高考化學 考點59 晶體結構與性質學案（含解析）

考點59晶體結構與性質一、晶體常識1．晶體與非晶體比較晶體非晶體結構特征結構粒子周期性有序排列結構粒子無序排列性質特征自范性有無熔點固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)分方法①間接方法：測定其是否有固定的熔點；②科學方法：對固體進行X?射線衍射實驗2．獲得晶體的三條途徑（1）熔融態(tài)物質凝固。（2）氣態(tài)物質冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。（3）溶質從溶液中析出。3．晶胞（1）概念：描述晶體結構的基本單元。（2）晶體中晶胞的排列——無隙并置①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。③形狀：一般而言晶胞都是平行六面體。4．晶格能（1）定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ·mol?1。（2）影響因素①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。（3）與離子晶體性質的關系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。易錯警示：（1）具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如切割整齊的玻璃。（2）晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。二、四類晶體的組成和性質四種類型晶體的比較類型比較離子晶體金屬晶體分子晶體原子晶體概念離子間通過離子鍵結合而成的晶體金屬原子通過金屬鍵相互結合形成的單質晶體分子間以分子間作用力相結合而形成的晶體相鄰原子間以共價鍵相結合而形成的具有空間網(wǎng)狀結構的晶體構成晶體微粒陰、陽離子金屬陽離子、自由電子分子原子微粒之間的作用力離子鍵金屬鍵分子間作用力共價鍵物理性質熔、沸點較高有的高(如鎢)、有的低(如汞)較低很高硬度較大有的高(如鉻)、有的低(如鈉)較小很大導電性熔融或在水溶液中導電良本身不導電，溶于水時發(fā)生電離后可導電絕緣體(或半導體)延展性無良無無溶解性易溶于極性溶劑，難溶于有機溶劑一般不溶于溶劑，鈉等活潑金屬可與水、醇、酸反應極性分子易溶于極性溶劑；非極性分子易溶于非極性溶劑不溶于任何溶劑典型實例強堿(如NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)、金屬氧化物(如Na2O)金屬單質(如鈉、鋁、鐵等)與合金大多數(shù)非金屬單質(如P4、硫等)、非金屬氧化物(如CO2、SO2等，SiO2除外)、酸(如H2SO4)、所有非金屬氫化物(如甲烷、硫化氫等)、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)金剛石、晶體硅、二氧化硅等典型晶體模型晶體晶體結構晶體詳解原子晶體金剛石（1）每個C與相鄰的4個C以共價鍵結合，形成正四面體結構；（2）鍵角均為109°28'；（3）最小碳環(huán)由6個C組成且6個原子不在同一平面內(nèi)；（4）每個C參與4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2原子晶體SiO2（1）每個Si與4個O以共價鍵結合，形成正四面體結構；（2）每個正四面體占有1個Si，4個“O”，n(Si)∶n(O)=1∶2；（3）最小環(huán)上有12個原子，即6個O，6個Si分子晶體干冰（1）每8個CO2分子構成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子；（2）每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子有12個離子晶體NaCl型（1）每個Na+(Cl?)周圍等距離且緊鄰的Cl?(Na+)有6個。每個Na+周圍等距離且緊鄰的Na+有12個；（2）每個晶胞中含4個Na+和4個Cl?離子晶體CsCl型（1）每個Cs+(Cl?)周圍等距離且緊鄰的Cs+(Cl?)有6個；每個Cs+周圍等距離且緊鄰的Cl?有8個；（2）每個晶胞中含1個Cs+和1個Cl?金屬晶體簡單立方堆積典型代表為Po，配位數(shù)為6，空間利用率為52%面心立方最密堆積又稱為A1型或銅型，典型代表為Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率為74%體心立方堆積又稱為A2型或鉀型，典型代表為Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率為68%六方最密堆積又稱為A3型或鎂型，典型代表為Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率為74%三、晶體類型的判斷及熔、沸點比較1．晶體類型的判斷方法（1）依據(jù)構成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷①離子晶體的構成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用力是離子鍵。②原子晶體的構成微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵。③分子晶體的構成微粒是分子，微粒間的作用力是范德華力。④金屬晶體的構成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用力是金屬鍵。（2）依據(jù)物質的分類判斷①金屬氧化物(如K2O、Na2O等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅等外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、絕大多數(shù)酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。③常見的單質類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。④金屬單質及合金是金屬晶體。（3）依據(jù)晶體的熔點判斷離子晶體的熔點較高；原子晶體的熔點很高；分子晶體的熔點較低；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有比較低的。（4）依據(jù)導電性判斷①離子晶體溶于水或處于熔融狀態(tài)時能導電。②原子晶體一般為非導體。③分子晶體為非導體，但分子晶體中的電解質(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導電。④金屬晶體是電的良導體。（5）依據(jù)硬度和機械性能判斷離子晶體硬度較大(或硬而脆)；原子晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù)硬度大且具有延展性，但也有硬度較低的。2．不同類型晶體的熔、沸點的比較（1）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。但應注意原子晶體的熔點不一定比離子晶體高，如MgO具有較高的熔點，金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如汞常溫時為液態(tài)。（2）金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等金屬的熔、沸點很高，汞、銫等金屬的熔、沸點很低。3．同種類型晶體的熔、沸點的比較（1）原子晶體原子半徑越小→鍵長越短→鍵能越大→熔、沸點越高如熔點：金剛石>碳化硅>硅。（2）離子晶體①一般地，離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。②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，熔點越高，硬度也越大。（3）分子晶體①分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高；能形成氫鍵的分子晶體熔、沸點反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②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，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>（4）金屬晶體金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，如熔、沸點：Na<Mg<Al。四、晶體的計算晶體結構的計算常常涉及如下數(shù)據(jù)：晶體密度、NA、M、晶體體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，密度的表達式往往是列等式的依據(jù)。解答這類題時，一要掌握晶體“均攤法”的原理，二要有扎實的立體幾何知識，三要熟悉常見晶體的結構特征，并能融會貫通，舉一反三?！熬鶖偡ā痹砭О腥我馕恢蒙系囊粋€原子如果被n個晶胞所共有，則每個晶胞對這個原子分得的份額就是。注意：非平行六面體形晶胞中粒子數(shù)目的計算同樣可用“均攤法”，其關鍵仍然是確定一個粒子為幾個晶胞所共有。例如，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，那么一個六邊形實際有6×=2個碳原子。又如，在六棱柱晶胞(如圖所示的MgB2晶胞)中，頂點上的原子為6個晶胞(同層3個，上層或下層3個)共有，面上的原子為2個晶胞共有，因此鎂原子個數(shù)為12×+2×=3，硼原子個數(shù)為6。幾種常見的晶胞結構及晶胞含有的粒子數(shù)目A．NaCl(含4個Na＋，4個Cl－)B．干冰(含4個CO2)C．CaF2(含4個Ca2＋，8個F－)D．金剛石(含8個C)E．體心立方(含2個原子)F．面心立方(含4個原子)晶體微粒與M、ρ之間的關系若1個晶胞中含有x個微粒，則1mol該晶胞中含有xmol微粒，其質量為xMg(M為微粒的相對“分子”質量)；又1個晶胞的質量為ρa3g(a3為晶胞的體積)，則1mol晶胞的質量為ρa3NAg，因此有xM=ρa3NA?？枷蛞痪О辛Ｗ觽€數(shù)的計算典例1（1）圖1是Cu元素與H元素形成的一種紅色化合物的晶胞結構，則該化合物的化學式為________。（2）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________。【答案】（1）CuH（2）＋3【解析】（1）根據(jù)晶胞結構可以判斷，一個晶胞中：Cu(●)：2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＋3＝6；H(○)：6×eq\f(1,3)＋1＋3＝6，所以化學式為CuH。（2）根據(jù)晶胞結構可以判斷，一個晶胞中：R：8×eq\f(1,8)＋1＝2，G：8×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＋2＝8，Q：8×eq\f(1,4)＋2＝4，R、G、Q的個數(shù)之比為1∶4∶2，則其化學式為RQ2G4，由于R為＋2價，G為－2價，所以Q為＋3價。1．磁光存儲的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開始的。如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結構示意圖(白球均在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質的化學式可表示為A．Mn2BiB．MnBiC．MnBi3D．Mn4Bi3【答案】B【解析】由晶體的結構示意圖可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱內(nèi)，所以Bi為6個。黑球代表Mn原子，個數(shù)為12×QUOTE+2×QUOTE+1+6×QUOTE=6(個)，則兩者的原子個數(shù)比為6∶6=1∶1?？枷蚨О嚓P參數(shù)的計算典例2某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。②若合金的密度為dg·cm－3，晶胞參數(shù)a＝________nm?！敬鸢浮竣?∶1②eq\r(3,\f(251,dNA))×107【解析】①根據(jù)均攤法計算，晶胞中銅原子個數(shù)為6×eq\f(1,2)＝3，鎳原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，則銅原子和鎳原子的數(shù)量比為3∶1；②根據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為dg·cm－3，根據(jù)ρ＝eq\f(m,V)，則晶胞參數(shù)a＝eq\r(3,\f(251,dNA))×107nm。2．某離子晶體的晶胞結構如圖所示。試求：（1）晶體中每一個Y同時吸引著個X，每個X同時吸引著個Y，該晶體的化學式是。（2）晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有個。（3）晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角(∠XYX)為。（4）設該晶體的摩爾質量為Mg·mol?1，晶體密度為ρg·cm?3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個距離最近的X間的距離為cm?！敬鸢浮浚?）48XY2(或Y2X)（2）12（3）109°28'（4）【解析】（1）此立方單元中只有1個Y，且每個Y同時吸引4個X，而X處于頂角上，為8個立方單元所共有，即每個X同時吸引著8個Y。在每個該立方單元中含X：QUOTE×4=QUOTE(個)，含Y：1個，則化學式為XY2或Y2X。（2）在一個立方單元中，每個X與它的距離最接近的X有3個，每個X位于立方單元的頂角處，同時被8個立方單元共有，則每個X周圍有3×QUOTE=12(個)與它最接近且距離相等的X。（3）在此立方單元中，1個Y與4個X形成正四面體結構，故鍵角為109°28'。（4）因為一個立方單元中只含QUOTE個XY2，則有QUOTE=ρ·V·NA，V=，而V=l3(設晶胞邊長為l)，則l3=QUOTE，l=QUOTE，則X與X間的距離為l=QUOTE·QUOTE=QUOTE?？枷蛉w類型的判斷及其性質典例3現(xiàn)有幾組物質的熔點(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶體：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶體：2300℃K：64℃HBr：－89℃RbCl：718℃二氧化硅：1723℃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)。①有金屬光澤②導電性③導熱性④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)。①硬度小②水溶液能導電③固體能導電④熔融狀態(tài)能導電（5）D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因為___________________?！敬鸢浮浚?）原子共價鍵（2）①②③④（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）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①②③④四條共性。（3）HF中含有分子間氫鍵，故其熔點反常。（4）D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質。（5）D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關。3．下列各組物質中，按熔點由低到高的順序排列正確的是①O2、I2、Hg②CO、KCl、SiO2③Na、K、Rb④Na、Mg、AlA．①③ B．①④C．②③ D．②④【答案】D【解析】【解析】①中Hg在常溫下為液態(tài)，而I2為固態(tài)，故①錯；②中SiO2為原子晶體，其熔點最高，CO是分子晶體，其熔點最低，故②正確；③中Na、K、Rb價電子數(shù)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③錯；④中Na、Mg、Al價電子數(shù)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④正確。考向四金屬晶胞的考查典例4下列有關說法不正確的是A．四水合銅離子的模型如圖1所示，1個水合銅離子中有4個配位鍵B．CaF2晶體的晶胞如圖2所示，每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2＋C．H原子的電子云圖如圖3所示，H原子核外大多數(shù)電子在原子核附近運動D．金屬Cu中Cu原子堆積模型如圖4所示，為最密堆積，每個Cu原子的配位數(shù)均為12【答案】C【解析】A項，四水合銅離子中銅離子的配位數(shù)為4，配體是水，水中的氧原子提供孤電子對與銅離子形成配位鍵，正確；B項，根據(jù)均攤法可知，在CaF2晶體的晶胞中，每個CaF2晶胞平均占有Ca2＋個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，正確；C項，電子云密度表示電子在某一區(qū)域出現(xiàn)的機會的多少，H原子最外層只有一個電子，所以不存在大多數(shù)電子，只能說H原子的一個電子在原子核附近出現(xiàn)的機會較多；D項，在金屬晶體的最密堆積中，對于每個原子來說，其周圍的原子有同一層上的六個原子和上一層的三個及下一層的三個，故每個原子周圍都有12個原子與之相連，正確。4．有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如圖所示，有關說法正確的是A．①為簡單立方堆積，②為六方最密堆積，③為體心立方堆積，④為面心立方最密堆積B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為①1個，②2個，③2個，④4個C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為①6，②8，③8，④12D．空間利用率的大小關系為①<②<③<④【答案】B【解析】①為簡單立方堆積、②為體心立方堆積、③為六方最密堆積、④為面心立方最密堆積，故A錯誤；①中原子個數(shù)為8×QUOTE=1、②中原子個數(shù)為1+8×QUOTE=2、③中原子個數(shù)為1+8×QUOTE=2、④中原子個數(shù)為8×QUOTE+6×QUOTE=4，故B正確；晶胞中原子的配位數(shù)分別為：①6，②8，③12，④12，故C錯誤；空間利用率③=④，故D錯誤?？枷蛭逦镔|結構與性質綜合題典例5鈦(Ti)、釩(V)、鎳(Ni)、鑭(La)等在儲氫材料方面具有廣泛的用途。下面是一些晶體材料的結構示意圖。請回答下列問題：（1）寫出鎳原子的核外電子排布式：______________________________。（2）鈦金屬晶體的原子堆積方式如圖1所示，則每個鈦原子周圍有______個緊鄰的鈦原子，該晶體中原子的堆積方式為____________________。（3）鑭系合金是稀土系儲氫合金的典型代表。某合金儲氫后的晶胞如圖2所示，該合金的化學式為________，1mol鑭形成的該合金能儲存____mol氫氣。（4）嫦娥三號衛(wèi)星上的PTC元件(熱敏電阻)的主要成分——鋇鈦礦晶體結構如圖3所示，該晶體經(jīng)X射線分析鑒定，重復單位為立方體，邊長為acm。頂點位置被Ti4＋所占據(jù)，體心位置被Ba2＋所占據(jù)，所有棱心位置被O2－所占據(jù)。①該晶體中的O元素與H形成的化合物的中心原子的雜化類型為________，其分子空間構型為________。②寫出該晶體的化學式：________?！敬鸢浮浚?）1s22s22p63s23p63d84s2（2）12面心立方最密堆積（3）LaNi53（4）①sp3V形②BaTiO3【解析】（1）Ni是28號元素，其原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2。（2）由晶胞結構圖可知，以頂點原子為研究對象，與之最近的原子處于面心上，每個頂點原子為12個面共用，故晶胞中該原子的配位數(shù)為12，該單質晶體中原子的堆積方式為面心立方最密堆積。（3）根據(jù)某合金儲氫后的晶胞結構示意圖可知該合金中含有：La：8×eq\f(1,8)＝1；Ni：8×eq\f(1,2)＋1＝5，所以化學式是LaNi5；1mol該合金吸附氫氣的物質的量是8mol×eq\f(1,4)＋2mol×eq\f(1,2)＝3mol。（4）①該晶體中的O元素與H元素形成的化合物H2O的中心原子O原子的雜化類型為sp3雜化，其分子空間構型為V形；②根據(jù)晶胞結構示意圖可知：Ba：1；Ti：8×eq\f(1,8)＝1；O：12×eq\f(1,4)＝3，所以該晶體的化學式是：BaTiO3。5．硼元素、鈣元素、銅元素在化學中有很重要的地位，單質及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有廣泛的應用。（1）已知CaC2與水反應生成乙炔。請回答下列問題：①將乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液中生成Cu2C2紅棕色沉淀，Cu+基態(tài)核外電子排布式為。其在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應生成Cu2+和Cu，但CuO在高溫下會分解成Cu2O，試從結構角度解釋高溫下CuO為何會生成Cu2O：。

②CaC2中QUOTE互為等電子體，1molQUOTE中含有的π鍵數(shù)目為。

③乙炔與氫氰酸反應可得丙烯腈(H2CCH—C≡N)，丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是，構成丙烯腈元素中第一電離能最大的是。

（2）Cu3N的晶胞結構如圖，N3?的配位數(shù)為，Cu+半徑為apm，N3?半徑為bpm，Cu3N的密度為g·cm?3。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)

【答案】（1）①1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10Cu+價電子排布式為3d10，為全充滿結構，更穩(wěn)定②2NA③sp、sp2N（2）6QUOTE【解析】（1）①首先寫出Cu原子的核外電子排布式，然后失去1個電子即可得到Cu+基態(tài)核外電子的排布式；②由乙炔的結構式H—C≡C—H可知1個QUOTE均含有2個π鍵；③前面的2個碳原子均為sp2雜化，后面的碳原子為sp雜化；（2）依據(jù)化學式Cu3N可知8個頂點為N3?、12個棱上為Cu+，所以一個晶胞中含有3個Cu+、1個N3?；一個晶胞中有3個Cu+距離N3?最近，1個Cu+被4個晶胞共用，所以N3?的配位數(shù)為×8=6；一個晶胞的質量為QUOTEg；晶胞的邊長為(2a+2b)pm，晶胞體積為(2a+2b)3pm3，然后根據(jù)密度公式即可求出密度，注意單位換算。物質結構與性質綜合題解題方法1．對于原子結構，要重點掌握構造原理，能夠應用構造原理熟練地寫出1~36號元素基態(tài)原子的電子排布式，答題時要看清題目要求，是書寫基態(tài)原子的電子排布式還是價電子(或外圍電子)的電子排布式。2．對于分子結構，能應用價電子對互斥理論推測分子的立體構型，例如常見的無機分子有直線形分子(如CO2)、平面三角形分子(如BF3)、V形分子(如H2O)、三角錐形分子(如NH3)等。3．在解題時，要能將常見的分子構型根據(jù)電子排布的相似點，采用類比法遷移到新的物質中。能應用分子極性的規(guī)律判斷分子的極性，能應用分子間作用力、氫鍵等知識解釋其對物質性質的影響。4．掌握幾種典型晶體結構的立體模型，常見的晶體有離子晶體(如NaCl型和CsCl型)、分子晶體(如干冰)、原子晶體(如金剛石、晶體硅、二氧化硅)、金屬晶體(如Mg和Cu)及混合型晶體(如石墨)，在解題時，既要能分析其晶體結構，又要能將常見的晶體結構遷移到新的物質中。1．據(jù)世界權威刊物《自然》最近報道，我國科學家選擇碲化鋯(ZrTe2)和砷化鎘(Cd3As2)為材料驗證了三維量子霍爾效應，并發(fā)現(xiàn)了金屬-絕緣體的轉換。回答下列問題：(4)砷與鹵素形成多種鹵化物。AsCl3、AsF3、AsBr3的熔點由高到低的排序為___________(5)鋯晶胞如圖1所示，這種堆積方式稱為___________，鎘晶胞如圖2所示。已知：NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體密度為dg·cm-3.在該晶胞中兩個鎘原子最近核間距為___________nm(用含NA、d的代數(shù)式表示)?！敬鸢浮緼sBr3>AsCl3>AsF3六方最密堆積【詳解】(4)砷與鹵素形成多種鹵化物，AsCl3、AsF3、AsBr3均為共價化合物，均為分子晶體，其熔點的高低主要是受分子間作用力影響，對于結構相似的分子晶體，分子間作用力與其相對分子質量呈正比，因此熔點有AsBr3>AsCl3>AsF3，故答案為：AsBr3>AsCl3>AsF3；(5)鋯晶胞如圖1所示晶胞符合最密六方堆積，因此這種堆積方式稱為六方最密堆積，鎘晶胞如圖2所示，1個晶胞中含有的鎘原子數(shù)目為：個，設晶胞的邊長為acm，則有：，從而推出：，該晶胞中兩個鎘原子最近核間距為體對角線的一半即：nm，故答案為：六方最密堆積；。2．C、N、O、S、Cl、Cu六種元素的單質及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛應用。請回答下列問題：(5)Cu與Cl形成化合物的晶胞如圖所示。該晶體的化學式為___________。已知該晶體中Cu原子和Cl原子之間的最短距離為a

cm，且恰好為體對角線的，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為___________(只寫計算式)。【答案】CuCl【詳解】(5)根據(jù)晶胞結構，Cu為位于晶胞的體內(nèi)，個數(shù)為4；Cl位于晶胞的頂點和面心，個數(shù)=8×+6×=4，則化學式CuCl；根據(jù)晶胞結構圖可知Cu原子和Cl原子的最近距離acm等于體對角線的，則棱長l=，ρ===g?cm-3。3．鈷是生產(chǎn)耐熱合金、硬質合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料。含鈷化合物作為顏料，具有悠久的歷史。請回答下列問題：(3)鈷的一種化合物的晶胞結構如下圖所示：①已知A點的原子坐標參數(shù)為(0，0，0)，B點為(，0，)，則C點的原子坐標參數(shù)為___________。②已知晶胞參數(shù)a=0.55pm，則該晶體的密度為___________g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，只列出計算表達式即可)。【答案】（，，）【詳解】(3)①已知A點的原子坐標參數(shù)為(0，0，0)，B點為(，0，)，根據(jù)晶胞結構圖可知C點的原子位于體心處，其原子坐標參數(shù)為（，，）。②由圖可知，Ti在晶胞頂點，其個數(shù)為8×=1；Co在體心，個數(shù)為1；O在面心，其個數(shù)6×=3，根據(jù)密度公式ρ=m/V可知，其密度=g·cm-3。4．N、F、Cu及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等方面應用十分廣泛?；卮鹣铝杏嘘P問題：(4)氮、銅形成的一種化合物，為立方晶系晶體，晶胞參數(shù)為apm，沿面對角線投影如圖所示：該晶胞中原子的分數(shù)坐標為：Cu：()；()，()；()；()；()……N：(0，0，0)：(0，1，1)：(1，0，0)；(1，1，1)；……則該晶胞中，與Cu原子緊鄰的Cu原子有___________個，令阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度為___________g／cm3.(列出計算式)【答案】8【分析】(4)Cu原子都在棱上，與每個Cu原子緊鄰的Cu原子有8個；一個晶胞中，Cu的數(shù)目為3，N的數(shù)目為1，該晶體的化學式為Cu3N，Cu3N的摩爾質量為206g/mol，1nm=10-9m=10-7cm，密度：，故答案為：8；。5．A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2-和B+具有相同的電子構型：C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有—個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：(2)單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是______(填分子式)；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_______和_______。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)a=0.566nm，F(xiàn)的化學式為_________________；晶胞中A原子的配位數(shù)為_______________?！敬鸢浮縊3分子晶體離子晶體Na2O8(2)單質A為氧氣，氧氣的同素異形體是臭氧，二者都是分子晶體，分子晶體熔沸點與范德華力成正比，范德華力與相對分子質量成正比，臭氧的相對分子質量大于氧氣，則范德華力：臭氧＞氧氣，所以熔沸點較高的是O3；A和B的氫化物分別為水和NaH，二者所屬的晶體類型分別為分子晶體和離子晶體；(5)A、B分別是O、Na元素，O和Na能夠形成化合物F，半徑大的為O元素離子、半徑小的為Na＋，該晶胞中大球個數(shù)=8×+6×=4、小球個數(shù)為8，則大球、小球個數(shù)之比=4∶8=1∶2，則化學式為Na2O；觀察晶胞中面心的原子，與之相連的原子有8個，晶胞中O原子的配位數(shù)為8。6．第Ⅷ族元素Fe、Co、Ni性質相似，稱為鐵系元素，主要用于制造合金。(3)有歷史記載的第一個配合物是Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍)，1mol該配合物中含有的σ鍵數(shù)目為___________；下表為Co2+、Ni2+不同配位數(shù)時對應的晶體場穩(wěn)定化能(可衡量形成配合物時，總能量的降低)。由表可知，Ni2+比較穩(wěn)定的配離子配位數(shù)是___________(填“4”或“6”)。離子Co2+Ni2+配位數(shù)6464晶體場穩(wěn)定化能(Dq)-8Dq+2p-5.34Dq+2p-12Dq+3p-3.56Dq+3p(4)NiO晶體結構中陰陽離子的配位數(shù)均為6，則晶胞的俯視圖可能是___________(填選項字母)?！敬鸢浮?6mol6CD【詳解】(3)有歷史記載的第一個配合物是Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍)，其中配離子是，配體為CN-，1molCN-中含有1molσ鍵，配體與中心離子之間形成6個σ鍵，故1mol該配合物中含有的σ鍵數(shù)目為36mol，由表中數(shù)據(jù)可知，Ni2+形成配離子配位數(shù)為6的配離子時體系能量更低，更穩(wěn)定，故答案為：36mol；6；(4)NiO是離子晶體，離子晶體中的配位數(shù)是指與某一離子最近的帶有相反電荷的離子數(shù)目，故晶體結構中陰陽離子的配位數(shù)均為6，即該離子的上、下、左、右、前、后六個方位上各一個帶相反電荷的離子，類似于氯化鈉晶胞，故晶胞的俯視圖可能是CD，故答案為：CD。7．以黃銅礦(主要成分為鐵、銅、硫三種元素組成的化合物)為基本原料，通過一系列的冶煉可得到銅、鐵、SO2、SO3、H2SO4等物質，回答下列問題：(3)氧化銅的熔點為1326℃、沸點為1800℃；氧化亞銅的熔點為1235℃、沸點為1100℃，導致這種差異的原因是___________。(5)硒化鋅的晶胞結構如圖所示，圖中“△”處所堆積的原子均為________(填元素符號)；該晶胞中硒原子所處空隙類型為_________(填“立方體”、“正四面體”或“正八面體”)，該種空隙的填充率為__________；若該晶胞密度為，硒化鋅的摩爾質量為Mg/mol，用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，則晶胞參數(shù)a為__________nm?！敬鸢浮緾uO中的離子鍵強于Cu2O中的離子鍵Zn正四面體50%107【詳解】(3)銅的兩種氧化物均屬于離子晶體，CuO中的銅離子帶兩個單位的正電荷、Cu2O中的銅離子只帶一個單位的正電荷，Cu2+半徑小于Cu+，所以CuO中的離子鍵強于Cu2O，從而導致其熔點較高；(5)根據(jù)晶胞結構圖可知一個晶胞中含有4個Se原子，該晶體的化學式為ZnSe，所以晶胞中也應含有4個Zn原子，當圖中“△”處所堆積的原子均為Zn時滿足條件；硒原子所處空隙類型為四個Zn原子形成的正四面體空隙；Zn原子形成了八個正四面體空隙，Se填充在四個互不相鄰的正四面體體空隙中的，所以填充率是50%；該晶胞中含有4個Zn原子和4個Se原子，所以晶胞的質量m=g，晶胞參數(shù)為a，則體積V=a3，所以密度ρ=g·cm3，解得a=cm=107nm。8．釔(Y)是第一種被發(fā)現(xiàn)的稀土元素，位于元素周期表的第5周期第IIIB族，其在電子、激光、超導等領域均有廣泛應用。回答下列問題：(3)Y、Cu、Ba、O形成的一種具有超導性的材料的晶胞結構如圖所示。若NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，=β=γ=90°，則該晶體的化學式為__________，晶體密度=_____g?cm-3(用含a、c、NA的代數(shù)式表示)。【答案】YBa2Cu3O7【詳解】(3)由晶胞結構可知，Ba、Y位于晶胞內(nèi)部，Cu位于棱邊和頂點，O位于棱邊和面心，棱邊被4個晶胞共用，面心被2個晶胞共用，頂點被8個晶胞共用，所以1個晶胞中含有原子數(shù)為Ba：2，Y：1，Cu：8×+8×=3，O：12×+8×=7，因此則該晶體的化學式為YBa2Cu3O7；1個晶胞的質量為，1個晶胞的體積為(a×10-7cm)2×(c×10-7cm)=a2c×10-21cm3，因此晶胞密度為=g?cm-3。9．錳是第四周期第ⅦB族元素。錳鋼異常堅硬，且具抗沖擊性能，是制造槍栓、保險庫、挖掘機械和鐵路設施的理想材料；錳也是人體的重要微量元素。請根據(jù)所學知識，回答下列問題。(2)下列錳的化合物中，磁矩μ＝5.92的是__________。(已知μ＝，其中n為金屬離子核外的單電子數(shù)。)A．KMnO4B．K2MnO4C．MnCl2D．MnO2(5)阿拉班達石(alabandite)是一種屬于立方晶系的硫錳礦，其晶胞如下左圖(a)所示(●＝Mn，○＝S)。在該晶胞中，硫原子的堆積方式為__________。圖(a)圖(b)(6)已知阿拉班達石晶胞中最近兩個硫原子之間的距離為d?(1?＝10－10m)，晶體密度為ρg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)的值NA＝__________(要求化簡)。(7)為更清晰地展示晶胞中原子所在的位置，晶體化學中常將立體晶胞結構轉化為平面投影圖。例如沿阿拉班達石晶胞的c軸將原子投影到ab平面，即可用上右圖(b)表示。下列晶體結構投影圖可能表示MnO2晶體的是__________。A．B．C．D．【答案】C面心立方最密堆積C【詳解】(2)A．KMnO4中Mn元素為+7價，相當于失去7個電子，則金屬離子核外的單電子數(shù)為0，μ＝=0，故A不符合題意；B．K2MnO4中Mn元素為+6價，相當于失去6個電子，則金屬離子核外的單電子數(shù)為1，μ＝=1.732，故B不符合題意；C．MnCl2中Mn元素為+2價，相當于失去2個電子(2個4s電子)，則金屬離子核外的單電子數(shù)為5，μ＝=5.92，故C符合題意；D．MnO2中Mn元素為+4價，相當于失去4個電子(2個4s電子和2個3d電子)，則金屬離子核外的單電子數(shù)為3，μ＝=3.87，故D不符合題意；綜上所述答案為C。(5)據(jù)圖可知S原子位于Mn原子的正四面體空隙中，整體結構與金剛石排列相似，所以S原子的堆積方式和Mn原子的堆積方式相同，晶胞中Mn原子位于面心和頂點，為面心立方最密堆積，則硫原子的堆積方式也為面心立方最密堆積；(6)結合圖(a)和圖(b)可知最近兩個硫原子之間的距離為面對角線的一半，所以晶胞的面對角線長度為2d?=2d10-8cm，所以晶胞的邊長為10-8cm，所以晶胞的體積為V=2d310-24cm3，根據(jù)均攤法，晶胞中S原子的個數(shù)為4，Mn原子的個數(shù)為=4，所以晶胞的質量m=g，所以有ρ=，解得NA=；(7)阿拉班達石晶胞中S原子和Mn原子的配位數(shù)均為4；A．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為6，與晶胞結構不符，故A錯誤；B．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為8，與晶胞結構不符，故B錯誤；C．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為4(以中心Mn原子為例，c=0的面上的2個S原子和c=1的面上的2個S原子)，S原子的配位數(shù)也為4(以晶胞內(nèi)部的S原子為例，S原子位于4個Mn原子的正四面體中心)，與晶胞結構符合，故C正確；D．該圖所示的Mn原子為六方最密堆積，而阿拉班達石晶胞中Mn原子為面心立方最密堆積，與晶胞結構不符合，故D錯誤；綜上所述答案為C。10．短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，元素Z的價電子數(shù)等于電子層數(shù)。元素W位于第四周期，被譽為“太空金屬”，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)為2。(4)有同學推測，YX的熔點比氯化鈉高，其原因是___________。(5)下圖為具有較高催化活性材料金紅石的晶胞結構，其化學式為___________，判斷其晶胞結構的最可靠科學方法是___________。已知該晶體的密度為ρg·cm-3，W、X原子半徑分別為apm和bpm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則金紅石晶體的空間利用率為___________(列出計算式)?！敬鸢浮績烧呔鶠殡x子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl。TiO2X射線衍射×100%【分析】(4)YX為MgO，其熔點比氯化鈉高，兩者均為離子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl，故答案為：兩者均為離子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl；(5)晶胞中Ti原子數(shù)目=1+8×=2、O原子數(shù)目=2+4×=4，所以Ti、O原子數(shù)目之比為2：4=1：2，化學式為TiO2；晶胞結構的最可靠科學方法是X射線衍射；晶胞中原子總體積=，晶胞質量=，晶胞體積=ρg·cm-3，所以晶胞中原子空間利用率={[](ρg·cm-3)}×100%=×100%，答案：TiO2；X射線衍射；×100%。11．鐵元素是最重要的金屬元素之一，其不僅是各種鋼材的主要成分，很多含鐵化合物也具有重要意義。(4)二茂鐵是一種含鐵的有機化合物，其化學式為Fe(C5H5)2，可看作是Fe2+離子與兩個正五邊形的環(huán)戊二烯負離子(C5H5﹣)配體形成的夾心型分子(如圖a所示)。已知大π鍵可用符號πmn表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為π66)，則C5H的大π鍵表示為_____。二茂鐵是黃色針狀晶體，熔點173℃(在100℃時開始升華)，沸點249℃，在水中難溶，但可溶于很多有機溶劑。下列相互作用中，二茂鐵晶體中不存在的是_____。(填標號)A．配位鍵B．氫鍵C．σ鍵D．范德華力(5)一種含有Fe、Cu、S三種元素的礦物的晶胞(如圖b所示)，屬于四方晶系(晶胞底面為正方形)，晶胞中S原子位于內(nèi)部，F(xiàn)e原子位于體心和晶胞表面，Cu原子位于晶胞表面。此礦物的化學式為_____。如果晶胞的底面邊長為Apm，高為Cpm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為_____g/cm3。(寫出表達式)【答案】ΠBCuFeS2【詳解】(4)碳原子均為sp2雜化，存在平行p軌道，形成5中心、6電子大派鍵，該大π鍵可表示為Π56；二茂鐵的熔沸點低，易溶于有機溶劑，說明二茂鐵屬于分子晶體，分子之間存在范德華力，分子內(nèi)Fe2+離子與環(huán)戊二烯負離子形成配位鍵，配體C5H5﹣中原子之間存在σ鍵，沒有氫鍵，故答案為：Π56；B；(5)晶胞中Fe原子個數(shù)：8×+4×+1＝4，Cu原子個數(shù)：6×+4×＝4，S原子數(shù)8個，F(xiàn)e、Cu、S原子數(shù)目之比為1：1：2，所以化學式為CuFeS2，晶胞相當于含有4個“CuFeS2”，晶胞的質量m＝g，晶胞體積V＝A2C×10﹣30cm3，所以晶胞密度ρ＝＝g/cm3，故答案為：CuFeS2；。12．許多元素及它們的化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途。請回答下列有關問題：(4)Fe3O4晶體中，O2-

圍成正四面體空隙(1、3、6、7號氧圍成)和正八面體空隙(3、6、7、8、9、12號氧圍成)，F(xiàn)e3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2＋和另一半Fe3＋填充在正八面體空隙中，晶體中正四面體空隙數(shù)與正八面體空隙數(shù)之比為___________，有___________%的正八面體空隙沒有填充陽離子。(5)白銅(銅鎳合金)的立方晶胞結構如圖所示，其中原子A的坐標參數(shù)為(0，1，0)。①原子B的坐標參數(shù)為___________；②若該晶體密度為dg·cm-3，則銅鎳原子間最短距離為___________。【答案】2∶150【詳解】(4)由1、3、6、7號O2-圍成正四面體空隙有8個，面心位置6個O2-即3、6、7、8、9、12號O2-圍成正八面體空隙，將晶胞補全可知共用一條棱和四個面心與該棱頂點O2-也圍成正八面體，而這樣的正八面體為4個晶胞共有，晶胞中正八面體數(shù)目為1+12×=4，則晶體中正四面體空隙數(shù)與正八面體空隙數(shù)之比為8∶4=2∶1；Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2＋和另一半Fe3＋填充在正八面體空隙中，有2個正八面體空隙沒有填充陽離子，則有50%的正八面體空隙沒有填充陽離子；(5)①根據(jù)原子A的坐標參數(shù)為(0，1，0)，可知晶胞底面面心上的原子B的坐標為；②由晶胞結構可知，處于面對角線上的銅鎳原子間距離最短，設兩者之間的距離為acm，則晶胞面對角線長度為2acm，晶胞的棱長為acm，可得，解得a=。13．Mn和Ni是構成合金鋼金(即鐵合金)的主要元素。請回答下列問題：(4)NiO、FeO屬于___________晶體，已知r(Ni2+)＞r(Fe2+)，則熔點NiO___________FeO(填“＜"或“＞’’)，原因是___________。(5)銅鹽是自然界中重要的鹽，向CuSO4熔液中加入過量稀氨水，產(chǎn)物的外界離子的空間構型為___________，Cu(NO3)2中的化學鍵類型___________(6)已知CuCl的晶胞結構如圖所示：晶胞中C、D兩原子核間距為298pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體密度為___________g·cm-3(列出計算式即可)?！敬鸢浮侩x子＜r(Ni2+)＞r(Fe2+)，則NiO的晶格能小于FeO，故熔點NiO＜FeO正四面體形共價鍵、離子鍵【詳解】(4)NiO、FeO均由離子鍵構成，屬于離子晶體，已知r(Ni2+)＞r(Fe2+)，電荷數(shù)相同，離子半徑越大，晶格能越小，則NiO的晶格能小于FeO，故熔點NiO＜FeO；(5)向CuSO4熔液中加入過量稀氨水，產(chǎn)物的外界離子為，中心原子S的價電子對數(shù)為，其空間構型為正四面體形，Cu(NO3)2中，Cu2+與形成的離子鍵，中N原子和O原子形成共價鍵；(6)D與周圍4個原子形成正四面體結構，D與頂點C的連線處于晶胞的體對角線線上，且C、D兩原子核間距為體對角線長的，設晶胞的邊長為a，則C、D兩原子核間距為a，則a=，該晶胞中含有4個CuCl，根據(jù)公式，晶胞的密度為。1．（2020年新課標Ⅰ）Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻而獲得2019年諾貝爾化學獎?；卮鹣铝袉栴}：（4）LiFePO4的晶胞結構示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結構。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有____個。電池充電時，LiFeO4脫出部分Li+，形成Li1?xFePO4，結構示意圖如(b)所示，則x=_______，n(Fe2+)∶n(Fe3+)=_______?！敬鸢浮浚?）4或0.187513:3【解析】（4）由題干可知，LiFePO4的晶胞中，F(xiàn)e存在于由O構成的正八面體內(nèi)部，P存在由O構成的正四面體內(nèi)部；再分析題干中給出的(a),(b)和(c)三個不同物質的晶胞結構示意圖，對比(a)和(c)的差異可知，(a)圖所示的LiFePO4的晶胞中，小球表示的即為Li+，其位于晶胞的8個頂點，4個側面面心以及上下底面各自的相對的兩條棱心處，經(jīng)計算一個晶胞中Li+的個數(shù)為個；進一步分析(a)圖所示的LiFePO4的晶胞中，八面體結構和四面體結構的數(shù)目均為4，即晶胞中含F(xiàn)e和P的數(shù)目均為4；考慮到化學式為LiFePO4，并且一個晶胞中含有的Li+，F(xiàn)e和P的數(shù)目均為4，所以一個晶胞中含有4個LiFePO4單元。對比(a)和(b)兩個晶胞結構示意圖可知，Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一個面心的Li+以及一個棱心的Li+；結合上一個空的分析可知，LiFePO4晶胞的化學式為Li4Fe4P4O16，那么Li1-xFePO4晶胞的化學式為Li3.25Fe4P4O16，所以有即x=0.1875。結合上一個空計算的結果可知，Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4；假設Fe2+和Fe3+數(shù)目分別為x和y，則列方程組：，，解得x=0.8125，y=0.1875，則Li1-xFePO4中。2．（2020年新課標Ⅲ）氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料。回答下列問題：（4）研究發(fā)現(xiàn)，氦硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結構，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結構如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ=___________g·cm?3(列出計算式，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)?！敬鸢浮浚?）【解析】（4）在氨硼烷的222的超晶胞結構中，共有16個氨硼烷分子，晶胞的長、寬、高分別為2apm、2bpm、2cpm，若將其平均分為8份可以得到8個小長方體，則平均每個小長方體中占有2個氨硼烷分子，小長方體的長、寬、高分別為apm、bpm、cpm，則小長方體的質量為，小長方體的體積為，因此，氨硼烷晶體的密度為g?cm-3。3．（2020年天津卷）Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素?；卮鹣铝袉栴}:（2）CoO的面心立方晶胞如圖所示。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為______g﹒cm-3：三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，其熔點由高到低的順序為_______?！敬鸢浮浚?）NiO＞CoO＞FeO【解析】（2）CoO的面心立方晶胞如圖1所示。根據(jù)晶胞結構計算出O2?個數(shù)為，Co2+個數(shù)為，設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為；三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，離子半徑Fe2+＞Co2+＞Ni2+，NiO、CoO、FeO，離子鍵鍵長越來越長，鍵能越來越小，晶格能按NiO、CoO、FeO依次減小，因此其熔點由高到低的順序為NiO＞CoO＞FeO；故答案為：；NiO＞CoO＞FeO。4．（2020年山東新高考）CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：（1）Sn為ⅣA族元素，單質Sn與干燥Cl2反應生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構型為_____________，其固體的晶體類型為_____________。（4）以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分數(shù)坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結構如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分數(shù)坐標如下表所示。坐標原子坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有_________個Sn，找出距離Cd(0，0，0)最近的Sn_________(用分數(shù)坐標表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有___________個?！敬鸢浮浚?）正四面體形；分子晶體（4）4(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)4【解析】（1）Sn為第ⅣA族元素，由于常溫下SnCl4為液體，故SnCl4為分子晶體；SnCl4分子中中心原子的孤電子對數(shù)==0，鍵電子對數(shù)為4，價層電子對數(shù)為4，故SnCl4分子的空間構型為正四面體形；（4）由部分Cd原子的分數(shù)坐標為(0，0，0)，可知8個Cd在晶胞的頂點，4個Cd在晶胞的面心，1個在晶胞的體心；部分Sn原子的分數(shù)坐標為（0，0，0.5），4個Sn在晶胞的棱上，6個Sn在晶胞的面心；部分As原子的分數(shù)坐標為（0.25，0.25，0.125），8個As在晶胞的體心；所以1個晶胞中Sn的個數(shù)為；距離Cd(0，0，0)最近的Sn是(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；由晶胞結構圖可知，CdSnAs2晶體中與單個Sn結合的As有4個。5．[2019新課標Ⅰ，節(jié)選]在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅鋁”，是制造飛機的主要村料?；卮鹣铝袉栴}：（3）一些氧化物的熔點如下表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔點/°C1570280023.8?75.5解釋表中氧化物之間熔點差異的原因。（4）圖(a)是MgCu2的拉維斯結構，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢姡珻u原子之間最短距離x=pm，Mg原子之間最短距離y=pm。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是g·cm?3(列出計算表達式)?！敬鸢浮浚?）Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO>Li2O。分子間力（分子量）P4O6>SO2（4）【解析】（3）由于Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO＞Li2O，分子間力（分子量）P4O6＞SO2，所以熔點大小順序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2；（4）根據(jù)晶胞結構可知Cu原子之間最短距離為面對角線的1/4，由于邊長是apm，則面對角線是，則x＝pm；Mg原子之間最短距離為體對角線的1/4，由于邊長是apm，則體對角線是，則y＝；根據(jù)晶胞結構可知晶胞中含有鎂原子的個數(shù)是8×1/8+6×1/2+4＝8，則Cu原子個數(shù)16，晶胞的質量是。由于邊長是apm，則MgCu2的密度是g·cm?3。6．[2019新課標Ⅱ，節(jié)選]近年來我國科學家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導材料，其中一類為Fe?Sm?As?F?O組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：（4）一種四方結構的超導化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖1圖2圖中F?和O2?共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1?x代表，則該化合物的化學式表示為____________，通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計算該物質的x值，完成它們關系表達式：ρ=________g·cm?3。以晶胞參數(shù)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(shù)坐標，例如圖1中原子1的坐標為()，則原子2和3的坐標分別為__________、__________?！敬鸢浮浚?）SmFeAsO1?xFx()、()【解析】（4）由圖1可知，每個晶胞中含Sm原子：4=2，含F(xiàn)e原子：4+1=2，含As原子：4=2，含O原子：（8+2）（1-x）=2（1-x），含F(xiàn)原子：（8+2）x=2x，所以該化合物的化學式為SmFeAsO1-xFx；根據(jù)該化合物的化學式為SmFeAsO1-xFx，一個晶胞的質量為，一個晶胞的體積為a2c10-30cm3，則密度=g/cm3，故答案為：SmFeAsO1-xFx；；根據(jù)原子1的坐標（，，），可知原子2和3的坐標分別為（，，0），（0，0，），故答案為：（，，0）；（0，0，）。7．[2018新課標Ⅲ卷，節(jié)選]鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素?；卮鹣铝袉栴}：鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問題：（5）金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為_______________。六棱柱底邊邊長為acm，高為ccm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為________________g·cm－3（列出計算式）?！敬鸢浮浚?）六方最密堆積（A3型） 【解析】（5）由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計算的方便，選取該六棱柱結構進行計算。六棱柱頂點的原子是6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以該六棱柱中的鋅原子為12×+2×+3=6個，所以該結構的質量為6×65/NAg。該六棱柱的底面為正六邊形，邊長為acm，底面的面積為6個邊長為acm的正三角形面積之和，根據(jù)正三角形面積的計算公式，該底面的面積為6×cm2，高為ccm，所以體積為6×cm3。所以密度為：g·cm-3。8．[2018新課標Ⅰ卷]Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：（1）下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_____、_____（填標號）。A．B．C．D．（2）Li+與H?具有相同的電子構型，r（Li+）小于r（H?），原因是______。（3）LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構型是______、中心原子的雜化形式為______。LiAlH4中，存在_____（填標號）。A．離子鍵B．σ鍵C．π鍵D．氫鍵（4）Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖（a）的Born?Haber循環(huán)計算得到。可知，Li原子的第一電離能為kJ·mol?1，O=O鍵鍵能為kJ·mol?1，Li2O晶格能為kJ·mol?1。（5）Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖（b）所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為______g·cm?3（列出計算式）?！敬鸢浮浚?）D C（2）Li+核電荷數(shù)較大（3）正四面體 sp3 AB（4）520 498 2908（5）【解析】分析：（1）根據(jù)處于基態(tài)時能量低，處于激發(fā)態(tài)時能量高判斷；（2）根據(jù)原子核對最外層電子的吸引力判斷；（3）根據(jù)價層電子對互斥理論分析；根據(jù)物質的組成微粒判斷化學鍵；（4）第一電離能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，據(jù)此計算；根據(jù)氧氣轉化為氧原子時的能量變化計算鍵能；晶格能是氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，據(jù)此解答；（5）根據(jù)晶胞中含有的離子個數(shù)，結合密度的定義計算。詳解：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知Li的基態(tài)核外電子排布式為1s22s1，則D中能量最低；選項C中有2個電子處于2p能級上，能量最高；（2）由于鋰的核電荷數(shù)較大，原子核對最外層電子的吸引力較大，因此Li＋半徑小于H－；（3）LiAlH4中的陰離子是AlH4－，中心原子鋁原子含有的價層電子對數(shù)是4，且不存在孤對電子，所以空間構型是正四面體，中心原子的雜化軌道類型是sp3雜化；陰陽離子間存在離子鍵，Al與H之間還有共價單鍵，不存在雙鍵和氫鍵，答案選AB；（4）根據(jù)示意圖可知Li原子的第一電離能是1040kJ/mol÷2＝520kJ/mol；0.5mol氧氣轉化為氧原子時吸熱是249kJ，所以O＝O鍵能是249kJ/mol×2＝498kJ/mol；根據(jù)晶格能的定義結合示意圖可知Li2O的晶格能是2908kJ/mol；（5）根據(jù)晶胞結構可知鋰全部在晶胞中，共計是8個，根據(jù)化學式可知氧原子個數(shù)是4個，則Li2O的密度是QUOTE。點睛：本題考查核外電子排布，軌道雜化類型的判斷，分子構型，電離能、晶格能，化學鍵類型，晶胞的計算等知識，保持了往年知識點比較分散的特點，立足課本進行適當拓展，但整體難度不大。難點仍然是晶胞的有關判斷與計算，晶胞中原子的數(shù)目往往采用均攤法：①位于晶胞頂點的原子為8個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/8；②位于晶胞面心的原子為2個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/2；③位于晶胞棱心的原子為4個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/4；④位于晶胞體心的原子為1個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1。9．[2018新課標Ⅱ卷]硫及其化合物有許多用途，相關物質的物理常數(shù)如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔點/℃?85.5115.2>600（分解）?75.516.810.3沸點/℃?60.3444.6?10.045.0337.0回答下列問題：（1）基態(tài)Fe原子價層電子的電子排布圖（軌道表達式）為__________，基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為_________形。（2）根據(jù)價層電子對互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)不同其他分子的是_________。（3）圖（a）為S8的結構，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為__________。（4）氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構型為_____形，其中共價鍵的類型有______種；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為________。（5）FeS2晶體的晶胞如圖（c）所示。晶胞邊長為anm、FeS2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___________g·cm?3；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為______nm?！敬鸢浮浚?）啞鈴（紡錘）（2）H2S（3）S8相對分子質量大，分子間范德華力強（4）平面三角2sp3（5）【解析】分析：（1）根據(jù)鐵、硫的核外電子排布式解