1、1第 35 讲 晶体结构与性质课时集训测控导航表知识点 基础 能力 挑战晶体与晶胞 1,2 7四类晶体的组成与性质 3,4 6,8,9 12综合应用 5 10,11 131.下列晶体分类中正确的一组是( C )选项 离子晶体 原子晶体 分子晶体A NaOH Ar SO2B H2SO4 石墨 SC CH3COONa 水晶D Ba(OH)2 金刚石 玻璃解析:A 项中固态 Ar 为分子晶体;B 项中 H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体;D 项中玻璃是非晶体。2.(2017山西重点中学协作体开学考试)有下列离子晶体空间结构示意图: 为阳离子, 为阴离子。以 M 代表阳离子,N 代表阴离子,化学式
2、为 MN2的晶体结构为( B )解析:阳离子位于顶点和面心,晶胞中总共含有阳离子数目为 8 +6 =4,1 个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为 1,则阳离子和阴离子的比值为 41,化学式为 M4N,故 A 错误;有 4 个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为 4 = ,1 个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为 1,则阳离子和阴离子的比值为 1=12,化学式为 MN2,故 B 正确;有 3 个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为 3 = ,1 个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为 1,则阳离子和阴离子的比值为 1=3
3、8,化学式为 M3N8,故 C 错误;有 8 个阳离子位于顶点,晶胞中平均含有阳离子数目为 8 =1,1 个阴离子位于体心,为晶胞所独有,故晶胞中含有的阴离子数目为 1,则阳离子和阴离子的比值为 11,化学式为 MN,故 D 错误。3.(2017乌鲁木齐模拟)下面的排序不正确的是( A )A.熔点由高到低:NaMgAlB.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅C.晶体熔点由低到高:CF 4NaClNaBrNaI解析:金属离子的电荷越多、半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低为 AlMgNa,A 不正确;键长越短,共价键越强,硬度越大,键长 CC碳化硅晶体硅,B 正确;组成和结构相似的分子,相对分子质量
4、越大,范德华力越大,晶体的熔点越高,则晶体熔点由低到高顺序为 CF4NaClNaBrNaI,D 正确。4.(2018广东东莞月考)关于晶体的下列说法正确的是( D )A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B.离子晶体中一定含金属阳离子C.在共价化合物分子中各原子都形成 8 电子结构D.分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低解析:金属晶体由金属阳离子和电子构成,所以只要含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体,故 A 错误;离子晶体不一定由金属元素组成,如铵盐等,故 B 错误;共价化合物分子中各原子最外层电子不一定为 8 电子结构,如 HCl 等,故 C 错误;Hg 为金属,但常温下为液体,而
5、S在常温下为固体,故 D 正确。5.现有几组物质的熔点()数据:A 组 B 组 C 组 D 组金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl二氧化硅:1 732 Rb:39 HI:-51 MgO:2 800据此回答下列问题:(1)由表格可知,A 组熔点普遍偏高,据此回答:A 组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是 ; 硅的熔点低于二氧化硅,是由于 ; 硼晶体的硬度与硅晶体相比: 。 (2)B 组晶体中存在的作用力是 ,其共同的物理性质是 (填序号),可以用 理论解释。
6、有金属光泽 导电性 导热性 延展性(3)C 组中 HF 熔点反常是由于 。 (4)D 组晶体可能具有的性质是 (填序号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电(5)D 组晶体中 NaCl、KCl、RbCl 的熔点由高到低的顺序为 ,MgO 晶体的熔点高于三者,其原因解释为 。 解析:(1)A 组由非金属元素组成,熔点最高,属于原子晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。(2)B 组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质,可以用电子气理论解释相关物理性质。(3)C 组卤化氢晶体属于分子晶体,HF 熔点高是由于分子之
7、间形成氢键。(4)D 组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。答案:(1)原子 共价键3SiSi 键能小于 SiO 键能硼晶体大于硅晶体(2)金属键 电子气(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)NaClKClRbCl MgO 晶体为离子晶体,离子所带电荷数较多,半径较小,晶格能较大,熔点较高6.根据下列结构示意图,判断下列说法中不正确的是( C )A.在 CsCl 晶体中,距 Cs+最近的 Cl-有 8 个B.在 CaF2晶体中,Ca
8、2+周围距离最近的 F-有 8 个C.在 SiO2晶体中,每个晶胞中含有 4 个 Si 和 8 个 OD.在 SiO2晶体中,最小环上有 12 个原子解析:在 CsCl 晶体中,每个 Cs+周围与其距离最近的 Cl-有 8 个,A 正确;在 CaF2晶体中,每个Ca2+被 8 个 F-所包围,B 正确;在二氧化硅晶胞中有 8 个 Si 位于立方晶胞的 8 个顶角,有 6个 Si 位于晶胞的 6 个面心,还有 4 个 Si 与 16 个 O 在晶胞内构成 4 个硅氧四面体,所以每个晶胞含有 8 个 Si 和 16 个 O,C 不正确;在 SiO2晶体中,最小环上有 6 个 Si 和 6 个 O,
9、D 正确。7.氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料。下列描述中错误的是( D )A.AlON 和石英的化学键类型相同B.AlON 和石英晶体类型相同C.AlON 和 Al2O3的化学键类型不同D.AlON 和 Al2O3晶体类型相同解析:AlON 与石英(SiO 2)均为原子晶体,所含化学键均为共价键,A、B 正确;Al 2O3是离子晶体,晶体中含离子键,不含共价键,C 项正确、D 项错误。8.下面有关晶体的叙述中,错误的是( A )A.白磷晶体中,分子之间通过共价键结合B.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有 6 个碳原子C.在 NaCl 晶体中每个 Na+(或 Cl
10、-)周围都紧邻 6 个 Cl-(或 Na+)D.离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时,化学键不被破坏解析:白磷晶体为分子晶体,分子之间通过范德华力结合,A 错误;金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小碳环上有 6 个碳原子,B 正确;在 NaCl 晶体中每个 Na+(或 Cl-)周围都紧邻 6个 Cl-(或 Na+),C 正确;离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时,分子间作用力被破坏,化学键不被破坏,D 正确。9.导学号 96656235 有一种蓝色晶体可表示为 MxFey(CN)6,经 X 射线研究发现,它的结构特征是 F 和 Fe2+互相占据立方体互不相邻的顶点,而
11、 CN-位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是( C )4A.该晶体的化学式为 MFe2(CN)6B.该晶体属于离子晶体,M 呈+1 价C.该晶体属于离子晶体,M 呈+2 价D.晶体中与每个 F 距离最近且等距离的 CN-为 6 个解析:由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含 Fe2+个数为 4 = ,同样可推出含 F个数也为 ,CN-为 12 =3,因此阴离子为Fe 2(CN)6-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体,M 的化合价为+1 价,故 A、B 项正确;由图可看出与每个 F 距离最近且等距离的 CN-为 6
12、 个,D 正确。10.导学号 16972283 铁有如下 、 三种晶体结构,三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是( A )A.、 三种晶体互为同分异构体B. Fe 晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有 6 个C.将铁加热到 1 500 分别急速冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型不同,化学性质相同D. Fe 晶体为面心立方最密堆积解析:Fe 的 、 三种晶体结构不同,属于同素异形体,不是同分异构体,故 A 不正确; Fe 晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子,与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层有 4 个,上、下层各 1 个,故共有 6 个,故 B 正确;急速
13、冷却和缓慢冷却,得到的晶体类型不同,结构不同,物理性质不同,但化学性质相同,故 C 正确;-Fe 晶体中 Fe 原子处于顶点与面心,属于面心立方最密堆积,故 D 正确。11.(2017河北三市联考)在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu 5Zn8等。(1)某金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于 (填“晶体”或“非晶体”)。 (2)基态铜原子有 个未成对电子;在 CuSO4溶液中加入过量氨水,充分反应后加入少量乙醇,析出一种深蓝色晶体,该晶体的化学式为 ,其所含化学键有 ,乙醇分子中 C 原子的杂化轨道类型为 。 (3)铜能
14、与类卤素(SCN) 2反应生成 Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有 键的数目为 。(SCN) 2对应的酸有硫氰酸(HSCN)、异硫氰酸(HNCS)两种。理论上前者沸点低于后者,其原因是 。 (4)ZnS 的晶胞结构如图 1 所示,在 ZnS 晶胞中,S 2-的配位数为 。 5(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图 2 所示,其晶胞边长为 a nm,该金属互化物的密度为 gcm -3(用含 a、N A的代数式表示)。 解析:(1)晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中原子排列相对无序,无自范性,题述金属互化物属于晶体。(2)基态铜原子的电子排布式为Ar3d 104s
15、1,有 1 个未成对电子;得到的深蓝色晶体为 Cu(NH3)4SO4,Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。乙醇分子中C 原子的杂化轨道类型为 sp3。(3)类卤素(SCN) 2的结构式为 NCSSCN,1 mol (SCN)2中含 键的数目为 5NA。异硫氰酸(HNCS)分子中 N 原子上连接有 H 原子,分子间能形成氢键,故沸点高。(4)根据题中图 1 知,距离 Zn2+最近的 S2-有 4 个,即 Zn2+的配位数为 4,而 ZnS 中 Zn2+与 S2-个数比为 11,故 S2-的配位数也为 4。(5)根据均摊法,铜与金形成的金属互化物晶胞中 Cu 的个数为 6 =3,A
16、u 的个数为 8 =1,该金属互化物的化学式为 Cu3Au,该金属互化物的密度为 gcm-3= gcm-3。答案:(1)晶体(2)1 Cu(NH 3)4SO4 共价键、离子键、配位键 sp 3(3)5NA 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能(4)4(5) (或其他合理答案)12.(2018河北衡水模拟)CaC 2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似(如图所示),但 CaC2晶体中由于哑铃形的 存在,使晶胞沿一个方向拉长。下列关于 CaC2晶体的说法中正确的是( C )A.1 个 Ca2+周围距离最近且等距离的 数目为 6B.该晶体中的阴离子与 F2是等电子体C.6.4 g CaC2晶体中
17、含阴离子 0.1 molD.与每个 Ca2+距离相等且最近的 Ca2+共有 12 个6解析:依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知,1 个Ca2+周围距离最近的 有 4 个,而不是 6 个,A 错误; 含电子数为 26+2=14,F2的电子数为 18,两者电子数不同,不是等电子体,B 错误;6.4 g CaC2为 0.1 mol,则含阴离子 0.1 mol,C 正确;与每个 Ca2+距离相等且最近的 Ca2+为 4 个,D 错误。13.导学号 96656236 铜及其化合物具有广泛的应用。回答下列问题:(1)CuSO4和 Cu(NO3)2中阳离子的基态核外电子排
18、布式为 ,S、O、N 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 (2)Cu(NO3)2溶液中通入足量 NH3能生成配合物 Cu(NH3)4(NO3)2。其中 NH3中心原子的杂化轨道类型为 ,Cu(NH 3)4(NO3)2属于 晶体。 (3)CuSO4溶液中加入过量 KCN 能生成配离子 Cu(CN)42-,1 mol CN-中含有的 键数目为 。与 CN-互为等电子体的离子有 (写出一种即可)。 (4)CuSO4的熔点为 560 ,Cu(NO 3)2的熔点为 115 ,CuSO 4熔点更高的原因可能是 。 (5)已知 Cu2O 晶胞结构如图所示:该晶胞原子坐标参数 A 为(0,0,0);B
19、为(1,0,0);c 为( , ,)。则 D 原子的坐标参数为 ,它代表 原子(填元素符号)。 (6)金属铜是面心立方最密堆积方式,则晶体中铜原子的配位数是 ,该晶胞中 Cu 原子的空间利用率是 。 解析:(1)CuSO 4、和 Cu(NO3)2中阳离子都是 Cu2+,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d 9;非金属性越强,第一电离能越大,但是氮元素的 2p 轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则 S、O、N 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 NOS。(2)氨气分子中 N 原子的价层电子对是 4,且不存在一对孤电子对,因此中心原子的杂化轨道类型为 sp3;Cu
20、(NH3)4(NO3)2 属于离子晶体。(3)氮气与 CN-互为等电子体,分子中含有三键,则 1 mol CN-中含有的 键的数目为 2NA或26.021023。原子数和价电子数分别都相等的互为等电子体,与 CN-互为等电子体的离子有 。(4)由于 CuSO4和 Cu(NO3)2均为离子晶体,S 所带电荷比 N 大,故 CuSO4晶格能较大,所以硫酸铜熔点较高。(5)根据晶胞结构并参照 A、B、C 原子的原子坐标参数可知 D 原子的坐标参数为( , , )。D 代表的原子均位于内部,共计 4 个,而白球表示的原子个数=1+8 =2,因此 D 代表 Cu 原子。(6)已知金属铜的堆积方式是面心立方最密堆积,则晶体中铜原子的配位数是 12。晶胞中铜原子个数是 8 +6 =4。设铜原子的半径是 r,则面对角线是 4r,立方体的边长是 2 r,7则立方体的体积是(2 r)3,因此该晶胞中 Cu 原子的空间利用率是 100%74%。答案:(1)1s 22s22p63s23p63d9或Ar3d 9 NOS(2)sp3 离子(3)2NA (4)CuSO4和 Cu(NO3)2均为离子晶体,S 所带电荷比 N 大,故 CuSO4晶格能较大,熔点较高(5)( , , ) Cu(6)12 74%
