2023屆高考化學人教版一輪復習學案-11.3晶體結(jié)構與性質(zhì)

第3講晶體結(jié)構與性質(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，了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響。3.了解分子晶體結(jié)構與性質(zhì)的關系。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)構與性質(zhì)的關系。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行相關的計算?？键c一晶體和晶體類型基礎梳理·自我排查1.晶體(1)晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構特征結(jié)構微粒______排列結(jié)構微粒______排列性質(zhì)特征自范性________________熔點________________異同表現(xiàn)________________二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的________科學方法對固體進行__________實驗(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)構的________。(2)晶體中晶胞的排列——無隙并置①無隙：相鄰晶胞之間沒有________。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)的關系晶格能越大，形成的離子晶體越____，且熔點越____，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成粒子________金屬陽離子、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________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電、傳熱性一般不導電，溶于水后有的導電一般不具有導電性，個別為半導體電和熱的良導體晶體不導電，水溶液或熔融態(tài)導電[判斷](正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)晶體的熔點一定比非晶體的熔點高()(2)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊()(3)通過X-射線衍射實驗的方法可以區(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鍵()(7)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高()(8)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低()微點撥1.晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“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)，其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。3．原子晶體中一定含有共價鍵，而分子晶體中不一定有共價鍵，如稀有氣體的晶體。4．原子晶體熔化時，破壞共價鍵，分子晶體熔化時破壞的是分子間作用力，分子內(nèi)的共價鍵不被破壞?？键c專練·層級突破練點一晶胞與晶體類型判斷1．下圖為碘晶體晶胞結(jié)構。有關說法中正確的是()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B．用切割法可知平均每個晶胞中有4個碘原子C．碘晶體為無限延伸的空間結(jié)構，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)是對應物質(zhì)的熔點(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－10720739208011291190－571723據(jù)此做出的下列判斷中錯誤的是()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)有機物(有機鹽除外)練點二晶體的類型與性質(zhì)3．北京大學和中國科學院的化學工作者成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60。實驗測知該物質(zhì)屬于離子晶體，具有良好的超導性。下列關于K3C60的組成和結(jié)構的分析中正確的是()A．K3C60晶體中既有離子鍵又有極性鍵B．K3C60晶體的熔點比C60晶體的熔點低C．該晶體熔化時能導電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(℃)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)此回答下列問題：(1)A組屬于________晶體，其熔化時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)。①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性(3)C組中HF熔點反常是由于_________________________________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。①硬度?、谒芤耗軐щ姠酃腆w能導電④熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因為________________________________________________________________________。5．(1)碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構，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，它們的熔點由高到低的順序是________________________(填序號)。(2)繼C60后，科學家又合成了Si60、N60。請解釋如下現(xiàn)象：熔點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、沸點比較思路為：原子晶體→共價鍵鍵能→鍵長→原子半徑；分子晶體→分子間作用力→相對分子質(zhì)量；離子晶體→離子鍵強弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑。考點二晶體結(jié)構的分析與計算基礎梳理·自我排查1.典型晶體結(jié)構模型分析晶體晶體結(jié)構晶體詳解原子晶體金剛石(1)每個碳與相鄰____個碳以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(2)鍵角均為______(3)最小碳環(huán)由____個C組成且六原子不在同一平面內(nèi)(4)每個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Si與____個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(2)每個正四面體占有1個Si，4個“12O”，n(Si)∶n(O)＝(3)最小環(huán)上有____個原子，即6個O，6個Si分子晶體干冰(1)8個CO2分子構成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子(2)每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有____個離子晶體NaCl(型)(1)每個Na＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cl－(Na＋)有6個。每個Na＋周圍等距且緊鄰的Na＋有____個(2)每個晶胞中含____個Na＋和____個Cl－CsCl(型)(1)每個Cs＋周圍等距且緊鄰的Cl－有____個，每個Cs＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cs＋(Cl－)有____個(2)如圖為8個晶胞，每個晶胞中含1個Cs＋、1個Cl－金屬晶體簡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算空間利用率＝球體積晶胞體積×100%，球(1)簡單立方堆積如圖所示，設原子半徑為r，則立方體的棱長為________，V球＝________，V晶胞＝________，空間利用率＝________。(2)體心立方堆積如圖所示，設原子半徑為r，則體對角線c為________，面對角線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，設原子半徑為r，則棱長為________(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，設原子半徑為r，則面對角線為________(用r表示)，a＝________(用r表示)，V晶胞＝________(用r表示)，空間利用率＝________。3．晶胞中微粒的計算方法——均攤法(1)原則：晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是1(3)圖示[判斷](正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個()(2)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個()(3)在CsCl晶體中，每個Cs＋周圍與其距離最近的Cl－有8個()(4)立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用()(5)石墨晶體中每個正六邊形結(jié)構中平均占有碳原子數(shù)為2()考點專練·層級突破練點一晶體結(jié)構中微粒數(shù)分析1．下列是幾種常見的晶胞結(jié)構，填寫晶胞中含有的粒子數(shù)。A．NaCl(含________個Na＋，________個Cl－)B．干冰(含________個CO2)C．CaF2(含________個Ca2＋，________個F－)D．金剛石(含________個C)E．體心立方(含________個原子)F．面心立方(含________個原子)2．(1)硼化鎂晶體在39K時呈超導性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布時，下圖是該晶體微觀結(jié)構的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學式為________。(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構的多硼酸根，則多硼酸根離子符號為________。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)物的化學式為________。圖1FexN練點二晶胞結(jié)構中原子坐標參數(shù)的分析4．鈣鈦礦晶體的晶胞結(jié)構如圖所示，則該晶體的化學式為____________________。晶胞中的原子可用x、y、z組成的三數(shù)組來表示它在晶胞中的位置，稱為原子坐標。已知原子坐標為A(0，0，0)，B0，12，05．晶胞有兩個基本要素：(1)原子坐標參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數(shù)A為(0，0，0)；B為12，0，12；C(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-3(列出計算式即可練點三晶胞結(jié)構中常見物理量的計算6．(1)金剛石晶胞含有________個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為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________(不要求計算結(jié)果)。(2)Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構如右圖所示，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，列出計算表達式，不用化簡；其中○為Cu，為(3)O和Na能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566nm，F(xiàn)的化學式為_______________________________________；晶胞中O原子的配位數(shù)為______________________________________；列式計算晶體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)構如下圖所示：晶胞中含鐵原子為________個，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(列出計算式(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的坐標參數(shù)依次為(0，0，0)、12，12，12，則d的坐標參數(shù)為________，已知該晶體的密度為ρg·cm方法總結(jié)立方晶胞各物理量的關系對于立方晶胞，可簡化成下面的公式進行各物理量的計算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱長，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1.[2021·全國甲卷，35][化學——選修3：物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)]我國科學家研發(fā)的全球首套千噸級太陽能燃料合成項目被形象地稱為“液態(tài)陽光“計劃。該項目通過太陽能發(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?；卮鹣铝袉栴}：(1)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價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，機理如下：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________(填標號)。(2)CO2分子中存在________個σ鍵和________個π鍵。(3)甲醇的沸點(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之間，其原因是________________________________________________________________________。(4)我國科學家發(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(寫出表達式)。在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為ZnxZr1－xOy，則y＝________(用x表達)。2．[2021·全國乙卷，35][化學——選修3：物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)]過渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設中有著廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)對于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是________(填標號)。A．軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應為[Ar]3d54s1B．4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠的地方運動C．電負性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大(2)三價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)構和相應的鍵角如下圖所示。PH3中P的雜化類型是________，NH3的沸點比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，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構，如圖所示。處于頂角位置的是________原子。設Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為________%(列出計算表達式)。3．[2020·全國卷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而獲得2019年諾貝爾化學獎。回答下列問題：(1)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數(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型為________，其中P的價層電子對數(shù)為________、雜化軌道類型為________。(4)LiFePO4的晶胞結(jié)構示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1-xFePO4，結(jié)構示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)4．[2020·全國卷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氫材料?；卮鹣铝袉栴}：(1)H、B、N中，原子半徑最大的是______。根據(jù)對角線規(guī)則，B的一些化學性質(zhì)與元素________的相似。(2)NH3BH3分子中，N—B化學鍵稱為________鍵，其電子對由________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：3NH3BB3O63-的結(jié)構為。在該反應中，B原子的雜化軌道類型由________(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呈負電性(Hδ－)，電負性大小順序是________。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，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)構如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝________________g·cm-3(列出計算式，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值5．[2019·全國卷組合，35](全國卷Ⅰ)：(4)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構，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。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是__________g·cm－3(列出計算表達式)。(全國卷Ⅱ)：(4)一種四方結(jié)構的超導化合物的晶胞如圖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，則該化合物的化學式表示為________；通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計算該物質(zhì)的x值，完成它們關系表達式：ρ＝________g·cm－3。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標，例如圖1中原子1的坐標為(12，12，12)，則原子2(全國卷Ⅲ)：(3)苯胺()的晶體類型是________。苯胺與甲苯()的相對分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(－5.9℃)、沸點(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(－95.0℃)、沸點(110.6℃)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽，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式可用通式表示為________(用n代表P原子數(shù))。6．[全國卷組合，35](全國卷Ⅰ)：(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的Born-Haber循環(huán)計算得到?？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，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(列出計算式)。(全國卷Ⅱ)：(5)FeS2晶體的晶胞如圖(c)所示。晶胞邊長為anm，F(xiàn)eS2相對式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達式為________g·cm-3；晶胞中Fe2＋位于S2(全國卷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(列出計算式)。7．[2019·江蘇卷，21]Cu2O廣泛應用于太陽能電池領域。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-的空間構型為________(用文字描述)；Cu2＋與OH－反應能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子為________((3)抗壞血酸的分子結(jié)構如圖1所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為________；推測抗壞血酸在水中的溶解性：________(填“難溶于水”或“易溶于水”)。(4)一個Cu2O晶胞(如圖2)中，Cu原子的數(shù)目為________。第3講晶體結(jié)構與性質(zhì)考點一基礎梳理·自我排查1．(1)周期性有序無序有無固定不固定各向異性各向同性熔點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、陽離子范德華力共價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)×考點專練·層級突破1．解析：碘分子的排列有2種不同的取向，在頂點和面心不同，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，A選項正確；每個晶胞中有4個碘分子，B選項錯誤；C項，此晶體是分子晶體，錯誤；D項，碘原子間只存在非極性共價鍵，范德華力存在于分子與分子之間，錯誤。答案：A2．解析：A項，氧化鋁的熔點高，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，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶體，錯誤；C項，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，故熔化時能導電，C項正確；C60內(nèi)部為非極性鍵，A項錯誤；離子晶體K3C60比分子晶體C60的熔點高，B項錯誤；C60中每個碳形成四條鍵，其中有一個為雙鍵，故應為sp2雜化，D項錯誤。答案：C4．解析：(1)A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(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，其熔點與晶格能有關，離子半徑越小晶格能越大熔點越高。答案：(1)原子共價鍵(2)①②③④(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時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。一般來說，原子晶體的熔點>離子晶體的熔點>分子晶體的熔點；對于原子晶體，鍵長Si—Si>Si—C>C—C，相應鍵能Si—Si<Si—C<C—C，故它們的熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅。(2)熔點與分子間作用力大小有關，而破壞分子則是破壞分子內(nèi)的共價鍵。答案：(1)③④①②⑥⑤(2)結(jié)構相似的分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強，熔化所需的能量越多，故熔點：Si60>N60>C60；而破壞分子需斷開化學鍵，元素電負性越強其形成的化學鍵越穩(wěn)定，斷裂時所需能量越多，故破壞分子需要的能量大小順序為N60>C60>Si60?？键c二基礎梳理·自我排查1．4109°28′61∶241∶212121244866128122．(1)2r43πr38r3(2)4r2a43r(3)2r23r226r382r3(4)4r22r162r374%判斷答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√考點專練·層級突破1．答案：A.44B．4C．48D．8E．2F．42．解析：(1)每個Mg周圍有6個B，而每個B周圍有3個Mg，所以其化學式為MgB2。解析：(2)從圖可看出，每個單元中，都有一個B和一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別被兩個結(jié)構單元共用，所以B∶O＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化學式為BO2-答案：(1)MgB223．解析：能量低的晶胞穩(wěn)定性強，即Cu替代a位置Fe型晶胞更穩(wěn)定。每個晶胞均攤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)物的化學式為Fe3答案：Fe3CuN4．答案：CaTiO315．答案：(1)14，14，16．解析：(1)由金剛石形成的晶胞可知結(jié)構，C原子位于8個頂點、6個面心、體內(nèi)還有4個碳原子，所以晶胞中平均含有的碳原子數(shù)為8×18＋6×12＋4＝8個，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)設晶胞的棱長為xcm，在晶胞中，Cu：8×18＋6×12＝4；F：4，其化學式為CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)，x＝34MCuFa·NA。最短距離為小立方體對角線的一半，小立方體的對角線為x22+x22+x22(3)由晶胞結(jié)構可知，一個晶胞中小球個數(shù)為8，大球個數(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的化學式為Na2O；晶胞中與每個氧原子距離最近且相等的鈉原子有8個；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)均攤法計算，晶胞中銅原子個數(shù)為6×12＝3，鎳原子的個數(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＝3251dN(2)由晶胞的結(jié)構可知，F(xiàn)e原子的個數(shù)為8×18＋6×12＋12×14＋5＝12，Si原子個數(shù)為4，則晶胞的化學式為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，位于頂點的a和體心的b的坐標參數(shù)依次為(0，0，0)、12，12，12，d位于體對角線的14處，則d的坐標參數(shù)為34，34，14；晶胞中Cu原子的個數(shù)為4，O原子的個數(shù)為8×18＋1＝2，則化學式為Cu2O，Cu2O的摩爾質(zhì)量為144g·mol－1答案：(1)①3∶1②2516.02×1023(2)124×196(3)3真題演練·素養(yǎng)通關1．解析：本題以“液態(tài)陽光”計劃為素材考查物質(zhì)結(jié)構性質(zhì)，具體考查原子結(jié)構與性質(zhì)、分子結(jié)構與性質(zhì)、化學鍵數(shù)、晶胞結(jié)構及晶體密度的計算等，意在考查考生分析問題和解決問題的能力。(1)基態(tài)硅原子M層有4個電子，分別填充于3s和3p能級軌道中，則基態(tài)硅原子價電子排布式為3s23p2。單質(zhì)硅熔、沸點高，硬度大，是原子晶體。SiCl4的中心原子硅原子周圍有4對成鍵電子對，則Si采取sp3雜化。由中間體SiCl4(H2O)的結(jié)構可知，Si原子周圍有5對成鍵電子對，故該雜化軌道含1個s雜化軌道、3個p雜化軌道和1個d雜化軌道，則Si采取的雜化類型為sp3d。(2)CO2分子的結(jié)構為O=C=O，則1個CO2分子中含2個σ鍵和2個π鍵。(3)甲醇的結(jié)構簡式是CH3OH，1個甲醇分子可形成1個分子間氫鍵，而1個H2O分子可形成2個分子間氫鍵，水中氫鍵比例比甲醇高，故水的沸點比甲醇高，甲硫醇中不存在氫鍵，其沸點最低。(4)以ZrO2晶胞結(jié)構的上面面心的Zr4＋為研究對象，將晶體結(jié)構向上由1個晶胞延長為2個晶胞，可觀察到與該Zr4＋距離最近的O22-有8個，則Zr4＋的配位數(shù)為8。該晶胞中含8個O22-，Zr4＋個數(shù)為8×18＋6×12＝4(個)，則1個晶胞的質(zhì)量為4×91+8×16NAg，1個晶胞的體積為a2c×10－30cm3，則該晶體的密度為4×91+8×16NAac2×10-30g·cm－3。該晶體中，Zr為＋4價，Zn為＋2價，O為－2價，由化合物中各元素化合價代數(shù)和為答案：(1)3s23p2原子晶體(或共價晶體)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+8×16NAa22．解析：(1)Cr是24號元素，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)，此時體系總能量低，A項正確；4s電子能量較高，但其并不總是在比3s電子離核更遠的地方運動，B項錯誤；因為Cr原子半徑小于K，故電負性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大，C項正確。(2)形成配位鍵的原子價層必須存在孤電子對，故三種配體NH3、H2O、Cl－中提供孤電子對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原子的成鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，故價層電子對數(shù)是4，采用sp3雜化；NH3的沸點比PH3高，是因為NH3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個孤電子對，而H2O中O原子含有2個孤電子對，孤電子對越多對成鍵電子對的斥力越大，因此H2O中的鍵角小于NH3中的鍵角。(4)由結(jié)構圖可知，根據(jù)均攤法，該晶胞含有4個白球和2個黑球，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+2rAl3)答案：(1)AC(2)N、O、Cl6(3)sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3含有一對孤對電子，而H2O含有兩對孤對電子。H2O中的孤對電子對成鍵電子對的排斥作用較大(4)Al8π2r3．解析：(1)根據(jù)構造原理可知基態(tài)Fe2＋和Fe3＋的價層電子排布式分別為3d6和3d5，其未成對電子數(shù)分別為4和5，即未成對電子數(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，而Be的2s能級處于全充滿狀態(tài)，較難失去電子，故第一電離能Be比B大。3PO43-的中心原子P的價層電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故PO43-的空間構型為正四面體。(4)由題圖可知，小白球表示鋰原子，由圖(a)知，每個晶胞中的鋰原子數(shù)為8×18＋4×14＋4×12＝4，故一個晶胞中有4個LiFePO4單元。由圖(b)知，Li1－xFePO4結(jié)構中，一個晶胞含有134個鋰原子，此時鋰原子、鐵原子的個數(shù)比為13∶16，進而推出x＝316。設Li13Fe16(PO4)16中二價鐵離子的個數(shù)為a，三價鐵離子的個數(shù)為b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2＋)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，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)431613∶4．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)處于對角線上，二者化學性質(zhì)相似。(2)NH3BH3中N有孤對電子，B有空軌道，N和B形成配位鍵，電子對由N提供。NH3BH3中B形成四個σ鍵，為sp3雜化，B3O63-中B形成3個σ鍵，為sp2雜化。(3)電負性用來描述不同元素的原子對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呈負電性，故電負性N>H>B。原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的微粒互稱為等電子體，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，而CH3CH3分子間不存在“雙氫鍵”，熔沸點較低。(4)氨硼烷的相對分子質(zhì)量為31，一個氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16個氨硼烷，該超晶胞的質(zhì)量為31×16NAg，體積為2a×10－10cm×2b×10－10cm×2c×10－10cm＝8abc×10－答案：