2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章微型專(zhuān)題五晶體類(lèi)型的判斷及晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算教案魯科版選修3

PAGEPAGE20微型專(zhuān)題(五)晶體類(lèi)型的推斷及晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.能辨識(shí)常見(jiàn)物質(zhì)的晶體類(lèi)型，能從微觀角度分析各種晶體的構(gòu)成微粒及微粒間的作用力，并說(shuō)明各類(lèi)晶體性質(zhì)的差異。2.熟知各類(lèi)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及積累模型，能利用切割法對(duì)晶胞進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算。一、晶體類(lèi)型的推斷例1(2024·上海楊浦區(qū)檢測(cè))四種物質(zhì)的一些性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃其他性質(zhì)單質(zhì)硫120.5271.5—單質(zhì)硼23002550硬度大氯化鋁190182.7177.8℃升華苛性鉀3001320晶體不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電晶體類(lèi)型：?jiǎn)钨|(zhì)硫是__________________晶體；單質(zhì)硼是__________晶體；氯化鋁是__________________晶體；苛性鉀是____________晶體。【考點(diǎn)】晶體類(lèi)型的推斷【題點(diǎn)】依據(jù)晶體性質(zhì)推斷答案分子原子分子離子解析單質(zhì)硫?yàn)榉墙饘賳钨|(zhì)，其熔、沸點(diǎn)都較低，則晶體為分子晶體；單質(zhì)硼為非金屬單質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)都很高，則晶體為原子晶體；氯化鋁為化合物，其熔、沸點(diǎn)都較低，并能在較低溫度下升華，則晶體為分子晶體；苛性鉀為化合物，其熔點(diǎn)較高，沸點(diǎn)很高，晶體不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電，則晶體為離子晶體。“三看”——確定晶體類(lèi)型(1)看構(gòu)成微?；蜃饔昧︻?lèi)型四類(lèi)晶體的構(gòu)成微粒和微粒間作用力列表如下：離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成微粒陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子、自由電子微粒間作用力離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵(2)看物質(zhì)類(lèi)別①單質(zhì)類(lèi)：a.金屬單質(zhì)和合金屬于金屬晶體；b.大多數(shù)非金屬單質(zhì)(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼等除外)屬于分子晶體。②化合物類(lèi)：a.離子化合物肯定為離子晶體；b.共價(jià)化合物絕大多數(shù)為分子晶體，但SiO2、SiC等為原子晶體。(3)看物理性質(zhì)四類(lèi)晶體的物理性質(zhì)對(duì)比如下：晶體類(lèi)型金屬晶體離子晶體分子晶體原子晶體熔、沸點(diǎn)一般較高、但差異大較高較低高硬度一般較大，但差異大較大較小大導(dǎo)電性固態(tài)能導(dǎo)電固態(tài)不導(dǎo)電，熔融態(tài)或溶于水時(shí)能導(dǎo)電固態(tài)不導(dǎo)電，某些溶于水后能導(dǎo)電一般不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體變式1(1)推斷下列晶體類(lèi)型。①SiI4：熔點(diǎn)為120.5℃，沸點(diǎn)為271.5℃，易水解，為_(kāi)___________________。②硒：熔點(diǎn)為217℃，沸點(diǎn)為685℃，溶于氯仿，為_(kāi)___________________。③銻：熔點(diǎn)為630.74℃，沸點(diǎn)為1750℃，可導(dǎo)電，為_(kāi)_____________________。(2)三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)為282℃，沸點(diǎn)為315℃，在300℃以上易升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。據(jù)此推斷三氯化鐵晶體為_(kāi)_________(填晶體類(lèi)型)。答案(1)①分子晶體②分子晶體③金屬晶體(2)分子晶體解析(1)①SiI4為低熔點(diǎn)化合物，為分子晶體；②硒熔、沸點(diǎn)低，易溶于CHCl3，為分子晶體；③銻可導(dǎo)電，為金屬晶體。(2)FeCl3熔、沸點(diǎn)低，易溶于水及有機(jī)溶劑，應(yīng)為分子晶體。二、晶體熔、沸點(diǎn)的比較例2下列各組物質(zhì)的沸點(diǎn)按由低到高的依次排列的是()A．NH3、CH4、NaCl、NaB．H2O、H2S、MgSO4、SO2C．CH4、H2O、NaCl、SiO2D．Li、Na、K、Rb、Cs【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體熔、沸點(diǎn)的比較答案C解析C項(xiàng)中SiO2是原子晶體，NaCl是離子晶體，CH4、H2O都是分子晶體，且常溫下水為液態(tài)，CH4是氣態(tài)。比較不同晶體熔、沸點(diǎn)的基本思路首先看物質(zhì)的狀態(tài)，一般狀況下是固體>液體>氣體；二看物質(zhì)所屬類(lèi)型，一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體(留意：不是肯定的，如氧化鋁的熔點(diǎn)大于晶體硅)，結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同時(shí)再依據(jù)相應(yīng)規(guī)律進(jìn)行推斷。同類(lèi)晶體熔、沸點(diǎn)比較思路：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；金屬晶體→金屬鍵→金屬陽(yáng)離子所帶電荷、金屬陽(yáng)離子半徑。變式2在說(shuō)明下列物質(zhì)的改變規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)的是()A．鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升，硬度漸漸增大B．金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)C．KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低D．F2、Cl2、Br2、I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體的熔、沸點(diǎn)比較答案D解析鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升，硬度漸漸增大，這是因?yàn)樗鼈冎械慕饘冁I漸漸增加，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)，這是因?yàn)镃—C鍵的鍵長(zhǎng)比Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)短，C—C鍵的鍵能比Si—Si鍵的鍵能大，也與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低，這是因?yàn)樗鼈冎械碾x子鍵的強(qiáng)度漸漸減弱，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。三、關(guān)于晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算例3(1)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表，由荷蘭菲利浦試驗(yàn)室首先研制出來(lái)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單活化。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：則它的化學(xué)式為_(kāi)___________。(2)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，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))；C為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)_______。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形態(tài)，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76pm，其密度為_(kāi)_______g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。(3)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類(lèi)型為_(kāi)_______，Ga與As以________鍵結(jié)合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_(kāi)__________________________________________________________?！究键c(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與相關(guān)計(jì)算答案(1)LaNi5(2)①(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))②eq\f(8×73,6.02×565.763)×107(3)原子晶體共價(jià)eq\f(4π×10－30NAρr\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As),3MGa＋MAs)×100%解析(1)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，晶面上的原子為2個(gè)晶胞所共有，頂角上的原子為6個(gè)晶胞所共有，內(nèi)部的原子為整個(gè)晶胞全部，所以晶胞中La原子個(gè)數(shù)為3，Ni原子個(gè)數(shù)為15，則鑭系合金的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5。(2)①比照晶胞圖示、坐標(biāo)系以及A、B、C點(diǎn)坐標(biāo)，選A點(diǎn)為參照點(diǎn)，視察D點(diǎn)在晶胞中位置(體對(duì)角線eq\f(1,4)處)，由B、C點(diǎn)坐標(biāo)可以推知D點(diǎn)坐標(biāo)。②鍺晶胞類(lèi)似金剛石晶胞,1個(gè)晶胞含有8個(gè)鍺原子，ρ＝eq\f(8×73,6.02×565.763)×107g·cm－3。(3)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖用切割法計(jì)算出1個(gè)晶胞中含有As原子的個(gè)數(shù)：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，再通過(guò)視察可知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原子的總體積V1＝4×(eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,As)＋eq\f(4,3)π×10－30×req\o\al(3,Ga))cm3；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(eq\f(4MAs,NA)＋eq\f(4MGa,NA))g，所以1個(gè)晶胞的體積V2＝eq\f(4,ρNA)(MAs＋MGa)cm3。最終由V1/V2即得結(jié)果。1．晶胞計(jì)算的類(lèi)型(1)依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，計(jì)算其組成微粒間的距離。(2)依據(jù)晶胞的質(zhì)量和晶體有關(guān)的摩爾質(zhì)量間的關(guān)系，計(jì)算微粒個(gè)數(shù)、微粒間距、ρ等。(3)計(jì)算晶體(晶胞)的空間利用率。2．晶胞計(jì)算的原理與步驟(1)首先確定晶胞的組成利用切割法計(jì)算一個(gè)晶胞所含微粒的數(shù)目。(2)計(jì)算晶體的密度或體積①關(guān)系式ρ＝eq\f(N×M,V×NA)(V表示晶胞體積，ρ表示晶體的密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，N表示一個(gè)晶胞實(shí)際含有的微粒數(shù)，M表示微粒的摩爾質(zhì)量)。②計(jì)算模式晶體的密度eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(求一個(gè)晶胞的質(zhì)量\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一個(gè)晶胞中微粒數(shù)目,摩爾質(zhì)量,阿伏加德羅常數(shù))),求一個(gè)晶胞的體積——晶胞邊長(zhǎng),或微粒半徑))③晶胞空間利用率(占有率)的計(jì)算表達(dá)式晶胞的空間利用率＝eq\f(晶胞所含粒子的體積,晶胞的體積)×100%。變式3(1)Cu的一種氯化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(黑球表示銅原子，白球表示氯原子)，該氯化物的化學(xué)式是___________________________________________________。若該晶體的密度為ρg·cm－3，以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞的邊長(zhǎng)a＝________nm。(2)用晶體的X射線衍射法對(duì)Cu的測(cè)定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密積累(如圖)，已知該晶體的密度為9.00g·cm－3，Cu的原子半徑為_(kāi)_______cm(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，只要求列式表示)。(3)一種銅金合金晶胞如圖所示(Au原子位于頂點(diǎn)，Cu原子位于面心)，則該合金中Au原子與Cu原子個(gè)數(shù)之比為_(kāi)_______，若該晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則合金的密度為_(kāi)_______g·cm－3(只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。答案(1)CuCleq\r(3,\f(3.98×1023,NAρ))(2)eq\f(\r(2),4)×eq\r(3,\f(4×64,9.00×NA))(3)1∶3eq\f(197＋64×3×1030,a3NA)解析(1)晶胞中銅原子的個(gè)數(shù)是4，氯原子的個(gè)數(shù)是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以該氯化物的化學(xué)式為CuCl。依據(jù)m＝Vρ可知(a×10－7cm)3×ρg·cm－3＝eq\f(4,NAmol－1)×99.5g·mol－1，解得a＝eq\r(3,\f(3.98×1023,NAρ))nm。(2)Cu的晶胞為面心立方最密積累，依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有銅原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為acm，則a3cm3×ρg·cm－3×NAmol－1＝4×64g·mol－1，所以a＝eq\r(3,\f(4×64,ρ·NA))，晶胞面對(duì)角線為eq\r(2)acm，面對(duì)角線的eq\f(1,4)為Cu原子半徑，所以Cu原子半徑為eq\f(\r(2),4)×eq\r(3,\f(4×64,9.00×NA))cm。(3)在晶胞中，Au原子位于頂點(diǎn)，Cu原子位于面心，該晶胞中Au原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，Cu－10cm)3，g·cm－3。

1．(2024·南京高二期末)下列各組物質(zhì)中都屬于原子晶體的是()A．干冰、二氧化硅、金剛石B．氧化鈉、金剛石、氯化氫C．碘、石墨、氯化鈉D．二氧化硅、金剛石、晶體硼【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體構(gòu)成微粒及作用力的推斷答案D解析干冰是由二氧化碳分子構(gòu)成的，不是干脆由原子構(gòu)成的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Na2O是由離子構(gòu)成的，HCl是由分子構(gòu)成的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；I2為分子晶體，是由分子構(gòu)成的，氯化鈉是由離子構(gòu)成的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅、金剛石、晶體硼均為原子晶體，均干脆由原子構(gòu)成，D項(xiàng)正確。2．(2024·金華一中高二月考)下列有關(guān)晶體性質(zhì)的比較正確的是()A．熔點(diǎn)：金剛石＞晶體硅＞碳化硅B．沸點(diǎn)：NH3＞H2O＞HFC．硬度：白磷＞冰＞二氧化硅D．熔點(diǎn)：SiI4＞SiBr4＞SiCl4【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體物理性質(zhì)的綜合比較答案D解析金剛石、晶體硅、碳化硅都是原子晶體，在原子晶體中，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高，由于鍵能：C—C鍵＞C—Si鍵＞Si—Si鍵，故三種晶體中熔點(diǎn)最高的是金剛石，熔點(diǎn)最低的是晶體硅，A項(xiàng)錯(cuò)誤；HF、H2O、NH3都是分子晶體，其沸點(diǎn)凹凸與分子間作用力大小有關(guān)，因?yàn)檫@三種晶體分子間都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強(qiáng)，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點(diǎn)最高，氨的沸點(diǎn)最低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅是原子晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相像，分子間不存在氫鍵，故相對(duì)分子質(zhì)量越大，其熔點(diǎn)越高，D項(xiàng)正確。3．(2024·廈門(mén)高二期中)如圖是CaF2晶胞的結(jié)構(gòu)圖。下列說(shuō)法正確的是()A．一個(gè)CaF2晶胞中含有8個(gè)Ca2＋B．一個(gè)CaF2晶胞中含有8個(gè)F－C．在CaF2晶胞中Ca2＋的配位數(shù)為4D．在CaF2晶胞中F－的配位數(shù)為8【考點(diǎn)】晶胞結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算【題點(diǎn)】晶胞結(jié)構(gòu)的分析答案B解析依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，一個(gè)CaF2晶胞中含有的Ca2＋和F－的個(gè)數(shù)分別為4個(gè)、8個(gè)，所以A不正確、B正確；離子晶體中離子的配位數(shù)是指一個(gè)離子四周最鄰近的異電性離子的數(shù)目。依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可推斷Ca2＋的配位數(shù)是8，F(xiàn)－的配位數(shù)是4，即選項(xiàng)C、D都是錯(cuò)誤的。4．(2024·福州高二期末)下列有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的敘述正確的是()A．SiO2晶體中最小環(huán)上的原子個(gè)數(shù)為6B．在晶體中只要有陽(yáng)離子就肯定有陰離子C．12g石墨烯(如圖1)中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5×6.02×1023D．720gC60晶體中含有0.5×6.02×1023個(gè)晶胞(如圖2)【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算答案C解析A項(xiàng)，二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子，同時(shí)每個(gè)氧原子結(jié)合2個(gè)硅原子，最小環(huán)上有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，所以共有12個(gè)原子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，含有陽(yáng)離子的晶體不肯定含有陰離子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，12g石墨烯為1mol，石墨烯中平均每個(gè)六元環(huán)含有2個(gè)碳原子，則1mol石墨烯中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5×6.02×1023，正確；D項(xiàng)，C60為分子晶體，晶胞中含有C60的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,720gC60晶體中含有6.02×1023個(gè)C60，所以720gC60晶體中含有0.25×6.02×1023個(gè)晶胞，錯(cuò)誤。5．(2024·大連二十四中校級(jí)期中)F2和Xe在肯定條件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三種氟化氙，它們都是極強(qiáng)的氧化劑(其氧化性依次增加)，都極易與水反應(yīng)。已知6XeF4＋12H2O=2XeO3＋4Xe↑＋24HF＋3O2↑，下列推想正確的是()A．XeF2分子中各原子均達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．某種氟化氙晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖所示，可推知其化學(xué)式為XeF6C．XeF4與水反應(yīng)時(shí)，每生成2molXe轉(zhuǎn)移8mol電子D．XeF2加入水中，在水的作用下，將生成Xe和F2【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案C解析A項(xiàng)，Xe原子已經(jīng)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故XeF2分子中各原子不行能均具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；B項(xiàng)，該晶胞中Xe原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，F(xiàn)原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，故該晶體的化學(xué)式為XeF2；C項(xiàng)，由于F的非金屬性最強(qiáng)，在XeF4中Xe的化合價(jià)為＋4，故生成2molXe轉(zhuǎn)移8mol電子；D項(xiàng)，F(xiàn)2有強(qiáng)氧化性，能夠與水反應(yīng)，故XeF2與水反應(yīng)不行能生成F2。6．(2024·安陽(yáng)市期中)NaCl晶胞如圖所示。在晶胞中，表示Cl－，表示Na＋。已知NaCl晶體的密度為ρg·cm－3，NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則在NaCl晶體中每個(gè)Na＋和與之等距且最近的Na＋之間的距離為()A.eq\r(3,\f(2M,ρNA))cm B.eq\r(3,\f(\r(2)M,ρNA))cmC.eq\r(3,\f(2NA,ρM))cm D.eq\r(3,\f(M,8ρNA))cm答案B解析設(shè)該立方體晶胞的邊長(zhǎng)為acm，依題意可知：eq\f(\f(M,NA)×4,a3)＝ρ，解得a＝eq\r(3,\f(4M,ρ·NA))，而在晶胞中每個(gè)Na＋和與之等距且最近的鈉離子之間的距離為eq\f(\r(2),2)acm，故B項(xiàng)正確。7．(2024·華師一附中期中)金屬鉀、銅的晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖(請(qǐng)先推斷對(duì)應(yīng)的圖)所示，鉀、銅兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為_(kāi)_______________________。金屬鉀的晶胞中，若設(shè)該晶胞的密度為a，阿伏加德羅常數(shù)為NA，鉀原子的摩爾質(zhì)量為M，則表示鉀原子半徑的計(jì)算式為_(kāi)_________。答案2∶3eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2M,aNA))解析鉀采納體心立方密積累，銅采納面心立方最密積累，故A為鉀晶體晶胞，B為銅晶體晶胞。鉀原子的配位數(shù)是8，銅原子的配位數(shù)是12，所以鉀、銅兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為8∶12＝2∶3。金屬鉀的晶胞中，鉀原子數(shù)目＝1＋8×eq\f(1,8)＝2，鉀原子的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶胞質(zhì)量＝eq\f(2M,NA)，該晶胞的密度為a，則晶胞體積eq\f(m,ρ)＝eq\f(2M,aNA)，晶胞棱長(zhǎng)＝eq\r(3,\f(2M,aNA))，設(shè)鉀原子半徑為r，則晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度＝4r，故3(eq\r(3,\f(2M,aNA)))2＝(4r)2，故r＝eq\f(\r(3),4)eq\r(3,\f(2M,aNA))。8．(2024·鄭州高二期末)氮元素可形成豐富多彩的物質(zhì)。(1)光化學(xué)煙霧易在PM2.5的催化作用下形成，其中含有NOx、O3、CH2=CHCHO、HCOOH等二次污染物。下列說(shuō)法正確的是________(填字母)。A．N2O與CO2互為等電子體，其結(jié)構(gòu)式為N=N=OB．O3的沸點(diǎn)高于O2的沸點(diǎn)C．CH2=CHCHO分子中碳原子實(shí)行sp2和sp3雜化D．HCOOH在水中的溶解度大，與氫鍵有關(guān)(2)在協(xié)作物中，微粒NH3、NHeq\o\al(＋,4)、NH2OH中不能作為配體的是__________。(3)圖a為六方氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，該晶體中存在的作用力有______________。(4)六方氮化硼在高溫高壓下可轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，立方氮化硼的晶胞結(jié)構(gòu)如圖b所示，晶胞邊長(zhǎng)為dcm，該晶胞中含有________個(gè)氮原子、________個(gè)硼原子，立方氮化硼晶體的密度為_(kāi)_______g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)?！究键c(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案(1)ABD(2)NHeq\o\al(＋,4)(3)共價(jià)鍵、范德華力(4)44eq\f(100,d3·NA)解析(1)N2O與CO2分子中均含有3個(gè)原子，價(jià)電子數(shù)均為16，二者互為等電子體，A項(xiàng)正確；O3、O2均為分子晶體，O3的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力更強(qiáng)，所以O(shè)3的沸點(diǎn)高于O2的沸點(diǎn)，B項(xiàng)正確；CH2=CHCHO分子中每個(gè)碳原子均形成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，故碳原子實(shí)行sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；HCOOH在水中與水分子之間形成氫鍵，故HCOOH在水中的溶解度大，D項(xiàng)正確。(2)NH3、NH2OH中N均含有孤電子對(duì)，均可作為配體，而NHeq\o\al(＋,4)中N沒(méi)有孤電子對(duì)，不能作為配體。(3)層內(nèi)N原子與B原子之間形成共價(jià)鍵，層間作用力為范德華力。(4)1個(gè)晶胞中所含N原子個(gè)數(shù)為4，B原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則1個(gè)晶胞的質(zhì)量為eq\f(4×25,NA)g，晶體的密度為4×eq\f(25,NA)g÷(dcm)3＝eq\f(100,d3·NA)g·cm－3。題組1晶體類(lèi)型的推斷1．依據(jù)下列試驗(yàn)事實(shí)，能確定某晶體肯定是離子晶體的是()A．晶體熔點(diǎn)達(dá)2500℃B．晶體不導(dǎo)電，溶于水導(dǎo)電C．晶體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)能導(dǎo)電D．溫度越高，溶解度越大【考點(diǎn)】離子晶體的推斷【題點(diǎn)】依據(jù)晶體性質(zhì)推斷答案C解析熔點(diǎn)為2500℃的可以是金屬晶體、原子晶體或離子晶體；晶體不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電可以是離子晶體或分子晶體；多數(shù)固體溫度上升，溶解度增大。2．下列性質(zhì)符合分子晶體特點(diǎn)的是()①熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97g·cm－3A．①④B．②③C．①②D．②④【考點(diǎn)】晶體類(lèi)型的推斷【題點(diǎn)】分子晶體的推斷答案B解析本題考查分子晶體的性質(zhì)。分子晶體中分子之間是以分子間作用力相結(jié)合的，分子晶體具有低熔點(diǎn)、易升華、硬度小等性質(zhì)。①熔點(diǎn)高，不是分子晶體的性質(zhì)；④能導(dǎo)電，不是分子晶體的性質(zhì)，該處所述是金屬鈉的性質(zhì)，故選②③。3．(2024·四川中江龍臺(tái)中學(xué)高二月考)具有下列原子序數(shù)的各組元素，能組成化學(xué)式為AB2型化合物，并且該化合物在固態(tài)時(shí)為原子晶體的是()A．6和8B．20和17C．14和6D．14和8【考點(diǎn)】晶體類(lèi)型的推斷【題點(diǎn)】依據(jù)物質(zhì)類(lèi)別推斷答案D解析A項(xiàng)，C和O形成的AB2型化合物是CO2，CO2是分子晶體；B項(xiàng)，Ca和Cl形成的AB2型化合物是CaCl2，CaCl2是離子晶體；C項(xiàng)，Si和C不能形成AB2型共價(jià)化合物；D項(xiàng)，Si和O形成的AB2型化合物是SiO2，SiO2是原子晶體。題組2晶體物理性質(zhì)的比較與應(yīng)用4．下列關(guān)于原子晶體和分子晶體的說(shuō)法不正確的是()A．原子晶體的硬度通常比分子晶體的大B．原子晶體的熔、沸點(diǎn)較高C．部分分子晶體的水溶液能導(dǎo)電D．金剛石、水晶和干冰都屬于原子晶體【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】原子晶體與分子晶體的性質(zhì)比較答案D解析由于原子晶體中粒子間以共價(jià)鍵結(jié)合，而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合，故原子晶體比分子晶體的熔、沸點(diǎn)高，硬度大；有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電，如H2SO4、HCl；D選項(xiàng)中的干冰(CO2)是分子晶體，錯(cuò)誤。5．依據(jù)下列性質(zhì)推斷，屬于原子晶體的物質(zhì)是()A．熔點(diǎn)2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B．無(wú)色晶體，熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電D．熔點(diǎn)為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】原子晶體的物理性質(zhì)答案B解析本題考查的是各類(lèi)晶體的物理性質(zhì)。A項(xiàng)中延展性好，不是原子晶體的特征，因?yàn)樵泳w中原子與原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，而共價(jià)鍵有肯定的方向性，使原子晶體質(zhì)硬，A項(xiàng)不正確；B項(xiàng)符合原子晶體的特征；C項(xiàng)符合離子晶體的特征；D項(xiàng)符合分子晶體的特征。6．(2024·福建晉江季延中學(xué)高二月考)下面的排序不正確的是()A．晶體熔點(diǎn)由低到高：F2＜Cl2＜Br2＜I2B．熔點(diǎn)由高到低：Rb＞K＞NaC．硬度由大到小：金剛石＞碳化硅＞晶體硅D．晶格能由大到?。篘aF＞NaCl＞NaBr＞NaI【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體物理性質(zhì)的綜合比較答案B解析鹵素單質(zhì)的晶體都屬于分子晶體，熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，范德華力只與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，所以熔點(diǎn)由低到高：F2＜Cl2＜Br2＜I2，A項(xiàng)正確；鈉、鉀、銣均屬于金屬晶體，熔點(diǎn)與金屬鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，金屬原子的價(jià)電子數(shù)越多、半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，鈉、鉀、銣原子的價(jià)電子數(shù)相同，原子半徑由大到小的依次為Rb＞K＞Na，熔點(diǎn)由低到高的依次為Rb＜K＜Na，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，硬度越大，故硬度由大到小：金剛石＞碳化硅＞晶體硅，C項(xiàng)正確；離子晶體中離子所帶電荷越多、半徑越小，晶格能越大，晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，D項(xiàng)正確。題組3晶體的結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算7．如圖所示，在氯化鈉晶胞中，與每個(gè)Na＋等距離且最近的幾個(gè)Cl－所圍成的空間構(gòu)型為()A．十二面體B．正八面體C．正六面體D．正四面體【考點(diǎn)】離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)【題點(diǎn)】離子晶體結(jié)構(gòu)的分析答案B解析處在中心位置上的Na＋被6個(gè)等距離且最近的Cl－包圍，將6個(gè)Cl－相連，得到的空間構(gòu)型為正八面體。8.已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學(xué)式正確的是()A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12【考點(diǎn)】晶胞結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算【題點(diǎn)】晶胞結(jié)構(gòu)的分析答案A解析由晶胞可知X占據(jù)8個(gè)頂點(diǎn)，屬于該晶胞的X的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1；Y占據(jù)12條棱的中間，屬于該晶胞的Y的數(shù)目為12×eq\f(1,4)＝3；Z占據(jù)該晶胞的體心，屬于該晶胞的Z的數(shù)目為1。故化學(xué)式為ZXY3。9．(2024·四川雅安天全中學(xué)高二下學(xué)期期中)石墨的片層結(jié)構(gòu)如圖所示。在片層結(jié)構(gòu)中，碳原子數(shù)、C—C鍵數(shù)、六元環(huán)數(shù)之比為()A．1∶1∶1B．2∶2∶3C．1∶2∶3D．2∶3∶1【考點(diǎn)】混合鍵型晶體——石墨【題點(diǎn)】石墨結(jié)構(gòu)的分析答案D解析在石墨的片層結(jié)構(gòu)中，以一個(gè)六元環(huán)為探討對(duì)象，由于一個(gè)碳原子為三個(gè)六元環(huán)共用，即屬于每個(gè)六元環(huán)的碳原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2；一個(gè)碳碳鍵為兩個(gè)六元環(huán)共用，即屬于每個(gè)六元環(huán)的碳碳鍵的數(shù)目為6×eq\f(1,2)＝3。10．下列關(guān)于晶體的說(shuō)法中肯定正確的是()A．分子晶體中都存在共價(jià)鍵B．CaTiO3晶體中每個(gè)Ti4＋與12個(gè)O2－相緊鄰(題圖是CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)模型)C．SiO2晶體中每個(gè)硅原子與2個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合D．金屬晶體的熔點(diǎn)都比分子晶體的熔點(diǎn)高【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案B解析稀有氣體形成的分子晶體中不存在共價(jià)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在CaTiO3晶胞中，Ti4＋位于立方體頂點(diǎn)，O2－位于面心，每個(gè)Ti4＋為8個(gè)立方體全部，每個(gè)O2－為2個(gè)立方體全部，故與每個(gè)Ti4＋相緊鄰的O2－有12個(gè)，B項(xiàng)正確；SiO2晶體中每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，C項(xiàng)錯(cuò)誤；汞是金屬晶體，但在常溫常壓下呈液態(tài)，其熔點(diǎn)比許多分子晶體的低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞(其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)及面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi))類(lèi)似。下列有關(guān)冰晶胞的說(shuō)法合理的是()A．冰晶胞內(nèi)水分子間以共價(jià)鍵相結(jié)合B．晶體冰與金剛石晶體硬度都很大C．冰分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，也是一種σ鍵D．氫鍵的存在導(dǎo)致冰晶胞與金剛石晶胞微粒的排列方式類(lèi)似答案D解析冰晶胞內(nèi)水分子間以氫鍵相結(jié)合，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體冰為分子晶體，硬度很小，而金剛石晶體屬于原子晶體，硬度很大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫鍵有飽和性和方向性，但不屬于化學(xué)鍵，不是一種σ鍵，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；每個(gè)冰晶胞平均占有的分子個(gè)數(shù)為4＋eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝8，H2O分子中的氧原子含有2個(gè)σ鍵和2對(duì)孤電子對(duì)，金剛石中每個(gè)碳原子含有4個(gè)σ鍵且沒(méi)有孤電子對(duì)，所以水分子中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個(gè)水分子中一個(gè)氧原子可以和另外兩個(gè)水分子中的氫原子形成兩個(gè)氫鍵，兩個(gè)氫原子可以和另外兩個(gè)水分子中的氧原子形成兩個(gè)氫鍵，所以每個(gè)水分子可與相鄰的四個(gè)水分子形成四個(gè)氫鍵，導(dǎo)致冰晶胞與金剛石晶胞微粒的排列方式類(lèi)似，D項(xiàng)正確。12．(2024·常德高二調(diào)研)由Al元素和N元素形成的某種化合物的晶胞如圖所示，已知N原子位于晶胞體對(duì)角線的eq\f(1,4)處。假設(shè)該化合物晶體的密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中相距最近的兩個(gè)N原子之間的距離為()A.eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164,ρNA))cm B.eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164ρ,NA))cmC.eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164NA,ρ))cm D.eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(ρNA,164))cm答案A解析將題圖中立方體頂面上的4個(gè)頂點(diǎn)從左上角小球起先按逆時(shí)針?lè)较蛞来螛?biāo)為1、2、3、4，將立方體的體心和1、3號(hào)小球連接起來(lái)，則形成1個(gè)等腰三角形，晶胞中相距最近的兩個(gè)N原子之間的距離即為該等腰三角形的中位線的長(zhǎng)度，故兩個(gè)相距最近的N原子之間的距離等于晶胞面對(duì)角線的一半。依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)晶胞中含有4個(gè)N原子、4個(gè)Al原子，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為acm，則晶體的密度ρg·cm－3＝eq\f(1,a3)×eq\f(27＋14×4,NA)g·cm－3，即a＝eq\r(3,\f(164,ρNA))，由此可知相距最近的兩個(gè)N原子之間的距離為eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(164,ρNA))cm。13．有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl4種元素的一種或幾種組成，對(duì)這三種晶體進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如下表：熔點(diǎn)/℃硬度水溶性導(dǎo)電性水溶液與Ag＋反應(yīng)A811較大易溶水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電白色沉淀B3550很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C－114.2很小易溶液態(tài)不導(dǎo)電白色沉淀(1)晶體的化學(xué)式分別為：A__________、B__________、C________。(2)晶體的類(lèi)型分別是：A____________、B__________、C____________。(3)晶體中微粒間的作用力分別是：A______、B______、C________?！究键c(diǎn)】晶體類(lèi)型的推斷【題點(diǎn)】依據(jù)晶體性質(zhì)推斷答案(1)NaClCHCl(2)離子晶體原子晶體分子晶體(3)離子鍵共價(jià)鍵范德華力解析依據(jù)題表中A、B、C晶體的性質(zhì)知，A為離子晶體，為NaCl，微粒間的作用力為離子鍵；B為原子晶體，為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C為分子晶體，為HCl，微粒間的作用力為范德華力。14．CaF2晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ所示，Cu晶體中銅原子積累方式如圖Ⅲ所示，圖Ⅱ?yàn)镠3BO3晶體結(jié)構(gòu)圖(層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵結(jié)合)。(1)圖Ⅰ所示的晶胞中離Ca2＋最近且等距離的Ca2＋數(shù)為_(kāi)_______，圖Ⅲ中未標(biāo)號(hào)的Cu原子形成晶體后四周最緊鄰的Cu原子數(shù)為_(kāi)_______。(2)H3BO3晶體中B原子的雜化方式為_(kāi)_______；CNO－的空間構(gòu)型為_(kāi)_______。(3)三種晶體熔點(diǎn)由高到低的依次為_(kāi)______________________________________(填化學(xué)式)，H3BO3晶體受熱熔化時(shí)克服的微粒之間的相互作用為_(kāi)______________。【考點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點(diǎn)】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案(1)1212(2)sp2直線形(3)CaF2＞Cu＞H3BO3分子間作用力(或氫鍵和范德華力)解析(1)題圖Ⅰ所示晶胞結(jié)構(gòu)中，離Ca2＋最近且等距離的Ca2＋數(shù)為12；題圖Ⅲ中未標(biāo)號(hào)的銅原子形成晶體后四周最緊鄰的銅原子數(shù)為3＋6＋3＝12。(2)H3BO3中B的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，故硼原子實(shí)行sp2雜化；CNO－與CO2互為等電子體，CO2為直線形結(jié)構(gòu)，故CNO－也為直線形結(jié)構(gòu)。(3)CaF2為離子晶體，Cu為金屬晶體，H3BO3為分子晶體，三種晶體熔點(diǎn)由高到低的依次為：CaF2＞Cu＞H3BO3；