2025版高考化学一轮总复习提升训练第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质考点二常见晶体结构与性质微考点3常见的晶体结构

微考点3常见的晶体结构1．(2024·山东宁津模拟)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是(D)A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，最小的环上有6个C原子D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE[解析]以顶点Na＋探讨，与之最近的Cl－处于晶胞棱心且关于Na＋对称，即距Na＋最近的Cl－有6个，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞顶点和面心，数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，即每个晶胞平均占有4个Ca2＋，故B正确；金刚石晶体中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，每个碳原子形成四个共价键，从而形成空间网状结构，由金刚石的晶体结构图，也可以看出最小的环上有6个碳原子，故C正确；该气态团簇分子中含有4个E、4个F原子，分子式应为E4F4或F4E4，故D错误。2．碳元素的单质有多种形式，下图依次是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，它们互为同素异形体。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为sp3、sp2。(3)C60属于分子晶体，石墨属于混合晶体。(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。其缘由是金刚石中只存在C—C间的σ共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在σ共价键，还有π(或大π或p－pπ)键。(5)金刚石晶胞含有8个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，依据硬球接触模型，则r＝eq\f(\r(3),8)a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)(不要求计算结果)。[解析 ]C60为分子晶体，金刚石为共价晶体，石墨为混合晶体，它们均属于碳元素的不同单质，因此互称同素异形体；金刚石为空间立体网状结构，每一个碳原子与四个相邻碳原子形成共价键，因此碳原子杂化方式为sp3杂化，化学键只有σ键；而石墨层内为平面正六边形，层间为分子间作用力，石墨中碳原子的杂化方式为sp2杂化，即石墨层内不仅存在σ键还存在π键；金刚石晶胞中各个顶点、面上和体内的原子数目依次为8、6、4，然后依据均摊法计算晶胞中碳原子数目，碳原子数目为n＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8；依据硬球接触模型可以确定，体对角线四分之一处的原子与顶点上的原子紧贴，因此有eq\f(1,4)·(eq\r(3)a)＝2r，则r＝eq\f(\r(3),8)a；然后可以确定原子的空间占有率为eq\f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)。【对点训练】1.(2024·山东泰安模拟)高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为－2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是(D)A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K＋和8个Oeq\o\al(－,2)B．晶体中每个K＋四周有8个Oeq\o\al(－,2)，每个Oeq\o\al(－,2)四周有8个K＋C．晶体中与每个K＋距离最近且相等的K＋有8个D．晶体中0价氧与－2价氧的个数之比为3∶1[解析]晶胞中含有K＋的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Oeq\o\al(－,2)的个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，A项错误；晶体中每个K＋四周有6个Oeq\o\al(－,2)，每个Oeq\o\al(－,2)四周有6个K＋，B项错误；晶体中与每个K＋距离最近且相等的K＋的个数为3×8÷2＝12，C项错误；设晶体中0价氧与－2价氧的个数分别为x、y，则有x＋y＝2n(n为随意正整数)，2y＝n，解得x∶y＝3∶1，D项正确。2．(2024·宁夏利通模拟)下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空)(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是②。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的依次为②>④>⑤>①>⑥。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能小于(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，缘由是在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数。(4)每个Cu晶胞中实际占有4个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为8。(5)冰的熔点远高于干冰的重要缘由是H2O分子之间存在氢键。[解析](1)冰、干冰晶体属于分子晶体，构成微粒属于分子，分子之间以分子间作用力结合，不符合题意；金刚石属于共价晶体，原子之间以共价键结合，符合题意；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子之间以金属键结合，不符合题意；MgO、CaCl2属于离子晶体，离子之间以离子键结合，不符合题意；故这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是②金刚石晶体。(2)一般状况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的依次为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。(3)在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数，所以晶格能MgO比NaCl的大。(4)Cu晶胞属于面心立方结构，每个晶胞中含有的Cu原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；Ca2＋位于晶胞的面心与顶点，每个CaCl2晶胞中实际占有Ca2＋离子数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，CaC