《（全國(guó)通用版）2019版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第3講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國(guó)通用版）2019版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第3講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案.doc（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第3講　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【2019備考】 最新考綱：1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。2.了解晶格能的概念，了解晶格能對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響。3.了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。4.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。5.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式。6.了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。 考點(diǎn)一　晶體的常識(shí)和常見四種晶體性質(zhì) (頻數(shù)：★★★　難度：★★☆) 1．晶體 (1)晶體與非晶體 晶體 非晶體 結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列 結(jié)構(gòu)微粒無序排列 性質(zhì) 特征 自范性 有 無 熔點(diǎn) 固定 不固定 異同表現(xiàn) 各向異性 各向同性 二者區(qū) 別方法 間接方法 看是否有固定的熔點(diǎn) 科學(xué)方法 對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn) (2)晶胞 ①概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。 ②晶體中晶胞的排列——無隙并置 a．無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。 b．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 (3)晶格能 ①定義：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJmol－1。 ②影響因素 a．離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。 b．離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。 ③與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系 晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點(diǎn)越高，硬度越大。 ①具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。 ②晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。 2．四種晶體類型的比較 比較 類型 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 離子晶體 構(gòu)成粒子 分子 原子 金屬陽(yáng)離子、 自由電子 陰、陽(yáng) 離子 粒子間的相 互作用力 范德華力 (某些含氫鍵) 共價(jià)鍵 金屬鍵 離子鍵 硬度 較小 很大 有的很大， 有的很小 較大 熔、沸點(diǎn) 較低 很高 有的很高， 有的很低 較高 溶解性 相似相溶 難溶于任 何溶劑 常見溶劑 難溶 大多易溶于水等極性溶劑 導(dǎo)電、傳熱性 一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電 一般不具有導(dǎo)電性，個(gè)別為半導(dǎo)體 電和熱的良導(dǎo)體 晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電 物質(zhì)類別及舉例 大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外) 部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2) 金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅) 金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl) 3.晶體熔沸點(diǎn)的比較 (1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較 ①不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。 ②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。 (2)同種晶體類型熔、沸點(diǎn)的比較 ①原子晶體： ―→―→―→ 如熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞硅。 ②離子晶體： a．一般地說，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。 b．衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。 ③分子晶體： a．分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。 d．同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。 如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞ CHCH3CH3CH2CH3＞CCH3CH3CH3CH3。 ④金屬晶體： 金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬陽(yáng)離子與自由電子靜電作用越強(qiáng)，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na＜Mg＜Al。 ①常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。 ②原子晶體中一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體中不一定有共價(jià)鍵，如稀有氣體的晶體。 ③原子晶體熔化時(shí)，破壞共價(jià)鍵，分子晶體熔化時(shí)破壞的是分子間作用力，分子內(nèi)的共價(jià)鍵不被破壞。 1．(RJ選修3P844改編)下列各組物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是(　　) A．Si和CO2 B．NaBr和O2 C．CH4和H2O D．HCl和KCl 解析　A項(xiàng)，晶體類型不同；B項(xiàng)，化學(xué)鍵和晶體類型均不同；D項(xiàng)，化學(xué)鍵和晶體類型均不同。 答案　C 2．(RJ選修3P848、9、10整合)下列說法正確的是(雙選)(　　) A．Na2O和SiO2熔化克服的作用力屬于同種類型 B．氯化鈉和HCl溶于水克服的作用力均是離子鍵 C．HF、HCl、HBr、HI中的熔點(diǎn)HF反常高的原因是HF分子之間能形成氫鍵 D．某晶體的熔點(diǎn)為112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶劑，可推導(dǎo)該晶體可能為分子晶體 解析　A項(xiàng)，Na2O和SiO2熔化克服的作用力分別為離子鍵和共價(jià)鍵；B項(xiàng)，NaCl和HCl溶于水克服的作用力分別是離子鍵和共價(jià)鍵。 答案　CD 3．(溯源題)(1)[2017江蘇化學(xué)，21(5)]某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為________。 　　　 (2)[2016課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，37(5)]GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ℃，密度為ρ gcm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵鍵合。 (3)[2014課標(biāo)Ⅰ理綜，37(1)]準(zhǔn)晶是一種無平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過________方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。 答案　(1)Fe3CuN　(2)原子晶體　共價(jià)　(3)X－射線衍射 探源：本高考題組源于教材RJ選修3 P62“科學(xué)視野”、P65“2分子晶體與原子晶體”、P78“4離子晶體”及其拓展，對(duì)晶體類型的判斷及其熔、沸點(diǎn)高低的比較進(jìn)行了考查。 題組一　晶體類型的判斷 1．下列關(guān)于晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述正確的是(　　) A．分子晶體中一定含有共價(jià)鍵 B．原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高 C．離子晶體中含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵 D．金屬陽(yáng)離子只能存在于離子晶體中 答案　B 2．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)： A組 B組 C組 D組 金剛石：3 550 ℃ Li：181 ℃ HF：－83 ℃ NaCl：801 ℃ 硅晶體：1 410 ℃ Na：98 ℃ HCl：－115 ℃ KCl：776 ℃ 硼晶體：2 300 ℃ K：64 ℃ HBr：－89 ℃ RbCl：718 ℃ 二氧化硅：1 723 ℃ Rb：39 ℃ HI：－51 ℃ CsCl：645 ℃ 據(jù)此回答下列問題： (1)A組屬于________晶體，其熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是________。 (2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號(hào))。 ①有金屬光澤?、趯?dǎo)電性?、蹖?dǎo)熱性　④延展性 (3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于_____________________________________。 (4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號(hào))。 ①硬度小　②水溶液能導(dǎo)電?、酃腆w能導(dǎo)電?、苋廴跔顟B(tài)能導(dǎo)電 (5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹aCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因?yàn)開_____________________________________________________________。 解析　(1)A組熔點(diǎn)很高，為原子晶體，是由原子通過共價(jià)鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF中含有分子間氫鍵，故其熔點(diǎn)反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。(5)D組屬于離子晶體，其熔點(diǎn)與晶格能有關(guān)。 答案　(1)原子　共價(jià)鍵　(2)①②③④ (3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)　(4)②④ (5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)就越高 3．在下列物質(zhì)中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石。 (1)其中只含有離子鍵的離子晶體是________； (2)其中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵的離子晶體是 ________； (3)其中既含有離子鍵又含有極性共價(jià)鍵和配位鍵的離子晶體是________； (4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價(jià)鍵的離子晶體是________； (5)其中含有極性共價(jià)鍵的非極性分子是________； (6)其中含有極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵的非極性分子是________； (7)其中含有極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵的極性分子是 ________。 (8)其中含有極性共價(jià)鍵的原子晶體是________。 答案　(1)NaCl、Na2S　(2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S　(4)Na2S2　(5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2　(7)H2O2　(8)SiO2、SiC 【規(guī)律總結(jié)】 晶體類型的5種判斷方法 1．依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷 (1)離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽(yáng)離子，微粒間的作用是離子鍵。 (2)原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價(jià)鍵。 (3)分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。 (4)金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽(yáng)離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。 2．依據(jù)物質(zhì)的分類判斷 (1)金屬氧化物(如K2O等)、強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。 (2)大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。 (3)常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。 (4)金屬單質(zhì)(注：汞在常溫為液體)與合金是金屬晶體。 3．依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷 (1)離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至一千攝氏度以上。 (2)原子晶體熔點(diǎn)高，常在一千攝氏度至幾千攝氏度。 (3)分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下至很低溫度。 (4)金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹? 4．依據(jù)導(dǎo)電性判斷 (1)離子晶體溶于水形成的溶液及熔融狀態(tài)時(shí)能導(dǎo)電。 (2)原子晶體一般為非導(dǎo)體。 (3)分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動(dòng)的離子，也能導(dǎo)電。 (4)金屬晶體是電的良導(dǎo)體。 5．依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷 離子晶體硬度較大且脆。 原子晶體硬度大。 分子晶體硬度小且較脆。 金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。 注意：(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。 (2)石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)為1.4210－10 m，比金剛石中碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)(鍵長(zhǎng)為1.5410－10 m)短，所以熔、沸點(diǎn)高于金剛石。 (3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，其熔、沸點(diǎn)低(熔點(diǎn)190 ℃)。 (4)合金的硬度比成分金屬大，但熔、沸點(diǎn)比成分金屬低。 題組二　晶體熔、沸點(diǎn)的判斷 4．下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高的順序排列正確的是(　　) ①O2、I2、Hg?、贑O、KCl、SiO2?、跱a、K、Rb　④Na、Mg、Al A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解析?、僦蠬g在常溫下為液態(tài)，而I2為固態(tài)，故①錯(cuò)；②中SiO2為原子晶體，其熔點(diǎn)最高，CO是分子晶體，其熔點(diǎn)最低，故②正確；③中Na、K、Rb價(jià)電子數(shù)相同，其原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔點(diǎn)逐漸降低，故③錯(cuò)；④中Na、Mg、Al價(jià)電子數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，金屬鍵依次增強(qiáng)，熔點(diǎn)逐漸升高，故④正確。 答案　D 5．(1)碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各種晶體：①晶體硅?、谙跛徕洝、劢饎偸、芴蓟琛、莞杀、薇?，它們的熔點(diǎn)由高到低的順序是________(填序號(hào))。 (2)繼C60后，科學(xué)家又合成了Si60、N60。請(qǐng)解釋如下現(xiàn)象：熔點(diǎn)Si60＞N60＞C60，而破壞分子所需要的能量N60＞C60＞Si60，其原因是______________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 解析　(1)這些晶體屬于原子晶體的有①③④、離子晶體的有②、分子晶體的有⑤⑥。一般來說，原子晶體的熔點(diǎn)＞離子晶體的熔點(diǎn)＞分子晶體的熔點(diǎn)；對(duì)于原子晶體，鍵長(zhǎng)Si—Si＞Si—C＞C—C，相應(yīng)鍵能Si—Si＜Si—C＜C—C，故它們的熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞晶體硅。(2)熔點(diǎn)與分子間作用力大小有關(guān)，而破壞分子則是破壞分子內(nèi)的共價(jià)鍵。 答案　(1)③④①②⑥⑤ (2)結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力(或范德華力)越強(qiáng)，熔化所需的能量越多，故熔點(diǎn)：Si60＞N60＞C60；而破壞分子需斷開化學(xué)鍵，元素電負(fù)性越強(qiáng)其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷鍵時(shí)所需能量越多，故破壞分子需要的能量大小順序?yàn)镹60＞C60＞Si60 【方法規(guī)律】 分類比較晶體的熔、沸點(diǎn) 首先看物質(zhì)的狀態(tài)，一般情況下固體>液體>氣體；二是看物質(zhì)所屬類型，一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體(注意：不是絕對(duì)的，如氧化鋁熔點(diǎn)大于晶體硅)，結(jié)構(gòu)類型相同時(shí)再根據(jù)相應(yīng)規(guī)律進(jìn)行判斷。 同類晶體熔、沸點(diǎn)比較思路為：原子晶體→共價(jià)鍵鍵能→鍵長(zhǎng)→原子半徑；分子晶體→分子間作用力→相對(duì)分子質(zhì)量；離子晶體→離子鍵強(qiáng)弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑。 考點(diǎn)二　五類常見晶體模型與晶胞計(jì)算 (頻數(shù)：★★★　難度：★★★) 1．典型晶體模型 (1)原子晶體(金剛石和二氧化硅) ①金剛石晶體中，每個(gè)C與另外4個(gè)C形成共價(jià)鍵，C—C鍵之間的夾角是10928′，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有2 mol。 ②SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O鍵。 (2)分子晶體 ①干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個(gè)。 ②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氫鍵”。 (3)離子晶體 ①NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引6個(gè)Na＋，配位數(shù)為6。每個(gè)晶胞含4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－。 ②CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引8個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引8個(gè)Cl－，配位數(shù)為8。 (4)石墨晶體 石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。 (5)常見金屬晶體的原子堆積模型 結(jié)構(gòu)型式 常見金屬 配位數(shù) 晶胞 面心立方最密堆積 Cu、Ag、Au 12 體心立方堆積 Na、K、Fe 8 六方最密堆積 Mg、Zn、Ti 12 2.晶胞中微粒的計(jì)算方法——均攤法 (1)原則：晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是 (3)圖示： 在使用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。 3．幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目 A．NaCl(含4個(gè)Na＋，4個(gè)Cl－) B．干冰(含4個(gè)CO2) C．CaF2(含4個(gè)Ca2＋，8個(gè)F－) D．金剛石(含8個(gè)C) E．體心立方(含2個(gè)原子) F．面心立方(含4個(gè)原子) 4．有關(guān)晶胞各物理量的關(guān)系 對(duì)于立方晶胞，可簡(jiǎn)化成下面的公式進(jìn)行各物理量的計(jì)算：a3ρNA＝nM，a表示晶胞的棱長(zhǎng)，ρ表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，n表示1 mol晶胞中所含晶體的物質(zhì)的量，M表示摩爾質(zhì)量，a3ρNA表示1 mol晶胞的質(zhì)量。 1．基礎(chǔ)知識(shí)正誤判斷 (1)晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子。(　　) (2)在分子晶體中一定有范德華力和化學(xué)鍵。(　　) (3)金屬鎂形成的晶體中，每個(gè)鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個(gè)。(　　) (4)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個(gè)。(　　) (5)原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高。(　　) (6)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低。(　　) (7)離子晶體一定都含有金屬元素。(　　) 解析　(1)金屬晶體中存在金屬陽(yáng)離子，但不存在陰離子。(2)稀有氣體為單原子分子，形成的晶體為分子晶體，晶體中不存在化學(xué)鍵。(3)金屬鎂為六方最密堆積模型，每個(gè)鎂原子周圍與其距離最近的原子有12個(gè)。(4)在NaCl晶體中，所有的Na＋呈面心立方最密堆積，因此每個(gè)Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個(gè)。(5)有些金屬晶體的熔點(diǎn)高于某些原子晶體，如鎢的熔點(diǎn)高于SiO2。(6)像硫單質(zhì)、碘單質(zhì)等常溫下為固態(tài)，金屬汞常溫下為液態(tài)，因此硫、碘等分子晶體的熔點(diǎn)高于金屬汞晶體。(7)銨鹽如NH4Cl形成離子晶體，不含金屬元素。 答案　(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7) 2．(RJ選修3P776改編)請(qǐng)列表比較金屬晶體的簡(jiǎn)單立方、體心立方、六方和面心立方四種堆積模型的配位數(shù)，原子空間利用率、堆積方式和晶胞的區(qū)別以及列舉代表物。 答案　 堆積模型 采納這種堆積 的典型代表 空間利用率 配位數(shù) 晶胞 簡(jiǎn)單立 方堆積 Po(釙) 52% 6 體心立 方堆積 Na、K、Fe 68% 8 六方最 密堆積 Mg、Zn、Ti 74% 12 面心立方 最密堆積 Cu、Ag、Au 74% 12 3.(溯源題)(1)[2017課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，35(4)]R的晶體密度為d gcm－3，其立方晶胞參數(shù)為a nm，晶胞中含有y個(gè)[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為__________________________________________。 (2)[2016課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，37(6)]晶胞有兩個(gè)基本要素： ①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(，0，)；C(，，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________________。 ②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76 pm，其密度為________________ gcm－3(列出計(jì)算式即可)。 答案　(1) (2)①(，，)　②107 探源：該高考題組源于教材RJ選修3 P76“資料卡片”及其拓展，考查的是對(duì)晶胞的分析和計(jì)算。 題組一　晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算 1.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是(　　) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 解析　A粒子數(shù)為6＝；B粒子數(shù)為6＋3＝2，C粒子數(shù)為1；故A、B、C粒子數(shù)之比為1∶4∶2。 答案　B 2．已知鑭鎳合金LaNin的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNin中n＝________。 解析　La：2＋12＝3 Ni：12＋6＋6＝15 所以n＝5。 答案　5 3．Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化學(xué)式為________。 解析　根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷：Cu(●)：2＋12＋3＝6；H(○)：6＋1＋3＝6，所以化學(xué)式為CuH。 答案　CuH 4．(1)硼化鎂晶體在39 K時(shí)呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上，則硼化鎂的化學(xué)式為________。 (2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號(hào)為________。 解析　(1)每個(gè)Mg周圍有6個(gè)B，而每個(gè)B周圍有3個(gè)Mg，所以其化學(xué)式為MgB2。(2)從圖可看出，每個(gè)單元中，都有一個(gè)B和一個(gè)O完全屬于這個(gè)單元，剩余的2個(gè)O分別被兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，所以N(B)∶N(O)＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化學(xué)式為BO。 答案　(1)MgB2　(2)BO 題組二　晶胞密度、原子半徑及空間利用率質(zhì)量的計(jì)算 5．用晶體的X射線衍射法對(duì)Cu的測(cè)定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如右圖)，已知該晶體的密度為9.00 gcm－3，晶胞中該原子的配位數(shù)為________；Cu的原子半徑為________________________________________cm(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，要求列式計(jì)算)。 解析　設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，則a3ρNA＝464 a＝，面對(duì)角線為a，面對(duì)角線的為Cu原子半徑，則r＝ cm≈1.2710－8cm。 答案　12　≈1.2710－8 6．Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，若晶體密度為a gcm－3，則Cu與F最近距離為________ pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計(jì)算表達(dá)式，不用化簡(jiǎn)；圖中○為Cu，●為F) 解析　設(shè)晶胞的棱長(zhǎng)為x cm，在晶胞中，Cu：8＋6＝4；F：4，其化學(xué)式為CuF。ax3NA＝4M(CuF)，x＝。最短距離為小立方體對(duì)角線的一半，小立方體的體對(duì)角線為＝x。所以最短距離為x＝1010 pm。 答案　1010 【練后反思】 晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算 1．晶胞質(zhì)量＝晶胞占有的微粒的質(zhì)量＝晶胞占有的微粒數(shù)。 2．空間利用率＝。 3．金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設(shè)棱長(zhǎng)為a) (1)面對(duì)角線長(zhǎng)＝a。 (2)體對(duì)角線長(zhǎng)＝a。 (3)體心立方堆積4r＝a(r為原子半徑)。 (4)面心立方堆積4r＝a(r為原子半徑)。 [試題分析] (2015全國(guó)卷Ⅰ，37)碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題： (1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在________對(duì)自旋相反的電子。 (2)碳在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，原因是_____________________ ___________________________________________________________________。 (3)CS2分子中，共價(jià)鍵的類型有___________________________________， C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個(gè)與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子_________________________________________________ _______________________________________________________________。 (4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，其固體屬于________晶體。 (5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示： ①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)C原子。 ②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。 解題思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的答案：　　　　 考查意圖：以典型物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)為載體，考查學(xué)生對(duì)原子、分子、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的理解應(yīng)用能力，以及空間想象能力。難度系數(shù)約為0.51，對(duì)于信息量大，考查點(diǎn)多，考查角度不同的綜合題，應(yīng)加強(qiáng)思維轉(zhuǎn)化訓(xùn)練；另外對(duì)于排布式、電離能電負(fù)性變化特點(diǎn)及原因、雜化、晶體結(jié)構(gòu)(除計(jì)算晶胞外，還要關(guān)注離子所占空間比及晶胞體積)等重點(diǎn)知識(shí)應(yīng)加強(qiáng)落實(shí)。 解題思路：(1)電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布的形象化的描述；C原子的核外有6個(gè)電子，電子排布為1s22s22p2，其中1s、2s上的2對(duì)電子的自旋方向相反，而2p軌道的電子的自旋方向相同； (2)在原子結(jié)構(gòu)中，最外層電子小于4個(gè)的原子易失去電子，而C原子的最外層是4個(gè)電子，且C原子的半徑較小，則難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以通過共用電子對(duì)的方式即形成共價(jià)鍵來達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)； (3)CS2分子中，C與S原子形成雙鍵，每個(gè)雙鍵都是含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，分子空間構(gòu)型為直線型，則含有的共價(jià)鍵類型為σ鍵和π鍵；C原子的最外層形成2個(gè)σ鍵，無孤對(duì)電子，所以為sp雜化；O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子為CO2；與二氧化碳互為等電子體的離子有SCN－，所以SCN－的空間構(gòu)型與鍵合方式與CS2相同； (4)該化合物熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，說明熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體； (5)根據(jù)均攤法來計(jì)算。①石墨烯晶體中，每個(gè)C原子被3個(gè)6元環(huán)共有，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)是61/3＝2； ②每個(gè)C原子周圍形成4個(gè)共價(jià)鍵，每2個(gè)共價(jià)鍵即可形成1個(gè)六元環(huán)，則可形成6個(gè)六元環(huán)，每個(gè)共價(jià)鍵被2個(gè)六元環(huán)共用，所以一個(gè)C原子可連接12個(gè)六元環(huán)；根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，3個(gè)C原子可形成一個(gè)平面，而每個(gè)C原子都可構(gòu)成1個(gè)正四面體，所以六元環(huán)中最多有4個(gè)C原子共面。 正確答案：(1)電子云　2　(2)C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)　(3)σ鍵和π鍵　sp　CO2、SCN－(或COS等)　(4)分子　(5)①3　2　②12　4 [真題演練] 1．[2016全國(guó)卷Ⅲ，37(4)]GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，其原因是_____________________________________________________。 解析　根據(jù)晶體類型比較熔點(diǎn)。一般來說，離子晶體的熔點(diǎn)高于分子晶體的熔點(diǎn)。 答案　GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體 2．(2015四川理綜)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等；T的一種單質(zhì)在空氣中能夠自燃。 請(qǐng)回答下列問題： X所在周期元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中，酸性最強(qiáng)的是________(填化學(xué)式)；Z和U的氫化物中沸點(diǎn)較高的是________(填化學(xué)式)；Q、R、U的單質(zhì)形成的晶體，熔點(diǎn)由高到低的排列順序是________________(填化學(xué)式)。 解析　X位于第二周期，該周期元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中，酸性最強(qiáng)的是HNO3；HF分子間存在氫鍵，所以HF的沸點(diǎn)高于HCl的；Mg為金屬單質(zhì)，Si單質(zhì)為原子晶體，Cl2為分子晶體，故熔點(diǎn)Si＞Mg＞Cl2。 答案　HNO3　HF　Si、Mg、Cl2 3．[2016全國(guó)卷Ⅲ，37(5)]Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol－1和MAs gmol－1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_________________________________。 解析　根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，結(jié)合GaAs的熔點(diǎn)知GaAs是原子晶體。首先用均攤法計(jì)算出1個(gè)晶胞中含有As原子的個(gè)數(shù)：81/8＋61/2＝4，再通過觀察可知1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Ga原子。4個(gè)As原子和4個(gè)Ga原子的總體積V1＝4(π10－30r＋π10－30r)cm3；1個(gè)晶胞的質(zhì)量為4個(gè)As原子和4個(gè)Ga原子的質(zhì)量之和，即(＋)g，所以1個(gè)晶胞的體積V2＝(MAs＋MGa)cm3。最后由V1/V2即得結(jié)果。 答案　100% 4．[2015新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ理綜，37(5)]氧和鈉能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為________；晶胞中氧原子的配位數(shù)為________；列式計(jì)算晶體F的密度(gcm－3)____________________________ _______________________________________________________________。 解析　由晶胞圖知，小黑球有8個(gè)，大灰球有81/8＋61/2＝4，所以化學(xué)式為Na2O。小黑球?yàn)镹a，大灰球?yàn)镺。由晶胞結(jié)構(gòu)知，面心上的1個(gè)O連有4個(gè)鈉，在相鄰的另1個(gè)晶胞中，O也連有4個(gè)鈉，故O的配位數(shù)為8。1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Na2O，根據(jù)密度公式有ρ＝＝ gcm－3＝ gcm－3＝2.27 gcm－3。 答案　Na2O　8?。?.27 gcm－3 一、選擇題 1．下列排序正確的是(　　) A．酸性：H2CO3＜C6H5OH＜CH3COOH B．堿性：Ba(OH)2＜Ca(OH)2＜KOH C．熔點(diǎn)：MgBr2＜SiCl4＜BN D．沸點(diǎn)：PH3＜NH3＜H2O 解析　A項(xiàng)，酸性應(yīng)為CH3COOH＞H2CO3＞C6H5OH，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，堿性應(yīng)為Ba(OH)2＞KOH＞Ca(OH)2，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，熔點(diǎn)：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，即BN＞MgBr2＞SiCl4，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，由于NH3、H2O分子間形成氫鍵，所以沸點(diǎn)：H2O＞NH3＞PH3，正確。 答案　D 2．下面有關(guān)晶體的敘述中，不正確的是(　　) A．金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子 B．氯化鈉晶體中，每個(gè)Na＋周圍距離相等且緊鄰的Na＋共有6個(gè) C．氯化銫晶體中，每個(gè)Cs＋周圍緊鄰8個(gè)Cl－ D．干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍緊鄰12個(gè)CO2分子 解析　氯化鈉晶體中每個(gè)Na＋周圍距離相等且緊鄰的Na＋共有12個(gè)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 3．下列關(guān)于晶體的說法正確的組合是(　　) ①分子晶體中都存在共價(jià)鍵 ②在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子 ③金剛石、SiC、H2O、H2S晶體的熔點(diǎn)依次降低 ④離子化合物中只有離子鍵沒有共價(jià)鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵 ⑤CaTiO3晶體中(晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示)每個(gè)Ti4＋和12個(gè)O2－相緊鄰 CaTiO3的晶體結(jié)構(gòu)模型 (圖中Ca2＋、O2－、Ti4＋分別位于 立方體的體心、面心和頂點(diǎn)) ⑥SiO2晶體中每個(gè)硅原子與兩個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合 ⑦晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定 ⑧氯化鈉溶于水時(shí)離子鍵被破壞 A．①②③⑥ B．①②④ C．③⑤⑦ D．③⑤⑧ 答案　D 4．下列說法不正確的是(　　) A．離子晶體的晶格能越大，離子鍵越強(qiáng) B．陽(yáng)離子的半徑越大則可同時(shí)吸引的陰離子越多 C．通常陰、陽(yáng)離子的半徑越小、電荷越多，該陰、陽(yáng)離子組成的離子化合物的晶格能越大 D．拆開1 mol離子鍵所需的能量叫該離子晶體的晶格能 解析　A項(xiàng)，在離子晶體中，離子之間的離子鍵越強(qiáng)，斷裂消耗的能量就越高，離子的晶格能就越大，正確；B項(xiàng)，在離子晶體中，陽(yáng)離子的半徑越大則周圍的空間就越大，所以就可同時(shí)吸引更多的陰離子，正確；C項(xiàng)，通常情況下，陰、陽(yáng)離子的半徑越小、電荷越多，則離子之間的作用力就越強(qiáng)，該陰、陽(yáng)離子組成的離子化合物的晶格能越大，正確；D項(xiàng)，氣態(tài)離子形成1 mol的離子晶體時(shí)所釋放的能量叫該離子晶體的晶格能，錯(cuò)誤。 答案　D 5．北京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院的化學(xué)工作者成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60。實(shí)驗(yàn)測(cè)知該物質(zhì)屬于離子晶體，具有良好的超導(dǎo)性。下列關(guān)于K3C60的組成和結(jié)構(gòu)的分析中正確的是(　　) A．K3C60晶體中既有離子鍵又有極性鍵 B．K3C60晶體的熔點(diǎn)比C60晶體的熔點(diǎn)低 C．該晶體熔化時(shí)能導(dǎo)電 D．C60分子中碳原子是采用sp3雜化的 解析　該晶體為離子晶體，故熔化時(shí)能導(dǎo)電，C項(xiàng)正確；C60內(nèi)部為非極性鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；離子晶體K3C60比分子晶體C60的熔點(diǎn)高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C60中每個(gè)碳形成四條鍵，其中有一個(gè)為雙鍵，故應(yīng)為sp2雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　C 6．(2018大連調(diào)研)關(guān)于晶體的敘述中，正確的是(　　) A．原子晶體中，共價(jià)鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高 B．分子晶體中，分子間的作用力越大，該分子越穩(wěn)定 C．分子晶體中，共價(jià)鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高 D．某晶體溶于水后，可電離出自由移動(dòng)的離子，該晶體一定是離子晶體 解析　B項(xiàng)，分子的穩(wěn)定性取決于分子內(nèi)部的共價(jià)鍵強(qiáng)弱，與分子間作用力無關(guān)；C項(xiàng)，分子晶體熔、沸點(diǎn)高低，取決于分子間作用力的大?。籇項(xiàng)，也可能是分子晶體，如HCl。 答案　A 7．高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)，晶體中氧的化合價(jià)部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如右圖所示為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞，則下列說法正確的是(　　) A．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)O B．晶體中每個(gè)K＋周圍有8個(gè)O，每個(gè)O周圍有8個(gè)K＋ C．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有8個(gè) D．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有6個(gè) 答案　A 8．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式：六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積。a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，a、b、c三種晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為(　　) A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 解析　a中：3＋2＋12＝6 b中：8＋6＝4 c中：8＋1＝2 所以三種晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)之比為3∶2∶1。 答案　A 二、填空題 9．(2017泰安模擬)我國(guó)從國(guó)外進(jìn)口某原料經(jīng)測(cè)定主要含有A、B、C、D、E五種前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。元素A、B、C、D、E的原子結(jié)構(gòu)等信息如下： 元素 元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu) A 周期表中原子半徑最小的元素 B 原子核外有三種不同的能級(jí)且各個(gè)能級(jí)所填充的電子數(shù)相同 C 最外層p軌道半充滿 D 位于短周期，其原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍 E 位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與A的相同 請(qǐng)回答下列問題：(用A、B、C、D、E所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)作答) (1)B、C、D第一電離能由大到小為_______________________________________。 (2)E的二價(jià)離子的電子排布式為___________________________________。 (3)A2B2D4常用作除銹劑，該分子中B的雜化方式為________；1 mol A2B2D4分子中含有σ鍵數(shù)目為_______________________________________________。 (4)與化合物BD互為等電子體的陰離子化學(xué)式為________。 (5)B2A6、C2A4分子中均含有18個(gè)電子，它們的沸點(diǎn)相差較大，主要原因是_______________________________________________________________。 (6)BD2在高溫高壓下所形成晶體的晶胞如圖所示，一個(gè)該晶胞中含________個(gè)D原子。 解析　A、B、C、D、E五種前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。周期表中A元素原子半徑最小，故A為氫元素；B元素原子核外有三種不同的能級(jí)且各個(gè)能級(jí)所填充的電子數(shù)相同，核外電子排布式為1s22s22p2，故B為碳元素；D位于短周期，其原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍，而短周期中原子單電子處于p能級(jí)最多有3個(gè)，故其成對(duì)電子總數(shù)只能為6，單電子數(shù)為2，核外電子排布式為1s22s22p4，則D為氧元素；C元素原子最外層p軌道半充滿，原子序數(shù)小于O，故其核外電子排布為1s22s22p3，則C為氮元素；E位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與A的相同，價(jià)電子排布式為3d104s1，則E為Cu。 (1)同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但氮元素2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：N＞O＞C。 (2)E為銅元素，Cu2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。 (3)H2C2O4常用作除銹劑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOOC—COOH，分子中碳原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，該分子中碳原子的雜化方式為sp2，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故HOOC—COOH分子中含有7個(gè)σ鍵，1 mol A2B2D4分子中含有σ鍵數(shù)目為7NA，即76.021023。 (4)原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微粒互為等電子體，與化合物CO互為等電子體的陰離子化學(xué)式為CN－等。 (5)C2H6、N2H4分子中均含有18個(gè)電子，它們的沸點(diǎn)相差較大，主要原因是N2H4分子之間存在氫鍵。 (6)CO2在高溫高壓下所形成晶體的晶胞中灰色球?yàn)檠踉?，均在晶胞?nèi)部，一個(gè)該晶胞中含氧原子數(shù)目為16。 答案　(1)N＞O＞C　(2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (3)sp2　76.021023(或7NA)　(4)CN－　(5)N2H4分子之間存在氫鍵　(6)16 10．鐵觸媒是重要的催化劑，CO易與鐵觸媒作用導(dǎo)致其失去催化活性：Fe＋5CO===Fe(CO)5；除去CO的化學(xué)反應(yīng)方程式為[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3===[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。 請(qǐng)回答下列問題： (1)C、N、O的第一電離能由大到小的順序?yàn)開_______，基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為________。 (2)Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，則Fe(CO)5的晶體類型是________，F(xiàn)e(CO)5在空氣中燃燒后剩余固體呈紅棕色，其化學(xué)方程式為________________________________________。 (3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的雜化類型是________，配體中提供孤對(duì)電子的原子是________。 (4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應(yīng)中，肯定有________形成。 a．離子鍵 b．配位鍵 c．非極性鍵 d．σ鍵 (5)單質(zhì)鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示，面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的鐵原子個(gè)數(shù)之比為________，面心立方堆積與體心立方堆積的兩種鐵晶體的密度之比為________(寫出已化簡(jiǎn)的比例式即可)。 解析　(1)同周期由左向右元素的第一電離能呈遞增趨勢(shì)，但是第ⅡA和第ⅤA族元素略大，因此C、N、O的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C。鐵為26號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理確定，基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。 (2)根據(jù)題意知Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，熔點(diǎn)較低，則Fe(CO)5的晶體類型是分子晶體，F(xiàn)e(CO)5在空氣中燃燒生成氧化鐵和二氧化碳，化學(xué)方程式為4Fe(CO)5＋13O22Fe2O3＋20CO2。 (3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，羧基中碳原子的雜化類型是sp2，甲基中碳原子的雜化類型是sp3，配體中提供孤對(duì)電子的原子是氮原子。 (4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應(yīng)中，肯定有配位鍵、σ鍵形成，選bd。 (5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)利用均攤法分析，面心立方晶胞中含有的鐵原子個(gè)數(shù)為8＋6＝4，體心立方晶胞中含有的鐵原子數(shù)目為8＋1＝2，實(shí)際含有的鐵原子個(gè)數(shù)之比為2∶1。設(shè)鐵原子半徑為r，面心立方堆積晶胞的棱長(zhǎng)為a1，則a1＝4r，體心立方堆積晶胞的棱長(zhǎng)為a2，則a2＝4r，設(shè)鐵原子質(zhì)量為m(Fe)，則兩種鐵晶體的密度之比為＝4∶3。 答案　(1)N＞O＞C　3d64s2　(2)分子晶體　4Fe(CO)5＋13O22Fe2O3＋20CO2　(3)sp2、sp3　N　(4)bd　(5)2∶1　4∶3 11．磁性材料氮化鐵鎳合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨氣、氮?dú)狻溲趸c、鹽酸等物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得。 (1)Fe3＋的電子排布式是___________________________________。 (2)NO和NH3中氮原子的雜化方式為___________________________________ _______________________________________________________________。 (3)NH3的沸點(diǎn)高于PH3，其主要原因是______________________________ ______________________________________________________________。 (4)與N3－具有相同電子數(shù)的三原子分子的空間構(gòu)型是________。 (5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，剛開始時(shí)生成綠色Ni(OH)2沉淀，當(dāng)氨水過量時(shí)，沉淀會(huì)溶解，生成[Ni(NH3)6]2＋藍(lán)色溶液，則1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ鍵的物質(zhì)的量為________ mol。 (6)鐵元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，采用如圖所示的堆積方式。則這種堆積模型的配位數(shù)為________，如果Fe的原子半徑為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則計(jì)算此單質(zhì)的密度表達(dá)式為________gcm－3(不必化簡(jiǎn))。 解析　(1)Fe為26號(hào)元素，則Fe3＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。 (2)NO為平面三角形，氮原子為sp2雜化；NH3為三角錐形的分子，氮原子為sp3雜化。 (4)N3－電子數(shù)為10，與N3－具有相同電子數(shù)的三原子分子為H2O，分子的空間構(gòu)型為V形。 (5)在[Ni(NH3)6]2＋中，每個(gè)氮原子與3個(gè)氫原子形成σ鍵，同時(shí)還與鎳原子形成配位鍵，也是σ鍵，因此1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ鍵為4 mol6＝24 mol。 (6)鐵元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，采用如圖所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，即在立方體的中心有一個(gè)鐵原子，與這個(gè)鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，所以鐵的配位數(shù)為8，每個(gè)立方體中含有的鐵原子數(shù)為8＋1＝2，如果Fe的原子半徑為a cm，則立方體的邊長(zhǎng)為 cm，對(duì)應(yīng)的體積為( cm)3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，所以鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為 gcm－3。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (2)sp2、sp3　(3)NH3分子間存在氫鍵　(4)V形 (5)24　(6)8　 12．(2018貴州省普通高等學(xué)校招生適應(yīng)性考試)第四周期中的18種元素具有重要的用途，在現(xiàn)代工業(yè)中備受青睞。 (1)鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強(qiáng)的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。基態(tài)Cr原子中，電子占據(jù)最高能層的符號(hào)為________，該能層上具有的原子軌道數(shù)為________，電子數(shù)為________。 (2)第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大，總趨勢(shì)是逐漸增大的，30Zn與31Ga的第一電離能是否符合這一規(guī)律？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________ _________________________(如果前一問填“是”，此問可以不答)。 (3)鎵與第ⅤA族元素可形成多種新型人工半導(dǎo)體材料，砷化鎵(GaAs)就是其中一種，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶體中，每個(gè)Ga原子與________個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________。 (4)與As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子雜化的類型________；一定壓強(qiáng)下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫時(shí)首先液化的是________，理由是________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (5)鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則氮化鐵的化學(xué)式為________；設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度為________ gcm－3(用含a和NA的式子表示)。 解析　(5)Fe：8＋6＝4，N：1，所以氮化鐵的化學(xué)式是Fe4N。 a3ρNA＝M(Fe4N)， ρ＝ gcm－3。 答案　(1)N　16　1 (2)否　30Zn的4s能級(jí)處于全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 (3)4　正四面體 (4)sp3　NH3　因?yàn)榘狈肿娱g存在氫鍵，分子間作用力更大，沸點(diǎn)更高，降溫時(shí)先液化 (5)Fe4N　238/(a3NA)