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1、6 第3节 晶体结构与性质刷好题练能力12018高考全国卷，35(4)(5)(1)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。(2)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_ gcm3(列出计算式)。解析：(1)锂原子的第一电离能是指1 mol气态锂原子失去1 mol电子变成1 mol气态锂离子所吸收的能量，由题给信息可知，2 mol Li(g)变为2 mol Li(g)吸收

2、1 040 kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520 kJmol1；0.5 mol氧气生成1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此O=O键键能为249 kJmol12498 kJmol1；晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJmol1。(2)由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li原子，O原子个数864。因此一个Li2O晶胞的质量为g，一个晶胞的体积为(0.466 5107)3 cm3，即该晶体密度gcm3。答案：(1)5204982 908 (2) 22

3、017高考全国卷，35(4)R的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_。解析：该晶胞的体积为(a107 cm)3，根据M(a107)3d，可求出y(或1021)。答案： (或1021)32017高考全国卷，35(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。解析：因为O2采用面心立方最密堆积方式，所

4、以面对角线长度是O2半径的4倍，则有4r(O2)22a2，解得r(O2)0.420 nm0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2)2r(O2)a，代入数据解得r(Mn2)0.076 nm。答案：0.1480.07642016高考全国卷，37(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。(2)若合金的密度为d gcm3，晶胞参数a_nm。解析：(1)Cu原子位于面心，个数为63，Ni原子位于顶点，个数为81，铜原子与镍原子的数量比为31。(2)以该晶胞为研究对象，则gd gcm3(a107 cm)3，解得a107。答案：(1

5、)31(2) 10752016高考全国卷，37(4)(5)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。(2)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析：(1)根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的

6、熔点。(2)根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数为864，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V14cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即g，所以1个晶胞的体积V2(MAsMGa) cm3。最后由即得结果。答案：(1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(2)原子晶体共价100%62016高考全国卷，37(3)(6)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：(1)比较下列锗卤

7、化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.526146沸点/83.1186约400(2)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，0)。则D原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。解析：(1)根据表中数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次升高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，组成和结构相似的分子，分子间相互作用力强弱与分子的相对分子质

8、量有关。(2)对照晶胞图示、坐标系以及A、B、C点坐标，选A点为参照点，观察D点在晶胞中位置(体对角线处)，由B、C点坐标可以推知D点坐标。类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，107 gcm3。答案：(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次升高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(2)107课后作业一、选择题1下列说法中正确的是()A离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动C分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态D原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合解析：选D。A项，

9、离子晶体中每个离子周围不一定吸引6个带相反电荷的离子，如CsCl晶体中每个Cs吸引8个Cl；B项，金属晶体中的自由电子不是因为外电场作用产生的；C项，分子晶体不一定是液态或气态，可能为固态，如I2、S8等。2下列晶体分类中正确的一组是()选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金刚石玻璃解析：选C。A项中晶体氩为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体，石墨为混合型晶体；D项中玻璃为非晶体。3下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等且最

10、近的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围等距且紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子解析：选B。氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等且最近的Na共有12个，每个Na周围距离相等且最近的Cl共有6个。4氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是()AAlON和石英的化学键类型相同 BAlON和石英晶体类型相同CAlON和Al2O3的化学键类型不同DAlON和Al2O3晶体类型相同解析：选D。AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B项正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。5

11、如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是()A碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力解析：选A。在立方体的顶面上，有5个I2，4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；此晶体是分子晶体，C选项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，D选项错误。6下列数据是对应物质的熔点()：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO21072 0739208011

12、291190571 723据此做出的下列判断中错误的是()A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有BCl3和干冰是分子晶体C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选B。A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如二氧化碳是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。7有一种蓝色晶体可表示为MxFey(CN)6，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3和Fe2互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN位于立方体的棱上。其晶体中阴

13、离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是()A该晶体的化学式为MFe2(CN)6B该晶体属于离子晶体，M呈1价C该晶体属于离子晶体，M呈2价D晶体中与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个解析：选C。由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2个数：4，同样可推出含Fe3个数也为，CN为123，因此阴离子为Fe2(CN)6，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为1价，故A、B两项正确，C项错误。由图可看出与每个Fe3距离最近且等距离的CN为6个，故D项正确。8下列关于CaF2的表述正确的是()ACa2与F间仅存在静电吸引作用BF的离子

14、半径小于Cl，则CaF2的熔点低于CaCl2C阴、阳离子数之比为21的物质，均与CaF2晶体构型相同DCaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电解析：选D。Ca2与F之间既有静电吸引作用，也有静电排斥作用，A错误；离子所带电荷相同，F的离子半径小于Cl，所以CaF2晶体的晶格能大，熔点高，B错误；晶体构型还与离子的大小有关，所以阴、阳离子数之比为21的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，C错误；CaF2中的化学键为离子键，在熔融状态下发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电，D正确。二、非选择题9如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三

15、种晶体的结构示意图，请回答下列问题。(1)图所示的CaF2晶体中与Ca2最近且等距离的F的个数为_。图中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为_个。(2)图所示的物质结构中最外层已达8电子结构的原子是_，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为_。(3)三种晶体中熔点最低的是_(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为_。(4)已知两个距离最近的Ca2核间距为a108 cm，结合CaF2晶体的晶胞示意图，CaF2晶体的密度为_。解析：(1)CaF2晶体中Ca2的配位数为8，F的配位数为4，Ca2和F个数比为12；铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层的1、2、

16、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。(2)图中B原子最外层三个电子形成三条共价键，最外层共6个电子，H原子达到2电子稳定结构，只有氧原子形成两条共价键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成三条BO极性键，每个O原子形成一条OH极性键，共六条极性键。(3)H3BO3晶体是分子晶体，熔点最低，受热熔化时克服分子间作用力。(4)一个CaF2晶胞中实际拥有的离子数：Ca2数为864，而F数为8，从而确定1个晶胞实际拥有4个“CaF2”，则CaF2晶体的密度为478 gmol1(a108 cm)36.021023 mol1gcm

17、3。答案：(1)812(2)O16(3)H3BO3分子间作用力(4) gcm310(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是_。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs位于该晶胞的_，而Cl位于该晶胞的_，Cs的配位数是_。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_。(3)图3为F与Mg2、K形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是_(填离子符号)。(4)实验证明，KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体NaClKCl

18、CaO晶格能/(kJmol1)7867153 401则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是_。MgO晶体中一个Mg2周围与它最邻近且等距离的Mg2有_个。解析：(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子个数为812；氯化铯晶胞中，Cs位于体心，Cl位于顶点，Cs的配位数为8。(2)由晶胞可知，Cu、H粒子个数比为11，化学式为CuH，1价的铜与1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2)n(K)n(F)113，故白球为F。(

19、4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3Mg2，离子半径：Mg2Ca2，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；由图4分析可知，MgO晶体中一个Mg2周围和它最邻近且等距离的Mg2有12个。答案：(1)2体心顶点8(2)2CuH3Cl22CuCl22HCl(3)F(4)TiNMgOCaOKCl1211碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石晶胞的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)C6

20、0属于_晶体。(4)石墨晶体中，层内CC键的键长为142 pm，而金刚石中CC键的键长为154 pm，其原因是金刚石中只存在碳碳间的_键(填共价键的类型，下同)，而石墨层内的碳碳间不仅存在_键，还有_键。(5)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：_(不要求计算结果)。解析：C60为分子晶体，金刚石为原子晶体，石墨为混合型晶体，它们均属于碳元素的不同单质，因此互为同素异形体；金刚石为空间立体网状结构，每一个碳原子与四个相邻碳原子形成共价键，因此碳原子杂化方式为sp3杂化，化学键只有键；而石墨层内为平面正

21、六边形，层间为分子间作用力，所以石墨烯中碳原子的杂化方式为sp2杂化，即石墨层内不仅存在键还存在键；金刚石晶胞中各个顶点、面上和体内的原子数目依次为8、6、4，然后依据均摊法计算确定在晶胞中的碳原子数目为81/861/248；根据硬球接触模型可以确定，体对角线四分之一处的原子与顶点上的原子紧贴，因此有(a)2r，则ra；然后可以确定碳原子的空间占有率为。答案：(1)同素异形体(2)sp3sp2(3)分子(4)(或大或pp )(5)812(2017高考海南卷)A族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为_，原子间存在的共价键类

22、型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。(2)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为_，分子的立体构型为_，属于_分子(填“极性”或“非极性”)。(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_。结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性_，共价性_。(填“增强”“不变”或“减弱”)(4)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为_gcm3。解

23、析：(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成键和键；石墨中碳原子形成3个键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2。(2)SiCl4中心原子是Si，有4个键，孤电子对数为(441)/20，价层电子对数为4，立体构型为正四面体；属于非极性分子。(3)SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点升高；根据题图(b)中PbX2熔点变化规律可知，PbX2中化学键的离子性减弱，共价性增强。(4)根据晶胞的结构，C60位于顶点和面心，个数为864，K位于棱上和内部，个数为12912，因此化学式为K3C60，晶胞的质量为g，晶

24、胞的体积为(1.4107)3 cm3，根据密度的定义，则晶胞的密度为2.0 gcm3。答案：(1)混合型晶体键、键sp2(2)4正四面体非极性(3)均为分子晶体，范德华力随分子相对质量增大而增大减弱增强(4)K3C602.013(2019临沂模拟)钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。(1)基态钛原子的价电子排布式为_，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_种。(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料，钛的硬度比铝大的原因是_。(3)在浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl36H2O的绿色晶体，该晶体中两种配

25、体的物质的量之比为15，则该配离子的化学式为_。(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所示。组成M的元素中，电负性最大的是_(填名称)。M中碳原子的杂化方式为_。M中不含_(填字母)。a键 b键c离子键 d配位键(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。A、B、C、D 4种微粒，其中氧原子是_(填字母)。若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，_，_)；钛氧键的键长d_(用代数式表示)。解析：(1)钛原子核外有22个电子，基

26、态钛原子的价电子排布式为3d24s2；基态钛原子的未成对电子数为2，第四周期中未成对电子数为2的元素有Ni、Ge、Se，共3种。(2)Ti原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大。(3)配位数为6，两种配体的物质的量之比为15，所以配体中有1个氯原子、5个水分子，所以该配离子的化学式为TiCl(H2O)52。(4)组成M的元素有Ti、C、H、O、Cl，其中O的非金属性最强，非金属性越强电负性越大，所以电负性最大的是氧；M中有双键碳和单键碳原子两种，所以M中碳原子的杂化方式为sp2、sp3；单键为键、双键中1个是键、1个是键，根据M的结构图可知，还有配位键，没有离子键。(5)根据均摊原则，晶胞中共有原子数为8436，晶胞中相同位置的原子相同，根据钛氧原子数之比是12，可知氧原子是B、D；根据晶胞结构，若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)，B(0.69a，0.69a，c)，C(a，a，c)，则D原子坐标是(0.19a，0.81a，0.5c)；根据图示，d22(0.31a)2，则d0.31a。答案：(1)3d24s23(2)Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强(3)TiCl(H2O)52(4)氧sp2、sp3c(5)B、D0.81a0.5c0.31a