1、1第 38 讲 晶体结构与性质一、选择题1关于晶体的下列说法正确的是( )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：选 D。金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以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不一定都形成 8 电子结构，如 HCl 等，故 C 错误；Hg 为金属，常温下为液体，而 S 为非金属，常温下为固体，故 D 正确。2下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )A金刚石晶体硅
2、二氧化硅碳化硅CMgOH 2OO 2Br 2D金刚石生铁纯铁钠解析：选 B。A 项，同属于原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，键能：晶体硅离子晶体分子晶体，常温下 Br2为液体，O 2为气体，故 MgOH2OBr2O2，错误；D 项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。3如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是( )A碘分子的排列有 2 种不同的取向，2 种取向不同的碘分子以 4 配位数交替配位形成层结构B用均摊法可知平均每个晶胞中有 4 个碘原子C碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力2解析：选 A。在立方体的顶面上，有 5 个 I2， 4
3、 个方向相同，结合其他面考虑可知 A 选项正确；每个晶胞中有 4 个碘分子，B 选项错误；此晶体是分子晶体，C 选项错误；碘原子间只存在非极性键，范德华力存在于分子与分子之间，D 选项错误。4下列数据是对应物质的熔点()：BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2107 2 073 920 801 1 291 190 57 1 723据此做出的下列判断中错误的是( )A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有 BCl3和干冰是分子晶体C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选 B。A 项，氧化铝的熔点高，属于离子
4、晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B 项，表中只有 BCl3、AlCl 3和干冰是分子晶体，错误；C 项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如 CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。5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，化学式为 MN2的晶体结构为( )解析：选 B。根据均摊法计算，A 结构中阳离子为 4 个，阴离子为 1 个，化学式为M4N；B 结构中阳离子为 1/2 个，阴离子为 1 个，化学式为 MN2；C 结构中阳离子为 3/8 个，阴离子为 1 个，化学式为 M3N8；D 结构中阳离子为 1 个，阴离子为
5、1 个，化学式为 MN。6下面有关晶体的叙述中，错误的是( )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 )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：选 A。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
6、，分子间作用力被破坏，化学键不被破坏，D 正确。37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、 三种晶体互为同分异构体BFe 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DFe 晶体为面心立方最密堆积解析：选 A。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的铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层原子有 4 个，上、下层各 1 个，故共有 6 个，故B 正确；急速冷
7、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。二、非选择题8(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 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
8、C 与 O 原子间形成 键和 键，SiO 2中 Si 与 O 原子间不形成 键。从原子半径大小的角度分析，C、O 原子间能形成 键，而 Si、O 原子间不能形成 键的原因是_。SiO2属于_晶体，CO 2属于_晶体，所以熔点：CO 2_SiO2(填“”)。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO 2 4 种晶体的构成微粒种类分别是_，熔化时克服的微粒间的作用力分别是_。解析：(1)SiC 与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正4四面体结构，所以杂化方式是 sp3，则 SiC 晶体中 C 原子杂化方式为 sp3；因为 SiC 的键长小于 SiSi，所以熔、沸点高低顺序：SiC
9、Si。(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 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，不能形成稳定的 键。SiO 2为原子晶体，CO 2为分子晶体，所以熔点：SiO 2CO2。(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；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。答案：(1)sp 3 共价键 SiCSi(2)Mg Mg 2 半径比 Ca2 小，MgO
10、 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，不能形成稳定的 键 原子 分子 Mg2 ，离子半径：Mg2 Ca 2 ，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO 晶体中一个 Mg2 周围与它最邻近且等距离的 Mg2 有 12 个。答案：(1)2 体心 顶点 8(2)2CuH3Cl 2 2CuCl22HCl= = = = =点 燃 (3)F (4)TiNMgOCaOKCl 1210(2019湛江毕业班调研)短周期元素 X、Y 的价电子数相同，且原子序数之比等于12；元素 Z 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。(1)
11、Y 基态原子的价电子排布式为_。(2)预测 Na2Y、H 2Y 在乙醇中的溶解度大小：_。(3)Y 与 X 可形成 YX 。YX 的立体构型为_(用文字描述)，Y 原子轨道23 23的杂化类型是_杂化。写出一种由 Y 的同周期元素 Q、V 形成的与 YX 互为等电子体23的分子的化学式：_。(4)Y 与 Z 所形成化合物晶体的晶胞如图所示，该化合物的化学式为_。其晶胞边长为 540.0 pm，密度为_gcm 3 (列式并计算)。(5)2 mol 配合物Z(NH 3)4SO4中含有 键的数目为_ NA。解析：由题中信息可推知 X 是 O 元素，Y 是 S 元素，Z 是 Zn 元素。6(2)乙醇是
12、极性溶剂，H 2S 是极性分子，Na 2S 是离子化合物，可看成极性很强的“分子”，根据相似相溶原理，H 2S 和 Na2S 在乙醇中都应有一定的溶解度，由于 Na2S 的“极性”比H2S 要强，因此 Na2S 在乙醇中的溶解度比 H2S 大。(3)YX 是 SO ，S 原子的价层电子对数是 4，孤电子对数是 1，所以 SO 的立体23 23 23构型是三角锥形，S 原子轨道的杂化类型是 sp3杂化。等电子体是指原子总数相等、价电子总数也相等的微粒，在第三周期的元素中，Cl 和 P 形成的 PCl3与 SO 互为等电子体。23(4)晶胞中 S 的个数是 8 6 4，Zn 的个数是 4，因此该化
13、合物的化学式为18 12ZnS。1 pm10 10 cm，1 个晶胞中有 4 个 “ZnS”，所以晶胞的密度 mV4.1 gcm 3 。97 gmol 16.021023 mol 14（ 540.010 10 cm） 3(5)Zn(NH3)4SO4中 Zn2 和 N 原子形成 4 个 键(配位键)，N 和 H 之间共形成 12 个 键，S 和 O 之间形成 4 个 键，所以 1 个Zn(NH 3)4SO4中共有 20 个 键，2 mol Zn(NH3)4SO4中含有 键的数目为 40NA。答案：(1)3s 23p4 (2)Na 2SH2S (3)三角锥形 sp 3PCl3 (4)ZnS 4.1
14、 (5)4097 gmol 16.021023 mol 14（ 540.010 10 cm） 311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(NH 3)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)。(
15、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 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)。1212 127(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；一般非金属性越强，第一电离能越大，但是氮元素的 2p 轨
16、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)氨分子中 N 原子的价层电子对数是 4，因此中心原子的杂化轨道类型为sp3；Cu(NH 3)4(NO3)2属于离子晶体。(3)CN 与氮气互为等电子体，含有三键，则 1 mol CN 中含有的 键数目为 2NA。原子总数和价电子总数分别相等的微粒互为等电子体，与 CN 互为等电子体的离子有 C 。22(4)由于 CuSO4和 Cu(NO3)2均为离子晶体，SO 所带电荷数比 NO 多，故 CuSO4晶格24 3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 原子的坐标参数可知 D
17、 原子的坐标参数为( ， )。1414 14D 代表的原子均位于内部，共计 4 个，而白球表示的原子个数为 18 2，因此 D 代表18Cu 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，则面对角线长是 4r，立18 12方体的边长是 2 r，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2 2100%74%。443 r3（ 22r） 3答案：(1)1s 22s22p63s23p63d9(或Ar3d 9) NOS(2)sp3 离子(3)2NA C 22(4)CuSO4和 Cu(NO3)2均为离子晶体，SO 所带电荷比 NO 大，故 CuSO4晶格能较大，24 3熔点较高(5)( ， ) Cu1414 14(6)12 74%8
