1、课时分层训练(四十) 物质的聚集状态与物质性质(建议用时：45 分钟)A 级 基础达标1(1)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似，其中 C 原子的杂化方式为_，微粒间存在的作用力是_。SiC 晶体和晶体 Si 的熔、沸点高低顺序是_。(2)氧化物 MO 的电子总数与 SiC 的相等，则 M 为_(填元素符号)。MO 是优良的耐高温材料，其晶体结构与 NaCl 晶体相似。MO 的熔点比 CaO 的高，其原因是_。(3)C、Si 为同一主族的元素，CO 2和 SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中 C 与 O 原子间形成 键和 键，SiO 2中 Si 与 O 原子间不形成上述 键。
2、从原子半径大小的角度分析，为何 C、O 原子间能形成上述 键，而 Si、O 原子间不能形成上述 键：_，SiO2属于_晶体，CO 2属于_晶体，所以熔点 CO2_SiO2(填“”“”或“”)。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO、CO 2、Mg 六种晶体的构成微粒分别是_，熔化时克服的微粒间的作用力分别是_。【解析】 (1)晶体硅中一个硅原子周围与 4 个硅原子相连，呈正四面体结构，所以 C原子杂化方式是 sp3，因为 SiC 的键长小于 SiSi，所以熔点碳化硅晶体硅。(2)SiC 电子总数是 20 个，则该氧化物为 MgO；晶格能与所构成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO 与
3、CaO 的离子电荷数相同，Mg 2 半径比 Ca2 小，MgO 晶格能大，熔点高。(3)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的 键，SiO 2为原子晶体，CO 2为分子晶体，所以熔点 SiO2CO 2。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；Mg 为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键；CO 2为分子晶体，由分子构成，CO 2分子间以分子间作用力结合；MgO 为离子晶体，由 Mg2 和 O2 构成，熔化时破坏离子键。【答案】 (1)sp 3 共价键 SiCSi(2)Mg Mg 2
4、半径比 Ca2 小，MgO 晶格能大(3)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的 键 原子 分子 (4)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子 共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、金属键2(1)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图1 所示。铝的配位数为_。氮化铝的晶体类型是_。图 1(2)N 和 Cu 形成的化合物的晶胞结构如图 2 所示，则该化合物的化学式为_。该化合物的相对分子质量为 M， NA为阿伏加德罗常数。若该晶胞的边长为 a pm，则该晶体的密度是_gcm 3 。图
5、2(3)F 元素基态原子 M 层上有 5 对成对电子，F 形成的单质有 、 三种结构，三种晶胞(分别如下图 3 所示)中 F 原子的配位数之比为_，、 三种晶胞的边长之比为_。图 3【解析】 (1)由氮化铝的空间结构知，1 个铝连接 4 个氮，铝的配位数为 4；根据氮化铝具有耐高温、耐磨等特性，推知它属于原子晶体。(2)根据均摊法，每个晶胞平均含有Cu 原子数为 121/43，N 原子数为 81/81，故其化学式为 Cu3N。根据密度的定义式： m/V 1030 gcm3 。(3)三种晶胞分别为体心立方(配位数为 8)，面心立方(配Ma3NA位数为 12)，简单立方(配位数为 6)，则配位数之
6、比为 463。由半径表示边长，则体心立方 4r a1，面心立方 4r a2，简单立方 2r a3，故边长之比为 2 2 。3 2 2 3 6【答案】 (1)4 原子晶体 (2)Cu 3N 1030 (3)463 2 2 Ma3NA 2 3 63(2018石家庄模拟)现有某第 4 周期过渡金属元素 A，其基态原子排布中有四个未成对电子，由此元素可构成固体 X。 0415】(1)区分固体 X 为晶体或非晶体的方法为_。若此固体结构如图甲、乙所示，则按甲虚线方向切乙得到的 AD 图中正确的是_。甲 乙A B C D(2)A 可与 CO 反应生成 A(CO)5，常压下熔点为20.3 ，沸点为 103.
7、6 ，试推测：该晶体类型是_。(3)A 可与另两种元素 B、C 构成某种化合物，B、C 的外围电子排布分别为3d104s1、3s 23p4，其晶胞如图所示，则其化学式为_。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度 d_ gcm3 。(保留两位小数)【解析】 (1)根据题干信息可知元素 A 为 Fe。甲中 Fe 位于顶点和体心，乙由 8 个甲组成，按甲虚线方向切乙形成的截面是长方形，则排除 B、D，由于甲的体心含有 1 个 Fe原子，则 A 图符合题意。(3)根据 B、C 的外围电子排布式分别为 3d104s1、3s 23p4可判断 B为 Cu、C 为 S。
8、该晶胞中，Fe 原子有 6 个位于面上、4 个位于棱上，个数为4 6 4，Cu 原子有 4 个位于面上、1 个位于体内、8 个位于顶点，个数为14 128 4 14，S 原子数为 8。晶体中 N(Cu) N(Fe) N(S)448112，故18 12该晶体的化学式为 CuFeS2。晶胞质量 ，晶胞体积 64 56 322 gmol 146.021023 mol 1(52410 10 cm)21 0301010 cm，故该晶体的密度 d4.32 gcm 3 。 64 56 322 gmol 146.021023 mol 1 52410 10 cm 21 03010 10 cm【答案】 (1)X射
9、线衍射 A (2)分子晶体 (3)CuFeS2 4.32 64 56 322 gmol 146.021023 mol 1 52410 10 cm 21 03010 10 cm4.(1)科学家把 C60和 K 掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如图所示，该物质中 K原子和 C60分子的个数比为_。 0415】继 C60后，科学家又合成了 Si60、N 60。请解释如下现象：熔点 Si60N60C60，而破坏分子所需要的能量 N60C60Si60，其原因是_。(2)铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为 127.8 pm，列式计算晶体铜的密度_。(3)A
10、是周期表中电负性最大的元素，A 与钙可组成离子化合物，其晶胞结构如图所示，该化合物的电子式是_。已知该化合物晶胞 1/8 的体积为 2.01023 cm3，求该离子化合物的密度，请列式并计算(结果保留一位小数)：_。【解析】 (1)K 处于晶胞表面：12 6，C 60处于晶胞顶12点和体心：8 12。故 K 原子和 C60分子的个数比为186231。熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。(2)晶胞边长 2 r(Cu)，晶胞含有 Cu 的个数为 4， M(Cu)64 gmol 1 ，2 gcm3 9.0 gcm 3 。644NA 22127.810 10 3(3)A 为
11、F，与 Ca 形成 CaF2，电子式为 Ca2 ，F F gcm3 3.2 gcm 3 。19 12402.010 236.021023【答案】 (1)31结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si 60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为 N60C60Si60(2) gcm3 9.0 gcm 3464NA 22127.810 10 33.2 gcm 3 19 1240 gmol 12.010 23 cm36.021023 mol 1B 级 能力提
12、升5(1)比较下列卤化锡的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。SnCl4 SnBr4 SnI4熔点/ 33 31 144.5沸点/ 114.1 202 364(2)灰锡具有金刚石型结构，其中 Sn 原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(3)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为灰锡的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)、B 为 ，则 D 为 。锡的配位数为_。(12， 0， 12) (14， ， )已知灰锡的晶胞参数 a0.648 9 nm，其密度为_ gcm3 (NA为 6.021023 mol1 ，不必算出结果，写出简化后的计算式即可)。【解析】 (1)锡元素
13、的卤化物都为分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。对于组成类型相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。由于相对分子质量：SnCl 4SnBr4SnI4，所以它们的熔、沸点由低到高的顺序：SnCl4SnBr4SnI4。(2)灰锡具有金刚石型结构，其中 Sn 原子的杂化方式为 sp3杂化。灰锡是同一元素的原子通过共用电子对形成的单质，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键(或共价键)。(3)根据各个原子的相对位置可知，D 在体对角线的 1/4 处，所以其坐标参数是。 根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的 Sn 原子个数是(14， 14， 14)81/861/248，所以晶胞
14、的密度为 8118.76.021023 0.648 910 7 3gcm3 107 gcm3 。8118.76.02648.93【答案】 (1)SnCl 4、SnBr 4、SnI 4熔、沸点依次升高；原因是它们分子结构相似，随相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强(2)sp3杂化 非极性共价键(或共价键)(3) 4 10714 14 8118.76.02648.93(1)(2016全国卷，节选)下图为 Ge 单晶的晶胞。已知 Ge 单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_gcm 3 (列出计算式即可)。(2)(2014全国卷，节选)Cu 2O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4 个氧原
15、子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示 Al 单质的密度_gcm 3 (不必计算出结果)。(3)(2013全国卷，节选)A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示(已知 A、B、D 分别为 F、K、Ni 元素)。该化合物的化学式为_；D 的配位数为_；列式计算该晶体的密度_gcm3 。【解析】 (1)每个晶胞中含有锗原子 81/861/248(个)，每个晶胞的质量为 ，晶胞的体积为(565.7610 10 cm)3，所以晶胞的密度为873 gmol 1NA。873 gmol
16、1NA 565.7610 10cm 3(2)Cu 2O 立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则一个 Cu2O 晶胞含有氧原子个数为 4 6 88，那么该晶胞中含有铜原子个数为 16。12 18Al 单质为面心立方晶体，则晶胞中 Al 原子的配位数为 12。每个晶胞中含有 Al 原子个数为 8 6 4 个，晶胞参数 a0.405 nm0.40510 7 cm，晶胞的体积为18 12(0.405107 cm)3，因此晶胞的密度可表示为 4276.021023 0.40510 7 3gcm3 。(3)在该化合物中 F 原子位于棱、面心以及体内，故 F 原子个数为16 428 个，
17、K 原子位于棱和体内，故 K 原子个数为 824 个，Ni 原子位14 12 14于 8 个顶点上和体内，故 Ni 原子个数为 812 个，K、Ni、F 原子的个数比为18428214，所以化学式为 K2NiF4；由图示可看出在每个 Ni 原子的周围有 6 个 F 原子，故配位数为 6。结合解析，根据密度公式可知 mVgcm3 3.4 gcm 3 。394 592 1986.02102340021 30810 30【答案】 (1) 1078736.02565.763(2)16 12 4276.021023 0.40510 7 3(3)K 2NiF4 6 3.4394 592 1986.02102340021 30810 30
