双基限时练(十) 分子晶体与原子晶体
1．(双选)干冰气化时，下列所述内容发生变化的是( )
A．分子内共价键 B．分子间作用力
C．分子间距离 D．分子间氢键
解析 干冰是分子晶体，气化时需要克服分子间作用力，由固态到气态，分子间的距离也变大了。
答案 BC
2．下列说法中，正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定
解析 冰融化时，破坏的是氢键，H—O并不断裂，A项错；原子晶体熔化时，破坏共价键，共价键越强，越不易破坏，熔点越高，B项正确；分子晶体的熔沸点的高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小，故C、D项错误。
答案 B
3．下列性质符合分子晶体的是( )
A．熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点97.81 ℃，质软、能导电、密度是0.97 g·cm－3
C．熔点10.31 ℃，液体不导电，水溶液能导电
D．熔点2030 ℃，熔化时能导电，水溶液也能导电
解析 A、D项中物质熔点较高，D项中物质熔化时能导电，都是离子化合物，B项中物质固态能导电，应为金属单质。
答案 C
4．在a mol金刚石中含有C—C键的个数为( )
A．a×6.02×1023 B．2a×6.02×1023
C．4a×6.02×1023 D．8a×6.02×1023
解析 金刚石晶体中每个C原子与4个C原子相连，每2个C原子形成一个共价键，因此每个C原子可形成4×＝2个C—C键，故选B项。
答案 B
5．干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C===O键键能比Si—O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
解析 干冰和二氧化硅晶体尽管同属ⅣA族元素的最高价氧化物，但干冰是分子晶体，二氧化硅为原子晶体，干冰的熔、沸点取决于其分子间作用力的大小，而不是共价键键能的强弱，而二氧化硅的熔、沸点则由Si—O共价键键能的强弱所决定。
答案 C
6．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物比金刚石更坚硬，则下列分析正确的是( )
A．该碳氮化合物呈片层状结构
B．该碳氮化合物呈空间立体网状结构
C．该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长
D．该碳氮化合物的化学式为C4N3
解析 因碳氮化合物硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，故是空间立体网状结构；与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以C—N键键长小于C—C键键长；由碳的四价、氮的三价原理分析，该化合物的化学式应为C3N4。
答案 B
7．下列各组物质发生状态改变时，所克服的微粒间的相互作用，属于同种类型的是( )
A．金刚石和硫的熔化
B．食盐和石蜡的熔化
C．碘和干冰的升华
D．二氧化硅和氧化钠的熔化
解析 金刚石是原子晶体，熔化时克服共价键，硫是分子晶体，熔化时克服分子间作用力；食盐是离子晶体，熔化时克服离子键，石蜡是非晶体，没有固定的熔沸点；碘和干冰均为分子晶体，升华时克服的是分子间作用力；二氧化硅是原子晶体，熔化时克服共价键，氧化钠是离子化合物，熔化时克服离子键。
答案 C
8.
金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的原子晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上〔如右图中的小立方体〕。请问图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置( )
A．12，大立方体的12条棱的中点
B．8，大立方体的8个顶角
C．6，大立方体的6个面的中心
D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心
解析 与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。
答案 A
9．下列晶体性质的比较中不正确的是( )
A．沸点：NH3>PH3
B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅
解析 A项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH3>PH3；B项中三种物质组成和结构相似，且均为分子晶体，熔点随相对分子质量的增大而升高，B项正确；C项中白磷和冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是原子晶体，硬度大，C项错误；D项中的三种物质都是原子晶体，由于原子半径CC—Si>Si—Si，而键能越大，原子晶体的硬度越大，D项正确。
答案 C
10．观察下列模型并结合有关信息进行判断，下列说法错误的是( )
HCN
S8
SF6
B12结构单元
结构模
型示意图
备注
/
易溶于CS2
/
熔点1873 K
A.HCN的结构式为H—C≡N，分子中“C≡N”键含有1个σ键和2个π键
B．固态硫S8属于原子晶体
C．SF6是由极性键构成的非极性分子
D．单质硼属原子晶体
解析 在“C≡N”键中含有1个σ键和2个π键，A项正确；S8属于分子晶体，B项错；SF6是正八面体对称结构是非极性分子，C项正确；晶体硼熔点高为原子晶体，D项正确。
答案 B
11．(1)下图为固态CO2的晶体结构示意图。通过观察分析，可得出每个CO2分子周围与之紧邻、等距的CO2有________个。
(2)试判断：①SiO2、②SiC、③CS2晶体的熔点由高到低的排列顺序是________(填相应物质的编号)。
解析 (1)每个CO2分子周围有12个CO2分子(同层4个，上层4个，下层4个)。
(2)先判断晶体类型，SiO2、SiC为原子晶体，CS2为分子晶体，C—Si的键长比Si—O长，SiO2熔点比SiC高，CS2最低。
答案 (1)12
(2)①＞②＞③
12．白磷分子中P—P键易断开，若一个白磷分子中的每个P—P键均断开插入一个氧原子，则一共可结合__________个氧原子，这样得到磷的一种氧化物，其分子式为__________。由C、H、N三种元素组成的某化合物，其分子内含4个氮原子排成内空的正四面体(同白磷)，每两个氮原子间都有一个碳原子，且分子内无C—C和C===C，则化合物的分子式__________。
解析 白磷分子空间结构图中，分子内共有6个P—P键，由题意，可嵌入6个O原子，分子式为P4O6；同理4个N原子也可构成正四面体，在N—N之间嵌入6个C原子，因无C—C和C===C，为满足碳4价，化合物分子应由4个N原子和6个CH2组成，故分子式为C6H12N4。
答案 6 P4O6 C6H12N4
13．德国和美国科学家首次研制出了由20个碳原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由多个正五边形构成的(如图所示)。请回答：
(1)C20分子中共有________个正五边形，共有________条棱。C20晶体属于________(填晶体类型)。
(2)固体C60与C20相比较，熔点较高的应为________，理由是________________________。
解析 (1)C20分子中的棱边数为＝30(每个碳原子形成三条键)，所以含五边形的个数为×2＝12(每条棱被2个五边形共用)。在题中明确提出为空心笼状分子，故C20为分子晶体。
(2)C60与C20均为分子晶体，结构相似，相对分子质量越大熔点越高。
答案 (1)12 30 分子晶体
(2)C60 结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高
14．有A、B、C、D 4种元素，A元素的气态氢化物分子式为AH4，其中A的质量分数为75%，该元素核内有6个中子，能与B形成AB2型化合物，B在它的氢化物中含量为88.9%，核内质子数和中子数相等，C、D为同周期元素，D的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸，C的氧化物为两性氧化物。
(1)A元素的一种无色透明的单质，名称为________，其晶体类型是________。
(2)B的氢化物的电子式为________，属________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)A和B形成化合物的分子空间构型为________，属________分子，其晶体类型是________，俗名________。
(4)C元素位于周期表中第________周期________族，A、C、D三种元素的最高价氧化物的水化物按酸性由强到弱的顺序排列为____________________________(用分子式表示)。
(5)C和D的化合物溶于水后滴入过量KOH，现象是____________________________，离子方程式为__________________________________________。
解析 由已知×100%＝75%，得ArA＝12，该元素核内有6个中子，则质子数为6，A为碳。同样可推出B为氧，AB2为CO2。最高价氧化物水化物酸性最强者为HClO4，D为Cl，同周期氧化物为两性的C为Al。
答案 (1)金刚石 原子晶体
(2)H：：H 极性
(3)直线形 非极性 分子晶体 干冰
(4)三 ⅢA HClO4＞H2CO3＞H3AlO3
(5)先有白色沉淀，滴入过量KOH时白色沉淀消失
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
双基限时练(十一) 金属晶体
1．下列不属于金属晶体通性的是( )
A．易导电 B．易导热
C．有延展性 D．高熔点
解析 并不是所有的金属熔点都很高，如汞在常温下是液体。
答案 D
2．关于“电子气”的理解不正确的是( )
A．金属原子的电子全部脱落下来，形成了“电子气”
B．金属键是“电子气”与金属阳离子间的作用力
C．每个金属原子提供的电子都与周围的全体原子共用
D．金属键不具有方向性
解析 “电子气”是金属原子脱落下来的价电子形成的，并非所有电子，电子气为所有原子所共有，因此电子气不具有方向性，共价键具有方向性，C项正确，D项正确，A项错；金属键是“电子气”与金属阳离子间的作用力，B项正确。
答案 A
3．常温常压下，下列物质中属于金属晶体的是( )
A．铂 B．汞
C．磺 D．金刚石
解析 常温常压下，汞为液体，不是晶体。
答案 A
4．金属具有延展性的原因是( )
A．金属原子半径都较大，价电子数较少
B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈的作用
C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快
D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量
解析 金属具有延展性是因为金属晶体形成的作用是金属离子与自由电子之间的金属键，当金属发生变形时，金属离子与自由电子间的作用依然存在，不会发生断裂，因此金属具有良好的延展性。
答案 B
5．金属晶体、离子晶体、分子晶体采取密堆积方式的原因是( )
A．构成晶体的微粒均可视为圆球
B．三种晶体的构成微粒相同
C．金属键、离子键、范德华力均无饱和性和方向性
D．三种晶体构成微粒的多少及相互作用力相同
解析 三种晶体的构成粒子之间的相互作用均无饱和性和方向性，因此形成晶体时按最高配位数形式进行堆积。
答案 C
6．下列事实中，一般不能用于判断金属性强弱的是( )
A．金属间发生的置换反应
B. 1 mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或酸置换出氢的难易程度
解析 判断金属性强弱的依据很多，如金属性强的金属可以置换金属性弱的金属；金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强，还可以根据金属元素置换水中或酸中氢的难易程度等方法都可以判断，但要注意金属的物理性质及金属在反应中失电子数的多少不能作为金属性强弱判断的依据。
答案 B
7．关于钾型晶体(下图)的结构的叙述正确的是( )
A．是密置层的一种堆积方式
B．晶胞是六棱柱
C．每个晶胞内含2个原子
D．每个晶胞内含6个原子
解析 钾型晶体的晶胞为立方体，是非密置层的一种堆积方式，其中有8个顶点原子和1个体心原子，晶胞内含有8×＋1＝2个原子。
答案 C
8．下列各物质中，按熔点由低到高排列正确的是( )
A. O2、I2、Hg B．铝硅合金、铝、金刚石
C. Na、K、Rb D. SiC、金属钠、SO2
解析 构成晶体的微粒间的相互作用越强，熔点就越高。一般原子晶体熔点最高，离子晶体熔点较高，分子晶体熔点较低，金属晶体由于不同金属中金属键强度差别较大，其熔点高低差别较大。A项中Hg呈液态，O2、I2分别呈气、固态，熔点O2＜Hg＜I2；B项中合金的熔点较其成分金属Al低，金刚石为原子晶体，熔点高，符合题意；C项中同主族的Na、K、Rb金属键依次减弱，熔点降低；D项中SiC为原子晶体熔点较高，金属钠为金属晶体，熔点较低。SO2为分子晶体，故熔点依次降低。
答案 B
9．下列有关金属晶体的堆积模型的说法正确的是( )
A．金属晶体中的原子在二维平面有三种放置方式
B．金属晶体中非密置层在三维空间可形成两种堆积方式，其配位数都是6
C．镁型堆积和铜型堆积是密置层在三维空间形成的两种堆积方式
D．金属晶体中的原子在三维空间的堆积有多种方式，其空间的利用率相同
解析 金属晶体中的原子在二维平面只有密置层和非密置层两种放置方式，A项错；非密置层在三维空间可形成简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式，其配位数分别是6和8，B项错；金属晶体中的原子在三维空间有四种堆积方式，其中镁型和铜型堆积的空间利用率较高，C项正确，D项错。
答案 C
10．铁有δ、γ、α三种同素异形体，如下图所示，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是( )
A．δ-Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个
B．α-Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个
C．若δ-Fe晶胞边长为a cm，α-Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体密度比为2b3：a3
D．将铁加热到1500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
解析 由题图知，δ-Fe晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有8个，A项正确；α-Fe晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有6个，B项正确；一个δ-Fe晶胞占有2个铁原子，一个α-Fe晶胞中占有1个铁原子，故两者密度比为：＝2b3：a3，C项正确；晶体加热后急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同。
答案 D
11．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
解析 氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱。氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内(如)，所以应选择D项。
答案 D
12．已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au其堆积方式为：
(1)简单立方的是________，配位数为________。
(2)钾型的是__________，配位数为__________。
(3)镁型的是__________，配位数为__________。
(4)铜型的是__________，配位数为__________。
解析 由金属晶体的四种堆积模型可得出答案。
答案 (1)Po 6
(2)Na、K、Fe 8
(3)Mg、Zn 12
(4)Cu、Au 12
13．在核电荷数为1～18的元素中，其单质属于金属晶体的有__________，金属中密度最小的是__________，地壳中含量最多的金属元素是__________，既能与酸反应又能与碱反应的是__________，单质的还原性最强的是__________。
解析 金属元素在元素周期表中的位置，一般可根据周期、主族序数来推断。凡是周期序数大于主族序数的元素，均为金属元素，若两序数相等的元素一般为既能与酸反应又能与碱反应的金属元素(H除外)，但其单质仍为金属晶体，例如Al、Be；周期序数小于主族序数的元素一般为非金属元素。
答案 Li、Be、Na、Mg、Al Li Al Al、Be Na
14．(1)石墨的片层结构如图①所示。在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比为________。
(2)图②为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。
②该晶胞称为________。(填序号)
A．六方晶胞 B．体心立方晶胞
C．面心立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为________(用a、ρ表示)。
解析 (1)在石墨的片层结构中，取一个六元环为研究对象。观察图可知每个碳原子为三个六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为6×＝2个，另外每个碳碳键为二个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键键数为6×＝3个，在片层结构中碳原子数、C—C键数、六元环数之比为2：3：1。
(2)在图中位于顶点的铜原子有8个，位于面心的铜原子有6个，该晶胞中实际拥有的铜原子数为8×＋6×＝4；该晶胞为面心立方晶胞；每个晶胞拥有4个铜原子，其质量为＝ρ·a3，NA＝。
答案 (1)2：3：1
(2)①4 ②C ③
双基限时练(十二) 离子晶体
1．下列化学式表示的物质中，属于离子晶体并且含有非极性共价键的是( )
A．BaCl2 B．Na2O2
C．H2O2 D．NH4Cl
解析 A、B、D项的物质属于离子晶体，BaCl2中只含离子键，NH4Cl中含有离子键和极性键。
答案 B
2．下列性质中，可以证明某化合物一定属于离子晶体的是( )
A．可溶于水
B．具有较高的熔点
C．水溶液能导电
D．固态不导电，熔融状态能导电
解析 可溶于水的不一定是离子晶体，HCl易溶于水，属于分子晶体，具有较高熔点的不仅有离子晶体，还有原子晶体和部分金属晶体；水溶液能导电的化合物不一定是离子晶胞，如HCl；判断离子晶体的方法是：固态时不导电，熔融状态导电。
答案 D
3．下列大小关系正确的是( )
A．晶格能：NaClNaBr
C．硬度：MgO>CaO D．熔沸点：冰>NaCl
解析 对电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，熔、沸点越高，硬度越大。离子半径Cl－答案 C
4．几种离子的半径如下表所示：
离子
Be2＋
Mg2＋
La3＋
K＋
F－
离子半径/pm
31
65
104
133
136
下列各离子晶体中阳离子配位数与氯化钠(在0.414～0.732之间)中钠离子配位数相同的是( )
A．LaF3 B．MgF2
C．BeF2 D．KF
解析 氯化钠中Na＋配位数为6，半径比为()在0.414～0.732之间时配位数为6。分别计算各选项中离子半径比，MgF2中 ＝0.478合题意，其余均不在此范围内，故选B项。
答案 B
5．共价键、离子键、金属键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用，含有上述中两种相互作用的晶体是( )
A．SiO2晶体 B．CCl4晶体
C．NaCl晶体 D．金属钠
解析 SiO2晶体中只含共价键；CCl4晶体中含有共价键和分子间作用力；NaCl晶体中只含有离子键；金属钠中只含有金属键。
答案 B
6．1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是( )
A．Na＋(g)＋Cl－(g)―→NaCl(s) ΔH
B．Na(s)＋Cl2(g)―→NaCl(s) ΔH1
C．Na(s)―→Na(g) ΔH2
D．Na(g)－e－―→Na＋(g) ΔH3
解析 在热化学方程式中，各物质的化学计量数表示其物质的量，只有A选项能表示1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热。
答案 A
7．(双选)北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出了碱金属的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性(超导临界温度为18 K)。下列关于K3C60的组成与结构的分析正确的是( )
A. K3C60中既有离子键又有非极性键
B. 1 mol K3C60中含有的离子数为63 NA
C．该晶体在熔融状态下能导电
D．该物质的化学式可写成KC20
解析 该离子晶体由K＋与C组成，故K3C60中既有离子键，又有非极性键，A项正确；1 mol K3C60中含有3 mol K＋和1 mol C，其离子总数为4 NA，B项不正确；因离子晶体在熔融状态和水溶液中能导电，故C项正确；C是一个原子团，其化学式不能约简为KC20，D项不正确。
答案 AC
8．(双选)分析化学中常用X-射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体可表示为[MxFey(CN)z]，研究表明它的结构特性是Fe2＋、Fe3＋分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN－位于立方体的棱上，其晶体中的阴离子晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是( )
A．该晶体是原子晶体
B. M的离子位于上述晶胞的面心，呈＋2价
C．M的离子位于上述晶胞体心，呈＋1价，且M＋空缺率为50%(体心中没有M＋的占总体心的百分数)
D．晶体的化学式可表示为MFe2(CN)6，且M为＋1价
解析 这是一道非常新颖的结合有机化学的晶体题。首先根据结构粒子是离子，可确定该晶体为离子晶体，并非原子晶体。观察阴离子晶胞可知，Fe2＋、Fe3＋共占据8个顶点，分别平均分摊到4×＝个，CN－在棱上，分摊到12×＝3个，再根据阴阳离子所带电荷，可确定晶胞中阴离子组成为[Fe(CN)3]0.5－，扩大2倍(相当于2个阴离子晶胞)得[Fe2(CN)6]－，显然，所对应的阳离子只能为＋1价，形成MFe2(CN)6，即2个晶胞共有1个M＋阳离子，根据晶胞知识，知其只能位于体心，且每2个晶胞中有一个M＋，另一个必无，即空缺率为50%。故答案应选C和D。
答案 CD
9．叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近，其盐稳定，但遭撞击可迅速分解生成氮气，有关叠氮酸的叙述有①NaN3的水溶液呈碱性；②HN3的固体属于分子晶体；③NaN3的固体属于离子晶体；④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中正确的有( )
A. ①②③ B. ②③④
C. ①③④ D．全对
解析 HN3为弱酸，故NaN3水解后溶液呈碱性，①正确；HN3为共价化合物，其晶体为分子晶体，故②正确；NaN3是盐类，属离子化合物形成的离子晶体，故③正确；NaN3受撞击后产生大量气体，可起到缓冲外界撞击的作用，因此可用于汽车的防撞保护气囊，故④正确，所以选D。
答案 D
10．(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了________的作用力；碘的升华，粒子间克服了________的作用力。三种晶体熔点由高到低的顺序是__________________________________。
(2)下列六种晶体：①CO2，②NaCl，③Na，④Si，⑤CS2，⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为________________(填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有________，由非极性键形成的非极性分子有________，能形成分子晶体的物质是________，含有氢键的晶体的化学式是________，属于离子晶体的是________，属于原子晶体的是________，五种物质的熔点由高到低的顺序是_________________________________________。
(4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：
A．固态时能导电，能溶于盐酸
B．能溶于CS2，不溶于水
C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水
D．固态、液态时均不导电，熔点为3500 ℃
试推断它们的晶体类型：
A．________； B.________；
C．________； D.________。
(5)下图中A～D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称：
A________；B________；C________；D________。
解析 (1)氯酸钾是离子晶体，熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力；二氧化硅是原子晶体，熔化原子晶体时需要克服共价键的作用力；碘为分子晶体，熔化分子晶体时需要克服的是分子间的作用力。由于原子晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体，所以原子晶体的熔点最高，其次是离子晶体，由于分子间作用力与化学键相比较要小得多，所以碘的熔点最低。
(2)先把六种晶体分类。原子晶体：④、⑥；离子晶体：②；金属晶体：③；分子晶体：①、⑤。由于C的原子半径小于Si的原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅。CO2和CS2同属于分子晶体，其熔点与相对分子质量成正比，故CS2熔点高于CO2。Na在通常状态下是固态，而CS2是液态，CO2是气态，所以Na的熔点高于CS2和CO2；Na在水中反应时即熔化成小球，说明它的熔点较NaCl低。
答案 (1)离子键 共价键 分子间 二氧化硅＞氯酸钾＞碘
(2)①⑤③②④⑥
(3)CO2 H2 H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC SiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2
(4)金属晶体 分子晶体 离子晶体 原子晶体
(5)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
11．如下图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列。
(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图。
(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个。
(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Na＋的个数等于________，即(填计算式)______________________________；Cl－的个数等于________，即(填计算式)______________________________。
(4)设NaCl的摩尔质量为M g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为____________cm。
解析 (1)如答案图。
(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个。
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是(均摊法)：图NaCl晶胞中，含Na＋离子8×＋6×＝4个；含Cl－离子12×＋1＝4个。
(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋离子间的距离为a cm，一个晶胞中含有4个Na＋和4个Cl－，则·NA＝M，即a＝，所以Na＋间的最近距离为·。
答案 (1)如图
(2)12
(3)4 8×＋6×＝4 4 12×＋1＝4
(4)
12．已知硅酸盐和石英的晶格能如下表：
硅酸盐矿物和石英
晶格能(kJ·mol－1)
橄榄石
4400
辉石
4100
角闪石
3800
云母
3800
长石
2400
石英
2600
回答下列问题。
(1)橄榄石和云母晶出的顺序是___________________。
(2)石英总是在各种硅酸盐析出后才析出的原因是
___________________________________________
___________________________________________。
(3)推测长石和辉石的熔点顺序为________，硬度大小顺序为________。
解析 根据岩浆晶出规则，分析表中晶格能数据可知，橄榄石的晶格能大于云母的晶格能，所以橄榄石先析出；石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出，主要原因是晶格能较小，同时它不容易在岩浆中达到饱和浓度，所以只有当各种金属离子以硅酸盐的形式析出后，石英的浓度才达到饱和；长石的晶格能不如辉石的大，故辉石的熔点高于长石，硬度大于长石。
答案 (1)橄榄石先晶出，云母后晶出
(2)石英的晶格能较小，同时它不容易在岩浆中达到饱和浓度
(3)辉石高于长石 辉石大于长石
双基限时练(九) 晶体的常识
1．下列关于晶体的说法中，不正确的是( )
A．凡具有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体内部粒子按一定规律周期性重复排列
C．晶胞是晶体结构的基本单元
D．晶体尽量采用紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
解析 晶体有规则的几何外形，这是自发形成的，但有规则几何外形的固体不一定是晶体，这与形成规则几何外形的过程有关，所以A项错误。晶体之所以能自发地形成规则几何外形，是因为晶体内部粒子按一定规律周期性重复排列，晶体的基本结构单元—晶胞的无隙并置排列是晶体稳定性的需要。
答案 A
2．下列区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是( )
A．测定熔、沸点 B．观察外形
C. X-射线衍射 D．比较硬度
解析 从外形和某些物理性质可以初步鉴别晶体和非晶体，但不一定可靠。区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验。
答案 C
3．(双选)下列物质中属于晶体的是( )
A．玻璃 B．食盐
C．橡胶 D．水晶
解析 玻璃、橡胶没有规则的几何外形，可以根据需要加工成不同的形状，且它们都不是纯净物，因而不是晶体；食盐和水晶有规则的几何外形，可以自发地呈现多面体结构，内部微粒在空间按一定规律周期性重复排列，属于晶体。
答案 BD
4.
某离子化合物的晶胞如图所示。阳离子位于晶胞的中心，阴离子位于晶胞的8个顶点上，则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为( )
A．1：8
B．1：4
C．1：2
D．1：1
解析 离子晶体是由晶胞在三维空间里通过无隙并置构成的。由图可知，阳离子位于晶胞的中心，属于该晶胞的数目为1，阴离子位于晶胞的8个顶点上，属于该晶胞的数目为8×1/8＝1，因此，阴离子与阳离子的个数比为1：1。
答案 D
5．如右图所示石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为( )
A．2 B．3
C．4 D．6
解析 每个碳原子被3个正六边形共用，因此每个正六边形占有这个碳原子的，所以每个正六边形占有碳原子数目为6×＝2个，故选A项。
答案 A
6．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是( )
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．玻离态水能使X-射线产生衍射
解析 玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，不能使X－射线产生衍射；因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
答案 C
7．某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A．3：9：4 B．1：4：2
C．2：9：4 D．3：8：4
解析 采用均摊法，处于顶点上的A粒子被12个这种结构共有；处于竖直棱上的B粒子被6个这种结构共有，处于上下平面的棱上的B粒子被4个这种结构共有；C粒子位于体心，属于这个结构单元。因此A、B、C三种粒子数之比为：：1＝1：4：2。
答案 B
8.
如图所示，一块密度、厚度均匀的矩形被测样品，长AB为宽CD的两倍，若多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，这块样品一定是( )
A．金属 B．半导体
C．非晶体 D．晶体
解析 多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，说明此样品，不具有各向异性的性质，即不是晶体。已知条件中没有提到半导体单向导电的性质，不能判断是不是半导体，无论金属还是非金属都是有电阻的。
答案 C
9．氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气做能源，必须安全有效地储存氢气。据研究镧(La)镍(Ni)合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如下图所示。则这种合金的化学式为( )
A．LaNi6 B．LaNi3
C．LaNi4 D．LaNi5
解析 分析La原子：12个位于顶点、2个位于面的中心，一个La原子被上面三个晶胞和下面三个晶胞共用。一个最小单元实际占有La原子：12×＋2×＝3。分析Ni原子：18个位于面上、6个位于该最小单元内，该最小单元实际占有Ni原子：18×＋6＝15。所以La、Ni原子个数比为1：5。
答案 D
10．已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)。其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子，则这个基本结构单元由________个硼原子构成，共含有________个B—B键。
解析 观察图示可知每个顶点被5个等边三角形所共有，则每个顶点的硼原子的属于一个等边三角形，可知一个等边三角形实际占有的顶点数为3×＝个，所以二十个等边三角形总共占有的顶点数为20×＝12个。基本结构单元中的B—B键的键数即为二十面体的棱边数，计算方法有以下2种，方法一：每个硼原子核外有5个电子，12个硼原子所含电子数为5×12＝60个，每2个电子形成共用电子对，共用电子对数目即为B—B键数目，则B—B键数目为60×＝30个。方法二：二十面体有20个等边三角形，而等边三角形的每条边均被2个三角形所共用，所以二十面体棱边数为20×3×＝30个。
答案 12 30
11．石墨的片层结构如图所示，试回答：
(1)石墨晶体每一层内碳原子数与C—C化学键之比是________。
(2)n g碳原子可构成________个正六边形。
解析 (1)分析每一个正六边形：①所占的碳原子数为6×1/3＝2；②所占的C—C键数为6×＝3，故答案为2：3。
(2)n g碳原子个数为NA，故答案为NA。
答案 (1)2：3
(2)NA·n/24
12．A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，B、C、D同周期，A、D同主族，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。
根据以上信息，回答下列问题。
(1)A和D的氢化物中，沸点较低的是________(选填“A”或“D”)；A和B的离子中，半径较小的是________(填离子符号)。
(2)元素C在元素周期表中的位置是________。
(3)A和E可组成离子化合物，其晶胞结构如上图所示，阳离子(用“?”表示)位于该正方体的顶点和面心，阴离子(用“o”表示)均位于小正方体中心。该化合物的电子式是________。
解析 本题的突破点主要是“B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水”，结合其他题给条件，可知C是Al元素。根据题干所给条件，不能确定A、D所在的族，必须结合图确定，由于E与其他元素既不在同周期，也不在同主族，还是前20号元素中原子序数最大的，因此只能是Ca。根据上图晶胞中阳离子与阴离子个数比为1?2，可知A必为F，D为Cl，B、C、D位于同周期，则B为Na(Mg(OH)2不与Al(OH)3反应)，A、E形成的化合物为CaF2，A、D的氢化物为HF、HCl，因HF分子间含有氢键，其沸点较高，F－与Na＋具有相同的核外电子层排布，核电荷数越小，离子半径反而越大，故Na＋半径较小。
答案 (1)D Na＋
(2)第三周期、ⅢA族
(3)[：：]－Ca2＋[：：]－
