1、1第 3 节 晶体结构与性质一、选择题1(2018 届河北石家庄辛集中学期中)有关晶体的下列说法中正确的是( )。A晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B原子晶体中共价键越强，熔点越高C冰融化时水分子中共价键发生断裂D氯化钠熔化时离子键未被破坏2下列说法正确的是( )。图 1 图 2 图 3 图 4A钛和钾都采取图 1 的堆积方式B图 2 为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C图 3 是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为 a cm，则在每个 CO2周围最近且等距离的 CO2有 8 个D图 4 是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取 ABCABC
2、堆积的结果3(2018 届云南曲靖一中月考)已知 C3N4晶体可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合，下列说法正确的是( )。AC 3N4晶体中 CN 共价键的键长比金刚石中的 CC 共价键的键长要长BC 3N4晶体与 SiO2晶体类型一致，二者都有较高的熔沸点CC 3N4晶体中每个 C 原子连接 3 个 N 原子，每个 N 原子连接 4 个 C 原子DC 3N4晶体中除了有共价键外还有范徳华力4(2018 年浙江联考)下列说法正确的是( )。A二氧化硅与二氧化碳都是共价化合物，且晶体类型相同B氧气生成臭氧的过程中有化学键的断裂和生成C因为氮气的键能比氧气的键能大，所以氮气的沸点比氧
3、气的高D硫与氖晶体均是由单原子构成的分子晶体5有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( )。2A为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积B每个晶胞含有的原子数分别为1 个，2 个，2 个，4 个C晶胞中原子的配位数分别为6，8，8，12D空间利用率的大小关系为6下图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)( )。A8 BaTi 8O12 B8 BaTi 4O9C6 BaTiO 3 D3 BaTi 2O37下图分别代表 Na
4、Cl、金刚石、干冰、石墨结构的一部分。下列说法正确的是( )。ANaCl 晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏，才能形成自由移动的离子B金刚石中存在的化学键只有共价键，不能导电C干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以破坏，所以干冰容易升华D石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成，故熔点很高、硬度很大二、非选择题8(2018 届重庆一中月考)人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛(Ti)，它被誉为“未来世纪的金属” 。试回答下列问题：图 1 图 2 图 3(1)Ti 元素原子序数为 22，它在元素周期表中的位置是第_周期第_族；其基态原子
5、的电子排布式为_。(2)在 Ti 的化合物中，可以呈现2、3、4 三种化合价，其中以4 价的 Ti 最为稳定。偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图 1 所示，它的化学式是_，其中 Ti4 的氧配位数为_，Ba 2 的氧配位数为_。(3)常温下的 TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点23.2 ，沸点 136.2 ，所以 TiCl4应是_化合物，其固体是_晶体。TiCl 4在潮湿空气中易挥发，3水解而冒白烟，这是因为水解后有_生成。(4)已知 Ti3 可形成配位数为 6 的配合物，其空间构型为正八面体，如图 2 所示，我
6、们通常可以用图 3 所示的方法来表示其空间构型(其中 A 表示配体，M 表示中心原子)。配位化合物Co(NH 3)4Cl2的空间构型也为八面体型，它有_种同分异构体，请将其结构画出_。9(2018 届湖南郴州质检)A、B、C、D、E 五种元素的原子序数依次增大，其中非金属元素 A 的基态原子中成对电子数是未成对电子数的两倍，C 元素在地壳中含量最高，D 的单质是短周期中熔点最低的金属，E 的合金是我国使用最早的合金。(1)E 元素的基态原子电子排布式为_。(2)A 的某种氢化物 A2H2分子中含有_个 键和_个 键。(3)A 的含氧酸根离子 AO 的空间构型是_。n3(4)B 的最简单氢化物的
7、沸点比 A 的最简单氢化物的沸点高得多，其原因是_。(5)E 的最高价氧化物对应的水化物溶解于氨水中生成的复杂化合物的化学式是_。(6)下图是 D 单质的晶体堆积方式，这种堆积方式的晶胞中原子的配位数为_，若该原子的半径为 r pm，此晶体的密度 _gcm 3 (用含 r 的代数式表示，阿伏加德罗常数用 NA表示)。10(2018 届湖北荆州中学质检)原子序数小于 36 的 X、Y、Z、W 四种元素，其中 X 是形成化合物种类最多的元素之一，Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子数的 2 倍，Z 原子基态时 2p 原子轨道上有 3 个未成对的电子，W 的原子序数为 29。回答下列问题：(1)W
8、 的电子排布式为_，Y 2X2分子中 键与 键数之比为_。(2)化合物 ZX3比 YX4易液化，主要原因是_。(3)元素 Y 的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体，元素 Z 的这种氧化物分子的结构式是_。(4)元素 W 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是_；如果该晶体的密度为 d gcm3 ，阿伏加德罗常数为 NA，则晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为_cm。(3)ZX3的 VSEPR 构型为_，ZF 3分子的空间构型为_；ZX 3容易与 W2 形成配离子，但 ZF3不易与 W2 形成配离子，其原因是_。11砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作
9、微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态 As 原子的核外电子排布式：_。(2)根据元素周期律，原子半径 Ga_As，第一电离能 Ga_As(填“大于”或“小于”)。(3)AsCl3分子的立体构型为_，其中 As 的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于 1000 ，GaCl 3的熔点为 77.9 ，其原因是_。(5)GaAs 的熔点为 1238 ，密度为 gcm3 ，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与 As 以_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa gmol14和 MAs gmol1 ，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗
10、常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。第 3 节 晶体结构与性质1B 解析：分子的稳定性与分子中的化学键有关，与分子间作用力无关，故 A 错误；原子晶体中物质的熔点与化学键强弱有关，原子晶体中共价键越强，熔点越高，故 B 正确；冰融化时，发生变化的是水分子之间的距离，而水分子内部的 OH 共价键没有发生断裂，故 C 错误；氯化钠熔化时，离子键被破坏，故 D 错误。2D 解析：图 1 表示的堆积方式为六方最密堆积，K 采用体心立方堆积，A 错误；非密置层在三维空间堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积，B 错误；干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为 12，即每个
11、 CO2周围距离相等的 CO2分子有 12 个，C 错误；图4 的晶胞为面心立方堆积，金属原子在三维空间里密置层采取 ABCABC堆积，D 正确。3B 解析：因 N 的原子半径比 C 的原子半径小，则 C3N4晶体中 CN 键的键长比金刚石中 CC 键的键长要短，A 错误；由信息可知，C 3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合，所以 C3N4为原子晶体，与二氧化硅的晶体类型相同，B 正确；原子间均以单键结合，则 C3N4晶体中每个 C 原子连接 4 个 N 原子，而每个 N 原子连接 3 个C 原子，C 错误；C 3N4晶体是原子晶体，不存在范德华力，D 错误。4B 解析
12、：SiO 2中 Si 与 O 形成共价键，CO 2中 C 与 O 形成共价键，所以二者都是共价化合物，但是 SiO2形成的是原子晶体，CO 2形成的是分子晶体，A 错误；所有化学反应过程都是反应物中化学键断裂后，重新组合新化学键生成产物，B 正确；N 2与 O2的晶体都是分子晶体，二者沸点的高低取决于分子间作用力的相对大小，与分子中共价键的键能无关，C 错误；硫原子最外层没有达到 8 电子稳定结构，所以晶体中必然是通过某种形式构成稳定的分子，再通过分子间作用力形成晶体，D 错误。5B 解析：为简单立方堆积，为体心立方堆积，为六方最密堆积，为面心立方最密堆积，与判断有误，A 错误；每个晶胞含有的
13、原子数分别为8 1，8 12，8 12，8 6 4，B 正确；晶胞中原子的18 18 18 18 12配位数应为 12，其他判断正确，C 错误；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，D 错误。6C 解析：由图可知，晶体中钛原子位于立方体的顶点，为 8 个晶胞所共用，每个晶胞中与钛原子紧邻的氧原子数为 3，且每个氧原子位于晶胞的棱上，为 4 个晶胞所共用，故晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为 38 6；再根据均摊法可计算出晶体中每个14晶胞中各元素原子的数目：“Ba”为 1， “Ti”为 8 1， “O”为 12 3，故此晶体材18 14料的化学式为 BaTiO3。7B 解
14、析：NaCl 是离子化合物，在溶于水或熔融状态下离子键均能被完全破坏，故A 错误；金刚石为原子晶体，化学键只有共价键，不能导电，故 B 正确；干冰属于分子晶体，干冰升华是物理变化，破坏的是分子间作用力，化学键不变，故 C 错误；石墨中的碳5原子用 sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以 键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个 2p 轨道，其中有一个 2p 电子，这些 p 轨道又都互相平行，并垂直于碳原子 sp2杂化轨道构成的平面，形成了大 键，因而这些 电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，所以石墨的熔点很高，但硬度较小，故
15、 D 错误。8(1)四 B Ar3d 24s2或 1s22s22p63s23p63d24s2(2)BaTiO3 6 12(3)共价 分子 HCl(4)2 解析：(2)在每个晶胞中均有 1 个 Ba 原子，8 个 Ti 原子均被 8 个晶胞共用，每个晶胞中只有一个 Ti 原子，12 个 O 原子均被 4 个晶胞共用，每个晶胞中含有 3 个 O 原子，故化学式为 BaTiO3，Ti 4 的氧配位数为 6，Ba 2 的氧配位数为 12。(3)常温下的 TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点23.2 ，沸点 136.2 ，熔沸点较低，属于分子晶体，分子由共价键形成，TiCl 4在潮湿空气中易挥发
16、，水解而冒白烟，有 HCl 生成。(4)Co 3 位于正八面体的中心，NH 3和 Cl 位于正八面体顶点，当两个 Cl 相邻时为一种结构，两个Cl 不相邻时为另一种结构，共有两种结构。9(1)1s 22s22p63s23p63d104s1 (2)3 2 (3)正三角形(4)氨分子间可以形成氢键而甲烷分子间不能(5)Cu(NH3)4(OH)2 (6)8 103069 332NAr3解析：A、B、C、D、E 五种元素的原子序数依次增大，C 元素在地壳中含量最高，C 是氧元素；非金属元素 A 的基态原子中成对电子数是未成对电子数的两倍，其原子序数小于氧元素，则 A 是碳元素，所以 B 是氮元素；D
17、的单质是短周期中熔点最低的金属，则 D 是钠元素；E 的合金是我国使用最早的合金，则 E 是铜元素。(1)铜的原子序数是 29，铜元素的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。(2)A 的某种氢化物 A2H2分子是乙炔，乙炔的结构式为 HCCH，则分子中含有 3 个 键和 2 个 键。(3)A 的含氧酸根离子CO 中碳原子的价层电子对数3 3，所以碳酸根的空间构型是平面正234 2 232三角形。(4)氨分子间可以形成氢键而甲烷分子间不能，所以氨的沸点比甲烷高。(5)铜的最高价氧化物对应的水化物氢氧化铜溶解于氨水中生成的复杂化合物的化学式是Cu(NH 3)4(OH)
18、2。(6)由图可知这种堆积方式是体心立方堆积，晶胞中原子的配位数为 8。若该原子的半径为 r pm，则晶胞体心的对角线是 4r pm，所以晶胞的边长是 pm。该晶胞的体积4r3是 1030 cm3。晶胞中含有 2 个钠原子，则此晶体的密度 64r33 3 mV223NA64r33 310 30gcm3 1030 gcm3 。69 332NAr310(1)Ar3d 10或 1s22s22p63s23p63d10 32(2)NH3分子间存在氢键，沸点高(3) (4)CuCl 223499.5dNA(5)四面体形 三角锥形 F 的电负性比 N 大，NF 成键电子对向 F 偏移，导致 NF3中N 原子
19、核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故 NF3不易与 Cu2 形成配位键解析：原子序数小于 36 的 X、Y、Z、W 四种元素，其中 X 是形成化合物种类最多的元素之一，X 是 C 或 H；Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子数的 2 倍，Y 是 C，则 X 是6H；Z 原子基态时 2p 原子轨道上有 3 个未成对的电子，Z 是 N；W 的原子序数为 29，W 是Cu。(1)铜的原子序数是 29，则 Cu 的电子排布式为Ar3d 10，C 2H2分子中含有 2 个碳氢单键和有 1 个碳碳三键，则分子中 键与 键数之比为 32。(2)NH 3分子间存在氢键，沸点高，因此比甲烷易液化。
20、(3)元素 Y 的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体，这两种物质分别是 CO2和 N2O，根据 CO2的结构式可知 N2O 的结构式是 。(4)根据晶胞的结构可知含有的原子个数分别是 8 6 4,12 14，则化学式为 CuCl；18 12 14设晶胞的边长是 a cm，则晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为 a cm。由于22da3 ，所以晶体中两个距离最近的氯离子中心间的距离为 499.5NA 223499.5dNAcm。(5)NH 3分子中氮元素的价层电子对数是 4，所以其 VSEPR 构型为四面体形，NF 3分子中氮元素的价层电子对数是 4，但由于含有一对孤对电子，因此
21、其分子的空间构型为三角锥形。11(1)Ar3d 104s24p3或 1s22s22p63s23p63d104s24p3(2)大于 小于 (3)三角锥形 sp 3(4)GaF3是离子晶体，GaCl 3是分子晶体(5)原子晶体 共价 100%4 NA r3Ga r3As10 303MGa MAs解析：(2)同周期自左向右原子半径逐渐减小，则原子半径 Ga 大于 As，由于 As 的 4p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能 Ga 小于 As。(3)AsCl 3分子的价层电子对数3 4，即含有一对孤对电子，所以立体构型为三角锥形，其中 As5 132的杂化轨道类型为 sp3。(4)由于 GaF3是离子晶体，GaCl 3是分子晶体，所以离子晶体 GaF3的熔沸点高。(5)GaAs 的熔点为 1238 ，密度为 gcm3 ，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中 Ga 与 As 以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中 Ca 和 As 的个数均是 4 个，所以晶胞的体积是 。二者的原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，4NAMGa MAs阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100% 100%。443 r3Ga r3As10 304NAMGa MAs4 NA r3Ga r3As10 303MGa MAs
