2025全国高考一轮化学专项复习第6讲　晶体结构与性质含答案

2025全国高考一轮化学专项复习第6讲晶体结构与性质备考导航复习目标1．解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3．了解分子晶体结构与性质的关系。4．了解共价晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。熟记网络问题思考问题1准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，通过什么方法可以区别晶体、准晶体和非晶体？【答案】利用X-射线衍射法能区分晶体、准晶体和非晶体。问题2NaCl、CsCl、金属晶体、金刚石的配位数是多少？【答案】晶体NaClCsCl金属晶体简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积金刚石配位数6868121241.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)冰的晶体类型为共价晶体(×)(2)NaCl晶胞中Na＋的配位数为12(×)(3)生铁的熔点低于铁单质的熔点(√)(4)固态四乙基铅(熔点为－136℃，极易挥发)为离子晶体(×)(5)ⅣA族元素单质的晶体类型相同(×)(6)金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°(×)2.(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。金刚石石墨石墨炔下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(A)A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化C.三种物质的晶体类型相同D.三种物质均能导电【解析】金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D错误。3.(2023·安徽黄山二模)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的前四周期元素。已知X是形成化合物种类最多的元素，Y和W的最外层电子数相同，但不同族，W的次外层电子数是最外层的8倍，Z是主族元素，其盐可以用于净水。某科研团队研究发现，X、Y、W形成的晶体有超导性，该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，晶胞参数为apm，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(D)A.X的氢化物可以与水形成氢键B.电负性：Y>ZC.晶胞中与Y最近的X原子有6个D.晶体密度为eq\f(2.13×1032,a3NA)g/cm3【解析】X为C，Y为Mg，Z为Al，W为Ni。C的氢化物不可以与水形成氢键，A错误；电负性：Mg<Al，B错误；与Y最近的X原子有8个，C错误；由均摊法得晶体化学式为MgNi3C，式量为213，晶体密度为eq\f(2.13×1032,a3NA)g/cm3，D正确。4.(2023·全国乙卷)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影如图所示，晶胞中含有________个Mg。该物质化学式为________，B—B最近距离为________。【答案】1MgB2eq\f(\r(3),3)a【解析】由硼镁化合物的晶体结构可知Mg位于正六棱柱的顶点和面心，由均摊法可以求出正六棱柱中含有12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3个Mg，由晶胞沿c轴的投影图可知本题所给晶体结构包含3个晶胞，则晶胞中Mg的个数为1；晶体结构中B在正六棱柱体内，共6个，则该物质的化学式为MgB2；由晶胞沿c轴的投影图可知，B原子在图中两个正三角形的重心，该点到顶点的距离是该点到对边中点距离的2倍，顶点到对边的垂线长度为eq\f(\r(3),2)a，因此B—B最近距离为eq\f(\r(3),2)a×eq\f(1,3)×2＝eq\f(\r(3),3)a。考点1常见晶体与晶体类型的判断知识梳理晶体1.晶体的特点(1)自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。(2)各向异性：晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。(3)晶体有固定的熔点。2.区分晶体与非晶体方法(1)晶体的熔点较固定。(2)最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。3.晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。分子晶体1.概念：只含分子的晶体称为分子晶体。2.常见的分子晶体物质种类实例所有非金属氢化物H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、S8、N2、白磷(P4)、C60、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等3.分子晶体的常见堆积方式分子间作用力堆积方式实例范德华力分子采用密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子C60、I2、干冰、O2范德华力、氢键分子不采用密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个HF、冰、NH34.两种典型的分子晶体(1)水分子之间的主要作用力是氢键，当然也存在范德华力(2)氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引(3)含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氢键(1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键(2)每个晶胞中有4个CO2分子、12个原子(3)每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个，属于分子密堆积共价晶体1.构成的粒子是原子，共价晶体粒子间作用力是共价键。2.结构与性质整个晶体是由共价键结合而成的空间网状结构，不存在单个的小分子。化学式只表示晶体中原子个数比。物理性质：硬度大、熔点和沸点高。结构相似的共价晶体的硬度、熔点和沸点的大小取决于键长的长短，键长越短键能越大。如键长：C—C＜C—Si，则硬度：金刚石＞SiC。3.常见的共价晶体物质种类实例某些单质金刚石、Si、硼(B)等某些非金属化合物SiC、Si3N4、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等4.典型的共价晶体晶体名称晶体结构模型晶胞结构特点金刚石(1)碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′(2)每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体形结构，向空间伸展形成空间网状结构。1mol金刚石中有2molC—C(3)最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用(4)金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的eq\f(1,4)处，每个金刚石晶胞中含有8个C原子二氧化硅(1)Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′(2)每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2(3)1molSiO2晶体中含4molSi—O碳化硅(1)碳、硅原子都采取sp3杂化，键角为109°28′(2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体形结构，向空间伸展形成空间网状结构(3)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子离子晶体1.离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。2.离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(1)晶格能是指拆开1mol离子晶体，使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。(2)离子所带电荷数越大、离子半径越小的离子晶体的晶格能越大。晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。3.典型的离子晶体有两种结构NaCl型晶体CsCl型晶体①Na＋和Cl－之间的作用力为离子键，NaCl溶于水或熔融状态时，破坏离子键②每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－③Na＋的配位数为6，Cl－的配位数为6④每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个，每个Cl－周围等距且紧邻的Cl－有12个⑤每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－⑥Cs＋的配位数为8，Cl－的配位数为8⑦每个Cs＋周围等距且紧邻的Cs＋有6个。每个Cl－周围等距且紧邻的Cl－有6个常见四种晶体类型的比较晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属离子和自由电子阴、阳离子粒子间的作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小大有的较小，有的较大较大熔、沸点较低高有的较低，有的较高较高常见晶体及结构举例CO2SiO2NaNaCl结构[及时巩固]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)单晶硅为分子晶体(×)(2)如图1所示，银的晶胞中有14个银原子(×)图1图2(3)(2021·辽宁适应性)石墨质软的原因是其层间作用力微弱(√)(4)石墨具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，它与熔融的K单质相互作用，形成某种青铜色的物质(其中的元素K用“”表示)，原子分布如图2所示，该物质的化学式为KC8(√)(5)1molSiO2晶体中含2molSi—O(×)(6)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个(√)(7)SiO2晶体中O—Si—O键角为120°(×)(8)S8是分子晶体(√)下列说法正确的是(C)A.CO2与SiO2的晶体类型相同B.SiCl4与SiHCl3分子中的键角相等C.1mol晶体硅中含有2molSi—SiD.CO2分子中碳原子轨道杂化类型为sp2【解析】CO2与SiO2分别为分子晶体和共价晶体，A错误；SiCl4为正四面体形，键角为109°28′，而SiHCl3分子不是正四面体形，键角不等于109°28′，B错误；晶体硅中每个硅原子与4个硅原子形成Si—Si，但2个Si原子共用1个Si—Si,1mol晶体硅中含有2molSi—Si，C正确；CO2分子中碳原子为sp杂化，D错误。填空(1)NaH的熔点为800℃，不溶于有机溶剂。NaH属于________晶体，其电子式为________。单质硒的熔点为217℃，它属于________晶体。(2)K和Na位于同主族，K2S的熔点为840℃，Na2S的熔点为950℃，前者熔点较低的原因是。(3)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过下图的Born-Haber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为________kJ/mol，O=O键能为______kJ/mol，Li2O晶格能为________kJ/mol。(4)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是。(5)碳、硅与铅同主族。碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，其结构类似于石墨晶体，则多层碳纳米管的层与层之间靠_________结合在一起。四卤化硅(SiX4)的沸点按F、Cl、Br、I依次升高的原因是。(6)(2022·广州番禺区期末)Cu2O的熔点比Cu2S高的原因是___________________________________________________。【答案】(1)离子Na＋[∶H]－分子(2)K＋的半径比Na＋大，K2S的晶格能比Na2S小(3)5204982908(4)金属键较弱(5)范德华力四卤化硅SiX4均为分子晶体，范德华力随相对分子质量的增大而增大(6)两种物质均为离子晶体，由于O2－半径小于S2－，Cu2O中的离子键强于Cu2S，则熔点高于Cu2S(1)钛酸钡晶胞的结构示意图如图1所示，其中与Ti4＋紧邻的O2－构成的空间结构是________。(2)SiC是共价晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依次相间排列的正四面体形空间网状结构。试在图2中正方体的顶点上画出与该Si最近的C的位置。(3)如图3为CO2分子晶体结构的一部分，每个CO2分子周围有________个与之紧邻的CO2分子，该结构单元平均占有________个CO2分子。(4)NaCl晶体模型如图4所示，在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引________个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着________个Na＋，在NaCl晶胞中含有________个Na＋、________个Cl－，晶体中每个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有个。【答案】(1)正八面体形(2)(3)124(4)664412下列晶体性质的比较错误的是(C)A.熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅B.沸点：NH3>PH3C.硬度：白磷>冰>二氧化硅D.熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4【解析】三种物质都是共价晶体，因原子半径：r(C)＜r(Si)，所以键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，故键能：C—C＞C—Si＞Si—Si，键能越大，共价晶体的熔点越高，A正确；因为NH3分子间存在氢键，所以NH3的沸点大于PH3的沸点，B正确；二氧化硅是共价晶体，硬度很大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C错误；四卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D正确。混合型晶体——石墨1.同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2。2.石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于混合型晶体。层与层之间是范德华力。3.石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。4.石墨的性质：熔点高、质软、易导电等。考点2有关晶胞的分析和计算知识梳理平行六面体晶胞中微粒数的计算1.均摊法2.“均摊法”拓展在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。晶胞中粒子配位数的计算1.晶体中原子(或分子)的配位数：一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下表：晶胞配位数68122.离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。(1)NaCl晶体中，Cl－的配位数指的是每个Cl－周围等距离且紧邻的Na＋的个数，Na＋的配位数指的是每个Na＋周围等距离且紧邻的Cl－的个数。由图1可知，Cl－的配位数为6,6个Na＋所围成的图形为正八面体。Na＋的配位数也为6。(2)由图2可知，CaF2晶胞内黑球共有8个，白球共有4个，说明白球是Ca2＋，黑球是F－。与F－距离最近且相等的Ca2＋有4个，F－的配位数为4，与Ca2＋距离最近且相等的F－有8个，Ca2＋的配位数为8。[及时巩固]现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是(C)【解析】A位于体心，个数为1，B位于顶点，个数为8×eq\f(1,8)＝1，微粒个数比为1∶1，化学式为AB，A错误；E和F分别位于晶胞的顶点位置，各占4个，即晶胞中两种微粒数目相等，化学式为EF，B错误；X位于体心，个数为1，Y位于面心，个数为6×eq\f(1,2)＝3，Z位于顶点，个数为8×eq\f(1,8)＝1，微粒个数比为1∶3∶1，化学式为XY3Z，C正确；A位于顶点和面心，个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，B位于棱心和体心，个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，微粒个数比为1∶1，化学式为AB，D错误。判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)黄铜矿的晶胞如图1所示，则其化学式为CuFeS2(√)图1图2(2)图2可表示V2O5的晶胞(×)(3)一种合金晶胞如图3所示，每个Al周围距离最近的Mg的数目为6(×)图3图4(4)图4中所示银的晶胞中Ag原子周围等距且紧邻的Ag原子有12个(√)(5)图5所示ZnS晶胞中每个S2－周围距离最近的Zn2＋有4个(√)图5图6(6)图6所示FeS2晶胞中距离每个Seq\o\al(2－,2)最近的Fe2＋可以构成一个正八面体(√)【解析】(1)晶胞中Cu个数为8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,2)＋1＝4，Fe个数为4×eq\f(1,4)＋6×eq\f(1,2)＝4，S个数为8，晶体的化学式为CuFeS2。(2)晶胞中V个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，O个数为4×eq\f(1,2)＋2＝4，晶体的化学式为VO2。(3)每个Al周围距离最近的Mg的数目为8。晶胞密度的计算晶体微粒与M、ρ之间的关系：若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的摩尔质量)；又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。[及时巩固](1)Ni2C的晶胞结构如图1所示。①Ni2C晶体中，C周围距离最近且相等的Ni的数目为________。②若阿伏加德罗常数的值为NA，则Ni2C晶体密度ρ＝________g/cm3(Ni—59)。,图1),图2)(2)白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图2(小圆圈表示白磷分子)。已知晶胞的边长为acm，设阿伏加德罗常数为NAmol－1，则该晶胞中含有的P原子的个数为________，该晶体的密度为________g/cm3(用含NA、a的式子表示)。(3)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图3所示，每个Zn周围最近的Zn数目为个；若晶胞密度为ρg/cm3，则Zn与Se间的最短距离为________nm(列出计算式，Se—79)。,图3),图4)(4)砷化镉可以看作是石墨烯的3D版，其晶胞结构如图4，As为面心立方堆积，Cd占据As围成的四面体空隙，空隙占有率75%，故Cd为“具有两个真空的立方晶格”，如图“①”和“②”位是“真空”。建立如图的原子坐标系，①号位的坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))，则③号位原子坐标参数为____________。晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，砷化镉的摩尔质量为Mg/mol，则该晶胞的密度为________g/cm3(列计算式即可)。【答案】(1)①6②eq\f(2.6×1023,\r(3)NAa2c)(2)16eq\f(496,a3NA)(3)12eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×65＋79,ρNA))×107(4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，1，\f(1,2)))eq\f(2M,a×10－103NA)【解析】(1)①分析晶胞结构可知，Ni2C晶体中白球数目为8×eq\f(1,8)＝1，黑球数目为2，结合化学式，白球为C，与C距离最近且相等的Ni的数目为6。②结合①的分析可知，Ni2C晶胞中含有2个Ni原子，1个C原子，晶胞质量＝eq\f(59×2＋12,NA)g，晶胞体积＝eq\f(\r(3),2)a2c×10－21cm3，ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2.6×1023,\r(3)NAa2c)g/cm3。(2)根据均摊法可知，晶胞中P4分子数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则晶胞中P原子数目为4×4＝16，晶胞质量为16×eq\f(31,NA)g，晶胞体积为(acm)3，晶体密度为eq\f(16×\f(31,NA)g,acm3)＝eq\f(496,a3NA)g/cm3。(3)晶胞中Zn原子数目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4、Se原子数目为4，晶胞质量＝eq\f(4×79＋65,NA)g，晶胞体积＝eq\f(4×79＋65,ρNA)cm3，晶胞棱长a＝eq\r(3,\f(4×79＋65,ρNA)cm3)＝eq\r(3,\f(4×79＋65,ρNA))×107nm，Zn与Se间的最短距离为正方体对角线长的eq\f(1,4)，即为eq\f(\r(3),4)a＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(\f(4×79＋65,ρNA))×107nm。(4)根据均摊法，该晶胞中As原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cd原子的个数为6，所以晶体的化学式为Cd3As2，砷化镉的摩尔质量为Mg/mol，则晶胞的质量m＝eq\f(2M,NA)g，晶胞参数为apm，晶胞的体积V＝(a×10－10)3cm3，所以晶体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2M,a×10－103NA)g/cm3。离子晶体的熔点高低判断一般地说，离子晶体中阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。1.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(C)A.XYZ B.X2Y4ZC.XY4Z D.X4Y2Z2.几种氯化物的熔、沸点，记录如下：氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃14651418230571600根据数据分析，属于分子晶体的是(B)A.NaCl、MgCl2、CaCl2B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2D.全部3.(2023·韶关一模)钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(D)A.晶体的化学式为CaTiO3B.其组成元素中电负性最大的是O元素C.基态Ti原子价层电子排布式为3d24s2D.金属离子与氧离子间的作用力为共价键【解析】根据晶胞结构图，晶胞中，Ca原子数为1，Ti原子数为8×eq\f(1,8)＝1，O原子数为12×eq\f(1,4)＝3，晶体的化学式为CaTiO3，A正确；组成元素中电负性：O>Ti>Ca，B正确；基态Ti原子价层电子排布式为3d24s2，C正确；金属离子与氧离子间的作用力为离子键，D错误。4.(1)MgO具有NaCl型晶体结构，其结构如图1所示。已知MgO晶胞边长为0.42nm，则MgO的密度为g/cm3(保留小数点后一位)；相邻Mg2＋之间的最短距离为________nm(已知eq\r(2)＝1.414，eq\r(5)＝1.732；结果保留小数点后两位)，每个Mg2＋周围具有该距离的Mg2＋个数为。图1图2(2)金属铬的晶胞结构如图2所示，设晶胞边长为anm，则铬的原子半径为nm。(3)(2023·淮南一模)科学家们已经用甲烷制出了金刚石，人造金刚石在硬度上与天然金刚石几乎没有差别。请根据图3金刚石结构模型及晶胞，回答下列问题：图3①1个金刚石晶胞中所含碳原子数为________，已知原子a、b的分数坐标为(0,0,0)和0，eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，原子c的分数坐标为________。②若碳原子半径为rnm，则金刚石晶胞的密度为________g/cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含r的计算式表示)。【答案】(1)3.60.3012(2)eq\f(\r(3),4)a(3)①8eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))②eq\f(9\r(3),16NAr3)×1021【解析】(1)由晶胞结构可知，氧化镁晶胞中位于顶点和面心的氧离子的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于棱上和体心的镁离子个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，则每个晶胞中含有4个MgO，设晶胞密度为d，由晶胞质量公式可得eq\f(4×40,6.02×1023)＝(0.42×10－7)3d，解得d≈3.6g/cm3；相邻Mg2＋之间的最短距离为0.5×1.414×0.42nm≈0.30nm；每个Mg2＋周围具有该距离的Mg2＋个数为12。(2)依据图示晶体可知，铬为体心立方堆积，则存在4r＝eq\r(3)a，铬的原子半径为eq\f(\r(3),4)anm。(3)②1个金刚石晶胞中所含碳原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，金刚石体对角线上的四个原子紧密相连，设晶胞棱长为a，则a＝eq\f(8,\r(3))r，晶胞体积＝a3，则金刚石晶胞的密度为ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(8×12,NA)g,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,\r(3))r×10－7))3cm3)＝eq\f(9\r(3),16NAr3)×1021g/cm3。第6讲晶体结构与性质1.判断正误，正确的“√”，不正确的打“×”。(1)单晶硅为分子晶体(×)(2)KOH为离子晶体(√)(3)FeCl3(沸点为316℃)为分子晶体(√)(4)固态AsH3属于共价晶体(×)(5)GaN(结构与晶体硅类似)属于离子晶体(×)(6)尿素晶体为分子晶体(√)(7)H2SO4晶体属于共价晶体(×)(8)AlN(高温陶瓷材料)是分子晶体(×)(9)干冰的晶体类型为共价晶体(×)(10)SO2晶体的类型为共价晶体(×)(11)固态H2O2属于分子晶体(√)(12)NF3与NH4HF2形成的晶体类型相同(×)(13)CO2与SiO2晶体类型相同(×)(14)前五周期的ⅦA族元素单质的晶体类型相同(√)2.(2023·厦门二检)一种光催化材料的晶胞如图，属于立方晶系，其晶胞参数为anm(Ce—140)。下列说法错误的是(B)A.晶体的化学式为CeO2B.晶体中与Ce距离最近且相等的Ce有6个C.氧原子位于Ce构成的四面体空隙中D.晶体密度为eq\f(4×140＋16×2,6.02×1023×a3×10－21)g/cm3【解析】根据均摊法，晶胞中含8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个Ce、8个O，则晶体的化学式为CeO2，A正确；晶体中与Ce距离最近且相等的Ce有12个，B错误；氧原子位于Ce构成的四面体空隙中的体心，C正确；晶体密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4×140＋16×2,NA),a3×10－21)g/cm3＝eq\f(4×140＋16×2,6.02×1023×a3×10－21)g/cm3，D正确。3.(2023·福州4月模拟)某复合氧化物的晶胞结构如图(Cr—52)。下列说法不正确的是(D)A.该复合氧化物的化学式为CaCrO3B.若图中A的原子坐标为(0,0,0)，则C的原子坐标为(0,0.5,0.5)C.若该晶体密度为ρg/cm3，钙和氧的最近距离为anm，则阿伏加德罗常数NA＝eq\f(140,ρ\r(2)a×10－73)mol－1D.由晶胞结构可知，与1个钙原子等距离且最近的氧原子有8个【解析】Ca位于顶点，个数为8×eq\f(1,8)＝1，Cr位于体内，个数为1，O位于面上，个数为6×eq\f(1,2)＝3，化学式为CaCrO3，A正确；C位于面心，因此C的坐标为(0,0.5,0.5)，B正确；钙原子和氧原子最近距离是面对角线的一半，面对角线长为2anm，即晶胞边长为eq\r(2)anm，晶胞的体积为(eq\r(2)a×10－7)3cm3，则晶胞密度ρ＝eq\f(\f(1,NA)×40＋52＋16×3,\r(2)a×10－73)g/cm3，阿伏加德罗常数NA＝eq\f(140,ρ\r(2)a×10－73)mol－1，C正确；以顶点Ca为标准，离Ca原子最近的O原子在面心，共有12个，D错误。4.(2023·武汉武昌模拟)某储氢材料镧镍合金的晶胞结构如图所示(Ni—59，La—139)。下列说法错误的是(D)A.该物质的化学式为LaNi5B.距离La最近且相等的Ni的数目为6C.利用原子光谱可鉴定储氢材料中的La元素D.晶体密度：ρ＝eq\f(868\r(3),3×10－36×a2bNA)g/cm3【解析】该晶胞中La原子个数为12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，Ni原子个数为18×eq\f(1,2)＋6＝15，则La、Ni原子个数之比为3∶15＝1∶5，化学式为LaNi5，A正确；以底面中心La原子为例，与其距离最近且相对的Ni原子个数是6，B正确；原子光谱可以鉴定金属元素，C正确；该晶胞的体积为eq\f(1,2)×(a×10－10cm)2×sin60°×6×(b×10－10cm)＝eq\f(3\r(3),2)a2b×10－30cm3，晶体密度ρ＝eq\f(\f(M,NA)×3,V)＝eq\f(3M,VNA)＝eq\f(3×434,\f(3\r(3),2)×a2b×10－30NA)g/cm3＝eq\f(868\r(3),3a2b×10－30NA)g/cm3，D错误。5.(2023·武汉武昌模拟)石墨炔被誉为“下一代奇迹材料”，其结构如图所示。下列说法错误的是(B)A.与石墨烯互为同素异形体B.有3种杂化方式的碳原子C.图示中所有原子均共平面D.石墨炔可应用于电子领域【解析】石墨炔和石墨烯都是由碳元素组成的结构不同的单质，二者互为同素异形体，A正确；石墨炔具有碳碳三键和苯环结构，所以碳原子具有sp和sp22种杂化方式，B错误；碳碳三键是直线形结构，苯环是平面形结构，则石墨炔具有二维平面结构，C正确；石墨炔具有很高的π共轭性，具有很强导电性，可以应用与电子领域，D正确。6.(2023·广州一模)四氯化锗(GeCl4)是光导纤维的常用掺杂剂，锗元素与硅元素同族。下列说法不正确的是(B)A.基态Ge原子价层电子排布式为4s24p2B.GeCl4的熔点比SiCl4低C.GeCl4的空间结构为正四面体形D.第一电离能大小：Cl>Si>Ge【解析】GeCl4与SiCl4晶体都属于分子晶体，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力大，则GeCl4的熔点比SiCl4高，B错误。7.“结构决定性质”是化学学科的核心观念。下列有关性质的比较正确的是(A)A.在水中的溶解度：戊醇＜乙醇B.熔点：MgO＜CaOC.硬度：金刚石＜碳化硅＜硅D.第一电离能：Cl＜P＜S【解析】戊醇的烃基比乙醇的大，烃基是疏水基，所以戊醇溶解度比乙醇的低，A正确；MgO和CaO都是离子晶体，由于Ca2＋的半径大于Mg2＋，所以CaO的晶格能小于MgO的晶格能，则熔点：MgO>CaO，B错误；原子半径：Si>C，三者都为共价晶体，原子半径越大，共价键的键能越小，则硬度越小，即硬度：金刚石>碳化硅>硅，C错误；同周期元素随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，P原子3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：Cl>P>S，D错误。8.(1)(2023·福建泉州质检)氧化铍晶胞结构如图1所示，则1号Be原子的原子坐标为________。(2)某C、Fe合金的晶胞结构如图2所示：若该晶体的晶胞参数为apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°，密度为ρg/cm3，则NA为____________(写出计算式即可)。图3(3)(2023·山东卷)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图3所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu元素化合价为＋2。上述反应的化学方程式为________________________。若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度ρ＝________g/cm3(用含NA的代数式表示)。【答案】(1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))(2)eq\f(6×56＋12×2,ρabc×10－30)mol－1(3)CuCl2＋4K＋2F2eq\o(==,\s\up17(一定条件))K2CuF4＋2KCleq\f(436×1030,abcNA)【解析】(3)由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为8×eq\f(1,4)＋2＝4，白球的个数为16×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＋2＝8，灰色球的个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，则X中含有3种元素，其个数比为1∶2∶4，根据化合价代数和为0，可以推断X为K2CuF4，上述反应的化学方程式为CuCl2＋4K＋2F2eq\o(==,\s\up17(一定条件))K2CuF4＋2KCl；若阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞的质量为eq\f(2×218,NA)g，晶胞的体积为abcpm3＝abc×10－30cm3，化合物X的密度ρ＝eq\f(\f(2×218,NA)g,abc×10－30cm3)＝eq\f(436×1030,abcNA)g/cm3。9.(2023·安徽合肥一模)碳不仅是组成有机物的重要元素，在超分子领域也发挥着重要作用。由Mo将2个C60分子、2个p－甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：(1)Cr与Mo同族，基态Cr原子的外围电子排布式是________，核外未成对电子数有________个。(2)该超分子中除配位键外还存在的化学键类型有________(填字母)。A.氢键 B.σ键C.π键 D.离子键(3)C60与金刚石均为碳的单质，从结构与性质之间的关系解释C60的熔点远低于金刚石的原因是。【答案】(1)3d54s16(2)BC(3)C60属于分子晶体，金刚石为共价晶体，分子晶体间的作用力是范德华力，共价晶体间的作用力为共价键，共价键的键能远远强于分子间作用力10.(2023·安徽合肥5月模拟)第四周期元素单质和化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，比如铁铜锌是大规模使用的金属，砷硒溴广泛应用于化工生产。回答以下问题：(1)基态Mn原子的价层电子排布式为________，Ni位于元素周期表中________区。(2)根据价层电子对互斥模型SeOeq\o\al(2－,3)的空间结构为____________，SeO2中心原子杂化轨道类型是____________。(3)化合物[Co(NH3)6]Cl3中存在________(填字母)。A.离子键 B.σ键C.π键 D.配位键(4)一种铜的溴化物的晶胞结构如图所示。①该溴化物的化学式为________。②原子坐标参数表示晶体内部各原子的相对位置。图中各原子坐标参数P为(0,0,0)，Q为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，则R原子的坐标参数为________。③已知该溴化物密度为ρg/cm3，Cu原子半径为xpm，Br原子半径为ypm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶胞中原子空间利用率为__________(列出计算式)。【答案】(1)3d54s2d(2)三角锥形sp2(3)ABD(4)①CuBr②eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))③eq\f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\