2020屆高考化學二輪備考專題輔導與測試：晶體結構和性質(zhì)【要點透析、提升訓練】

1、知識像燭光，能照亮一個人，也能照亮無數(shù)的人。-培根晶體結構和性質(zhì)【知識回顧】1均攤法確定晶胞的組成(1)長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻 (2)非長方體晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)對六邊形的貢獻為1/3。再如圖所示的正三棱柱形晶胞中2晶體熔、沸點高低的比較(1)不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體。(2)原子晶體：由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高。(3)離子晶體：一般地說，陰陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其晶體的熔、沸點就越

2、高。(4)分子晶體分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。組成和結構相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高。(5)金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高。【提升訓練】1(1)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，下圖1為其晶胞結構示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為_，該功能陶瓷的化學式為_。(2)Al2O3在一定條件下可制得AlN，其晶體結構如圖2所示，該晶體中Al的配位數(shù)是_。(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結構類似的晶體，其中

3、原子與原子之間以_相結合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻_個原子。在硅酸鹽中，SiO四面體如下圖(a)通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根：其中Si原子的雜化形式為_，Si與O的原子數(shù)之比為_，化學式為_。(4)元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子。X與Y所形成化合物晶體的晶胞如下圖所示。在1個晶胞中，X離子的數(shù)目為_。該化合物的化學式為_。(5)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊

4、長為361 pm。又知銅的密度為9.00 gcm3，則銅晶胞的體積是_cm3、晶胞的質(zhì)量是_g，阿伏加德羅常數(shù)為_(列式計算，已知Ar(Cu)=63.6)。解析(1)：18=2，：14=2，所以每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為2，其化學式為BN。(2)分析AlN晶體結構示意圖，與Al原子距離最近且等距離的N原子數(shù)為4。(3)結合金剛石的晶體結構，單質(zhì)硅屬于原子晶體，每個硅原子和四個硅原子以共價鍵結合成空間網(wǎng)狀結構。晶胞結構為面心立方晶胞，在面心上有6個硅原子，每個硅原子為兩個晶胞共有，所以一個晶胞中在面心位置對該晶胞貢獻3個硅原子。在多硅酸根中每個硅原子都與4個O形成4個SiO單鍵，因而Si原子都

5、是sp3雜化；觀察圖(b)可知，每個四面體通過兩個氧原子與其他四面體連接形成鏈狀結構，因而每個四面體中硅原子數(shù)是1，氧原子數(shù)=22=3，即Si與O的原子個數(shù)比為13，化學式為SiO3。(4)由晶胞結構可知，一個晶胞中X離子的數(shù)目為86=4個。Y在晶胞內(nèi)部，共4個，化學式為ZnS。答案(1)2BN(2)4(3)共價鍵3sp313SiO3或SiO(4)4ZnS(5)4.7010234.231022NA=6.011023 mol122018高考全國卷，35(4)(5)(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的BornHaber循環(huán)計算得到?？芍琇i原子的第一電離能為_kJmol1，O=O鍵

6、鍵能為_kJmol1，Li2O晶格能為_kJmol1。(5)Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為_gcm3(列出計算式)。解析：(4)鋰原子的第一電離能是指1 mol氣態(tài)鋰原子失去1 mol電子變成1 mol氣態(tài)鋰離子所吸收的能量，即為520 kJmol1。O=O鍵的鍵能是指1 mol氧氣分子斷裂生成氣態(tài)氧原子所吸收的能量，即為249 kJmol12498 kJmol1。晶格能是指氣態(tài)離子結合生成1 mol晶體所釋放的能量或1 mol晶體斷裂離子鍵形成氣態(tài)離子所吸收的能量，則Li2O的晶格能為2 908 k

7、Jmol1。(5)1個氧化鋰晶胞含O的個數(shù)為864，含Li的個數(shù)為8,1 cm107 nm，代入密度公式計算可得Li2O的密度為 gcm3。答案：(4)5204982 908(5)3.2018高考全國卷，35(5)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長為a nm，F(xiàn)eS2相對式量為M、阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達式為_gcm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為_nm。解析：該晶胞中Fe2位于棱上和體心，個數(shù)為1214，S位于頂點和面心，個數(shù)為864，故晶體密度為4 g(a107 cm)31021 gcm3。根據(jù)晶胞結構，S所形成的正八面體的邊長為該晶

8、胞中相鄰面的面心之間的連線之長，即為晶胞邊長的，故該正八面體的邊長為a nm。答案：1021a4(2)K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低，原因是_。(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學材料，具有鈣鈦礦型的立體結構，邊長為a0.446 nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與O間的最短距離為_nm，與K緊鄰的O個數(shù)為_。(5)在KIO3晶胞結構的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于_位置，O處于_位置。解析：(2)Cr的原子半徑小于K且其價電子數(shù)較多，則Cr的金屬鍵強于K，故Cr的熔、沸點較高。(4)K與O間

9、的最短距離為a0.446 nm0.315 nm；由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心，所以與K緊鄰的O原子為12個。(5)根據(jù)KIO3的化學式及晶胞結構可畫出KIO3的另一種晶胞結構，如圖，可看出K處于體心，O處于棱心。答案：(2)K的原子半徑較大且價電子數(shù)較少，金屬鍵較弱(4)0.315或0.44612(5)體心棱心5R的晶體密度為d gcm3，其立方晶胞參數(shù)為a nm，晶胞中含有y個(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl單元，該單元的相對質(zhì)量為M，則y的計算表達式為_。解析：根據(jù)密度的定義：d gcm3，解得y。答案：6MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X

10、射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a0.420 nm，則r(O2)為_nm。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數(shù)為a0.448 nm，則r(Mn2)為_nm。解析：因為O2采用面心立方最密堆積方式，面對角線是O2半徑的4倍，即4r(O2)a，解得r(O2)0.148 nm；根據(jù)晶胞的結構可知，棱上陰陽離子相切，因此2r(Mn2)2r(O2)0.448 nm，所以r(Mn2)0.076 nm。答案：0.1480.0767(1)BN、MgBr2、SiCl4的熔點由高到低的順序為_。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應直接得到：2NH33F2NF33NH4F，該方程式中的5種物質(zhì)所屬的

11、晶體類型有_(填序號)。a離子晶體b分子晶體c原子晶體 d金屬晶體解析(1)BN為原子晶體，SiCl4為分子晶體，MgBr2為離子晶體，因而熔沸點：BNMgBr2SiCl4。(2)4NH33F2Cu,NF33NH4F，其中NH3、F2、NF3的晶體類型為分子晶體；Cu為金屬晶體；NH4F為離子晶體。答案(1)BNMgBr2SiCl4(2)abd8(2019瀘州三診)大多數(shù)稀土元素的金屬離子易與乙二胺(H2NCH2CH2NH2)等配位，乙二胺中價層電子對數(shù)為4的原子為_(填元素符號)；乙二胺和三乙胺(CH3CH2)3N均屬于胺類，但是乙二胺比三乙胺的沸點高得多，其原因是_。答案：C、N乙二胺能形

12、成分子間氫鍵，導致其沸點較高8已知A、B、C為三種常見的單質(zhì)，能發(fā)生如圖1所示的轉化關系，B的一種同素異形體的晶胞如圖2所示：回答下列問題：(1)形成A的元素在周期表中的位置是_第4周期第族_，A對應的基態(tài)原子的價電子排布為_3d64s2_。(2)在B單質(zhì)對應的基態(tài)原子中，核外存在_2_對自旋方向相反的電子。(3)寫出Y的一種常見等電子體分子的結構式_NN_；兩者相比較沸點較高的是_CO_(填化學式)；Y分子中B對應原子的雜化方式為_sp_。(4)配合物A(Y)x，常溫下呈液態(tài)，熔點為20.5 ，沸點為103 ，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷A(Y)x晶體屬于_分子晶體_(填晶體類型)。A(Y)

13、x的中心原子價電子數(shù)與配體提供的電子數(shù)之和為18，則x_5_。A(Y)x在一定條件下發(fā)生反應A(Y)x(s)A(s)xY(g)，已知反應過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型是_金屬鍵_。(5)在圖2晶胞中，每個晶胞平均占有_8_個原子，若距離最近的兩個原子的距離為L cm，晶胞邊長為a cm，根據(jù)硬球接觸模型，則L_a，晶胞的密度_gcm3(用含a、NA代數(shù)式表示)。解析根據(jù)圖1、2可知，A為鐵，B為碳，C為氫氣，X為Fe3O4，Y為CO，D為CO2。(1)鐵元素在周期表中的位置是第4周期第族，F(xiàn)e基態(tài)原子的價電子排布為3d64s2。(2)碳原子的電子排布式為1s22s22p2

14、，核外存在2對自旋方向相反的電子。(3)CO的一種常見等電子體分子是N2，結構式為NN；沸點較高的是CO；CO分子中C對應原子的雜化方式為sp雜化。(4)根據(jù)配合物Fe(CO)x的性質(zhì)可判斷其屬于分子晶體。Fe(CO)x的中心原子價電子數(shù)與配體提供的電子數(shù)之和為18，則x5。Fe(CO)5在一定條件下發(fā)生反應A(Y)x(s)A(s)xY(g)，已知反應過程中只斷裂配位鍵，由此判斷該反應所形成的化學鍵類型是金屬鍵。(5)在圖2金剛石的晶胞中，每個晶胞平均占有8個原子，根據(jù)硬球接觸模型，計算得La，晶胞的密度 gcm3。9鈾是原子反應堆的原料，常見鈾的化合物有UF4、UO2及(NH4)4UO2(C

15、O3)3等?；卮鹣铝袉栴}：(1)UF4用Mg或Ca還原可得金屬鈾。與鈣同周期基態(tài)原子的未成對電子數(shù)為2的元素共有_4_種；原子序數(shù)為鎂元素的二倍的元素的基態(tài)原子價電子排布圖為_。(2)已知：3(NH4)4UO2(CO3)33UO210NH39CO2N29H2O寫出與NH互為等電子體的一種分子和一種離子的化學式_CH4、SiH4、GeH4_、_BH、AlH_。物質(zhì)中與CO的碳原子雜化類型相同和不同的碳原子的個數(shù)比為_32_。分解所得的氣態(tài)化合物的分子鍵角由小到大的順序為_H2ONH3CO2_(填化學式)(3)碳元素與氮元素形成的某種晶體的晶胞如圖所示(8個碳原子位于立方體的頂點，4個碳原子位于立

16、力體的面心，4個氮原子在立方體內(nèi))，該晶體硬度超過金剛石，成為首屈一指的超硬新材料。晶胞中碳原子的配位數(shù)為_4_。該晶體硬度超過金剛石的原因是_該晶體和金剛石均為原子晶體，該晶體中的CN鍵的鍵長比金剛石中的CC鍵的鍵長短，鍵能大，故硬度較金剛石大_。已知該晶胞的密度為d gcm3，氮原子的半徑為r1 cm，碳原子的半徑為r2 cm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)，則該晶胞的空間利用率為_(用含d、r1、r2、NA的代數(shù)式表示，不必化簡)。解析(1)第4周期中未成對電子數(shù)為2的元素有22Ti、28Ni、32Ge、34Se共四種；原子序數(shù)為鎂元素的二倍的元素是24號元素Cr，其基態(tài)價電子排布圖為。(2)已

17、知NH是含有5個原子8個價電子的微粒，與其互為等電子體的分子有CH4、SiH4、GeH4等，互為等電子體的離子有BH、AlH；已知CO中碳原子雜化類型為sp2，則物質(zhì)中碳原子sp2雜化的有6個，sp3雜化的有3個，sp雜化的有1個，所以雜化類型相同和不同的碳原子個數(shù)之比為64，即32；分解所得的氣態(tài)化合物有NH3，是sp3雜化的三角錐形，有1個孤對電子，CO2是sp雜化的直線型，沒有孤對電子，H2O是sp3雜化的V形結構，有2個孤對電子，根據(jù)雜化類型，結合價層電子對互斥原理可知，它們的鍵角由小到大的順序為H2ONH3CO2。(3)該晶胞中與碳原子最近的原子為氮原子，與碳原子最近且等距的氮原子位

18、于小立方體的中心，且只有4個，1個碳原子只能與4個氮原子形成4個共價單鍵，所以碳原子的配位數(shù)為4；該晶體硬度超過金剛石的原因是二者都是原子晶體，但該晶體中的CN鍵的鍵長比金剛石中的CN鍵的鍵長短，鍵能大，所以硬度比金剛石的大；由晶胞結構可知，該晶胞中含有的碳原子843，含有的氮原子為4，所以其化學式為C3N4。則該分子的體積為(r4r3)cm3，由晶胞的密度和化學式可得該晶胞的體積為 cm3，所以該晶胞的空間利用率為100%。102018高考江蘇卷，21節(jié)選(1)SO中心原子軌道的雜化類型為_；NO的空間構型為_(用文字描述)。(3)與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_(填化學式)。(4)N

19、2分子中鍵與鍵的數(shù)目比n()n()_。(5)Fe(H2O)62與NO反應生成的Fe(NO)(H2O)52中，NO以N原子與Fe2形成配位鍵。請在Fe(NO)(H2O)52結構示意圖的相應位置補填缺少的配體。答案：(1)sp3平面(正)三角形(3)NO(4)12(5)11.砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}：(1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式_。(2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga_As，第一電離能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立體構型為_，其中As的雜化軌道類型為_。(4)GaF3的熔點高于1 000 ，G

20、aCl3的熔點為77.9 ，其原因是_。(5)GaAs的熔點為1 238 ，密度為 gcm3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為_，Ga與As以_鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，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(1)As元素在周期表中處于第A族，位于P元素的下一周期，則基態(tài)As原子核外有33個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律寫出其核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)同周期主族元素的原子半徑隨原子序數(shù)的遞增而逐

21、漸減小，Ga與As在周期表中同位于第四周期，Ga位于第A族，則原子半徑：GaAs。Ga、As原子的價電子排布式分別為4s24p1、4s24p3，其中As原子的4p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，其第一電離能較大，則第一電離能：GaAs。(3)As原子的價電子排布式為4s24p3，最外層有5個電子，則AsCl3分子中As原子形成3個AsCl鍵，且含有1對未成鍵的孤對電子，則As的雜化軌道類型為sp3雜化，AsCl3分子的立體構型為三角錐形。(4)GaF3的熔點高于1 000 ，GaCl3的熔點為77.9 ，其原因是GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，而離子晶體的熔點高于分子晶體。(5)GaAs的

22、熔點為1 238 ，其熔點較高，據(jù)此推知GaAs為原子晶體，Ga與As原子之間以共價鍵鍵合。分析GaAs的晶胞結構，4個Ga原子處于晶胞體內(nèi)，8個As原子處于晶胞的頂點、6個As原子處于晶胞的面心，結合“均攤法”計算可知，每個晶胞中含有4個Ga原子，含有As原子個數(shù)為81/861/2=4(個)，Ga和As的原子半徑分別為rGapm=rGa1010cm，rAspm=rAs1010 cm，則原子的總體積為V原子=4(rGa1010cm)3(rAs1010cm)3=1030(rr)cm3。又知Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，晶胞的密度為 gcm3，則晶胞的體積為V晶胞=4(MGaMAs)/NA cm3，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為100%=100%=100%。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或A