第十二章 第38讲（2021高考化学一轮复习资料）.docx

1、第第 38 讲讲 晶体结构与性质晶体结构与性质 考纲要求 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶 体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念，了 解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.了解原子晶体的特征， 能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。6.理解金属键的含义，能用金属 键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。7.了解晶胞的概念，能根 据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 1晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性

2、有序排列 结构微粒无序排列 性 质 特 征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 二者区 别方法 间接方法 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行 X- 射线衍射实验 (2)得到晶体的途径 熔融态物质凝固。 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 溶质从溶液中析出。 (3)晶胞 概念：描述晶体结构的基本单元。 晶体中晶胞的排列无隙并置 无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 2晶胞组成的计算均摊法 (1)原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份 额就是1 n。 (2)方法 长方体(包括

3、立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。 非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1 3。 理解应用 (1)如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中 x 与 y 的个数比是_，乙中 a 与 b 的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个 c 离子和_个 d 离子。 答案 21 11 4 4 解析 甲中 N(x)N(y)1(41 8)21；乙中 N(a)N(b)1(8 1 8)11；丙中 N(c) 121 414，N(d)8 1 86 1 24。 (2)下图为离子晶体立体构型示意图：(阳离子，阴离子)以 M 代表阳离子，以

4、 N 表示阴离 子，写出各离子晶体的组成表达式： A_、B_、C_。 答案 MN MN3 MN2 解析 在 A 中，含 M、N 的个数相等，故组成为 MN；在 B 中，含 M：1 841 3 2(个)，含 N：1 2424 1 8 9 2(个)，MN 3 2 9 213；在 C 中含 M： 1 84 1 2(个)，含 N 为 1 个。 (1)冰和碘晶体中相互作用力相同( ) (2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列( ) (3)凡有规则外形的固体一定是晶体( ) (4)固体 SiO2一定是晶体( ) (5)缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块( ) (6)晶胞

5、是晶体中最小的“平行六面体”( ) (7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 X- 射线衍射实验( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1下图是由 Q、R、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中 R 为2 价，G 为 2 价，则 Q 的化合价为_。 答案 3 价 解析 R：81 812 G：81 48 1 44 1 228 Q：81 424 R、G、Q 的个数之比为 142，则其化学式为 RQ2G4。 由于 R 为2 价，G 为2 价，所以 Q 为3 价。 2.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中 A、B、C 三种粒子数之比是 ( ) A394 B1

6、42 C294 D384 答案 B 解析 A 粒子数为 6 1 12 1 2； B 粒子数为 61 43 1 62； C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为 142。 3(2019 苏州高三月考)已知镧镍合金 LaNin的晶胞结构如下图，则 LaNin中 n_。 答案 5 解析 La：21 212 1 63 Ni：121 26 1 2615 所以 n5。 4Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化 学式为_。 答案 CuH 解析 根据晶胞结构可以判断：Cu()：21 212 1 636；H()：6 1 3136，所以 化学式为 CuH。 5(

7、1)硼化镁晶体在 39 K 时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下 图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学 式为_。 (2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则 多硼酸根离子符号为_。 答案 (1)MgB2 (2)BO 2 解析 (1)每个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3 个 Mg，所以其化学式为 MgB2。(2)从 图可看出，每个单元中，都有一个 B 和一个 O 完全属于这个单元，剩余的 2 个 O 分别被两个结构单元共用，所以 BO1(12/2)12，化学式为 BO 2

8、。 6已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单链结合，试根据下图确定该晶 体的化学式为_。 答案 B3A4 1常见晶体结构模型 (1)原子晶体(金刚石和二氧化硅) 金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键，CC 键之间的夹角是 109 28，最小 的环是六元环。含有 1 mol C 的金刚石中，形成的共价键有 2 mol。 SiO2晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2 个硅原子成键，最小的环 是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si 原子，1 mol SiO2中含有4 mol SiO 键。 (2)分子晶体 干冰晶体中，每个 C

9、O2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个。 冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含 1 mol H2O 的冰中， 最多可形成 2 mol“氢键”。 (3)离子晶体 NaCl 型： 在晶体中， 每个 Na 同时吸引 6 个 Cl， 每个 Cl同时吸引 6 个 Na， 配位数为 6。 每个晶胞含 4 个 Na 和 4 个 Cl。 CsCl 型：在晶体中，每个 Cl 吸引 8 个 Cs，每个 Cs吸引 8 个 Cl，配位数为 8。 (4)石墨晶体 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数 是 2，C 原子采取的杂化方式是 sp

10、2。 理解应用 按要求回答问题 在金刚石晶体中最小碳环含有_个C原子； 每个C原子被_个最小碳环共用。 在干冰中粒子间作用力有_。 含 1 mol H2O 的冰中形成氢键的数目为_。 在 NaCl 晶体中，每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Na，每个 Na周围有 _个距离最近且相等的 Cl ，其立体构型为_。 在 CaF2晶体中，每个 Ca2 周围距离最近且等距离的 F有_个；每个 F周围距离最 近且等距离的 Ca2 有_个。 答案 6 12 共价键、范德华力 2NA 12 6 正八面体形 8 4 (5)金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模型 简单立 方堆积 体心立 方堆积 六方最 密堆积

11、 面心立方 最密堆积 晶胞 配位数 6 8 12 12 原子半径(r) 和晶胞边长 (a)的关系 2ra 2r 3a 2 2r 2a 2 一个晶胞内 原子数目 1 2 2 4 常见金属 Po Na、K、Fe Mg、Zn、Ti Cu、Ag、Au 理解应用 金属晶胞中原子空间利用率的计算： 空间利用率 球体积 晶胞体积100%，球体积为金属原子的总体积。 (1)简单立方堆积 如图所示，设原子半径为 r，则立方体的棱长为_，V球_，V晶胞_， 空间利用率_。 答案 2r 4 3r 3 8r3 52% (2)体心立方堆积 如图所示，设原子半径为 r，则体对角线 c 为_，面对角线 b 为_(用 a 表

12、示)， a_(用 r 表示)，空间利用率为_。 答案 4r 2a 4 3r 68% 解析 由(4r)2a2b2，得 a 4 3r,1 个晶胞中有 2 个原子，故空间利用率 V球 V晶胞100% 24 3r 3 a3 100% 24 3r 3 4 3r 3 100%68%。 (3)六方最密堆积 如图所示，设原子半径为 r，则棱长为_(用 r 表示，下同)，底面面积 S_，h _，V晶胞_，空间利用率_。 答案 2r 2 3r2 2 6r 3 8 2r3 74% 解析 底面为菱形(棱长为 2r，其中一个角为 60 )，则底面面积 S2r 3r，h2 6 3 r，V晶胞 S2h2 3r222 6 3

13、 r8 2r3,1 个晶胞中有 2 个原子，则空间利用率 V球 V晶胞100% 24 3r 3 8 2r3 100%74%。 (4)面心立方最密堆积 如图所示，设原子半径为 r，则面对角线为_(用 r 表示)，a_(用 r 表示)，V 晶胞_(用 r 表示)，空间利用率_。 答案 4r 2 2r 16 2r3 74% 解析 原子的半径为 r，面对角线为 4r，a2 2r，V晶胞a3(2 2r)316 2r3,1 个晶胞中有 4 个原子，则空间利用率 V球 V晶胞100% 44 3r 3 16 2r3 100%74%。 2四种晶体类型的比较 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构

14、成粒子 分子 原子 金属阳离子 和自由电子 阴、阳离子 粒子间的 相互作用力 分子间 作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大， 有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高， 有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任 何溶剂 常见溶 剂难溶 大多易溶 于水等极 性溶剂 导电、 传热性 一般不导 电，溶于水 后有的导电 一般不具 有导电性 电和热的 良导体 晶体不导电， 水溶液或熔 融态导电 3.离子晶体的晶格能 (1)定义 气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ mol 1。 (2)影响因素 离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

15、 离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 (3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。 理解应用 (1)在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、 SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。 其中只含有离子键的离子晶体是_。 其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_。 其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。 其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。 其中含有极性共价键的非极性分子是_。 其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_。 其中含有极性共

16、价键和非极性共价键的极性分子是_。 其中含有极性共价键的原子晶体是_。 不含共价键的分子晶体是_，只含非极性共价键的原子晶体是_。 答案 NaCl、Na2S NaOH、(NH4)2S (NH4)2S Na2S2 CO2、CCl4、C2H2 C2H2 H2O2 SiO2、SiC 晶体氩 晶体硅、金刚石 (2)比较下列晶格能大小： NaCl_KCl； CaF2_MgO； Na2S_Na2O； CaO_KCl。 答案 (1)在金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有 8 个() (2)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其最近的镁原子有 6 个() (3)在晶体中只要有阴离子就一定有

17、阳离子() (4)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子() (5)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高() (6)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低() (7)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体() 题组一 常见晶体的分析 1 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积， 晶胞中最近的相邻两个 CO2分子间距为 a pm， 阿伏加德罗常数为 NA，下列说法正确的是( ) A晶胞中一个 CO2分子的配位数是 8 B晶胞的密度表达式是 444 NA2 2a310 30 g cm 3 C一个晶胞中平均含 6 个 CO2分子 DCO2分子的立体构型是直线形，中心 C 原子的杂化类型是 sp3杂化 答案

18、B 解析 晶胞中一个 CO2分子的配位数为 12，故 A 错误；该晶胞中相邻最近的两个 CO2分子 间距为 a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为 a pm，则晶胞棱长 2a pm 2a10 10 cm，晶胞体积( 2a1010 cm)3，该晶胞中二氧化 碳分子个数81 86 1 24，晶胞密度 M NA4 V 44 NA4 2a10 103 g cm 3 444 NA2 2a310 30 g cm 3，故 B 正确，C 错误；二氧化碳分子是直线形分子，C 原子价层电子对个数是 2，根 据价层电子对互斥理论判断 C 原子杂化类型为 sp，故 D 错误。 2

19、石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个 SiSi 键中插入一个 O)，其中硅、氧原子数比是 mn，有关叙述正确的是( ) Amn21 B6 g 该晶体中含有 0.1NA个分子 C原硅酸根(SiO4 4)的结构为 ，则二聚硅酸根离子 Si2O6 x中的 x7 D石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的 Si、O 原子个数和为 8 答案 C 解析 每个 Si 原子占有 O 原子个数41 22；该晶体是原子晶体，不存在分子；原硅酸 (H4SiO4)的结构可表示为，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸： ，二聚原硅酸电离出 6 个 H 后，形成带 6

20、个负电荷的二聚原硅酸根 离子；在 SiO2晶体中，由 Si、O 构成的最小单元环中共有 12 个原子。 3下面有关晶体的叙述中，不正确的是( ) A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有 6 个碳原子 B氯化钠晶体中，每个 Na 周围距离相等的 Na共有 6 个 C氯化铯晶体中，每个 Cs 周围紧邻 8 个 Cl D干冰晶体中，每个 CO2分子周围紧邻 12 个 CO2分子 答案 B 解析 氯化钠晶体中，每个 Na 周围距离相等的 Na共 12 个。每个 Na周围距离相等且最近 的 Cl 共有 6 个。 题组二 晶体类型的判断 4NF3可由 NH3和 F2在 Cu 催化剂存在

21、下反应直接得到：4NH33F2= Cu NF33NH4F 上述化学方程式中的 5 种物质所属的晶体类型有_(填序号)。 a离子晶体 b分子晶体 c原子晶体 d金属晶体 答案 abd 5(1)用“”或“”填空： 第一电离能 离子半径 熔点 酸性 Si_S O2 _Na NaCl_Si H2SO4_HClO4 (2)MgCl2在工业上应用广泛，可由 MgO 制备。 MgO 的熔点比 BaO 的熔点_(填“高”或“低”)。 SiO2的晶体类型为_。 (3)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是_(填字母)。 ASiX4难水解 BSiX4是共价化合物 CNaX 都易水解 D

22、NaX 的熔点一般高于 SiX4 答案 (1) KClRbClCsCl，其原因为_ _ _。 答案 (1)原子 共价键 (2) (3)HF 分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出 HF 分子间能形成氢键即 可) (4) (5)D 组晶体都为离子晶体，r(Na )r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电荷数相同的情况 下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高 解析 (1)A 组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B 组为金属晶体，具 有四条共性。(3)HF 中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D 组属于离子晶体，具 有两条性质。(5)D 组属于离子晶体，其熔点与

23、晶格能有关。 题组三 晶体的性质及应用 7下列性质适合于分子晶体的是( ) A熔点为 1 070 ，易溶于水，水溶液导电 B熔点为 3 500 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C能溶于 CS2，熔点为 112.8 ，沸点为 444.6 D熔点为 97.82 ，质软，导电，密度为 0.97 g cm 3 答案 C 解析 A、B 选项中的熔点高，不是分子晶体的性质，D 选项是金属钠的性质，钠不是分子 晶体。 8 (2019 河南六市第一次联考)A 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。 回答下列问题： (1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。 该单质的晶体类型为_， 依据电子云的重叠方式，

24、原子间存在的共价键类型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。 (2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中 可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是_(填字母)。 A石墨烯是一种强度很高的材料 B石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体 C石墨烯与石墨烷均为高分子化合物 D石墨烯与 H2制得石墨烷的反应属于加成反应 (3)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次_(填“增大”或“减小”)，其原因是 _。 (4)SiO2比 CO2熔点高的原因是_。 (5)四卤化硅 SiX4的沸点和二卤化铅 PbX2的熔点如图(b)所示。 SiX4的沸点依 F、Cl、Br、I 次序升

25、高的原因是_ _。 结合 SiX4的沸点和 PbX2的熔点的变化规律，可推断：依 F、Cl、Br、I 次序，PbX2中的化 学键的离子性_、共价性_。(填“增强”“不变”或“减弱”) 答案 (1)混合型晶体 键、 键 sp2 (2)C (3)增大 三种物质均为分子晶体，结构与组 成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高 (4)SiO2为原子晶体而 CO2为分 子晶体 (5)均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大 减弱 增强 解析 (2)石墨烯单层原子间以共价键相结合，强度很高，A 正确；石墨烯层与层之间有自由 移动的电子，是电的良导体，而石墨烷中没有自由移动的电子，为绝缘体

26、，B 正确；石墨烯 只含一种碳元素，为碳的单质，C 错误；石墨烯与 H2间的反应属于加成反应，D 项正确。 (5)四卤化硅为分子晶体，F、Cl、Br、I 的相对分子质量逐渐增大，沸点与相对分子质量有 关，相对分子质量越大，沸点越高。PbX2的熔点先降低后升高，其中 PbF2为离子晶体， PbBr2、PbI2为分子晶体，可知依 F、Cl、Br、I 次序，PbX2中的化学键的离子性减弱、共价 性增强。 题组一 2019 全国卷高考试题集训 12019 全国卷，35(3)(4)(3)一些氧化物的熔点如表所示： 氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/ 1 570 2 800 23.8 75

27、.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因_ _。 (4)图(a)是 MgCu2的拉维斯结构， Mg 以金刚石方式堆积， 八面体空隙和半数的四面体空隙中， 填入以四面体方式排列的 Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu 原子之间最 短距离 x_pm，Mg 原子之间最短距离 y_pm。设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 MgCu2的密度是_g cm 3(列出计算表达式)。 答案 (3)Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能：MgOLi2O。分子间作 用力(分子量)：P4O6SO2 (4) 2 4 a 3 4 a 8241664 NAa310 30 解析 (3)

28、氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间 作用力强。(4)观察图(a)和图(b)知，4 个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)22a2，x 2 4 a。 镁原子堆积方式类似金刚石， 有 y 3 4 a。 已知 1 cm1010 pm， 晶胞体积为(a10 10)3 cm3， 代入密度公式计算即可。 22019 全国卷，35(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图 1 所示。晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。图中 F 和 O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依 次用 x 和 1x 代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度 和晶胞

29、参数，可 以计算该物质的 x 值，完成它们关系表达式：_g cm 3。以晶胞参数为单位长度建 立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图 1 中原子 1 的坐标为 1 2， 1 2， 1 2 ，则原子 2 和 3 的坐标分别为_、_。 答案 SmFeAsO1xFx 2281161x19x a2cNA10 30 1 2， 1 2，0 0，0，1 2 解析 由晶胞结构中各原子所在位置可知， 该晶胞中 Sm 个数为 41 22， Fe 个数为 14 1 4 2， As 个数为 41 22， O 或 F 个数为 8 1 82 1 22， 即该晶胞中 O 和 F 的个数之和为 2，

30、F 的比例为 x，O2的比例为 1x，故该化合物的化学式为 SmFeAsO 1xFx。1 个晶胞的质量 为21505675161x19x NA g2281161x19x NA g， 1 个晶胞的体积为a2c pm3 a2c10 30cm3，故密度 2281161x19x a2cNA10 30g cm 3。原子 2 位于底面面心，其坐标为 1 2， 1 2，0 ；原子 3 位于棱上，其坐标为 0，0，1 2 。 题组二 往年高考试题分类汇编 3晶体类型的判断 (1)2015 全国卷，37(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物的熔点为 253 K，沸点为 376 K，其固体属于

31、_晶体。 (2)2015 全国卷，37(2)改编氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为_和 _。 答案 (1)分子 (2)分子晶体 离子晶体 4晶体微粒间作用力 (1)2018 全国卷，35(3)节选ZnF2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是_。 (2)2017 全国卷，35(4)节选Mn(NO3)2中的化学键除了 键外，还存在_。 (3)2016 全国卷，37(5)改编Ge 单晶具有金刚石型结构，其微粒之间存在的作用力是_。 (4)2016 全国卷，37(3)节选单质铜及镍都是由_键形成的晶体。 答案 (1)离子键 (2)离子键和 键(64键) (3)共价键 (4)金属 5晶体熔、沸点高

32、低的比较 (1)2017 全国卷，35(2)节选K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是_。 (2)2017 全国卷，35(3)改编在 CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)所涉及 的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为_， 原因是_ _。 (3)2016 全国卷，37(4)GaF3的熔点高于 1 000 ，GaCl3的熔点为 77.9 ，其原因是 _ _。 (4)2015 全国卷，37(2)改编单质氧有两种同素异形体，其中沸点高的是_(填分子 式)，原因是_ _。 答案 (1)K 的原子半径较大且价电子数较少

33、，金属键较弱 (2)H2OCH3OHCO2H2 H2O 与 CH3OH 均为极性分子，水中氢键比甲醇中多；CO2与 H2 均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 (3)GaF3为离子晶体，GaCl3为分 子晶体 (4)O3 O3相对分子质量较大且是极性分子，范德华力较大 6晶胞中微粒数目的计算 (1)2018 全国卷，35(5)金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为 _。六棱柱底边边长为 a cm，高为 c cm，阿伏加德罗常数的值为 NA，Zn 的密度 为_ g cm 3(列出计算式)。 (2)2017 全国卷，35(4)(5)KIO3晶体是一种性能良好的非

34、线性光学材料，具有钙钛矿型的 立体结构，边长为 a0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所 示。K 与 O 间的最短距离为_ nm，与 K 紧邻的 O 个数为_。 在 KIO3晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于_位置，O 处于 _位置。 (3)2017 全国卷，35MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方 式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420 nm，则 r(O2 )为_nm。MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a0.448 nm，则 r(Mn2 )为_nm。 答案 (1)六

35、方最密堆积(A3型) 656 NA6 3 4 a2c (2)0.315(或 2 2 0.446) 12 体心 棱心 (3)0.148 0.076 解析 (2)根据晶胞结构可知， K与O间的最短距离为面对角线的一半， 即 20.446 2 nm0.315 nm。K、O 构成面心立方，配位数为 12(同层 4 个，上、下层各 4 个)。 (3)由题意知在 MgO 中， 阴离子作面心立方堆积， 氧离子沿晶胞的面对角线方向接触， 所以 2 2 a2r(O2 )，r(O2)0.148 nm；MnO 的晶胞参数比 MgO 更大，说明阴离子之间不再接触， 阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故 2r(Mn2 )r(

36、O2)a，r(Mn2)0.076 nm。 1 MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一， 在活性材料 MnO2中加入 CoTiO3纳米粉 体，可以提高其利用率，优化碱锰电池的性能。 (1)写出基态 Mn 原子的核外电子排布式_。 (2)CoTiO3晶体结构模型如图 1 所示。在 CoTiO3晶体中 1 个 Ti 原子、1 个 Co 原子周围距离 最近的 O 原子数目分别为_个、_个。 (3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O2 在其催化作用下，可将 CN 氧化成 CNO，进而得到 N 2。与 CNO 互为等电子体的分子、 离子化学式分别为_

37、、_(各写一种)。 (4)三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图 2 所示。 三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是_，1 mol 三聚氰胺分子中 键的数目为 _。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2(或Ar3d54s2) (2)6 12 (3)CO2(或 N2O、CS2、BeCl2等合理均可) N 3 (4)sp 2、sp3 15N A 解析 (2)采用沿 x、y、z 三轴切割的方法确定个数，所以分别是 6 和 12。 (4)根据价层电子对数判断杂化类型，环上的 N 原子含有 2 个 键，氨基含有 3 个 键和一 个孤电子对，所以分别为 sp2、sp3杂化；一个分子中含有

38、15 个 键，所以 1 mol 三聚氰胺中 含有 键的数目为 15NA。 2有 A、B、C、D、E、F 六种元素，A 是周期表中原子半径最小的元素，B 是电负性最大 的元素，C 的 2p 轨道中有三个未成对的单电子，F 原子核外电子数是 B 与 C 核外电子数之 和，D 是主族元素且与 E 同周期，E 能形成红色(或砖红色)的 E2O 和黑色的 EO 两种氧化物， D 与 B 可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。 请回答下列问题。 (1)E 元素原子基态时的电子排布式为_。 (2)A2F 分子中 F 原子的杂化类型是_，F 的氧化物 FO3分子立体构型为_。 (3)CA3极易溶于水，其原因主

39、要是_， 试判断 CA3溶于水后，形成 CA3 H2O 的合理结构：_(填字母代号)，推理依据是 _ _。 (4)从图中可以看出，D 跟 B 形成的离子化合物的化学式为_；该离子化合物晶体的密 度为 a g cm 3，则晶胞的体积是_(写出表达式即可)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1) (2)sp3 平面正三角形 (3)与水分子间形成氢键 (b) 一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根离子 (4)CaF2 478 g mol 1 a g cm 36.021023 mol1 解析 由题意可知 A、B、C 分别为 H、F、N，故推出 F 是 S，由题意推

40、出 E 是 Cu，由晶胞 的结构用均摊法计算出一个晶胞中含有 8 个 F ，同时含有 4 个 D 离子，故可判断 D 是第四 周期2 价的金属元素，故 D 是钙元素。NH3极易溶于水的原因是能与水分子间形成氢键， 根据氢键的表示方法可知(b)是合理的；根据密度m V进行计算，应注意一个晶胞中含有 4 个 CaF2。 3碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是 C60、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。 (3)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。 (4)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142 pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm。其原 因是金刚石中只存在 CC 间的_共价键，而石墨层内的 CC 间不仅存在_ 共价键，还有_键。 (5)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为 r，金刚石晶胞的边长为 a，根据硬 球接触模型， 则 r_a， 列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算 结果)。 答案 (1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合 (4) (或大 或 pp) (5)8 3 8 3 16 解析 (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质，故它们互为同素异 形