2022-2023年化學一輪復習教案：第十二章物質結構與性質第3講　晶體結構與性質

1、第3講晶體結構與性質復 習 目 標知 識 建 構1.了解晶體的類型和晶胞的概念，能根據晶胞確定晶體的組成并進行相關的計算。 2.理解離子鍵的形成和晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質的影響。3.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。4.了解分子晶體、共價晶體，能描述結構與性質的關系。一、晶體的基本知識1.晶體與非晶體(1)晶體與非晶體的比較晶體非晶體結構特征結構微粒周期性有序排列結構微粒無序排列性質特征自范性有無熔點固定不固定異同表現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科學方法對固體進行X射線衍射實驗(2)得到晶體的途徑熔融態(tài)物質凝固。氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)

2、直接凝固(凝華)。溶質從溶液中析出。(3)晶胞概念：描述晶體結構的基本單元。晶體中晶胞的排列無隙并置無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。2.晶胞組成的計算均攤法(1)原則晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是eq f(1,n)。(2)方法長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數的計算非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占eq f(1,3)?！九幸慌小?判斷下列說法是否正確，正確的打“”，錯誤的打“”。(1)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體

3、()(2)晶胞是晶體中最小的“平行六面體”()(3)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進行X射線衍射實驗()(4)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同()(5)立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用()答案 (1)(2)(3)(4)(5)二、常見晶體類型和性質1.晶格能與金屬鍵(1)晶格能含義：氣態(tài)離子形成1 mol離子晶體釋放的能量，單位kJmol1。離子所帶電荷數越多，離子的半徑越小，晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定。(2)金屬鍵金屬鍵：金屬陽離子與自由電子之間的強相互作用。金屬鍵的形成：晶體中金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而將所有的金屬原子維系在一

4、起。金屬鍵沒有飽和性、方向性。2.四種晶體類型的比較類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構成粒子分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大差別很大較大熔、沸點較低很高差別很大較高導電性一般不導電一般不導電導電晶體不導電，水溶液或熔融態(tài)導電3.典型晶體的結構模型(1)共價晶體金剛石和二氧化硅金剛石晶體中，每個C與另外相鄰4個C形成共價鍵，CC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，形成的共價鍵有2 mol。SiO2晶體中，每個Si原子與4個O原子成鍵，每個O原子與2個硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“

5、硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol SiO鍵。(2)分子晶體干冰和冰干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的4個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NaCl型和CsCl型NaCl型：在晶體中，每個Na同時吸引6個Cl，每個Cl同時吸引6個Na，配位數為6。每個晶胞含4個Na和4個Cl。CsCl型：在晶體中，每個Cl吸引8個Cs，每個Cs吸引8個Cl，配位數為8。(4)金屬晶體金屬晶體的四種堆積模式堆積模式簡單立方堆積體心立方堆積六方最密堆積面心

6、立方最密堆積晶胞配位數681212一個晶胞內原子數目1224常見金屬PoNa、K、FeMg、Zn、TiCu、Ag、Au(5)石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數是2，C原子采取的雜化方式是sp2?！九幸慌小?判斷下列說法是否正確，正確的打“”，錯誤的打“”。(1)在金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個()(2)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其最近的鎂原子有6個()(3)面心立方晶胞的原子的配位數是12()(4)在NaCl晶體中每個Na同時吸引8個Cl()(5)金剛石中C原子只有一種雜化方式，石墨中的碳原子有多種

7、()答案 (1)(2)(3)(4)(5) 考點一晶體組成的計算和常見晶體的比較判斷【典例1】 氫氣是重要而潔凈的能源，要利用氫氣作能源，必須安全有效地儲存氫氣。有報道稱某種合金材料有較大的儲氫容量，其晶體結構的最小單元如圖所示。則這種合金的化學式為()A.LaNi3 B.LaNi4 C.LaNi5D.LaNi6答案C解析在晶體結構單元中鎳原子分布在上底面和下底面上，另外在六個側面的面心上以及在六棱柱體內也有六個鎳原子，所以鎳原子的個數為：12eq f(1,2)6eq f(1,2)615，鑭原子分布在六棱柱的十二個頂點上，以及上下底面的面心上，所以鑭原子的個數為：12eq f(1,6)2eq f

8、(1,2)3，所以化學式為LaNi5。特殊結構所含粒子數的計算三棱柱結構六棱柱結構題組一晶體組成的計算1.根據相關條件，完成下列填空：(1)Cu元素與H元素的紅色化合物結構單元如圖1所示。則該化合物的化學式為_。(2)如圖2是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導體的晶胞結構，其中R為2價，G為2價，則Q的化合價為_價。(3)在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，圖3是該晶體微觀結構的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學式為_。(4)已知如圖4所示晶體的硬度很可能比金剛石大，且原子間以單鍵結合，則根據圖確定該晶體的化學式為_。(5)天然硅酸鹽組成復雜，陰離子的基本

9、結構單元是SiOeq oal(4,4)四面體，如圖(a)，通過共用頂角氧離子可形成鏈狀、網狀等結構，圖(b)為一種無限長雙鏈的多硅酸根，其中Si與O的原子數之比為_，化學式為_(用n代表聚合度)。答案(1)CuH(2)3(3)MgB2(4)B3A4(5)25.5Si4O11eq oal(6n,n)解析(1)根據晶胞結構可以判斷：Cu原子個數為2eq f(1,2)12eq f(1,6)36；H原子個數為6eq f(1,3)136，所以化學式為CuH。(2)晶胞中Q、R、G的個數為R有8eq f(1,8)12，G有8eq f(1,4)8eq f(1,4)4eq f(1,2)28，Q有8eq f(1

10、,4)24，則R、G、Q的個數之比為142，則其化學式為RQ2G4。由于R為2價，G為2價，所以Q為3價。(3)每個Mg周圍有6個B，而每個B周圍有3個Mg，所以其化學式為MgB2。(5)n個SiO2通過共用頂點氧離子可形成雙鏈結構，找出重復的結構單元，如圖：，由于是雙鏈，其中頂點氧占eq f(1,2)，Si原子數為4，O原子數為4eq f(1,2)6eq f(1,2)4211，其中Si與O的原子數之比為25.5，化學式為Si4O11eq oal(6n,n)。題組二常見晶體類型的比較與判斷2.下面有關晶體的敘述中，錯誤的是()A.白磷晶體中，分子之間通過共價鍵結合B.金剛石的網狀結構中，由共價

11、鍵形成的最小碳環(huán)上有6個碳原子C.在NaCl晶體中每個Na(或Cl)周圍都緊鄰6個Cl(或Na)D.離子晶體在熔化時，離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時，化學鍵不被破壞答案A解析白磷晶體為分子晶體，分子之間通過范德華力結合，A項錯誤；金剛石的網狀結構中，由共價鍵形成的最小碳環(huán)上有6個碳原子，B項正確；在NaCl晶體中每個Na(或Cl)周圍都緊鄰6個Cl(或Na)，C項正確；離子晶體在熔化時，離子鍵被破壞，而分子晶體熔化時，分子間作用力被破壞，化學鍵不被破壞，D項正確。3.下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型、物質發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用也相同的是()A.SO3和HCl B.K

12、Cl和MgC.NaCl和H2OD.CCl4和SiO2答案A解析SO3和HCl都是分子晶體，都有極性共價鍵，物質發(fā)生狀態(tài)變化都克服分子間作用力，A符合題意；KCl為離子晶體，Mg為金屬晶體，晶體類型不同，化學鍵類型不同，物質發(fā)生狀態(tài)變化時，克服的相互作用不同，B不符合題意；NaCl為離子晶體，H2O為分子晶體，晶體類型不同，化學鍵類型不同，物質發(fā)生狀態(tài)變化時，克服的相互作用不同，C不符合題意；CCl4是分子晶體，SiO2是原子晶體，都有極性共價鍵，物質發(fā)生狀態(tài)變化克服的相互作用不同，晶體類型不同，D不符合題意。題組三晶體的性質4.下列各組物質中，按熔點由低到高的順序排列正確的是()A.O2、I2

13、、Hg B.CO、KCl、SiO2C.Na、K、Rb D.Na、Al、Mg答案B解析A中Hg在常溫下為液態(tài)，而I2為固態(tài)，故A錯；B中SiO2為原子晶體，其熔點最高，CO是分子晶體，其熔點最低，故B正確；C中Na、K、Rb價電子數相同，其原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔點逐漸降低，故C錯；D中Na、Mg、Al價電子數依次增多，原子半徑逐漸減小，金屬鍵依次增強，熔點逐漸升高，故D錯誤。5.下列性質適合于分子晶體的是()A.熔點為1 070 ，易溶于水，水溶液導電B.熔點為3 500 ，不導電，質硬，難溶于水和有機溶劑C.能溶于CS2，熔點為112.8 ，沸點為444.6 D.熔點為97.82

14、 ，質軟，導電，密度為0.97 gcm3答案C解析A、B選項中的熔點高，不是分子晶體的性質，D選項是金屬鈉的性質，鈉不是分子晶體。晶體熔、沸點高低的比較不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體。相同類型晶體金屬晶體：金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金屬熔、沸點就越高。離子晶體：a.晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。b.陰、陽離子的電荷數越多，離子半徑越小，熔、沸點就越高。原子晶體：原子半徑越小，鍵長越短，熔沸點越高。分子晶體：組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高?？键c二晶體類型的微觀結構與相關計算【典例2】 (2021山東泰安

15、一模)常見的銅的硫化物有CuS和Cu2S兩種。已知：晶胞中S2的位置如圖1所示，銅離子位于硫離子所構成的四面體中心，它們的晶胞具有相同的側視圖如圖2所示。Cu2S的晶胞參數a pm，阿伏加德羅常數的值為NA。下列說法不正確的是()A.S2是面心立方最密堆積B.Cu2S晶胞中，Cu填充了晶胞中一半四面體空隙C.CuS晶胞中，S2配位數為4D.Cu2S晶胞的密度為eq f(640,NAa31030) gcm3答案B解析據圖可知S2位于立方體的頂點和面心，為面心立方最密堆積，A正確；晶胞中S2的個數為6eq f(1,2)8eq f(1,8)4，化學式為Cu2S，則Cu的個數為8，所以占據了8個四面體

16、空隙，即全部的四面體空隙，B錯誤；CuS晶胞中Cu2位于四面體空隙中，所以Cu2的配位數為4，化學式為CuS，所以S2配位數也為4，C正確；Cu2S晶胞的質量為eq f(648432,NA) geq f(640,NA) g，晶胞的體積為a3 pm3a31030 cm3，所以密度為eq f(f(640,NA) g,a31030 cm3)eq f(640,NAa31030) gcm3，D正確。宏觀晶體密度與微觀晶胞參數的關系題組一常見晶體的結構1.(2021四川成都模擬)有關晶體的結構如圖所示，下列說法中不正確的是()A.在NaCl晶體中，距Na最近的Cl有6個B.在CaF2晶體中，每個晶胞平均占

17、有4個Ca2C.在金剛石晶體中，最小的環(huán)上有6個C原子D.該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE答案D解析以頂點Na研究，與之最近的Cl處于晶胞棱心且關于Na對稱，即距Na最近的Cl有6個，故A正確；在CaF2晶體中，Ca2位于晶胞頂點和面心，數目為8eq f(1,8) 6eq f(1,2)4，即每個晶胞平均占有4個Ca2，故B正確；金剛石晶體中，由共價鍵形成的最小碳環(huán)上有6個碳原子，每個碳原子形成四個共價鍵，從而形成空間網狀結構，由金剛石的晶胞結構圖，也可以看出最小的環(huán)上有6個碳原子，故C正確；該氣態(tài)團簇分子中含有4個E、4個F原子，分子式應為E4F4或F4E4，故D錯誤。2.(2021山東威海

18、模擬)已知干冰晶胞結構屬于面心立方最密堆積，晶胞中最近的相鄰兩個CO2分子間距為a pm，阿伏加德羅常數為NA，下列說法正確的是()A.晶胞中一個CO2分子的配位數是8B.晶胞的密度表達式是eq f(444,NA（2r(2)a31030）) gcm3C.一個晶胞中平均含6個CO2分子D.CO2分子的空間構型是直線形，中心C原子的雜化類型是sp3雜化答案B解析晶胞中一個CO2分子的配位數為12，故A錯誤；該晶胞中相鄰最近的兩個CO2分子間距為a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上頂點上的二氧化碳之間的距離為a pm，則晶胞棱長eq r(2) a pmeq r(2)a1010 cm，晶胞

19、體積(eq r(2) a1010 cm)3，該晶胞中二氧化碳分子個數8eq f(1,8) 6eq f(1,2)4，晶胞密度eq f(f(M,NA)4,V)eq f(f(44,NA)4,（r(2)a1010）3 ) gcm3eq f(444,NA（2r(2)a31030）) gcm3，故B正確，C錯誤；二氧化碳分子是直線形分子，C原子價層電子對數是2，根據價層電子對互斥理論判斷C原子雜化類型為sp，故D錯誤。題組二晶胞中原子半徑及空間利用率的計算3.用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如下圖)，已知該晶體的密度為9.00 gcm3，晶胞中該原子的配位數為_

20、；Cu的原子半徑為_cm (阿伏加德羅常數為NA，要求列式計算)。答案12eq f(r(2),4)eq r(3,f(464,9.006.021023) cm1.28108 cm解析設晶胞的邊長為a cm，則a3NA464，aeq r(3,f(464,NA)，面對角線為eq r(2)a，面對角線的eq f(1,4)為Cu原子半徑，req f(r(2),4)eq r(3,f(464,9.006.021023) cm1.28108 cm。4.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的摩爾質量分別為MGa gmol1和MAs

21、 gmol1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_。答案原子晶體共價eq f(41030NA（req oal(3,Ga)req oal(3,As)）,3（MGaMAs）)100%解析GaAs的熔點很高，則其晶體類型為原子晶體，Ga和As以共價鍵鍵合。由晶胞結構可知一個晶胞中含有As、Ga原子的個數均為4，則晶胞的體積為eq f(（MGaMAs）,NA)4，又知二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為eq f(4f(4,3)（req oal(3,Ga)req oal

22、(3,As)）1030,f(f(4,NA)（MGaMAs）,)100%eq f(41030NA（req oal(3,Ga)req oal(3,As)）,3（MGaMAs）)100%。晶體中體心立方堆積、面心立方最密堆積中的幾組公式(設棱長為a)(1)面對角線長eq r(2)a。(2)體對角線長eq r(3)a。(3)體心立方堆積4req r(3)a(r為原子半徑)。(4)面心立方最密堆積4req r(2)a(r為原子半徑)。金屬晶胞中原子空間利用率的計算(設棱長為a)空間利用率eq f(金屬原子的總體積,晶胞體積)100%(1)簡單立方堆積：eq f(f(4,3)r3,（2r）3)100%52

23、%(2)體心立方堆積：eq f(2f(4,3)r3,a3)100%eq f(2f(4,3)r3,（f(4r,r(3)）3)100%68%。(3)六方最密堆積：eq f( 2f(4,3)r3,8r(2)r3)100%74%。(4)面心立方最密堆積： eq f(4f(4,3)r3,16r(2)r3)100%74%。微專題36原子坐標參數、晶胞投影圖的分析與應用【知識進階】 一、原子分數坐標1.含義：原子分數坐標參數表示晶胞內部各原子的相對位置。2.原子分數坐標的確定方法(1)依據已知原子的坐標確定坐標系取向。(2)一般以坐標軸所在正方體的棱長為1個單位。(3)從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線

24、，所得坐標軸上的截距即為該原子的分數坐標。二、晶胞投影投影指的是用一組光線將物體的形狀投射到一個平面上，在該平面上得到的圖像也稱為“ 投影”。目前我們遇到的題目中涉及到的投影問題，投射線的中心線都垂直于投影的平面。1.立方晶胞中不同位置的原子沿z軸投影的規(guī)律(1)頂點投在正方形的頂點；(2)與z軸垂直面的面心投在正方形的中心；與z軸平行面的面心投在正方形的棱心；(3)正四面體空隙上的點投在面對角線的1/4或3/4處；(4)與z軸平行棱上的棱心投在正方形的頂點；與z軸垂直棱上的棱心投在正方形的棱心；(5)體心投在正方形或長方形的中心。2.面心立方晶胞沿體對角線投影規(guī)律大正六邊形的頂點和中心處為晶

25、胞中頂點原子的投影，小正六邊形的頂點為晶胞中面心原子的投影。3.體心立方晶胞沿體對角線投影規(guī)律對角線的兩個頂點原子及體心原子投在正六邊形的中心， 其余的頂點原子投在正六邊形的六個頂點。【專題精練】 1.以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標，例如，圖中原子1的坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)，則原子2和3的坐標分別為_、_。答案(eq f(3,4)，eq f(1,4)，eq f(1,4)(eq f(1,4)，eq f(1,4)，eq f(3,4)解析圖中原子1的坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)，則坐標系是，原子2，3

26、在晶胞內。從晶胞內的2、3點分別向x、y、z軸上作垂線，即可得出2、3兩點的原子分數坐標分別為(eq f(3,4)，eq f(1,4)，eq f(1,4)，(eq f(1,4)，eq f(1,4)，eq f(3,4)。2.(2021江西贛州一模)鎳及其化合物是重要的合金材料和催化劑。(1)NiO的晶體結構如圖甲所示，其中離子坐標參數A為(0，0，0)，B為(1，1，0)，則C離子坐標參數為_。(2)一定溫度下，NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”，可以認為O2作密置單層排列，Ni2填充其中(如圖乙)，已知O2的半徑為a pm，設阿伏加德羅常數的值為NA，每平方米面積上分散的該晶體的質量為

27、_ g(用含a、NA的代數式表示)。答案(1)(1，eq f(1,2)，eq f(1,2)(2)eq f(25r(3)1024,2a2NA)解析(1)NiO的晶體結構如圖甲所示，其中離子坐標參數A 為(0，0，0)，B為(1，1，0)，C在x、y、z軸上的投影分別是1、eq f(1,2)、eq f(1,2)，所以C的晶胞參數為(1，eq f(1,2)，eq f(1,2)；(2)根據圖知，每個Ni原子被3個O原子包圍、每個O原子被3個Ni原子包圍，如圖所示，相鄰的3個圓中心連線為正三角形，三角形的邊長為2apm，每個三角形含有一個Ni原子，三角形的面積eq f(1,2)2a2asin 60102

28、4m2eq r(3)1024a2m2，如圖實際上每個Ni原子被兩個小三角形包含小平行四邊形面積為2eq r(3)1024a2m2，O原子個數eq f(1,6)61，每平方米面積上分散的該晶體的質量eq f(1,2r(3)1024a2)eq f(M,NA) geq f(1,2r(3)1024 a2)eq f(75,NA) geq f(25r(3)1024,2a2NA) g。3.碳的第三種同素異形體金剛石，其晶胞如圖所示。已知金屬鈉的晶胞(體心立方堆積)沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A所示，則金剛石晶胞沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應該是圖_(從AD圖中選填)。答案D4.LiFeAs可

29、組成一種新型材料，其立方晶胞結構如圖所示。若晶胞參數為a nm，A、B處的兩個As原子之間距離為_ nm，請在z軸方向投影圖中畫出鐵原子的位置，用“”表示_。答案eq f(r(2)a,2)1.(2021遼寧卷)單質硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導材料，其晶胞如圖。下列說法錯誤的是()A.S位于元素周期表p區(qū)B.該物質的化學式為H3SC.S位于H構成的八面體空隙中D.該晶體屬于分子晶體答案D解析 S為16號元素，是第A族元素，在元素周期表中位于p區(qū)，A項正確；根據均攤法可知，該晶胞中含S原子數為1eq f(1,8)82，含H原子數為eq f(1,2)6eq f(1,4)126，故該物質的化

30、學式為H3S，B項正確；以體心的S為研究對象，其位于面心上的6個H原子構成的八面體空隙中，C項正確；該物質為超導材料，而分子晶體不導電，D項錯誤。2.(2021湖北卷)某立方晶系的銻鉀(SbK)合金可作為鉀離子電池的電極材料，圖a為該合金的晶胞結構圖，圖b表示晶胞的一部分。下列說法正確的是()A.該晶胞的體積為a31036 cm3B.K和Sb原子數之比為31C.與Sb最鄰近的K原子數為4D.K和Sb之間的最短距離為eq f(1,2)a pm答案B解析 該晶胞的邊長為a1010 cm，故晶胞的體積為(a1010 cm)3a31030 cm3，A項錯誤；該晶胞中K的個數為12eq f(1,4)91

31、2，Sb的個數為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，故K和Sb原子數之比為31，B項正確；以面心處Sb為研究對象，與Sb最鄰近的K原子數為8，C項錯誤；K和Sb的最短距離為晶胞體對角線長度的eq f(1,4)，即eq f(r(3),4)a pm，D項錯誤。3.(2021全國乙卷)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結構，如圖所示。處于頂角位置的是_原子。答案Al解析已知AlCr2具有體心四方結構，如圖所示，黑球個數為8eq f(1,8)12，白球個數為8eq f(1,4)24，結合化學式AlCr2可知，白球為Cr，黑球為Al，即

32、處于頂角位置的是Al原子。4.(2021湖南卷)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。已知化合物中Ge和O的原子個數比為14，圖中Z表示原子_(填元素符號)，該化合物的化學式為_；答案O Mg2GeO4解析由晶胞結構可知，晶胞中位于頂點、面心、棱上和體內的X原子為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4eq f(1,4)38，位于體內的Y原子和Z原子分別為4和16，由Ge和O原子的個數比為14可知，X為Mg原子、Y為Ge原子、Z為O原子，則晶胞的化學式為Mg2GeO4。5.(2021全國甲卷)我國科學家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/ZrO2固

33、溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4離子在晶胞中的配位數是_，晶胞參數為a pm、a pm、c pm，該晶體密度為_ gcm3(寫出表達式)。在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為ZnxZr1xOy，則y_(用x表達)。答案 8eq f(491816,a2cNA1030)2x解析以晶胞中右側面心的Zr4為例，同一晶胞中與Zr4連接最近且等距的O2數為4，同理可知右側晶胞中有4個O2與Zr4相連，因此Zr4在晶胞中的配位數是448；1個晶胞中含有4個ZrO2微粒，1個晶胞的質量meq f(4 mol91 g/mol8 mol16 g/mol,NA)，1個晶胞的體積為(a101

34、0cm)(a1010cm)(c1010cm)a2c1030cm3，因此該晶體密度eq f(m,V)eq f(f(491816,NA) g,a2c1030 cm3)eq f(491816,a2cNA1030) gcm3；在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為ZnxZr1xOy，其中Zn元素為2價，Zr為4價，O元素為2價，根據化合物化合價為0可知2x4(1x)2y，解得y2x。 基礎鞏固練1.下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是()A.SO2和SiO2 B.CO2和H2OC.NaCl和HClD.CCl4和KCl答案B解析SO2是分子晶體，SiO2是原子晶體，

35、A不符合題意；CO2和H2O均是分子晶體，均含極性共價鍵，B符合題意；NaCl是離子晶體，HCl是分子晶體，C不符合題意；CCl4是分子晶體，KCl是離子晶體，D不符合題意。2.(2021青島部分學校聯考)下圖是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是()A.圖和圖 B.圖和圖C.圖和圖D.只有圖答案C解析在NaCl的晶體結構中，每個Na周圍最近的等距離的Cl有6個(上、下、左、右、前、后)，故正確；從NaCl晶體中分割1/8可得圖的結構。3.根據下表中給出的有關數據，判斷下列說法中錯誤的是()AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點/

36、190682 3003 5501 415沸點/178572 5504 8272 355A.SiCl4是分子晶體B.晶體硼是原子晶體C.AlCl3是分子晶體，加熱能升華D.金剛石中的CC鍵比晶體硅中的SiSi鍵弱答案D解析SiCl4、AlCl3的熔、沸點低，都是分子晶體，AlCl3的沸點低于其熔點，即在低于熔化的溫度下它就能汽化，故AlCl3加熱能升華，A、C正確；晶體硼的熔、沸點高，所以晶體硼是原子晶體，B正確；由金剛石與晶體硅的熔、沸點相對高低可知，金剛石中的CC鍵比晶體硅中的SiSi鍵強。4.金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式，a、b、c分別代表這三種晶胞的結構，晶胞a、b、c內金屬原

37、子個數比為()A.1184 B.321C.984D.21149答案B解析用“均攤法”可計算出晶胞中金屬原子的個數，晶胞a中金屬原子的個數為12eq f(1,6)2eq f(1,2)36，晶胞b中金屬原子的個數為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，晶胞c中金屬原子的個數為8eq f(1,8)12，晶胞a、b、c中金屬原子個數比為642321，答案選B。5.下列各物質中，按熔點由高到低的順序排列正確的是()A.CH4SiH4GeH4SnH4B.KClNaClMgCl2MgOC.RbKNaLiD.金剛石Si鈉答案D解析晶體熔點的高低取決于構成該晶體的結構粒子間作用力的大小。A項，物質均為結構

38、相似的分子晶體，其熔點取決于分子間作用力的大小，一般來說，結構相似的分子晶體，相對分子質量越大者分子間作用力也越大，熔點也逐漸升高，所以熔點CH4SiH4GeH4SnH4，故A錯誤；B項，物質均為離子晶體，一般來說，離子的半徑越小，所帶電荷數越多，離子晶體熔點也越高，所以熔點KClNaClMgCl2MgO，故B錯誤；C項，物質均為同主族的金屬晶體，其熔點高低取決于金屬鍵的強弱，而金屬鍵強弱與金屬原子半徑成反比，與價電子數成正比，堿金屬原子半徑依LiCs的順序增大，價電子數相同，故熔點應是Li最高，Cs最低，故C錯誤；D項，原子晶體的熔點取決于共價鍵的鍵能，鍵能則與鍵長成反比，金剛石中CC鍵的鍵

39、長更短些，所以金剛石的熔點比硅高，原子晶體的熔點一般比金屬晶體的熔點高，故D正確。6.(2021沈陽質檢)已知金屬鈉和氦可形成化合物，該化合物晶胞如圖所示(He未畫出)，其結構中Na按簡單立方分布，形成Na8立方體空隙，電子對(2e)和氦原子交替分布填充在小立方體的中心。下列說法錯誤的是()A.該晶胞中的Na數為8B.該化合物的化學式為Na2Hee22C.若將氦原子放在晶胞頂點，則所有電子對(2e)在晶胞的體心D.該晶胞中與Na最近的He原子數目為4答案C解析該晶胞中Na有8個位于頂點，12個位于棱心，6個位于面心，1個位于體心，數目為8eq f(1,8)12eq f(1,4)6eq f(1,

40、2)18，A項正確；由電子對(2e)和氦原子交替分布填充在小立方體的中心，可知晶胞中有4對電子、4個He原子，則Na、He、電子對的個數之比為844211，故該化合物的化學式為Na2Hee22，B項正確；若將氦原子放在晶胞頂點，即將大立方體中的8個小立方的中心作為新的頂點，也可以連接成1個小立方體，將這個小立方位擴展，電子對(2e)處于晶胞的體心、棱心處，C項錯誤；以體心處Na為研究對象，其周圍有4個距其最近的He原子，D項正確。7.下列含銅物質說法正確的是()A.甲圖是CuO的晶胞示意圖，乙圖是Cu2O的晶胞示意圖B.已知Cu2O和Cu2S晶體結構相似，則Cu2O比Cu2S的熔點低C.晶體銅

41、原子的堆積方式如圖丙所示，為面心立方最密堆積，配位數為12D.銅在氧氣中加熱生成CuO, CuO熱穩(wěn)定性比Cu2O強答案C解析由甲圖晶胞可知，晶胞中氧原子的個數為8eq f(1,8)12，銅原子的個數為4，化學式為Cu2O；由乙圖的晶胞結構可知，晶胞中氧原子的個數為8eq f(1,8)4eq f(1,4)2eq f(1,2)14，銅原子的個數為4，化學式為CuO，故A錯誤； Cu2O和Cu2S都是離子晶體，氧離子的離子半徑小于硫離子的半徑，則Cu2O中的離子鍵強于Cu2S，Cu2O比Cu2S的熔點高，故B錯誤；由圖可知晶體銅原子的堆積方式為面心立方最密堆積，Cu原子的配位數為12，故C正確；C

42、uO中Cu2的價電子排布式為3d9，Cu2O中Cu的價電子排布式為3d10，3d10為全充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，比3d9穩(wěn)定，則CuO 熱穩(wěn)定性比Cu2O弱，故D錯誤。8.(2021山東濰坊模擬)Cu2ZnSnS4是太陽能薄膜電池的重要成分，其晶胞結構(棱邊夾角均為90)如圖所示，下列說法錯誤的是()A.第一電離能：CuZnB.1個晶胞中含有Cu2ZnSnS4單元數為2個C.距離每個Zn原子最近的S原子數為2個D.四種元素基態(tài)原子中，核外電子空間運動狀態(tài)最多的為Sn原子答案C解析Cu的價層電子排布式為3d104s1，Zn的價層電子排布式為3d104s2，Zn的4s能級全滿，為穩(wěn)定結構，故Zn的第一電離

43、能大于Cu的第一電離能，A項正確；Cu有8個位于頂點，2個位于面心，4個位于棱上，1個位于體心，個數為8eq f(1,8)2eq f(1,2)4eq f(1,4)14，故1個晶胞含有2個Cu2ZnSnS4單元，B項正確；以面上的Zn原子為研究對象，距離每個Zn原子最近的S原子共有4個，分別在兩個晶胞中，C項錯誤；電子空間運動狀態(tài)種數即電子數目，S為第三周期元素，Cu、Zn為第四周期元素，Sn為第五周期元素，則核外電子空間運動狀態(tài)最多的為Sn，D項正確。9.以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數坐標。如圖中原子1的坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，

44、eq f(1,2)，則原子2和3的坐標中正確的是()A.原子2為(eq f(1,2)，0，eq f(1,2) B.原子2為(0，eq f(1,2)，eq f(1,2)C.原子3為(1，0，eq f(1,2)D.原子3為(0，0，eq f(1,2)答案D解析原子1的坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，eq f(1,2)，則坐標系為，原子2在晶胞底面的中心，2的坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)；原子3在坐標系z軸所在棱的一半，3的坐標為(0，0，eq f(1,2)，故選D。10.(2021遼寧沈陽質監(jiān))螢石(CaF2)晶胞結構如圖所示，晶胞邊長為a pm，Ca2和F

45、半徑大小分別為r1和r2。下列說法正確的是()A.該晶胞中Ca2的配位數為4B.半徑大小關系為r1r2C.該晶胞中含有的Ca2數目為12D.該晶胞中Ca2和F的最近距離為eq f(r(3),4)a pm答案D解析黑球位于晶胞的頂點和面心，其個數為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，灰球在晶胞內部，個數為8，氟化鈣的化學式為CaF2，故黑球為Ca2，灰球為F。根據晶胞的結構可知，Ca2的配位數為8，A項錯誤；由題圖知，灰球半徑大于黑球半徑，則F半徑大于Ca2半徑，即r1r2，B項錯誤；晶胞中Ca2數目為4，C項錯誤；根據晶胞圖可知，Ca2和F的最近距離是體對角線長度的eq f(1,4)，

46、即eq f(r(3),4)a pm，D項正確。11.現有幾組物質的熔點()數據：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 據此回答下列問題：(1)A組屬于_晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是_。(2)B組晶體共同的物理性質是_(填序號)。有金屬光澤導電性導熱性延展性(3)C組中HF熔點反常是由于_。(4)D組晶體可能具有的性質是_(填序號)。硬度小水溶液能導電固體能導

47、電熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaClKClRbClCsCl，其原因為_。答案(1)原子共價鍵(2)(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時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)(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在離子所帶電荷數相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高解析(1)A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有四條共性。(3)HF分子間含有氫鍵，故其熔點反常。(4)D組屬于離子晶體，具有兩條性質。(5)D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關。12.(1)鍺(Ge)是典型的半

48、導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛。回答下列問題：比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原因： _。GeCl4GeBr4GeI4熔點/49.526146沸點/83.1186約400晶胞有兩個基本要素：a.原子坐標參數，表示晶胞內部各原子的相對位置。下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數A為(0，0，0)；B為(eq f(1,2)，0，eq f(1,2)；C為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)。則D原子的坐標參數為_。b.晶胞參數，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數a565.76 pm，其密度為_ gcm3(列出計算式即可)。(2)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所

49、示。a.晶胞中銅原子與鎳原子的數量比為_。b.若合金的密度為d gcm3，晶胞參數a_ nm。答案(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增大。原因是分子結構相似，相對分子質量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強a.(eq f(1,4)，eq f(1,4)，eq f(1,4)b.eq f(873,6.02565.763)107(2)a.31b.eq r(3,f(251,6.021023d)107解析(1)對于結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，溶、沸點越高。b.該晶胞中含Ge的個數為8eq f(1,8)6eq f(1,2)48，晶胞參數a即為晶胞邊長，則有eq f

50、(m,V)eq f(8f(73,6.021023),（565.761010）3) gcm3eq f(873,6.02565.763)107 gcm3。(2)a.晶胞中含Cu原子數為eq f(1,2)63，含Ni原子數為eq f(1,8)81，兩者數量比為31；b.由題意可得：deq f(36459,（a107）36.021023)，解得aeq r(3,f(251,6.021023d)107 nm。 能力提升練13.(2021湖北黃岡模擬)硼可形成多種具有特殊性能的晶體。圖甲為具有超導性能的硼化鎂晶體的部分原子沿z軸方向的投影，晶體中一層鎂一層硼分層相間排列；圖乙為具有超硬耐磨性能的磷化硼立方晶胞，晶胞參數為a nm。下列關于兩種晶體的說法錯誤的是()A.硼化鎂晶體中含有自由移動的電子B.硼化鎂晶體的化學式為MgB2C.磷化硼晶體中磷原子的配位數為2D.磷化硼晶體中P原子與B原子最近距離為eq f(r(3)a,4) nm答案C解析硼化鎂晶體有超導性能，硼化鎂晶體中含有自由移動的電子，故A正確；根據投影可知，1個B原子為3個Mg原子共用，1個Mg原子為6個B原子共用，故一個Mg原子單獨占有的B原子為6eq f(1,3) 2，由此可知Mg、B原子數目之比為12，故硼化鎂的化學式為MgB2，故B正確；B原子周圍有4個P原子，即B原子配位數為4，晶胞中P原子數目為8eq f(1,8) 6