《高考備考指南 化學(xué) 》課件-第四節(jié)　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四章第四節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(本節(jié)對應(yīng)系統(tǒng)復(fù)習(xí)P109)欄目導(dǎo)航01必備知識關(guān)鍵能力03真題體驗領(lǐng)悟高考02研解素養(yǎng)悟法獵技04配套訓(xùn)練必備知識關(guān)鍵能力1?知識點1晶體常識及晶胞的有關(guān)計算1.晶體與非晶體(1)晶體與非晶體的區(qū)別。比較晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)粒子

________排列結(jié)構(gòu)粒子________排列

性質(zhì)特征自范性有無熔點固定_______異同表現(xiàn)______________二者區(qū)別方法間接方法測定其是否有固定的_______科學(xué)方法對固體進行____________實驗

周期性有序無序不固定各向異性各向同性熔點X射線衍射

(2)獲得晶體的三條途徑。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)直接凝固(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。2.晶胞(1)概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的________。(2)結(jié)構(gòu)：習(xí)慣采用的晶胞都是________體，晶體是由無數(shù)晶胞“無隙并置”而成。①“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。②“并置”：所有晶胞都是______排列的，取向______。

③所有晶胞的______及其內(nèi)部的__________、________及____________是完全相同的。

基本單元

平行六面

平行相同

形狀原子種類個數(shù)幾何排列

3.晶體結(jié)構(gòu)的測定(1)測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是__________________。在X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或明銳的衍射峰。(2)由衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息包括晶胞形狀和大小，分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。

X射線衍射儀

②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定。易錯辨析判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)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周期性的有序排列(

)(2)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高(

)(3)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體(

)(4)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(

)(5)晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”(

)(6)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子(

)

√

×

×

√

×

√

突破一

晶胞中粒子個數(shù)及晶胞化學(xué)式的計算1.下列物質(zhì)中前者為晶體，后者為非晶體的是(

)A.白磷、藍礬 B.陶瓷、塑料C.碘、橡膠 D.食鹽、蔗糖

C2.(1)硼化鎂晶體在39K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，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________。

MgB2

(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為

。

突破二

晶體結(jié)構(gòu)的綜合計算3.(1)FeS2晶體的晶胞如圖1所示。晶胞邊長為anm、FeS2摩爾質(zhì)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。

4M/[NA(a×10-7)3]

(2)(2021·全國甲卷，節(jié)選)我國科學(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晶胞如圖2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(xué)式可表示為ZnxZr1-xOy，則y＝__________(用x表達)。

圖1

圖28

2-x

4.磷及其化合物在電池、催化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。黑磷與石墨類似，也具有層狀結(jié)構(gòu)，如圖1所示。為大幅度提高鋰電池的充電速率，科學(xué)家最近研發(fā)了黑磷—石墨復(fù)合負極材料。其單層結(jié)構(gòu)俯視圖如圖2所示。圖1圖2

圖3回答下列問題：(1)Li、C、P三種元素中，電負性最小的是__________(填元素符號)。(2)基態(tài)磷原子價電子排布式為________。(3)圖2黑磷區(qū)中P原子的雜化方式為________，石墨區(qū)中C原子的雜化方式為________。(4)氫化物PH3、CH4、NH3的沸點由高到低的順序為____________________。

Li

3s23p3

sp3

sp2NH3>PH3>CH4(5)根據(jù)圖1和圖2的信息，下列說法正確的有______(填字母)。

A.黑磷區(qū)中P—P鍵的鍵能不完全相同B.黑磷與石墨都屬于混合型晶體C.由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)D.石墨與黑磷的交界結(jié)合區(qū)域中，P原子與C原子共平面E.復(fù)合材料單層中，P原子與C原子之間的作用力屬于范德華力(6)貴金屬磷化物Rh2P(相對分子質(zhì)量為237)可用作電解水的高效催化劑，其立方晶胞如圖3所示，已知晶胞參數(shù)為anm，晶體中與P距離最近的Rh的數(shù)目為______，晶體的密度為________________g·cm-3(列出計算式)。

ABCD

8

【解析】(5)據(jù)圖1可知黑磷區(qū)中P—P鍵的鍵長不完全相等，所以鍵能不完全相同，A正確；黑磷與石墨，每一層原子之間由共價鍵組成六元環(huán)結(jié)構(gòu)，層與層之間由范德華力互相吸引，所以為混合型晶體，B正確；由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程中，P—P和C—C鍵斷裂，形成P—C鍵，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，C正確；石墨中C原子為sp2雜化，所以與六元環(huán)中C原子相連的原子與六元環(huán)共面，所以石墨與黑磷的交界結(jié)合區(qū)域中，P原子與C原子共平面，D正確；復(fù)合材料單層中，P原子與C原子之間的作用力為共價鍵，E錯誤。

（4）晶體密度（或微粒間距離）的計算：微粒間距離

晶胞體積

密度（或已知密度求微粒間距離）。（5）晶體微粒與M、ρ（單位g·cm-3）之間的關(guān)系：若1個晶胞中含有x個微粒，則1

mol該晶胞中含有x

mol微粒，其質(zhì)量為xM

g；若1個晶胞的質(zhì)量為ρ

a3

g（a3為晶胞的體積，單位為cm3），則1

mol晶胞的質(zhì)量為ρ

a3NA

g，因此有xM=ρ

a3NA。?知識點2常見晶體類型的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.四類晶體的比較

比較項目分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子_____________________________________________粒子間的相互作用力_________________________硬度__________有的____，

有的________

分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵較小很大很大很小較大熔、沸點__________有的____，

有的________溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑大多數(shù)易溶于水等極性溶劑

導(dǎo)電、導(dǎo)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)電較低很高很高很低較高

物質(zhì)類別及舉例所有非金屬氫化物、部分非金屬單質(zhì)、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅)，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、絕大部分鹽2.典型晶體模型

圖1

圖2

圖3圖4圖5圖6晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解共價晶體金剛石如圖1所示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(gòu)；②鍵角均為

；③最小碳環(huán)由____個C構(gòu)成且6個C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

SiO2如圖2所示①每個Si與____個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)；

②每個正四面體占有1個Si，2個O，n(Si)：n(O)＝__________；③最小環(huán)上有

個原子，即6個O，6個Si分子晶體干冰如圖3所示①8個CO2分子構(gòu)成立方體頂點，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

4

109°28'

6

1∶2

4

1∶2

12

12

續(xù)表

晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解離子晶體NaCl型如圖4所示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型如圖5所示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6個；②如圖為8個晶胞，每個晶胞中含1個Cs+、1個Cl-

混合晶體石墨如圖6所示層內(nèi)每個六邊形占有2個C，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為_____12

4

4

8

2∶33.過渡晶體(1)四類典型的晶體是指________晶體、______晶體、______晶體和______晶體。

(2)過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。①幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分數(shù)。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2離子鍵的百分數(shù)/%62504133

分子共價金屬離子從上表可知，表中4種氧化物晶體中的化學(xué)鍵既不是純粹的離子鍵也不是純粹的共價鍵，所以這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。②偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)作離子晶體來處理，如________等。同樣偏向共價晶體的過渡晶體當(dāng)作共價晶體來處理，如_______、_______等。

Na2O

Al2O3

SiO24.混合型晶體(1)晶體模型。(2)結(jié)構(gòu)特點——層狀結(jié)構(gòu)。①同層內(nèi)碳原子采取sp2雜化，以共價鍵(σ鍵)結(jié)合，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)。②層與層之間靠__________維系。③石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個碳原子的配位數(shù)為3，有一個未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。(3)晶體類型：石墨晶體中，既有

，又有________和________，屬于______________。(4)性質(zhì)：熔點很____、質(zhì)軟、____導(dǎo)電等。

范德華力

共價鍵金屬鍵范德華力混合型晶體

高易

易錯辨析判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)在石墨晶體中有共價鍵、金屬鍵和范德華力(

)(2)立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用(

)(3)陰陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同(

)(4)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個(

)(5)在NaCl晶體中，每個Na+周圍與其距離最近的Na+有12個(

)

√

×

×

×

√突破

晶體類型的判斷1.(2022·重慶八中階段)下圖是常見晶胞結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是(

)金剛石

ZnSCu

干冰

A.金剛石是共價晶體，熔點關(guān)系為金剛石>碳化硅>晶體硅B.ZnS晶胞中含有4個Zn2+C.Cu是金屬晶體，配位數(shù)為6D.干冰是分子晶體，由于分子間作用力弱，所以干冰熔點低

C2.(2023·上海浦東二模)剛玉(主要成分為Al2O3)硬度僅次于金剛石，常用于高級研磨材料，它(

)A.是分子晶體B.是共價化合物C.可做鋁熱劑D.熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電

D晶體熔、沸點的比較（1）不同類型晶體熔、沸點的比較。①不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律：共價晶體>離子晶體>分子晶體。②金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點很高，汞、銫等熔、沸點很低。（2）同種類型晶體熔、沸點的比較。①共價晶體。原子半徑越小→鍵長越短→鍵能越大→熔、沸點越高如熔點高低關(guān)系：金剛石>碳化硅>硅。②離子晶體。a.一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點高低關(guān)系：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。b.晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。③分子晶體。a.分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常的高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S；形成分子間氫鍵的晶體的熔、沸點比形成分子內(nèi)氫鍵的晶體的熔、沸點高。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)（相對分子質(zhì)量接近），分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。d.同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低。④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，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點高低關(guān)系：Na<Mg<Al。?知識點3配合物與超分子

孤電子對空軌道

提供2.配合物(1)概念：通常把金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以___________結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。例如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均為配合物。(2)形成條件：配體有_____________，中心原子有_____________。

(3)組成。配合物[Cu(NH3)4]SO4的組成如下圖所示：

配位鍵

孤電子對空軌道①中心原子：

的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽離子(此時又叫中心離子)，最常見的有過渡金屬離子：Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。②配體：__________________的陰離子或分子，如Cl-、NH3、H2O等。配體中______________________的原子叫作配位原子。配位原子必須是含有孤電子對的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。

③配位數(shù)：直接與中心原子形成的________的數(shù)目。例如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位數(shù)為________。

提供空軌道接受孤電子對

提供孤電子對直接同中心原子配位

配位鍵6

③穩(wěn)定性增強。配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。例如，血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強，因此血紅素中的Fe2+與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。3.超分子(1)定義：超分子是由_________________的分子通過_______________形成的分子聚集體。(2)超分子的兩個重要特征是________________和_____________。

兩種或兩種以上分子間相互作用

分子識別自組裝

易錯辨析判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)配位鍵實質(zhì)是一種特殊的共價鍵(

)(2)提供孤電子對的微粒既可以是分子，也可以是離子(

)(3)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可與AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀(

)(4)Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子與配體構(gòu)成的(

)(5)含有配位鍵的化合物中一定含過渡元素(

)(6)超分子實際上屬于混合物(

)(7)超分子的摩爾質(zhì)量不少于10000(

)

√

√

×

√

×

√

×突破一

配合物理論及其應(yīng)用1.(2022·廣東佛山期中)許多過渡金屬離子對多種配體有很強的結(jié)合力，能形成種類繁多的配合物。下列說法不正確的是(

)A.向配合物[CoBr(NH3)5]SO4的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成B.配離子[Cu(H2O)6]2+

中的Cu2

+提供接受孤電子對的空軌道，H2O中的O提供孤電子對C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配體為NH3和H2OD.配合物[Ag(NH3)2]OH的配位數(shù)為2

C2.(1)下列粒子中可能存在配位鍵的是______(填字母)。

A.CO2 B.H3O+

C.CH4 D.H2SO4(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，試寫出其電離方程式：

。

BD

H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-(3)科學(xué)家對H2O2結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了較為漫長的過程，最初科學(xué)家提出了兩種觀點：甲：

；乙：

，式中O→O表示配位鍵，在化學(xué)反應(yīng)中O→O鍵遇到還原劑時易斷裂。化學(xué)家Baeyer和Villiyer為研究H2O2的結(jié)構(gòu)，設(shè)計并完成了下列實驗：a.將C2H5OH與濃硫酸反應(yīng)生成(C2H5)2SO4和水；b.將制得的(C2H5)2SO4與H2O2反應(yīng)，只生成A和H2SO4；c.將生成的A與H2反應(yīng)(已知該反應(yīng)中H2作還原劑)。①如果H2O2的結(jié)構(gòu)如甲所示，實驗c中化學(xué)反應(yīng)方程式為(A寫結(jié)構(gòu)簡式)

。

②為了進一步確定H2O2的結(jié)構(gòu)，還需要在實驗c后添加一步實驗d，請設(shè)計d的實驗方案：

。

用無水硫酸銅檢驗c的反應(yīng)產(chǎn)物中有沒有水(或其他合理答案)

sp、sp3

6

正四面體

突破二

教材實驗活動

簡單配合物的形成3.某同學(xué)探究常見配合物的形成實驗。

圖1

圖2

圖3實驗操作實驗現(xiàn)象有關(guān)離子方程式如圖1所示滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)_____________，氨水過量后沉淀逐漸______，得到深藍色的透明溶液，滴加乙醇后析出深藍色晶體

如圖2所示溶液變?yōu)?/p>

____________

藍色沉淀溶解紅色

如圖3所示滴加AgNO3溶液后，試管中出現(xiàn)

，再滴加氨水后沉淀______，溶液呈

色

、____________________________________

白色沉淀溶解無

研解素養(yǎng)悟法獵技2?提升能力篇晶胞參數(shù)、坐標(biāo)參數(shù)的分析與應(yīng)用晶胞密度的計算、晶胞參數(shù)、坐標(biāo)參數(shù)的分析與應(yīng)用是近幾年高考中的熱點，考查頻率特別高，一般先根據(jù)均攤法求出微粒的個數(shù)，根據(jù)n＝N/NA，求出物質(zhì)的物質(zhì)的量，再根據(jù)m＝nM，計算出晶胞的質(zhì)量，利用立體幾何思想，解決邊長，最后根據(jù)密度定義判斷即可。(1)宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關(guān)系。

(2)原子分數(shù)坐標(biāo)參數(shù)——表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。原子分數(shù)坐標(biāo)的確定方法：①依據(jù)已知原子的坐標(biāo)確定坐標(biāo)系取向；②一般以坐標(biāo)軸所在正方體的棱長為1個單位；③從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標(biāo)軸上的截距即為該原子的分數(shù)坐標(biāo)。題型一晶體化學(xué)式計算

現(xiàn)有四種晶體，其構(gòu)成粒子(均為單原子核粒子)排列方式如下圖所示，其化學(xué)式正確的是(

)A BCD

C題型二晶胞原子個數(shù)計算

D題型三微粒間距離的計算

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，列出計算表達式，不用化簡；其中

為Cu，

為F)

題型四晶胞密度計算

B題型五金屬晶胞中原子半徑的計算

用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積如圖所示，已知該晶體的密度為9.00g·cm-3，晶胞中該原子的配位數(shù)為________；Cu的原子半徑為

cm(阿伏加德羅常數(shù)為NA，只列式)。

12

題型六原子空間利用率的計算

D

題型七晶胞結(jié)構(gòu)模型與投影圖

①若晶胞底邊的邊長均為apm、高為cpm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度___________g·cm-3(寫出表達式)。②晶胞在x軸方向的投影圖為____(填字母)。

B（1）簡單立方體模型粒子坐標(biāo)與投影圖。①粒子坐標(biāo)：若1（0，0，0），2（0，1，0），則確定3（1，1，0），7（1，1，1）。②x、y平面上的投影圖：

（2）體心晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)與投影圖。

②x、y平面上的投影圖：（3）面心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)與投影圖。

②x、y平面上的投影圖：（4）金剛石晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)參數(shù)與投影圖。

②x、y平面上的投影圖：

C

D3.利用新制的Cu(OH)2檢驗醛基時，生成紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

Cu

4.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。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(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

真題體驗領(lǐng)悟高考31.(2022·廣東卷)我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種理論計算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進程。化合物X是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。圖1圖2(1)X的化學(xué)式為________。(2)設(shè)X的最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρg·cm-3，則X中相鄰K之間的最短距離為__________________________nm(列出計算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

K2SeBr6

2.(1)(2022·全國甲卷)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，X代表的離子是________；若該立方晶胞參數(shù)為apm，正負離子的核間距最小為___________pm。圖1圖2

Ca2+

(2)(2022·全國乙卷)①鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為________。解釋X的熔點比Y高的原因

。②α-AgI晶體中I-離子作體心立方堆積(如圖2所示)，Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下，Ag+不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此，α-AgI晶體在電池中可作為______。

已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm＝_______________________m3·mol-1(列出計算式)。CsCl

CsCl為離子晶體，ICl為分子晶體，離子鍵強于范德華力

電解質(zhì)

3.(2021·廣東卷，節(jié)選)理論計算預(yù)測，由汞(Hg)、鍺(Ge)、銻(Sb)形成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓撲絕緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體(晶胞如圖1所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。圖1

圖2

圖3①圖2為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結(jié)構(gòu)，它不是晶胞單元，理由是

。②圖3為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為________；該晶胞中粒子個數(shù)比Hg∶Ge∶Sb＝___________。③設(shè)X的最簡式的式量為Mr，則X晶體的密度為_____________g·cm-3(列出算式即可，NA取6.02×1023)。垂直平移后頂點原子不能重合(或8個原子不同或上下平行棱不同等)

4

1∶1∶2

4.(2023·北京卷)中國科學(xué)家首次成功制得大面積單晶石墨炔，是碳材料科學(xué)的一大進步。

下列關(guān)于金剛石、石墨、石墨炔的說法正確的是(

)A.三種物質(zhì)中均有碳碳原子間的σ

鍵B.三種物質(zhì)中的碳原子都是sp3

雜化C.三種物質(zhì)的晶體類型相同D.三種物質(zhì)均能導(dǎo)電

A5.(2020·全國卷Ⅰ，節(jié)選)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，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。電池充電時，LiFeO4脫出部分Li+，形成Li1-xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________________，n(Fe2+)∶n(Fe3+)＝________。

4

13∶36.(2023·全國甲卷)將酞菁-鈷鈦-三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上，制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖1所示的幾種碳單質(zhì)，它們互為___________，其中屬于原子晶體的是________，C60間的作用力是________。圖1

同素異形體金剛石范德華力

同素異形體(2)酞菁和鈷酞菁的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2酞菁分子中所有原子共平面，其中p軌道能提供一對電子的N原子是________(填圖2酞菁中N原子的標(biāo)號)。鈷酞菁分子中，鈷離子的化合價為________，氮原子提供孤對電子與鈷離子形成________鍵。

③

+2

配位(3)氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在，其空間結(jié)構(gòu)如圖3a所示，二聚體中Al的軌道雜化類型為________。AlF3的熔點為1090℃，遠高于AlCl3的192℃，由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為________鍵。AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系，晶胞如圖3b所示，F(xiàn)-的配位數(shù)為________。若晶胞參數(shù)為apm，晶體密度ρ＝______________g·cm-3(列出計算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。sp3

離子2

【解析】(1)同一元素形成的不同單質(zhì)之間互為同素異形體。圖1所示的幾種碳單質(zhì)，它們的組成元素均為碳元素，因此，它們互為同素異形體；其中金剛石屬于原子晶體，石墨屬于混合型晶體，C60屬于分子晶體，碳納米管不屬于原子晶體；C60間的作用力是范德華力。(2)已知酞菁分子中所有原子共平面，則其分子中所有的C原子和所有的N原子均為sp2雜化，且分子中存在大π鍵，其中標(biāo)號為①和②的N原子均有一對電子占據(jù)了一個sp2雜化軌道，其p軌道只能提供1個電子參與形成大π鍵，標(biāo)號為③的N原子的p軌道能提供一對電子參與形成大π鍵，因此標(biāo)號為③的N原子形成的N—H鍵易斷裂從而電離出H+

；鈷酞菁分子中失去了2個H+

的酞菁離子與鈷離子通過配位鍵結(jié)合成分子，因此，鈷離子的化合價為+2，氮原子提供孤對電子與鈷離子形成配位鍵。

配套訓(xùn)練4(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P33~35)[A組·基礎(chǔ)練習(xí)]1.下表所列有關(guān)晶體的說法中，有錯誤的是(

)選項ABCD晶體名稱碘化鉀干冰石墨碘組成晶體微粒名稱陰、陽離子分子原子分子晶體內(nèi)存在的作用力離子鍵范德華力共價鍵范德華力

C2.(2022·山東青島聯(lián)考改編)可以利用超分子對一些物質(zhì)進行分離，例如利用杯酚(杯酚用“

”表示)分離C60和C70，過程如下圖所示。下列說法正確的是(

)

A.晶體熔點：C70>C60>杯酚B.操作①用到的玻璃儀器有分液漏斗和燒杯C.杯酚與C60分子之間形成分子間氫鍵D.杯酚易溶于氯仿，難溶于甲苯

D

C

C

5.碳及其化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途。請回答下列問題：(1)碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解，實驗證明碳酸鹽的陽離子不同，分解溫度不同，如下表所示。試解釋為什么隨著陽離子半徑的增大，碳酸鹽的分解溫度逐步升高？________________________________________——————————————————————————————————————————————————————————————

。

碳酸鹽MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3熱分解溫度/℃40290011721360陽離子半徑/pm6699112135

碳酸鹽分解過程實際是晶體中陽離子結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子分解為二氧化碳的過程，陽離子所帶電荷相同時，陽離子半徑越小，結(jié)合氧離子的能力越強，對應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解(2)碳的一種同素異形體——C60，又名足球烯，是一種高度對稱的球碳分子。立方烷(分子式為C8H8，結(jié)構(gòu)是立方體：)是比C60約早20年合成出的一種對稱型烴類分子，而現(xiàn)如今已合成出一種立方烷與C60的復(fù)合型分子晶體，該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，立方烷分子填充在原C60晶體的分子間八面體空隙中。則該復(fù)合型分子晶體的組合用二者的分子式可表示為

。

C8H8·C60

(3)碳的另一種同素異形體——石墨，其晶體結(jié)構(gòu)如上圖所示，則石墨晶胞含有的碳原子個數(shù)為________個。

(4)金剛石和石墨的物理性質(zhì)差異很大，其中熔點較高的是________，試從結(jié)構(gòu)上分析：——————————————————————————————————————————————————————；

4

石墨

石墨為混合型晶體，金剛石為共價晶體，二者的熔點均取決于碳碳共價鍵，前者鍵長短，則熔點高金剛石硬度大的是________，試從結(jié)構(gòu)上分析：

。

石墨的硬度取決于分子間作用力，而金剛石的硬度取決于碳碳共價鍵

NH3>AsH3>PH3

sp、sp2(3)科學(xué)家近期首次合成了具有極性對稱性的氮化物鈣鈦礦材料——LaWN3，其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，晶胞中La、W、N分別處于頂角、體心、面心位置，晶胞參數(shù)為anm。①La與N間的最短距離為________nm，

與La緊鄰的N個數(shù)為____。

②在LaWN3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，W處于各頂角位置，則在新的晶胞中，La處于________位置，N處于________位置。③設(shè)LaWN3的式量為Mr，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為____________________g·cm-3(列出計算表達式)。圖1圖2

12

體心棱心

圖1