1個(gè)0連有4個(gè)Na,在相鄰的另一個(gè)晶胞中，0也連有4

個(gè)Na,故0的配位數(shù)為8。1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Na20,根據(jù)密度公式有：0=岸衛(wèi)浮與山

VNK,a

4X62g,mol?_3

6.02X1023mor^CO.566X10-7cm）3^2-27g.cm?

（2）根據(jù)題目信息可推知X、Z、Q、R、T、U分別為C、F、Mg、Si、P、Cl。X位于第二

周期，該周期元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中，酸性最強(qiáng)的是HNO3；HF分子間存在氫鍵,

所以HF的沸點(diǎn)高于HC1的；Mg為金屬晶體，Si單質(zhì)為原子晶體，CL為分子晶體，故熔點(diǎn)

Si>Mg>Cl