第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下列说法不正确的是( )
A．晶体具有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点
B．晶体与非晶体具有相同的性质
C．部分电子表、电脑的显示器是由液晶材料制成的
D．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景
2．下列关于特殊聚集状态的应用的描述中，错误的是( )
A．运用等离子束切割金属
B．晶体合金的硬度和强度均比非晶体合金的硬度和强度高
C．液晶用于各种显示仪器上
D．化妆品中加入纳米颗粒可使其具备防紫外线的功能
3．下列有关等离子体的叙述，不正确的是( )
A．等离子体是物质的另一种聚集状态
B．等离子体是很好的导体
C．水可能形成等离子体状态
D．等离子体中的微粒不带电荷
4．下列途径不能得到晶体的是( )
A．FeCl3蒸气冷凝
B．熔融态SiO2热液缓慢冷却
C．熔融态SiO2快速冷却
D．CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却
5．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体
B．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点
C.假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
6．下列关于各向异性的描述中正确的是( )
A．各向异性是指非晶体没有规则的几何形状
B．各向异性是指非晶体的物理性质与方向的关系
C．各向异性是指非晶体的内部结构与方向有关
D．各向异性是指晶体的物理性质与方向的关系
7．下列哪些性质或方法不能区别晶体与玻璃体( )
A.各向异性
B．X射线衍射
C．导电性
D．原子在三维空间里呈周期性有序排列
8．关于晶体的自范性，下列叙述正确的是( )
A．破损的晶体能自动变成规则的多面体
B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块
C．圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性
D.由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性
9．在研究晶体结构的时候，通常可以用“切割法”来计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，从而确定其化学式。现有四种晶体的结构模型如图所示，其中化学式不属于AB型的是( )
10．钙、钛、氧可形成如图所示的晶胞，则所形成的物质的化学式可表示为( )
A．Ca8TiO12B．Ca4TiO6
C．Ca4TiO3D．CaTiO3
11．现有四种晶体的晶胞，其微粒质点排列方式如图所示，其中化学式正确的是( )
A.AB2 B.EF2 C.XY3Z D.AB3
12.
纳米材料的表面微粒数占微粒总数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面微粒数占总微粒数的百分数为( )
A.33.3%B．50%
C.87.5%D．96.3%
13．在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，会发现不同方向石蜡熔化的快慢不同，这是晶体的( )
A.自范性B．均一性
C.晶胞“无隙并置”性D．各向异性
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1．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165K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正确的是( )
A．玻璃态是水的一种特殊状态
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．水由液态变为玻璃态，体积缩小
D．玻璃态的水是分子晶体
2.
某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A．1∶4∶2 B．2∶9∶4
C．3∶8∶4D．3∶9∶4
3．钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为( )
A．VO3 B．VO2C．V2O3 D．V2O4
4.
最近发现一种由钛(Ti)原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为( )
A．TiCB．Ti13C14
C．Ti4C7D．Ti14C13
5．原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为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( )
A．(，0，0) B．(0，，0)
C．(，，) D．(，，)
二、非选择题
6．下列物质中，常温下属于晶体的是________(填序号，下同)，没有固定熔点的固体是________。
①铝 ②氯化钾 ③氢氧化钠 ④二氧化碳 ⑤塑料 ⑥玻璃 ⑦铁矿石 ⑧硫酸 ⑨石蜡
7．某晶体的晶胞结构如图所示，请回答下列问题：
(1)晶体中每个Y粒子同时吸引着________个X粒子，每个X粒子同时吸引着________个Y粒子，该晶体的化学式为________________________________________________________________________。
(2)晶体中每个X粒子周围与它最近且距离相等的X粒子共有________个。
(3)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol－1，晶体密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NAmol－1，则晶体中两个最近的X粒子间的距离为________cm。
8．金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一，具有典型的四方晶系结构，其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示：
(1)4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是________。
(2)若A、B、C原子的坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D原子的坐标为D(0.19a，________，________)；若晶胞底面边长为x，则钛氧键的键长d＝__________________________(用代数式表示)。
学科素养升级练 进阶训练第三层
1．单质铁的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的图应为( )
2.
石墨晶体为层状结构，每一层均为碳原子与周围其他3个碳原子相结合而成的平面片层，同层相邻碳原子间距142pm、相邻片层间距为335pm。如图是其晶体结构片层俯视图。每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子为( )
A．6 B．4C．3 D．2
3.
如图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品最可能是( )
A．金属 B．半导体C．非晶体 D．晶体
4.已知：离子晶体中与一个离子紧邻的异电性离子的数目称为配位数。
(1)图1是NaCl晶体的晶胞，●表示Cl－，○表示Na＋。该晶胞中实际含有的Na＋数为________，Cl－的配位数是________。
(2)图2是CsCl晶体的晶胞，●表示Cl－，○表示Cs＋。该晶胞中实际含有的Cl－数为________，Cs＋的配位数是________。
(3)图3是CaF2的晶胞，●位于顶角和面心，○位于大立方体对角线处。●表示的离子是________，它的配位数是________；○表示的离子是________，它的配位数是________。
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
必备知识基础练
1．答案：B
解析：晶体有固定的熔点，自范性、各向异性，非晶体无固定的熔点，故A正确；晶体与非晶体内部结构不同，故表现的性质不同，故B错误；部分电子表、电脑的显示器是由液晶材料制成的，需要的驱动电压很低，故C正确；等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景，等离子体技术在新能源行业、聚合物薄膜、材料防腐蚀等方面前景可观，故D正确；故选B。
2．答案：B
解析：运用等离子束切割金属，是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化，故A正确；某些非晶体合金的硬度和强度比晶体合金的硬度和强度高，故B错误；液晶用于各种显示仪器上，液晶具有显著的电光特性，故C正确；纳米颗粒具有极强的紫外线屏蔽能力，化妆品中加入纳米颗粒可使其具备防紫外线的功能，故D正确；故选B。
3．答案：D
解析：等离子体由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，是物质的另一种聚集状态，故A正确；等离子体具有良好的导电性，是很好的导体，故B正确；通过强热、电磁辐射等方式也能使水形成等离子体，故C正确；等离子体中的微粒带有电荷，而且能自由移动，所以等离子体具有良好的导电性，故D错误；故选D。
4．答案：C
解析：得到晶体一般有三条途径：①熔融态物质凝固；②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出。
FeCl3蒸气冷凝得到氯化铁晶体，A不符合题意；熔融态SiO2热液缓慢冷却可以得到SiO2晶体，B不符合题意；熔融态物质急速冷却得到玻璃态物质，不属于晶体，C符合题意；硫酸不挥发，所以CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却可以得到硫酸铜晶体，D不符合题意。
5．答案：C
解析：得到晶体一般有三条途径：①熔融态物质凝固；②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出，所以将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体是晶体，A错误；晶体具有固定的熔沸点，而非晶体没有固定熔沸点，而是在一定温度范围内熔化，石蜡和玻璃都是非晶体，故它们都没有固定的熔点，B错误；硬度是衡量固体软硬程度的指标，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，故可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品，C正确；晶体具有各向异性，蓝宝石属于晶体，在不同方向上硬度有一些差异，D错误。
6．答案：D
解析：各向异性指晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质，综上所述，故选D。
7．答案：C
解析：根据晶体的特点和性质可知，晶体具有规则的几何外形、物理性质具有各向异性、衍射时能看到谱线、且晶体除金属晶体外，一般不容易导电，故选C项。
8．答案：B
解析：晶体的自范性即晶体能够自发地呈现多面体外形的性质，但“自发”过程的实现仍需要一定的条件，A项错误；缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中析出完美的立方体晶块，B项正确；圆形并不是晶体冰本身自发形成的形状，而是受容器限制形成的，C项错误；玻璃是非晶体，D项错误；故选B。
9．答案：C
解析：晶胞中A位于顶点，晶胞平均含有A为8×＝1，B位于晶胞的体心，含有1个，则化学式为AB，故A不符合题意；A、B均位于晶胞的顶点，各占4×＝，化学式为AB，故B不符合题意；晶胞中A位于顶点，晶胞平均含有A为8×＝1，B位于晶胞的棱心，含有B为12×＝3，化学式不属AB型，故C符合题意；A位于晶胞的顶点和面心，共有8×＋6×＝4，B位于晶胞的棱和体心，共有12×＋1＝4，化学式为AB，故D不符合题意。故选C。
10．答案：D
解析：根据均摊法，由晶胞结构图可知，Ca位于晶胞顶点上，数目为8×＝1，Ti位于晶胞体心处，数目为1，O位于棱上，数目为12×＝3，故所形成的物质的化学式为CaTiO3；故选D。
11．答案：C
解析：B原子位于顶点，个数为8×＝1，A原子位于内部，个数为1，所以化学式为AB，A错误；E、F分别占据4个顶点，个数相同，化学式为EF，B错误；Z原子位于顶点，个数为8×＝1，X原子位于内部，个数为1，Y原子位于面心，个数为6×＝3，所以化学式为XY3Z，C正确；A原子位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，B原子位于棱心和内部，个数为1＋12×＝4，所以化学式为AB，D错误；故选C。
12．答案：D
解析：该纳米颗粒的结构与氯化钠晶胞的结构不同，它是一个完整的颗粒结构，不为其他结构共用。8个顶点、12条棱的中点、6个面的中心共26个粒子，立方体的中心有1个粒子，所以表面微粒数占总微粒数×100%＝96.3%；故选D。
13．答案：D
解析：题述现象与晶体的各向异性有关，晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的导热性等性质是不同的，综上所述，故选D。
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1．答案：A
解析：水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态，这四种状态不同，所以玻璃态是水的一种特殊状态，A正确；玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，相同质量、相同密度的玻璃态的水其体积不变，B、C错误；玻璃态的水不存在晶体结构，所以不属于分子晶体，D错误；故选A。
2．答案：A
解析：根据均摊法，一个晶胞中粒子A的个数为6×＝0.5，粒子B的个数为6×＋3×＝2，粒子C的个数为1，所以A、B、C三种粒子数之比为0.5∶2∶1＝1∶4∶2，故A正确；故选A。
3．答案：B
解析：由晶胞图可知，V位于晶胞顶点和体心，V的个数为1＋8×＝2，有4个O位于晶胞面上，2个O位于晶胞内部，则O的个数为4×＋2＝4，则该晶体的化学式为VO2，故B正确；故选B。
4．答案：D
解析：该物质由分子构成，根据分子模型可知一个分子中含有12＋1＝13个碳原子，8＋6＝14个钛原子，所以分子式为Ti14C13；故选D。
5．答案：D
解析：对照晶胞图及A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)的坐标，选A为参照点，可知D在对角线的1/4处，运用比例关系可知D原子的坐标参数为( ，，)，D正确；故选D。
6．答案：①②③ ⑤⑥⑦⑨
解析：①铝有固定的熔点，是纯净物，属于晶体；③氢氧化钠和②氯化钾都是离子化合物，都有固定的熔点，均属于晶体；④二氧化碳有固定的熔点，其固态干冰属于分子晶体，但二氧化碳在常温下为气体；⑤塑料、⑥玻璃没有固定的熔点，都不属于晶体；⑦铁矿石是混合物，没有固定的熔点，不属于晶体；⑧硫酸有固定的熔点，在固态时能形成分子晶体，但常温下硫酸是液体；⑨石蜡是多种烃类的混合物，没有固定的熔点，不属于晶体。所以常温下属于晶体的是①②③；没有固定熔点的固体是⑤⑥⑦⑨。
7．答案：(1)4 8 XY2(或Y2X) (2)12 (3)×
解析：(1)由题图可得，晶体中每个Y粒子同时吸引着4个X粒子；在题图所示晶胞中，以面心处的X粒子为研究对象，每个X粒子同时吸引着4个Y粒子，而每个X粒子被2个晶胞所共用，则在晶体中每个X粒子同时吸引着4×2＝8个Y粒子；一个晶胞中含有X粒子的数目为8×＋6×＝4，含有Y粒子的数目为8，X、Y粒子数目之比为1∶2，故该晶体的化学式为XY2或Y2X；
(2)由晶胞结构可知，以顶点的X粒子为研究对象，一个晶胞内与之距离最近且相等的X粒子位于面心处，有3个，而每个顶点X粒子被8个晶胞所共用，每个面心X粒子被2个晶胞所共用，则晶体中与X粒子距离最近且相等的X粒子的数目为8×3×＝12；
(3)设该晶胞的边长为acm，则可得a3cm3×ρg·cm－3×NAmol－1＝4×Mg·mol－1，解得a＝，晶胞的边长为晶体中两个最近的X粒子间距离的倍，则晶体中两个最近的X粒子间的距离为×cm。
8．答案：(1)B、D (2)0.81a 0.5c 0.31×x
解析：根据晶胞结构分析，四方晶胞中，顶点粒子占，面上粒子占，内部粒子为整个晶胞所有，晶体化学式为TiO2，O的数目应为Ti数目的2倍，顶点和体心的原子共2个，面上和内部原子共4个，故B、D代表氧原子；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)，根据题意，体心Ti原子的坐标为(0.5a，0.5a，0.5c)，B、C两点的坐标差为(0.31a，0.31a，0)，则D原子的坐标为D(0.5a－0.31a，0.5a＋0.31a，0.5c)，即(0.19a，0.81a，0.5c)；金红石晶胞中，Ti处于顶点和体心，顶点C到B的距离即为钛氧键的键长，即为d，d＝(a－0.69a)×＝0.31×a，由于底边长为x，所以d＝0.31×x。
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1．答案：A
解析：按甲中虚线方向(面对角线)切割，甲中得到长方形结构，晶胞体心的Fe原子处于长方体的中心，每个长方形顶点都被Fe原子占据，若按该虚线切乙，则切得的图形中含有甲切割得到的4个长方形结构，则图形A符合，故选A。
2．答案：D
解析：如题图，每个碳原子与周围三个碳原子相连，每个六边形中的一个碳原子占，六边形占有的碳原子为×6＝2，故选D。
3．答案：D
解析：由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则具有各向同性，故该样品为晶体。
4．答案：(1)4 6 (2)1 8 (3)Ca2＋ 8 F－ 4
解析：(1)由NaCl晶体的晶胞示意图知：钠离子位于棱边的中点和体心，则该晶胞中实际含有的Na＋数为×12＋1＝4，Cl－的配位数是6。
(2)由CsCl晶体的晶胞示意图知：氯离子位于晶胞的顶点，该晶胞中实际含有的Cl－数为×8＝1，Cs＋的配位数是8。
(3)图3是CaF2的晶胞，●位于顶角和面心，则数目为×8＋6×＝4，○位于大立方体对角线处，则数目为8，二者比值为1∶2，则●表示的离子是Ca2＋，由晶胞示意图知，Ca2＋的配位数是8；○表示的离子是F－，它的配位数是4。第四节 配合物与超分子
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下列物质不能作为配合物的配体的是( )
A．H2OB．NH
C．NH3D．SCN－
2．NH3和BF3可以通过配位键形成化合物NH3·BF3，下列说法正确的是( )
A．NH3、BF3都是平面三角形分子
B．NH3、BF3的中心原子采取的都是sp3杂化
C．形成配合物时NH3中N原子提供的是孤电子对，BF3中B原子提供空轨道
D．形成配合物时BF3中B原子提供的是孤电子对，NH3中N原子提供空轨道
3．下列说法不正确的是( )
A．超分子定义中的分子是广义的，包括离子
B．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
C．标况下22.4LC2H2中所含的π键数和18g冰中所含的氢键数均为2NA
D．等离子体是一种特殊的气体，存在于我们周围，如在蜡烛的火焰里
4．利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是( )
A．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯
B．C60能与“杯酚”形成超分子
C．C70不能与“杯酚”形成超分子
D．“杯酚”能够循环使用
5.下列现象与形成配合物无关的是( )
A．Fe3＋与SCN－不能大量共存
B．向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水，呈绿色，再加水，呈蓝色
C．Cu与浓HNO3反应后，溶液呈绿色；Cu与稀HNO3反应后，溶液呈蓝色
D．向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量，先出现白色沉淀，继而消失
6．下列不属于配合物的是( )
A．[Cu(NH3)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．[Zn(NH3)4]SO4·H2O
7．如图所示是卟啉配合物叶绿素的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．该叶绿素只含有H、Mg、C元素
B．该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C．该叶绿素是配合物，其配位体是N元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
8．以下微粒含配位键的是( )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)5
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A.①②④⑦⑧B．①④⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑦D．全部
9．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是( )
A.NH4NO3B．NaOH
C．H2SO4D．H2O
10．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液；在深蓝色溶液中加入等体积的95%乙醇，深蓝色溶液变浑浊，静置后有深蓝色晶体析出。下列对此现象说法正确的是( )
A．[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B．[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为平面正方形，中心离子Cu2＋采用sp3杂化
C．[Cu(NH3)4]SO4会与乙醇发生反应生成深蓝色晶体
D．[Cu(NH3)4]SO4含有NH3分子，其水溶液中也含有NH3分子
11．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A．配合物的中心离子配位数为2
B．该配合物的配位原子是N原子
C．中心离子是Pt4＋
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不是配位体
12．众多的配合物溶于水后易电离为配离子，但配离子难以进一步发生电离。＋3价的钴形成的配合物为CoClm·nNH3，若中心原子配位数为6，1mol配合物与AgNO3溶液反应时最多可得到1mol沉淀物，则m、n的数值分别为( )
A．1、5 B．5、1 C．3、4 D．3、5
13．利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物，加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程，如图所示。下列说法不正确的是( )
A.杯酚分子与C60可以形成分子间氢键
B．C60和C70互为同素异形体
C．图中杯酚分子与C60可能是借助分子间作用力形成超分子
D．利用杯酚分离C60和C70说明人类已经能够从分子层面进行物质的分离和提纯
14.
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。如图是18－冠－6与钾离子以配位键结合形成的超分子结构示意图。下列说法错误的是( )
A．冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键
B．中心原子K＋的配位数为6
C．冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有阴离子
D．这类配合物晶体是分子晶体
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1．配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：
(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]－生成，则[Al(OH)4]－中存在________(填序号)。
a.共价键 b．非极性键 c．配位键 d．σ键 e．π键
(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为______________________，第二种配合物的结构可表示为______________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是____________________。(提示：TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2。)
2．(1)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图(如图所示)的相应位置补填缺少的配体________。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。
(3)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间结构，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________________。
3．(1)将Cu单质的粉末加入NH3的浓溶液中，通入O2充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是______________________________________________。
(2)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有________mol配位键。
(3)由H、N、O、S、Cu5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p 甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)该超分子中存在的化学键类型有________。
A．σ键B．π键
C．离子键D．氢键
(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是________(填元素符号)，p 甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有___________________________________。
5．Fe为过渡金属元素，在工业生产中具有重要的用途。
(1)Fe(CO)5中铁的化合价为0，则该物质中含有的化学键类型有________(填字母)。
A．离子键B．极性共价键
C．非极性共价键D．配位键
(2)NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4，该配合物中心离子的配位数为________。
6．回答下列问题：
(1)
含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2＋，配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。
(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是______________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为__________________，其中Fe的配位数为________________。
学科素养升级练 进阶训练第三层
1．为研究配合物的形成及性质，研究小组进行如下实验。下列说法不正确的是( )
序号 实验步骤 实验现象或结论
① 向CuSO4溶液中逐滴加入氨水至过量 产生蓝色沉淀，后溶解，得到深蓝色的溶液
② 再加入无水乙醇 得到深蓝色晶体
③ 测定深蓝色晶体的结构 晶体的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O
④ 将深蓝色晶体洗净后溶于水配成溶液，再加入稀NaOH溶液 无蓝色沉淀生成
⑤ 向实验①溶液中插入光亮铁丝 一段时间后铁丝表面有金属光泽的红色固体析出
A.由实验①～③可知，配离子的稳定性：
[Cu(H2O)4]2＋<[Cu(NH3)4]2＋
B．加入乙醇有晶体析出是因为离子晶体在极性较弱的乙醇中溶解度小
C．向实验④深蓝色溶液中加入BaCl2溶液，不会产生白色沉淀
D．由实验⑤可知，铜离子与NH3形成配合物的过程是可逆反应
2．配合物Pt(NH3)2Cl2存在顺反两种同分异构体，它们的一些性质如下表所示：
配合物 颜色 极性 在水中的溶解度 抗癌活性
M 棕黄色 极性 0.2577g/100g水 有活性
N 淡黄色 非极性 0.0366g/100g水 无活性
下列说法正确的是( )
A．1molPt(NH3)2Cl2中含σ键数目为4NA
B．配合物M是Pt(NH3)2Cl2的反式异构体
C．Pt(NH3)2Cl2的配位体是NH3和Cl－，配位数是4
D．向Pt(NH3)2Cl2溶液中加入AgNO3溶液，产生白色沉淀
3.
某同学对甲苯与高锰酸钾水溶液反应速率做了如下两个实验探究：
实验Ⅰ.取一定量的甲苯与一定体积，一定浓度的高锰酸钾水溶液，混合，振荡10min，缓慢褪色。
实验Ⅱ.在实验Ⅰ的试剂取量基础上，再加入120g·L－1的冠醚(18－冠－6)，振荡，4～5min褪色。
下列有关说法错误的是( )
A．冠醚是该反应的催化剂
B．K＋与冠醚形成超分子，这种超分子可溶于甲苯
C．冠醚与K＋之间以配位键结合
D．实验Ⅰ反应速率小的原因是高锰酸钾不溶于甲苯，氧化剂MnO与还原剂甲苯接触不充分
[答题区]
题号 1 2 3
答案
4.氮化硼(BN)晶体是一种新型无机合成材料。用硼砂(Na2B4O7)和尿素反应可以得到氮化硼：Na2B4O7＋2CO(NH2)2===4BN＋Na2O＋4H2O＋2CO2↑。根据要求回答下列问题：
(1)组成反应物的所有元素中，第一电离能最大的是________________(填元素符号)。
(2)尿素分子()中π键与σ键数目之比为________。
(3)一定条件下尿素分子可形成六角形超分子(结构如图所示)。超分子中尿素分子间主要通过________结合。
(4)图示超分子的纵轴方向有一“通道”。直链烷烃分子刚好能进入通道，并形成超分子的包合物；支链烷烃因含有侧链，空间体积较大而无法进入“通道”。利用这一性质可以实现直链烷烃和支链烷烃的分离。
①直链烷烃分子进入“通道”时，通过________与超分子结合，从而形成超分子包合物。
②下列物质可以通过尿素超分子进行分离的是________(填标号)。
A．乙烷和丁烷B．丁烷和异丁烷
C．异戊烷和新戊烷D．氯化钠和氯化钾
第四节 配合物与超分子
必备知识基础练
1．答案：B
解析：H2O中O原子有孤电子对，可以作为配合物的配体，A不符合题意；NH中N、H原子均没有孤电子对，不能作为配体，B符合题意；NH3中N原子有孤电子对，可以作为配合物的配体，C不符合题意；SCN－中S、N原子均含有孤电子对，可以作为配合物的配体，D不符合题意；故选B。
2．答案：C
解析：NH3是三角锥形分子，A错误；NH3中N原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，采取的是sp3杂化，BF3中B形成3个σ键，无孤电子对，B原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，采取的是sp2杂化，B错误；NH3中，N原子有孤电子对，所以NH3提供孤电子对，BF3提供空轨道，形成配位键，C正确，D错误；故选C。
3．答案：B
解析：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体称为超分子，超分子定义中的分子是广义的，包括离子，故A正确；在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤电子对，故B错误；乙炔的结构式为H—C≡C—H，则1mol乙炔中含2molπ键，1mol冰中存在2mol氢键，标况下22.4LC2H2的物质的量为1mol，18g冰的物质的量也为1mol，则标况下22.4LC2H2中所含的π键数和18g冰中所含的氢键数均为2NA，故C正确；等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，等离子体在我们的生活中是无处不在的，如蜡烛微弱的火焰、花花绿绿的霓虹灯、耀眼的电弧焊，还有自然界中的雷电、极光等等，故D正确；故选B。
4．答案：A
解析：由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，而C70不能，C60与“杯酚”形成的超分子不能溶于甲苯，但不能证明C60是否能溶于甲苯，A错误；由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，故B正确；由题图可知，C70不能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，故C正确；通过溶剂氯仿的作用，破坏“杯酚”与C60形成的超分子，可实现将C60与C70分离，且“杯酚”能够循环使用，D正确；故选A。
5．答案：C
解析：Fe3＋与SCN－能通过配位键形成[Fe(SCN)n]3－n(n＝1～6)，故二者在溶液中不能大量共存，A项不符合；Cu与Cl2反应生成CuCl2，加少量水时，通过配位键形成绿色的配离子[CuCl4]2－，[CuCl4]2－稳定性相对较弱，加水稀释时，转化为蓝色的配离子[Cu(H2O)4]2＋，B项不符合；Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮，二氧化氮溶于硝酸铜溶液，溶液呈绿色，而Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜和NO，硝酸铜溶液呈蓝色，所以与配合物无关，C项符合题意；向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，生成白色沉淀Al(OH)3，NaOH溶液加至过量，沉淀消失，形成配离子[Al(OH)4]－，D项不符合；故选C。
6．答案：C
解析：配合物也叫络合物，为一类具有特征化学结构的化合物，由金属离子或原子(统称中心离子或原子)和围绕它的称为配位体(简称配体)的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成，配合物中中心原子提供空轨道，配体提供孤电子对。
[Cu(NH3)4]SO4·H2O中，铜离子提供空轨道、氨气分子中氮原子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属于配合物，故A错误；[Ag(NH3)2]OH中，银离子提供空轨道、NH3中氮原子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属于配合物，故B错误；KAl(SO4)2·12H2O是复盐，不含配体，不属于配合物，故C正确；[Zn(NH3)4]SO4·H2O中，锌离子提供空轨道、氨分子中氮原子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属于配合物，故D错误；故选C。
7．答案：B
解析：该化合物还含有O元素和N元素，A项错误；Mg的最高化合价为＋2，而化合物中Mg能与4个N原子作用，由此可以判断该化合物中Mg与N原子间形成配位键，该物质为配合物，B项正确；该化合物中配位原子为N原子，不能称N原子为配位体，同样也不能称N元素为配位体，因为配位体一般为离子或分子，C项错误；高分子化合物的相对分子质量在10000以上，D项错误；故选B。
8．答案：B
解析：①H＋提供空轨道，N2H4中N提供孤电子对，能形成配位键，故N2H中含有配位键；②CH4中C满足8电子稳定结构，H满足2电子稳定结构，无空轨道，无孤电子对，故CH4不含配位键；③OH－的电子式为[∶∶H]－，无空轨道，OH－不含配位键；④NH3中N含有孤电子对，H＋提供空轨道，可以形成配位键，NH含有配位键；⑤Fe(CO)5中Fe原子提供空轨道，CO提供孤电子对，可以形成配位键；⑥SCN－的电子式为[∶∶C N∶]－，Fe3＋提供空轨道，S提供孤电子对，Fe(SCN)3含有配位键；⑦H2O中O提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者形成配位键，故H3O＋含有配位键；⑧Ag＋有空轨道，NH3中的N上有孤电子对，则[Ag(NH3)2]OH含有配位键；故选B。
9．答案：A
解析：NH4NO3是离子化合物，含有离子键，N与O、N与H之间还存在共价键，NH中还存在配位键，A正确；NaOH是离子化合物，含有离子键，O与H之间还存在共价键，但不存在配位键，B错误；H2SO4是共价化合物，只存在共价键，C错误；H2O是共价化合物，只存在共价键，D错误，故选A。
10．答案：A
解析：[Cu(NH3)4]SO4中硫酸根离子和[Cu(NH3)4]2＋存在离子键，N原子和铜原子之间存在配位键，NH3中H和N之间存在极性共价键，所以[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有极性共价键、离子键、配位键，故A正确；[Cu(NH3)4]2＋的中心原子采用sp3杂化，形成4个杂化轨道，与4个氨分子形成4个配位键，中心原子无孤电子对，所以分子的空间结构为正四面体形，故B错误；[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，所以向溶液中加入乙醇后因为溶解度减小而不是与乙醇发生反应才析出蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4，故C错误；NH3为配体分子，则水溶液中不存在NH3，故D错误；故选A。
11．答案：C
解析：PtCl4·2NH3水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，说明NH3和Cl－均为配体，位于内界，该配合物为[PtCl4(NH3)2]。NH3和Cl－均为配体，配位数为2＋4＝6，A错误；Cl、N原子均有孤电子对，二者均为配位原子，B错误；NH3和Cl－均为配体，Pt4＋为中心离子，C正确；PtCl4·2NH3水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，说明NH3和Cl－均为配体，D错误；故选C。
12．答案：C
解析：由题干可知，Co显＋3价，配位体(NH3)显电中性，即配合物中含有三个Cl－，1mol该配合物生成1molAgCl沉淀，则1mol该配合物中含1mol外界离子Cl－，即配离子中含有2个Cl－，又因为Co3＋配位数为6，则配位体NH3为4个，故该配合物的化学式可写为：[CoCl2(NH3)4]Cl。故选C。
13．答案：A
解析：杯酚中的羟基之间形成氢键，而杯酚与C60不能形成氢键，故A错误；C60和C70是由石碳元素组成的不同单质，所以互为同素异形体，故B正确；两分子形成一体，作用力为分子间作用力，故C正确；利用杯酚分离C60和C70可以说人类能够从分子层面上进行分离，提纯，因为C60和C70单体为分子，所以D正确；故选A。
14．答案：D
解析：配位键是共价键的一种类型，是由一方提供空轨道，另一方提供孤电子对形成的共用电子对，故冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键，A正确；由图可知，中心原子K＋周围形成了6个配位键，故其配位数为6，B正确；由题干信息可知冠醚是皇冠状的分子，则冠醚与碱金属离子形成配合物是一个配位阳离子，故所得到的晶体里还有阴离子，C正确；由C项分析可知，该类化合物配合物晶体是由阴、阳离子组成的，故属于离子晶体，D错误；故选D。
关键能力综合练
1．答案：(1)acd (2)[CoBr(NH3)5]SO4
[Co(SO4)(NH3)5]Br 生成淡黄色沉淀
解析：(1)[Al(OH)4]－的中心原子Al采用sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道。Al最外层的3个电子分别与3个羟基形成σ键，还有一个空轨道接纳OH－中O的孤电子对形成配位键；羟基中的O和H形成σ键；所有键均属于共价键中的极性键。所以，a.共价键、c.配位键、d.σ键正确。
(2)Co(NH3)5BrSO4中共有7个分子或离子可做配体，而Co3＋的配位数是6，则外界可能是Br－或SO。在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，证明其外界为SO，则其结构为[CoBr(NH3)5]SO4；第二种配合物的结构应为[Co(SO4)(NH3)5]Br，在溶液中电离出Br－，所以，溶液中加AgNO3溶液时，生成淡黄色的AgBr沉淀。
(2)[Ni(NH3)6]2＋为配离子，Ni2＋与NH3之间为配位键；配体NH3中提供孤电子对的为N；
(3)[Zn(CN)4]2－中，Zn2＋提供空轨道，CN－中的C原子提供孤电子对，形成配位键，据此可写出结构：。
3．答案：(1)2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O (2)2 (3)SO 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2＋之间的配位键比NH3与Cu2＋之间的弱
解析：(1)深蓝色溶液中含有[Cu(NH3)4]2＋，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可写出离子方程式：2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O。
(2)NH中存在1个由氮原子提供孤电子对、H＋提供空轨道而形成的配位键，BF中存在1个由F－提供孤电子对、B原子提供空轨道而形成的配位键，故1molNH4BF4含有2mol配位键。
(3)由“阴离子呈四面体结构”，结合所提供的元素种类，可判断其阴离子为SO(sp3杂化，空间结构为正四面体形)。由“阳离子呈轴向狭长的八面体结构”可知，其阳离子中含2种配位体，由结构图中配位体的价键情况，可知1种配位体为NH3、1种配位体为H2O，综合可得其阳离子为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，则该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4。阳离子中有两种配位键，因为O原子的电负性大于N原子，故NH3与Cu2＋形成的配位键强于H2O与Cu2＋形成的配位键，所以加热时先失去H2O。
4．答案：(1)AB (2)C sp2和sp3
解析：(1)该超分子结构有双键，说明有σ键和π键，分子中不存在离子键，根据信息Mo形成配位键，因而答案选AB；
(2)CO作配体时C作配位原子，p 甲酸丁酯吡啶中有碳原子形成双键，说明其杂化方式为sp2，在丁基中C原子形成四个单键，为sp3杂化。
5．答案：(1)BD (2)6
解析：(1)化合物Fe(CO)5中含有的化学键类型：碳原子和氧原子之间的极性共价键，Fe和CO之间的配位键。
(2)在此配合物中配位体由1个NO和5个H2O分子构成，故该配合物中心离子的配位数为6。
6．答案：(1)6 1 (2)乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键 Cu2＋ (3) 4
解析：(1)该螯合物中Cd2＋与5个N原子、2个O原子形成化学键，其中与1个O原子形成的为共价键，另外的均为配位键，故1mol该配合物中通过螯合作用形成6mol配位键；该螯合物中无论是硝基中的N原子，还是NO中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为sp2杂化，即N只有1种杂化方式；(2)乙二胺中的两个N提供孤电子对给Mg2＋或Cu2＋，形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子；由于Cu半径大于Mg半径，Cu2＋与N形成配位键时“头碰头”重叠程度较大，其与乙二胺形成的化合物较稳定；(3)Fe能提供空轨道，而Cl能提供孤电子对，故FeCl3分子双聚时可形成配位键。蒸汽状态下FeCl3双聚分子的结构式为；其中Fe的配位数为4。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：由实验①～③可知，硫酸铜溶液中，铜离子以[Cu(H2O)4]2＋形式存在，逐滴加入氨水，最后生成[Cu(NH3)4]2＋，说明配离子的稳定性：[Cu(H2O)4]2＋<[Cu(NH3)4]2＋，故A正确；加入乙醇有晶体析出是因为离子晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O在极性较弱的乙醇中溶解度小，故B正确；向实验④深蓝色溶液[Cu(NH3)4]SO4，硫酸根是外界，可以电离出来，所以加入BaCl2溶液，会产生白色沉淀，故C错误；由实验⑤可知，铜离子与NH3形成配合物的过程是可逆反应，溶液中存在平衡[Cu(NH3)4]2＋ Cu2＋＋4NH3，插入光亮铁丝后，发生置换反应，生成铜，故D正确。综上所述，答案为C。
2．答案：C
解析：Pt(NH3)2Cl2含4个配位键，1个NH3分子中含3个N－H键，即1molPt(NH3)2Cl2中含σ键数目为10NA，A错误；配合物M中配位体NH3和Cl－在Pt原子的同一侧，具有活性，是Pt(NH3)2Cl2的顺式异构体，B错误；配合物Pt(NH3)2Cl2的中心原子是Pt2＋，配位体是NH3和Cl－，配位数是4，C正确；Pt(NH3)2Cl2中Cl－是配体，在溶液中不能电离出来，无法与AgNO3溶液反应生成AgCl，即不产生白色沉淀，D错误；故选C。
3．答案：C
解析：比较实验Ⅱ和实验Ⅰ可知，冠醚可将水相的催化剂转移至有机相，故冠醚可用作相转移催化剂，A项正确；K＋与冠醚形成超分子，这种超分子可溶于甲苯，加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入甲苯中，增大反应物的接触面积，提高氧化效果，B项正确；冠醚随环大小不同对阳离子具有选择性作用，并不是依靠配位键与K＋结合，C项错误；比较实验Ⅱ和实验Ⅰ可知，实验Ⅰ由于高锰酸钾不溶于甲苯，氧化剂高锰酸钾与还原剂甲苯接触不充分，导致褪色时间较长，反应速率较小，D项正确。答案选C。
4．答案：(1)N (2)1∶7 (3)氢键 (4)范德华力 B
解析：(1)同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，又由于第ⅡA族、第VA族元素的第一电离能反常，故N>O，所以组成反应物的所有元素中，N元素第一电离能最大。(2)尿素分子内只含一个双键，即只含一个π键，σ键数目为7，二者数目之比为1∶7。(3)由于存在的微粒为分子，应从分子间作用力方面考虑，H与N相连，且分子内还含有极性较强的碳氧双键，可以想到分子间可形成氢键。(4)①微粒为烷烃分子，不具备形成分子间氢键的条件，故作用力为范德华力。②不含支链的烷烃分子可进入“通道”，含有支链的烷烃分子不能进入“通道”。乙烷和丁烷都不含支链，不可分离；丁烷不含支链，异丁烷含有支链，可以分离；异戊烷和新戊烷都含有支链，不可分离；氯化钠和氯化钾均以离子形式存在，不可分离。第2课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下列叙述不正确的是( )
A．离子晶体中只含有离子键
B．含有离子键的晶体一定是离子晶体
C．离子晶体中可能含有共价键
D．有的离子晶体的阴离子或阳离子中存在电中性分子
2．仅由下列各组元素所组成的化合物，不可能形成离子晶体的是( )
A．H、O、SB．Na、H、O
C．K、Cl、OD．H、N、Cl
3．在冰晶石(Na3[AlF6])晶胞中，[AlF6]3－占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl－占据的位置，则冰晶石晶胞中含Na＋个数为( )
A．12B．8
C．4D．3
4．为了确定SbCl3、SbCl4、SbCl5是否为离子化合物，可进行下列实验，其中合理的是( )
A．观察常温下的状态，SbCl5是苍黄色液体，SbCl4为无色液体。结论：SbCl5和SbCl4都是离子化合物
B．测定SbCl3、SbCl5、SbCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。结论：SbCl3、SbCl4、SbCl5都不是离子化合物
C．将SbCl3、SbCl4、SbCl5分别溶解于水中，分别滴入用HNO3酸化的AgNO3溶液，均产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl4、SbCl5都是离子化合物
D．测定SbCl3、SbCl4、SbCl5的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl4、SbCl5都是离子化合物
5．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是( )
A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱
B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大
C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
6．下列有关离子晶体的比较不正确的是( )
A．熔点：NaF>MgF2>AlF3
B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr
C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等
D．硬度：MgO>CaO>BaO
7．在NaCl晶体中与每个Na＋距离等同且最近的几个Cl－所围成的空间几何构型为( )
A．正四面体B．正六面体
C．正八面体D．正十二面体
8．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为( )
A．2∶3 B．2∶1 C．1∶3 D．3∶2
9．北京大学和中国科学院的化学工作者最近研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子晶体，且有良好的超导性，下列K3C60的组成和结构分析正确的是( )
A．该物质分子式为K3C60
B．K3C60的摩尔质量是837
C．1molK3C60中含有的离子键的数目为63×6.02×1023个
D．K3C60中既有离子键，又有共价键，在熔融状态下能导电
10．下图是氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的NH核间距离为acm，氯化铵的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铵晶体的密度(单位g·cm－3)为( )
A．B．
C．D．
11．高温下超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价，如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)，则下列说法中正确的是( )
A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个O
B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋
C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个
D．晶体中，0价氧与－2价氧的数目比为2∶1
12．硅酸盐与二氧化硅一样，都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成，其中表示氧原子，黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单键的多聚硅酸根离子的结构，试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为( )
A．1∶2B．1∶3
C．1∶4D．2∶5
13．石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是( )
A．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
B．石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与p轨道
C．石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电
D．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1．下图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A．(1)和(3) B．(2)和(3)
C．(1)和(4) D．只有(4)
2．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示，晶胞参数a＝b＝c，α＝β＝γ，下列有关说法正确的是( )
A．该晶体属于离子晶体，晶体的化学式为BaO
B．该晶体中化学键类型只有离子键
C.该晶体晶胞结构与ZnS相似
D．O填入Ba2＋堆积产生的八面体空隙，填隙率100%
3．“原子坐标参数”可以表示晶胞内部各原子的相对位置。CaF2是典型的离子晶体，A、B两点坐标如图所示，晶胞边长为acm。下列说法错误的是( )
A．Ca2＋周围最近且等距离的F－为4个
B．Ca2＋和F－最近核间距为acm
C．C点的坐标参数为(，，)
D．CaF2的熔点高于CaCl2
4．如图所示为离子晶体的晶胞结构示意图，则离子晶体的对应组成表达一定不正确的是( )
5．下列物质中，含有极性共价键的离子晶体是( )
A．NaClB．Na2O
C．Na2O2D．NaOH
二、非选择题
6．NaCl是重要的化工原料。回答下列问题：
(1)元素Na的焰色反应呈________色。价电子被激发到相邻高能级后形成的激发态Na原子，其价电子轨道表示式为________。
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构，但其熔点比NaCl低，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应，可以形成一种晶体，其立方晶胞如图所示(大球为Cl，小球为Na)。
①若A的原子坐标为(0，0，0)，B的原子坐标为(，0，)，则C的原子坐标为______________________________。
②晶体中，Cl构成的多面体包含________个三角形的面，与Cl紧邻的Na个数为________。
③已知晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
7．石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构，其一种晶胞的结构如图所示，回答下列问题：
(1)基态碳原子的轨道表示式为________________________________________________________________________。
(2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
(3)CH是有机反应中重要的中间体，其空间结构为________。
(4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为________，晶体中微粒间的作用力有________(填字母)，石墨熔点高于金刚石是因为存在________(填字母)。
A．离子键B．共价键
C．π键D．氢键
E．范德华力
学科素养升级练 进阶训练第三层
1.
[2022·湖北卷]某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A．Ca2＋的配位数为6
B．与F－距离最近的是K＋
C．该物质的化学式为KCaF3
D．若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变
2．LiF晶体结构属于氯化钠型，其晶胞结构如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．离子半径：Li＋＜Na＋、F－＜Cl－
B．LiF的熔点和沸点比NaCl的高
C．LiF晶体结构中每个Li＋周围有6个F－
D．1个LiF晶胞中含有的Li＋和F－数均是6
3．Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。下列有关Li及其化合物的说法中错误的是( )
A．LiAlH4中存在离子键、σ键
B．Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图1的Born Haber循环计算得2908kJ·mol－1
C．Li2O具有反萤石结构，晶胞如图2所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为g·cm－3
D.LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子的空间结构是三角锥型
4.填空。
(1)下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。
(2)已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单链结合，试根据下图(晶体的一部分)确定该晶体的化学式为________ (用A、B表示)。
(3)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是________g·cm－3(列出计算表达式)。
第2课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体
必备知识基础练
1．答案：A
解析：NaOH为离子晶体，含有离子键和共价键，A错误；含有离子键的化合物形成的晶体一定是离子晶体，B正确；NaOH为离子晶体，含有离子键和共价键，C正确；Cu(NH3)4SO4·H2O为离子晶体，阳离子[Cu(NH3)4]2＋中存在电中性分子NH3，D正确；故选A。
2．答案：A
解析：强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。B项如NaOH，C项如KClO，D项如NH4Cl，均为离子晶体。
3．答案：A
解析：NaCl晶胞中所含Cl－个数为8×＋6×＝4，由题意知，冰晶石晶胞中[AlF6]3－的个数也应为4，化学式Na3[AlF6]中Na＋和[AlF6]3－的个数比为3∶1，所以冰晶石晶胞中含Na＋个数为4×3＝12。故选A。
4．答案：B
解析：离子化合物的熔、沸点较高，常温下均为固体，故A错误；由熔点数据可知SbCl3、SbCl5、SbCl4的熔点均比较低，而离子化合物的熔点一般较高，故B正确；HCl溶于水电离产生Cl－，也能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应产生白色沉淀，但HCl为分子晶体，故C错误；某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电，如HCl晶体等，故D错误；故选B。
5．答案：C
解析：难溶于水，其水溶液的导电性极弱，不能说明CaF2一定是离子晶体，故A不符；熔、沸点较高，硬度较大，也可能是共价晶体，B项不能说明CaF2一定是离子晶体，故B不符；固体不导电但熔融状态下可以导电，一定有自由移动的离子生成，C项说明CaF2一定是离子晶体，故C正确；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小，只能说明CaF2可能是极性分子，不能说明CaF2一定是离子晶体，故D不符；故选C。
6．答案：A
解析：r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，故熔点依次升高，A项错误；r(F－)7．答案：C
解析：先确定Na＋的配位数，进一步确定空间几何构型。
NaCl晶体中Na＋的配位数为6，将6个Cl－结合Na＋可得空间几何构型为正八面体；故选C。
8．答案：A
解析：石墨晶体中，每一个六边形占有的碳原子数目为×6＝2，占有碳碳单键的数目为×6＝3，所以石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为2∶3，故选A。
9．答案：D
解析：该物质属于离子晶体，K3C60应为化学式而非分子式，A错误；摩尔质量应该有单位，B错误；1molK3C60中含3mol阳离子和1mol阴离子，所以离子键的数目为3×6.02×1023个，C错误；K3C60中既有K＋和C形成的离子键，又有C中C原子形成的共价键，在熔融状态下能电离出离子从而导电，D正确；故选D。
10．答案：B
解析：1个晶胞中含有1个Cl－，1个NH(8×)，则1个晶胞中含有1个NH4Cl。1个NH4Cl的质量m＝g，晶胞体积V＝a3cm3，则密度ρ＝＝＝g·cm－3，故选B。
11．答案：A
解析：该晶胞中钾离子个数＝8×＋6×＝4；超氧根离子个数＝1＋12×＝4，所以钾离子和超氧根离子个数之比＝4∶4＝1∶1，所以超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个O，A正确；根据图知，晶体中每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，B错误；晶体中与每个K＋距离最近的K＋个数＝3×8×＝12，C错误；晶胞中K＋与O个数分别为4、4，所以1个晶胞中有8个氧原子，根据电荷守恒－2价O原子数目为2，所以0价氧原子数目为8－2＝6，所以晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3∶1，D错误；故选A。
12．答案：B
解析：由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知，重复结构单元为，○表示氧原子，中心黑点表示硅原子，则结构单元中硅原子个数为1，氧原子个数为2＋2×＝3，所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为1∶3。故选B。
13．答案：C
解析：石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故A错误；石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与p轨道，故B错误；石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电，故C正确；每个C原子为3个环共有，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×＝2，故D错误；故选C。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：因为在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引着最近的等距离的6个Cl－，同样，每个Cl－周围吸引着最近的等距离的6个Na＋。
(1)图中，如果把中心微粒看作Na＋，其周围为6个Cl－，(1)图符合条件；(2)图中，如果把顶点看成Na＋，则周围有8个Cl－，(2)图不符合条件；(3)图中，如果把中心微粒看作Na＋，其周围为8个Cl－，(3)图不符合条件；(4)图中，选取其中一个离子，然后沿X、Y、Z三轴切割得到6个等距离且最近的带相反电荷的离子，所以配位数也为6，(4)图符合条件，综上，(1)(4)符合题意；故选C。
2．答案：D
解析：晶胞中Ba2＋位于晶胞的顶点和面心位置，晶胞中共含有Ba2＋的个数为8×＋6×＝4，O位于晶胞的边上和体心位置，共含有O的个数为12×＋1＝4，该氧化物为BaO2，A错误；O中O和O之间为非极性共价键，B错误；由晶胞结构可知，离子配位数为6，与NaCl结构相似，C错误；O位于体心和棱心，均处在Ba2＋堆积产生的八面体空隙内，因此填隙率为100%，D正确；故选D。
3．答案：A
解析：由结构图可知Ca2＋周围最近且等距离的F－为8个，A错误；Ca2＋和F－最近核间距为体对角线的，故为a，B正确；观察A、B、C的相对位置，可知C点x轴坐标为，y轴坐标为，z轴坐标为，所以C点的坐标参数为(，，)，C正确；由于CaF2和CaCl2都是离子化合物，熔点高低与离子键强度有关，阳离子相同，F－比Cl－半径小，所以CaF2的离子键强，熔点高，D正确；故选A。
4．答案：B
解析：该晶胞中平均含有X的数目为4×＝，Y的数目为4×＝，即晶胞中所含X与Y的个数比为1∶1，故该离子晶体的化学式可能为XY，A选项正确；该晶胞中平均含有X的数目为8×＝1，Y的数目为6×＝3，Z的数目为1，即晶胞中所含X、Y、Z的个数比为1∶3∶1，故该离子晶体的化学式可能为XY3Z，B选项错误；该晶胞中平均含有X的数目为4×＋4×＋2＝，Y的数目为4×＝即晶胞中所含X、Y的个数比为9∶1，故该离子晶体的化学式可能为X9Y，C选项正确；该晶胞中平均含有X的数目为1，Y的数目为4×＝，即晶胞中所含X、Y的个数比为2∶1，故该离子晶体的化学式可能为X2Y，D项正确；故选B。
5．答案：D
解析：NaCl只含离子键，A错误；Na2O只含离子键，B错误；Na2O2是含有非极性共价键的离子晶体，C错误；NaOH是含有极性共价键的离子晶体，D正确；故选D。
6．答案：(1)黄 (2)K＋的半径大于Na＋，Br－半径大于Cl－，KBr中离子键较弱
(3)①(1，，) ②20 4 ③259/(NAa3×10－30)
解析：(1)元素Na的焰色反应呈黄色；激发态Na原子，价电子由3s能级激发到3p能级，其价电子轨道表示式为。
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构，都属于离子晶体。但其熔点比NaCl低，原因是K＋半径比Na＋大，Br－半径大于Cl－，KBr中离子键较弱，所以KBr熔点比NaCl低。
(3)①根据晶胞的结构及A、B两点的坐标可知，C的原子坐标为(1，，)。
②根据晶胞结构可知，晶体中Cl构成的多面体包含20个三角形的面，与Cl紧邻的Na个数为4。
③根据均摊法可知，该晶体中含有2个Na和6个Cl，ρ＝m/V＝[(23×2＋6×35.5)/NA]/(a×10－10)3＝259/(NAa3×10－30)。
7．答案：(1) (2)N>O>C
(3)三角锥形 (4)sp2 BCE C
解析：(1)根据构造原理，基态碳原子的轨道表示式为。
(2)根据元素周期律可知，同一周期的元素，其第一电离能随着原子序数的递增而呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道呈较稳定的半充满状态，其第一电离能高于同周期相邻的两种元素，因此，碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。
(3)CH中心原子碳的价层电子对数为3＋＝4，为sp3杂化，三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故离子的空间结构为三角锥形。
(4)石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，且键角为120°，则碳原子为sp2杂化。层内相邻碳原子间以共价键结合，未杂化的p轨道形成大π键，层间以范德华力结合，故选BCE。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还形成π键，使其键能增大，故石墨熔点高于金刚石。
学科素养升级练
1．答案：B
解析：Ca2＋在晶胞体心，与其距离相等且最近的为在面心处的F－，故A项正确；Ca2＋与F－的最近距离是棱长的一半，K＋与F－的最近距离是面对角线长度的一半，则与F－距离最近的是Ca2＋，B项错误；Ca2＋在体心，个数为1，F－在面心，个数为6×＝3，K＋在顶角，个数为8×＝1，故C项正确；若F－换为Cl－，Cl－半径大，故晶胞棱长将改变，D项正确。
2．答案：D
解析：电子层数越多半径越大，则离子半径：Li＋＜Na＋、F－＜Cl－，A正确；阴、阳离子所带电荷数分别相同，但Li＋半径小于Na＋半径、F－半径小于Cl－半径，LiF的熔点和沸点比NaCl的高，B正确；LiF晶体结构中，体心的Li＋，每个Li＋周围有6个F－，C正确；1个LiF晶胞中含有的Li＋为1＋12×＝4，F－为8×＋6×＝4，均为4，D错误；故选D。
3．答案：D
解析：LiAlH4由锂离子和AlH构成，存在离子键，AlH中Al与H之间形成σ键，故A正确；晶格能是指气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，Li2O是离子晶体，由图1可知，其晶格能为2908kJ·mol－1，故B正确；由Li2O的晶胞结构图可知，一个晶胞中Li＋的个数为8，则O2－的个数为4，则Li2O的密度为g·cm－3，故C正确；LiAlH4中的阴离子为AlH，孤电子对数为＝0，σ键电子对数为4，则空间结构是正四面体形，故D错误；故选D。
4．答案：(1)＋3价
(2)B3A4(或A4B3)
(3)a a
解析：(1)R个数为8×＋1＝2，G个数为16×＋4×＋2＝8，Q个数为8×＋2＝4，则化学式为RQ2G4，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为＋3。
(2)根据结构分析出B最外层有4个电子，每个电子与另一个A形成B—A(一对共用电子对)，因此一个B原子链接4个A原子，根据A最外层有3个电子，每个电子与另一个B形成A—B(一对共用电子对)，因此一个A原子链接3个B原子，则该晶体的化学式为B3A4(或A4B3)。
(3)根据晶胞结构可知Cu原子之间最短距离为面对角线的四分之一，由于晶胞参数为apm，则面对角线是apm，则x＝apm；Mg原子之间最短距离为体对角线的四分之一，体对角线是apm，则y＝apm；根据晶胞结构可知晶胞中含有Mg原子的个数为8×＋6×＋4＝8，Cu原子个数为16，则晶胞的密度ρ＝＝＝g·cm－3。第三节 金属晶体与离子晶体
第1课时 金属晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下图是金属晶体内部电子气理论图。电子气理论可以用来解释金属的某些性质，下列说法正确的是( )
A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C．金属具有良好的延展性是因为在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强、硬度比纯金属小
2．依据“电子气”理论的金属键模型，下列对于金属导电性随温度变化的解释，正确的是( )
A．温度升高，自由电子的动能变大，以致金属导电性增强
B．温度升高，阳离子的动能变大，阻碍自由电子的运动，以致金属导电性减弱
C．温度升高，自由电子互相碰撞的次数增加，以致金属导电性减弱
D．温度升高，阳离子的动能变大，自由电子与阳离子间的吸引力变小，以致金属的导电性增强
3．下列有关金属键的叙述错误的是( )
A．自由电子属于整块金属
B．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关
C．金属键没有饱和性和方向性
D．金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用
4．金属钠、镁、铝的熔点高低顺序正确的是( )
A．Na>Mg>AlB．Al>Mg>Na
C．Mg>Al>NaD．Na>Al>Mg
5．体心立方密堆积、面心立方最密堆积和六方最密堆积是金属晶体中金属原子常见的堆积方式，这三种堆积方式的结构单元分别如图甲、乙、丙所示，则甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数比为( )
A．1∶2∶3B．2∶4∶17
C．4∶5∶6D．9∶14∶17
6．常温常压下，下列物质为金属晶体的是( )
A．铂B．汞
C．石英D．金刚石
7．下列关于金属晶体的说法正确的是( )
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．不同金属晶体中金属键的强度不同
C．Li、Na、K的熔点逐渐升高
D．金属导电和熔融电解质导电的原理一样
8．金属晶体中的金属键越强，其硬度越大，熔沸点越高；且研究表明，一般来说，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法错误的是( )
A．铝的硬度大于镁B．钙的熔点低于钡
C．镁的硬度大于钾D．钙的熔沸点高于钾
9．下列性质体现了金属通性的是( )
A．铁能够被磁铁磁化
B．铝在常温下不溶于浓硝酸
C．铜有良好的延展性、导热性和导电性
D．钠与水剧烈反应放出氢气
10．根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是( )
选项 晶体的相关性质
A 由分子间作用力结合而成，熔点低
B 固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右
C 由共价键结合成空间网状结构，熔点高
D 固体不导电，但溶于水或熔融后能导电
11.金属的下列性质中，与自由电子无关的是( )
A.延展性好B．容易导电
C.密度大小D．易导热
12．根据下表提供的数据，判断可以形成合金的是( )
金属或非金属 钠 铝 铁 硅 硫
熔点/℃ 97.8 660.4 1535 1410 112.8
沸点/℃ 883 2467 2750 2353 444.6
A.铝与硅B．铝与硫
C.钠与硫D．钠与硅
13.
铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是( )
A.铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe
B.晶胞中有14个铁原子
C.晶体中存在的化学键类型为金属键
D.该晶胞的质量是g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1．某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，“防盗玻璃”能报警是利用了金属的( )
A．延展性B．导电性
C．弹性D．导热性
2．铁有δ Fe、γ Fe、α Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是( )
A.三种同素异形体的性质相同
B．γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
C．α Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个
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
3．已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数的值为NA，实验测得钠的密度为ρg·cm－3。假定金属钠原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切，则钠原子的半径r为( )
A．cmB．cm
C．cmD．cm
4．金晶体的晶胞如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是( )
A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子
B．金属键无方向性，金属于密堆积，配位数是12
C．一个晶胞的体积是16d3
D．金晶体的密度是
二、非选择题
5．铝的下列用途主要是由它的哪种性质决定的？
(1)作盛放浓硝酸的容器：
________________________________________________________________________；
(2)作导线：
________________________________________________________________________。
(3)作包装铝箔：
________________________________________________________________________。
(4)焊接铁轨：
________________________________________________________________________。
(5)冶炼钒、铬、锰：
________________________________________________________________________。
6. (1)如图所示为晶体二维平面结构示意图，化学式为AX3的晶体是________。(填序号)
(2)如图为金属铜的晶胞，请完成下列各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________。
②设该晶胞立方体的边长为acm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρg·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，则NA＝________(用a、ρ表示)。
7．下图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构示意图，它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30g·cm－3，钨的相对原子质量是183.9。假设金属钨原子为等径刚性球，试完成下列问题：
(1)每一个晶胞中均摊到________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a为________。
学科素养升级练 进阶训练第三层
1．某纳米钛铝合金晶胞结构如图甲(Al、Ti各有1个原子在晶胞内部)，金属铬的晶胞如图乙所示，已知铬的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。下列说法中正确的是( )
A．甲中Al与Ti原子个数比为11∶5
B．1个基态Ti原子中含有4个未成对电子
C．乙中与铬原子距离最近的铬原子共有12个
D．铬原子的半径r＝××1010pm
2．金的晶胞结构如图所示(假设晶胞参数为anm)，下列说法错误的是( )
A．晶胞中金原子的配位数为12
B．c原子的坐标为(，0，)
C．该晶体的密度为g·cm－3
D．金晶胞沿z轴方向的投影图为
3．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是( )
A．金属镁的熔点高于金属铝
B．碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的
C．金属铝的硬度大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
4.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)，铁镁合金的化学式为________；若该晶胞为正方体，棱长为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则镁原子与铁原子间的最短距离为________cm，晶胞的密度为________g·cm－3。
第1课时 金属晶体
必备知识基础练
1．答案：C
解析：金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下能定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；在外力的作用下，金属晶体各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故金属具有良好的延展性，而且自由电子可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，故C项正确；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱、硬度比纯金属大，D项错误；故选C。
2．答案：B
解析：温度升高，自由电子和金属阳离子的动能均增加，金属阳离子对自由电子的阻碍作用增大，所以金属导电性减弱，综上所述，B项正确。
3．答案：D
解析：金属是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成，自由电子在整块金属内部自由移动，属于整块金属，A项正确；金属的物理性质和金属固体的形成都与金属阳离子和自由电子的相互作用即金属键有关，B项正确；金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，所以金属键没有方向性和饱和性，C项正确；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈的相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，D项错误；故选D。
4．答案：B
解析：金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，金属阳离子与“自由电子”的作用力越大，金属键越强。Na＋、Mg2＋、Al3＋的电荷数逐渐增多，半径逐渐减小，故钠、镁、铝的熔点逐渐升高。故选B。
5．答案：A
解析：根据均摊法，甲晶胞中所含金属原子数为8×＋1＝2，乙晶胞中所含金属原子数为8×＋6×＝4，丙晶胞中所含金属原子数为12×＋2×＋3＝6，则三者的金属原子个数比＝2∶4∶6＝1∶2∶3；故选A。
6．答案：A
解析：铂是金属，常温下是晶体，A正确；汞是金属，但常温下为液体，不是晶体，B错误；石英不是金属单质，C错误；金刚石是碳的单质，不是金属晶体，D错误；故选A。
7．答案：B
解析：用铂金做首饰，主要是因为铂金具有金属光泽，金属具有光泽是因为金属中的自由电子能够吸收可见光，可用金属键理论解释，A错误；不同金属晶体原子半径大小不同，金属键的强度不同，B正确；碱金属元素原子的半径越大，金属键越弱，则其单质的熔沸点越低，故熔点：Li>Na>K，C错误；金属导电依靠的是自由移动的电子，熔融电解质导电依靠的是自由移动的离子，二者导电原理不一样，D错误；故选B。
8．答案：B
解析：镁和铝的电子层数相同，价电子数：Al>Mg，原子半径：AlCa，金属键强度：Ca>Ba，钙的熔点高于钡，B项错误；镁和钾比较，镁半径小，价电子多，金属键强，所以硬度：Mg>K，C项正确；钙和钾位于同一周期，价电子数：Ca>K，原子半径：K>Ca，金属键强度：Ca>K，故熔沸点：Ca>K，D项正确；故选B。
9．答案：C
解析：金属通性指的是金属的某些共有的性质，如不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性等，故选C。
10．答案：B
解析：由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，A项错误；金属晶体中有自由移动的电子，能导电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能属于金属晶体，B项正确；相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，C项错误；固体不导电，说明晶体中无自由移动的带电微粒，则不可能为金属晶体，D项错误；故选B。
11．答案：C
解析：延展性和自由电子有关，如果金属发生形变的时候，自由电子与金属离子之间的相互作用依然存在，使金属不会断裂，故A有关；在电场的作用下，自由电子定向移动形成电流，故金属能够导电，故B有关；密度大小与自由电子无关，密度大小取决于原子之间的距离、原子的堆积方式，原子的大小等，故C无关；温度高的区域自由电子的能量增大，运动速率加快，与金属离子的碰撞频率增加，自由电子把能量传递给金属离子，从而具有导热性，故D有关，故选C。
12．答案：A
解析：合金是不同种金属或非金属在熔化状态下形成的一种熔合物，即两种金属都成为液态时进行混合，原则上一种金属的熔点不能小于另一种物质的沸点，据此分析解答。
硅的熔点低于铝的沸点，两种金属能够形成合金，故A项正确；铝的熔点高于硫的沸点，铝熔化时硫变成气体，两种金属不能够形成合金，故B项错误；加热时钠和硫会发生反应，生成Na2S，故钠和硫不能形成合金，故C项错误；硅的熔点大于钠的沸点，硅熔融后钠变化为气体，两种金属不能够形成合金，故D项错误；故选A。
13．答案：B
解析：晶胞中含有铁原子的数目为8×＋6×＝4，含有镁原子的数目为8，故化学式可表示为Mg2Fe，A项正确，据A选项分析，晶胞中有4个铁原子，B项错误；金属合金仍为金属，晶体中有金属键，C项正确；一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为g＝g，D项正确。故选B。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：某新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线。当玻璃被击碎时，与金属线相连的警报系统就会立即报警，说明当玻璃被击碎时，形成闭合回路，利用了金属的导电性，故选B。
2．答案：C
解析：由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，故A错误；根据γ Fe晶胞的结构，与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，故B错误；根据α Fe晶胞的结构中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，故C正确；三种晶体在不同温度下可以发生转化，将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不相同的铁，故D错误；故选C。
3．答案：C
解析：设钠原子半径是r，则该晶胞的边长是。根据晶胞的结构可知，该晶胞中含有的钠原子个数是1＋8×＝2，所以有＝2，解得r＝，故选C。
4．答案：C
解析：金原子处于顶点与面心上，晶胞中含有的金原子数目为8×＋6×＝4，A说法正确；金属键无方向性，金原子采取密堆积，配位数是12，B说法正确；在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为×2d＝d，故晶胞的体积为(d)3＝2d3，C说法错误；晶胞中含有4个原子，故晶胞质量为，晶胞的体积为2d3，故晶胞密度＝，D说法正确；故选C。
5．答案：(1)钝化 (2)良好的导电性 (3)良好的延展性 (4)强还原性 (5)强还原性
解析：(1)铝在冷的浓硝酸中发生钝化，所以铝用作盛放浓硝酸的容器；
(2)铝有良好的导电性，所以用铝作导线；
(3)铝具有良好的延展性，所以铝可用作包装铝箔；
(4)铝具有强还原性，铝和氧化铁能发生铝热反应，所以可用铝热反应来焊接铁轨；
(5)铝具有强还原性，所以可用铝冶炼钒、铬、锰等金属。
6．答案：(1)② (2)①4 ②
解析：(1)①中6个X原子构成一个正六边形，每个X原子被3个这样的正六边形共有，正六边形的中心有1个A原子，所以每个正六边形中X原子的实际个数是6×＝2，则表示的化学式是AX2；②中6个X原子构成一个正六边形，每个X原子被2个这样的正六边形共有，正六边形的中心有1个A原子，所以每个正六边形中X原子的实际个数是6×＝3，则表示的化学式是AX3，答案选②；
(2)①用“均摊法”求解，该晶胞“实际”拥有的铜原子数为8×＋6×＝4；
②·64＝ρ·a3，NA＝。
7．答案：(1)2 (2)3.16×10－8cm
解析：(1)晶胞中钨位于晶胞的顶点和体心，晶胞平均含有8×＋1＝2个钨原子。
(2)设晶胞的边长为x，已知金属钨的密度为dg·cm－3，钨的相对原子质量是M，则晶胞的体积为x3cm3，晶胞的质量为，则有d＝，x＝cm＝3.16×10－8cm。
学科素养升级练
1．答案：D
解析：由均摊法可知，甲中Al原子个数为4×＋1＝，Ti原子个数为8×＋2×＋1×＋1＝，Al与Ti原子个数比为5∶11，故A错误；Ti是22号元素，基态Ti原子价电子排布式为3d24s2，含有2个未成对电子，故B错误；与铬原子距离最近的铬原子共有8个，故C错误；由图乙可知，该晶胞含有8×＋1＝2个Cr原子，且晶胞中体对角线上的3个原子紧密相邻，已知铬的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，设Cr原子半径为rpm，晶胞的体积为V＝×1030pm3，晶胞棱长为×1010pm＝pm，则铬原子的半径r＝××1010pm，故D正确；故选D。
2．答案：C
解析：金原子的配位数是12，故A正确；a为坐标原点，c处于面心，结合晶胞结构可知c原子的坐标为(，0，)，故B正确；晶胞质量为：g，晶胞体积为：(a×10－7)3cm3，则晶胞密度为×1021g·cm－3，C项错误；金晶胞沿z轴方向投影，顶点原子均投影在正方形顶点，面心分别投影在棱心和面心，投影图正确，故D正确；故选C。
3．答案：C
解析：镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少，所以金属镁比金属铝中的金属键弱，与铝相比较，镁的熔点低、硬度小，A错误；从Li到Cs，离子的半径逐渐增大，离子所带电荷相同，故金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，硬度逐渐减小，B错误；因铝离子的半径比钠离子小而所带电荷多，故金属铝比金属钠中的金属键强，所以金属铝比金属钠的熔点高、硬度大，C正确；因镁离子的半径比钙离子小而所带电荷与钙离子相同，故金属镁比金属钙中的金属键强，所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大，D错误。
4．答案：Mg2Fe(或FeMg2)
解析：通过分析晶胞结构，可知Fe原子处在面心和顶点的位置，Mg原子处在内部，根据均摊法计算铁镁合金的晶胞中含有铁原子个数为8×＋6×＝4，镁原子个数为8，所以化学式为Mg2Fe(或FeMg2)；将晶胞分成相等的8个小正方体，Mg就处在每个小正方体的体心位置，所以Mg和Fe的最短距离即晶胞体对角线长的，即cm；晶胞的密度ρ晶胞＝＝g·cm－3＝g·cm－3。第2课时 共价晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下列物质的晶体中，属于共价晶体的是( )
A．二氧化碳B．二氧化硫
C．金刚石D．二硫化碳
2．下列事实能说明刚玉(α Al2O3)是一种共价晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物②硬度很大
③熔点为2045℃④几乎不溶于水
⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③④C．④⑤ D．②⑤
3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体
B．含1molC的金刚石中C—C键数目是2NA，1molSiO2晶体中Si—O键数目是4NA
C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂
D.SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式
4．二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示：
关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的是( )
A．1molSiO2晶体中Si—O键为2mol
B．二氧化硅晶体的分子式是SiO2
C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构
D.晶体中最小环上的原子数为8
5．具有下列原子序数的各组元素，能组成化学式为AB2型化合物，并且该化合物在固态时为共价晶体的是( )
A．6和8 B．20和17C．14和6 D．14和8
6．我国实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体，下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是( )
A．CO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体
B.在CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合
C．CO2的共价晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D.在一定条件下，CO2的共价晶体转化为分子晶体是物理变化
7.
磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元。下列有关说法正确的是( )
A．磷化硼的化学式为B2P
B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体属于共价晶体
D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
8．氮化碳部分结构如图所示，其中β 氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是( )
A．β 氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定
B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
C．β 氮化碳的化学式为C3N4其中氮显－3价，碳显＋4价
D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键结合形成的空间网状结构
9．晶体硼的结构单元如图所示，每个面均是等边三角形。下列说法错误的是( )
A．每个结构单元含有25个B—B键
B．每个结构单元含有12个B原子
C．每个结构单元含有20个等边三角形
D．若有10个原子为10B(其余为11B)，则该结构单元有3种结构类型
10．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体说法正确的是( )
A．C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子
B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C．C3N4晶体是分子晶体
D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
11．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A．SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化
B．距离硅原子最近的硅原子数为12
C．金刚石的熔点低于2700℃
D．若晶胞参数为apm，则该晶体的密度为g·cm－3
12．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨，耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用相同的是( )
A．C60和金刚石B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰D．碘和SiC
13．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法，正确的是( )
A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电
B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
C．两种晶体均为分子晶体
D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1.
如图所示的是某共价晶体A空间结构的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是每个A—A键中插入一个B原子，则C物质的化学式为( )
A.AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
2．国外有人用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射N2，此时碳氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬，其原因可能是( )
A．碳、氮原子构成网状结构的晶体
B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更长
C．氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多
D．碳、氮的单质化学性质均不活泼
二、非选择题
3．UO2的晶胞结构如图所示：
晶胞中U原子位于面心和顶点，氧原子填充在U原子堆积形成的空隙中，在该空隙中氧原子堆积形成的立体的空间结构为________(填“立方体”“四面体”或“八面体”)。
4．按要求填空。
(1)金刚石晶体中1个碳连接________个C原子，C原子杂化类型为________，形成的六元环最多________个原子共面，12g金刚石中含有________molC—C键。
(2)SiO2晶体中1个Si原子连接________个O原子，Si杂化类型为________，Si与O个数比为________，60gSiO2晶体中含有________molSi—O键。
5．二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体模型如下图所示。请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。
6．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为________；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为________；若晶胞的边长为apm，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，则金刚砂的密度表达式为________________。
(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示，GaN晶体与该硅晶体结构相似，则GaN晶体中，每个Ga原子与________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为________，若该硅晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为________cm(用代数式表示即可)。
7．四种短周期元素的性质或结构信息如表所示，请回答下列问题。
元素 A B C D
性质 或结 构信 息 单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸 原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7 单质曾被称为“银色的金子”，与锂形成的合金常用于制造航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱 原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，单质和氧化物均为空间网状结构，具有很高的熔沸点
(1)A原子的最外层电子排布式为______________，D原子核外共有________个电子。
(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程式：____________________________。
(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是______________(填化学式)；分子较稳定的是______________(填化学式)。
(4)E、D同主族，均为短周期元素。它们的最高价氧化物晶体中熔点较高的是______________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．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)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
(3)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。
(4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为______________，微粒之间存在的作用力是______________。
(5)晶胞有两个基本要素：
①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(1/2，0，1/2)；C为(1/2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为________；
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数apm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。
学科素养升级练 进阶训练第三层
1．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．SiO2与干冰的晶体结构相似
B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C．该SiO2超分子纳米管具有分子识别和自组装特征
D．光纤的主要成分是SiO2，具有导电性
2．下列说法正确的有( )
①共价晶体中共价键越强，熔点越高；
②干冰是CO2分子通过氢键和范德华力有规则排列成的分子晶体；
③正四面体结构的分子，键角都是109°28′，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体；
④分子晶体中都含有化学键
⑤含4.8g碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8mol
A．①②③B．①⑤
C．③④⑤D．①②⑤
3．SiS2的无限长链状结构截取部分如图所示。下列说法不正确的是( )
A．92gSiS2中含有4mol共价键
B．SiS2为共价晶体
C．SiS2的熔沸点比CS2高
D．SiS2水解产生H2S
4.回答下列问题：
(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高，化学性质稳定。
①氮化硅的硬度________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________________________。
(2)第ⅢA族、第VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。
①在GaN晶体中，每个Ga原子与________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为______________，GaN属于________晶体。
②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为________。
第2课时 共价晶体
必备知识基础练
1．答案：C
解析：二氧化碳(CO2)是分子晶体，A不符合题意；二氧化硫(SO2)是分子晶体，B不符合题意；金刚石是共价晶体，C符合题意；二硫化碳(CS2)是分子晶体，D不符合题意；故选C。
2．答案：B
解析：Al2O3是两性氧化物，属于物质的分类，与晶体类型无关，①错误；硬度很大、熔点为2045℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；由于共价晶体中原子间都以共价键相结合形成三维骨架结构，故几乎不溶于水，④正确；红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式，与晶体类型无关，⑤错误，正确的组合是②③④；故选B。
3．答案：C
解析：金刚石是1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅是1个中心Si原子连接4个O原子，均为正四面体，A项正确；金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以1molC原子形成的C—C键为4mol×＝2mol，而SiO2晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O键，则1molSiO2晶体中Si—O键为4mol，B项正确；干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，C项错误；共价晶体的构成微粒是原子不是分子，D项正确。故选C。
4．答案：C
解析：由二氧化硅晶体结构图可知，1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个Si—O键，1molSiO2含有1mol硅原子，故1molSiO2晶体中含有的Si—O键为4mol，故A错误；每个硅原子周围连有4个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，Si、O原子个数比为1∶2，化学式为SiO2，SiO2不是分子式，因为共价晶体中不存在分子，故B错误；经过上面分析可知，在SiO2晶体中，硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构，故C正确；由结构图可以看出，晶体中最小环上的原子数为12，其中包括6个硅原子和6个氧原子，故D错误；故选C。
5．答案：D
解析：6和8为碳和氧，形成二氧化碳，固态是分子晶体，A错误；20为钙，17为氯，二者形成氯化钙，为离子化合物，形成离子晶体，B错误；14为硅，6为碳，二者形成碳化硅，为AB型，为共价晶体，C错误；14为硅，8为氧，二者形成二氧化硅，为共价晶体，D正确；故选D。
6．答案：B
解析：同素异形体对象为单质，故A错误；CO2共价晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过共用电子对连接，故B正确；CO2共价晶体与CO2分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如CO2共价晶体硬度很大，CO2分子晶体硬度不大，其化学性质也不同，故C错误；CO2共价晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转化是化学变化，故D错误；故选B。
7．答案：C
解析：由磷化硼的晶胞结构可知，P位于晶胞的顶点和面心，数目为×8＋6×＝4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B错误；由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料可知磷化硼晶体属于共价晶体，C正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误；故选C。
8．答案：D
解析：N原子半径小于C原子，键长：C—N键9．答案：A
解析：由图可知每个结构单元含有30个B—B键，A错误；由图可知每个结构单元含有12个B原子，B正确；由图可知每个结构单元含有20个等边三角形(上下各5个，中间10个)，C正确；每个结构单元共有12个B原子，若有10个原子为10B，则2个为11B，相当于全部是10B的基础上有2个被11B取代，由题意可知每个结构单元为1个正20面体，符合条件的结构有三种，如图，分别为2个11B处于(1，2)，(1，3)，(1，4)处，D正确；故选A。
10．答案：A
解析：该晶体中原子间均以单键结合，且每个原子都达到8电子稳定结构，所以每个C原子能形成4个共价键连接4个N原子，每个N原子能形成3个共价键连接3个C原子，故A正确；原子半径越大，原子间的键长越长，原子半径C＞N，所以C3N4晶体中C—N键长比金刚石中C—C要短，故B错误；C3N4晶体具有比共价晶体的金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，说明该物质是共价晶体；分子晶体熔沸点较低、硬度较小，共价晶体硬度较大，故C错误；离子晶体微粒之间通过离子键结合，共价晶体微粒间通过共价键结合，该晶体是共价晶体，所以微粒间通过共价键结合，故D错误；故选A。
11．答案：C
解析：SiC晶体中碳原子周围有4个硅原子，而每个硅原子周围有4个碳原子，均采用sp3杂化，故A正确；在SiC中距离硅原子最近的硅原子数与距离碳原子最近的碳原子数是一样的是12个，B正确；共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，C—C键键长比Si—Si键键长短，金刚石的熔点高于2700℃，C错误；碳原子位于晶胞的顶点和面心，个数为4，硅原子位于体内，个数为4，若晶胞参数为apm，则该晶体的密度为＝g·cm－3，D正确；故选C。
12．答案：B
解析：分析氮化硼的性质，可判断出氮化硼为共价晶体，氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力为原子之间的共价键，据此进行选择判断。
C60为分子晶体，微粒间的作用力为范德华力，金刚石为共价晶体，微粒间的作用力为共价键，A项错误；晶体硅和水晶(SiO2)均为共价晶体，微粒间的作用力为共价键，B项正确；冰和干冰为分子晶体，微粒间的作用力为范德华力，C项错误；碘为分子晶体，微粒间的作用力为范德华力，SiC为共价晶体，微粒间作用力为共价键，D项错误；故选B。
13．答案：D
解析：六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，且B原子不存在孤电子对，该物质的层状结构中不存在自由移动的电子，所以不导电，故A错误；该化合物中含有σ键不存在π键，故B错误；立方相氮化硼为共价晶体，故C错误；一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键，且B原子不存在孤电子对，所以构成的空间结构为平面三角形，故D正确；故选D。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：A空间结构的一个单元中含有A原子个数为1＋4×＝2，每个A—A键中插入一个B原子，即有4个，所以A、B原子个数比是1∶2，所以其化学式是AB2，故选C。
2．答案：A
解析：由晶体的性质可知该晶体是共价晶体，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要短，且形成网状结构，所以这种化合物比金刚石坚硬，选项A正确，选项B错误；氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多，不是熔点高的原因，选项C错误；碳、氮单质的化学性质均不活泼，与最外层电子数有关，不是熔点高的原因，选项D错误；故选A。
3．答案：立方体
解析：由UO2的晶胞结构，O原子填充在U原子堆积形成的空隙中，O原子有8个，且分别位于晶胞分割成的8个小立方体的中心，所以连接后构成立方体。
4．答案：(1)4 sp3 4 2 (2)4 sp3 1∶2 4
解析：(1)金刚石中1个碳原子与4个碳原子形成4个共价单键，构成正四面体；碳原子杂化轨道数为0＋4＝4，属于sp3杂化；形成的六元环最多4个原子共面；每个碳原子与其他4个碳原子形成4个共价单键，相当于占有4×＝2个C—C键，所以12g(物质的量为1mol)金刚石中含有2molC—C键；
(2)SiO2晶体中1个Si原子连接4个O原子，形成四面体结构；SiO2晶体中，Si原子杂化轨道数为0＋4＝4，杂化类型为sp3；SiO2属于共价晶体，Si与O个数比为1∶2；在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成4个Si—O键，所以1molSiO2晶体中含有4molSi—O键，所以60gSiO2晶体中含有4molSi—O键。
5．答案：(1)12 (2)12 (3) 1
解析：如将金刚石晶体中的碳原子换成硅原子，则可得到晶体硅。与金刚石晶体相比，晶体硅中原子半径较大，Si—Si键的键长较长。如在每个Si—Si键中插入一个氧原子，则可得到SiO2晶体，即如图所示的晶体结构。
(1)利用金刚石结构所得结论，二氧化硅晶体中的最小环应为12元环(6个碳原子和6个硅原子交替成环)。
(2)每个硅原子为12个最小环共有；
(3)每个最小环平均拥有6×＝个硅原子和6×＝1个氧原子。
6．答案：(1)共价晶体 12
(2)4 正四面体形 ×
解析：(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度很大，属于共价晶体；以顶点碳原子为研究对象，与其距离最近的碳原子位于该顶点相邻的面心上，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10－10cm，体积V＝(a×10－10cm)3，密度ρ＝＝。
(2)根据图乙所示的晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形，在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×＋6×＋4＝8，则根据晶体的密度ρ＝可知V＝＝cm3＝cm3，晶胞的边长a＝＝cm，在晶胞中2个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即×cm。
7．答案：(1)3s23p4 14 (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)H2S HCl (4)SiO2 CO2形成的晶体属于分子晶体，SiO2属于共价晶体
解析：A单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸，则A是S元素；B原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7，则B核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以B是Cl元素；C单质曾被称为“银色的金子”，与锂形成的合金常用于制造航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱，则C是Al元素；D原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，D核外电子排布式是1s22s22p63s23p2，单质和氧化物均为空间网状结构，具有很高的熔沸点，则D是Si元素。
根据上述分析可知：A是S，B是Cl，C是Al，D是Si元素。
(1)A是S，核外电子排布式是1s22s22p63s23p4，最外层电子排布式是3s23p4；D是Si，是14号元素，原子核外有14个电子；
(2)C是Al，Al单质与NaOH溶液发生反应产生Na[Al(OH)4]，反应的离子方程式为：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；
(3)元素的非金属性越强，其形成的氢化物中化学键的键能越高，物质的稳定性就越强。A是S，B是Cl，二者是同一周期元素，元素的非金属性：S＜Cl，所以H2S分子中H—S的键能比HCl分子中H—Cl键的键能小，因此键能较小的是H2S，物质的稳定性较高的是HCl；
(4)D是Si元素，E、D同主族，均为短周期元素，则E是C元素。C的最高价氧化物是CO2，该物质属于分子晶体，分子间以微弱的范德华力结合，因此CO2晶体的熔沸点比较低，在室温下呈气态；而Si的最高价氧化物是SiO2，该物质属于共价晶体，原子间以共价键结合，共价键是一种强烈的相互作用力，断裂共价键使物质熔化或汽化消耗的能量很高，因此SiO2晶体的熔沸点比较高，故两种晶体中熔点较高的是SiO2。
8．答案：(1)3d104s24p2 2 (2)随相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高
(3)氧>锗>锌 (4)sp3 共价键
(5)① ②
解析：(1)在元素周期表中，锗和硅属于同主族，锗位于硅的下一周期，即锗的原子序数为14＋18＝32，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；由于4p能级有3个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p上2个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，因此未成对电子为2；(2)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，不含分子间氢键，因此熔沸点随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔沸点升高；(3)锌、锗位于同周期，同一周期从左向右元素的电负性逐渐增大，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于F，得出三种元素的电负性大小顺序是氧>锗>锌；(4)类比金刚石，晶体锗属于共价晶体，每个锗与其周围的4个锗原子形成4个单键，锗原子的杂化类型为sp3，微粒间的作用力是共价键；(5)①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，即体对角线的，D的坐标参数为；②类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，即晶胞的质量为g，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，即晶胞的密度为g·cm－3。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体，晶体结构不相似，A项错误；SiO2耐腐蚀，但可与氢氟酸反应，B项错误；超分子的两个重要特征是分子识别和自组装，C项正确；光纤的主要成分是SiO2，二氧化硅不导电，D项错误。故选C。
2．答案：B
解析：①共价晶体熔化的过程中破坏的是原子间的共价键，故共价晶体中共价键越强，熔点越高；正确；②干冰是CO2分子之间通过范德华力结合形成的，没有氢键；错误；③白磷(P4)为正四面体结构的分子晶体，但键角是60°；错误；④稀有气体属于分子晶体，但不含化学键；错误；⑤根据金刚石的结构()可知，在金刚石晶体中每个碳原子以4个共价键与其他4个碳原子结合形成三维骨架结构，根据“均摊法”可知每个碳原子分得的共价键数目为2，含4.8g(0.4mol)碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8mol，正确；故①⑤正确。
3．答案：B
解析：由无限长链状结构截图可知，SiS2中每个硅原子与4个硫原子形成4个硅硫键，则92gSiS2中含有共价键的物质的量为×4＝4mol，故A正确；SiS2的空间结构不是空间网状结构，则SiS2不是共价晶体，是分子晶体，故B错误；SiS2与CS2为结构相似的分子晶体，SiS2的相对分子质量大于CS2，分子间作用力大于CS2，熔沸点比CS2高，故C正确；SiS2能与水发生水解反应生成H2SiO3和H2S，故D正确；故选B。
4．答案：(1)①小于 氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长，键能小 ②Si3N4 (2)①4 正四面体形 共价 ②GaN＞GaP＞GaAs
解析：(1)①氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长，键能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小；
②由题意知氮化硅晶体中每个Si原子连接4个N原子，每个N原子连接3个Si原子，Si和N原子均达到8电子稳定结构，其化学式为Si3N4；
(2)①GaN与单晶硅结构相似，所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键，每个N原子与4个Ga原子形成共价键，与同一个Ga原子相连的N原子构成正四面体形结构，GaN与晶体硅结构相似，属于共价晶体；
②原子半径越小，共价键越强，共价晶体的熔点越高，则三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为GaN＞GaP＞GaAs。第二节 分子晶体与共价晶体
第1课时 分子晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
1．下列说法中，错误的是( )
A．只含分子的晶体一定是分子晶体
B．碘晶体升华时破坏了共价键
C．几乎所有的酸都属于分子晶体
D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体
2．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A．NH3、HD、C8H10B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、SO3、C60D．CCl4、Na2S、H2O2
3．下列性质适合于分子晶体的是( )
A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电
B．熔点2853℃，液态不导电，水溶液也不导电
C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃
D．熔点97.81℃，质软导电，密度为0.97g·cm－3
4．下列说法中，正确的是( )
A．干冰置于空气中升华，需克服分子间作用力
B．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔、沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定
5．下列有关分子晶体的说法中，正确的是( )
A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．分子晶体中，共价键越强，键能越大，熔点越高
C．冰融化时水分子间的共价键发生断裂
D．在冰的晶体结构中由于氢键的存在，其熔点较高
6．下列有关分子晶体的叙述正确的是( )
A．分子内均存在共价键
B．分子晶体的熔点较高
C．分子晶体中一定存在氢键
D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
7．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推断，其中正确的是( )
①SiCl4晶体是分子晶体
②常温常压下SiCl4不是气体
③SiCl4的分子是由极性共价键形成的
④SiCl4的熔点高于CCl4( )
A．全部B．只有①②
C．只有②③D．只有①
8．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的化学式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是( )
A．该物质有很高的熔点、很大的硬度
B．该物质熔融时能导电
C．该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D．该物质形成的晶体属于分子晶体
9．二茂铁[Fe(C5H5)2]是一种具有芳香族性质的有机金属化合物，熔点为172℃，沸点249℃，100℃以上能升华。二茂铁属于( )
A．共价晶体B．分子晶体
C．金属晶体D．离子晶体
10．下列物质在变化过程中，只需克服分子间作用力的是( )
A．HCl溶于水B．干冰升华
C．电解水D．氯化铵受热分解
11．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有6个CH4分子
12.
能源材料是当今科学研究的热点。氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题。C60(结构如图)可用作储氢材料。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，它们的结构相似。下列有关说法正确的是( )
A．C60、Si60、N60都属于新型化合物
B．C60、Si60晶体采取密堆积，N60晶体采取非密堆积
C.N60结构中只存在N—N单键，而C60结构中既有C—C单键又有C===C双键
D．已知金刚石中C—C键长154pm，C60中C—C键长140～145pm，故C60熔点高于金刚石
13．下列说法正确的是( )
A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键
B．水加热到很高的温度都难以分解，与氢键有关
C．CO2晶体是分子晶体，分子间通过共价键结合
D．HF、HCl、HBr、HI的沸点随着相对分子质量的增大依次升高
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是( )
A．冰晶体中每个水分子与另外4个相邻的水分子形成四面体
B．冰晶体具有三维骨架结构，不是分子晶体
C．水分子间通过H—O形成冰晶体
D．冰融化后，水分子之间空隙增大
2.
近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n。已知，最简单的氢铝化合物Al2H6的球棍模型如图所示，它的熔点为150℃，燃烧热极高。下列说法肯定错误的是( )
A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水
C．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
D．氢铝化合物中可能存在组成为AlnH2n＋2的一系列物质(n为正整数)
3．已知氯化硼的熔点为10.7℃，沸点为12.5℃；在氯化硼分子中，Cl—B—Cl的键角为120°；氯化硼可以发生水解反应，水解产物之一是氯化氢。下列对氯化硼的叙述，正确的是( )
A．氯化硼是共价晶体
B．熔化时，氯化硼能导电
C．氯化硼分子是一种极性分子
D．氯化硼水解反应式：
BCl3＋3H2O H3BO3＋3HCl
[答题区]
题号 1 2 3
答案
二、非选择题
4．(1)比较下列化合物熔沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________SO2
②NH3________PH3
③O3________O2
④Ne________Ar
⑤CH3CH2OH________CH3OH
(2)已知AlCl3为分子晶体。设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：________________________________。
5．(1)下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的有________(填物质代号)。
物质 性质
X 熔点为10.31℃，呈液态时不导电，在水溶液中能导电
Y 易溶于CCl4，熔点为11.2℃，沸点为44.8℃
Z 常温下为气态，极易溶于水，溶液的pH>7
W 常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体
M 熔点为1070℃，易溶于水，在水溶液中能导电
N 熔点为97.81℃，质软，固体能导电，密度为0.97g·cm－3
(2)如图为干冰的晶胞结构示意图。
①将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则距离最近的两个CO2分子的距离为____________pm。
②CO2、CS2晶体的沸点高低为____________>____________(填写相应物质的化学式)。
③干冰常压下极易升华，在工业上用作制冷剂，其原因是________________________________________________________________________。
6．水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，故冰晶体结构有多种。其中冰－Ⅶ的晶体结构如图所示。
(1)水分子的空间结构是________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)，应用价层电子对互斥模型推测H3O＋的空间结构为________________。
(2)如图冰晶体中每个水分子与周围__________个水分子以氢键结合，该晶体中1mol水形成________mol氢键。
(3)实验测得冰中氢键的键能为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题：
(1)C60的熔点为280℃，从晶体类型来看，C60属于________晶体。
(2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为________。
(3)①碘晶体属于________晶体。
②碘晶体熔化过程中克服的作用力为____________。
③假设碘晶胞中立方体的边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为________g·cm－3。
8．氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。请回答下列问题。
(1)砷原子核外电子排布式为____________________________。
(2)已知：
CH4 SiH4 NH3 PH3
沸点(K) 101.7 161.2 239.7 185.4
分解温度(K) 873 773 1073 713.2
分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
①CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学科素养升级练 进阶训练第三层
1．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构，分子中C60被包裹在Si60里面，内外两层通过共价键相连，下列叙述不正确的是( )
A.该物质的晶体硬度小于冰
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该分子中σ键与π键的比值为1∶2
D.该物质的相对分子质量为2400
2．富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图，下列说法错误的是( )
A.分子中碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化
B.1molC60分子中σ键的数目为90NA
C.1个C60分子中含有20个五边形和12个六边形
D.C60分子晶胞是分子密堆积
3．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似。下列有关冰晶胞说法正确的是( )
A.冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，是σ键
B.每个冰晶胞平均含有4个水分子
C.实验测得冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，这说明冰熔化成水，有部分氢键被破坏
D.晶体冰与金刚石晶体硬度都很大，且都是共价晶体
4.回答下列问题：
(1)硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表：
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)肥皂的主要成分是硬脂酸钠(C17H35COONa)，在水溶液中电离成Na＋和CH3(CH2)16COO－。将沾了油污的衣物擦上肥皂搓洗时，将衣物洗净的去污原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第1课时 分子晶体
必备知识基础练
1．答案：B
解析：分子晶体是分子通过相邻分子间的作用力形成的，只含分子的晶体一定是分子晶体，故A正确；碘晶体属于分子晶体，升华时破坏了分子间作用力，故B错误；几乎所有的酸都是由分子构成的，故几乎所有的酸都属于分子晶体，故C正确；稀有气体是由原子直接构成的，只含原子，故稀有气体的晶体属于分子晶体，故D正确；故选B。
2．答案：B
解析：HD是单质，不是化合物，A错误；三种物质都是分子晶体，B正确；C60是单质，不是化合物，C错误；Na2S是离子晶体，不是分子晶体，D错误；故选B。
3．答案：C
解析：熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电，属于离子晶体的特点，A不符合题意；熔点2853℃，熔点很高，不符合分子晶体的特点，B不符合题意；熔点112.8℃，沸点444.6℃，熔沸点较低，能溶于CS2，结合“相似相溶”原理可知应属于分子晶体的特点，C符合题意；金属钠熔点为97.81℃，质软、导电、密度0.97g·cm－3，这是金属钠的物理性质，D不符合题意；故选C。
4．答案：A
解析：干冰属于分子晶体，置于空气中升华需要吸收热量用于克服分子间作用力，A正确；冰融化时只发生状态的改变而化学键没有改变，所以分子中H—O键不发生断裂，B错误；分子晶体中，分子间作用力越大，该分子的熔、沸点就越高，但与共价键键能无关，C错误；分子的稳定性与分子内的共价键键能有关，与分子间作用力无关，D错误；故选A。
5．答案：D
解析：分子间作用力的大小决定分子的物理性质，而分子的稳定性则取决于化学键的强弱，故A项错误；共价键是化学键，共价键的强弱与物质的熔点无关，故B项错误；冰融化时克服范德华力和氢键，水分子内的共价键没有断裂，故C项错误；在冰的晶体结构中存在分子间氢键，使其熔点较高，故D项正确。故选D。
6．答案：D
解析：稀有气体分子内无化学键，A项错误；分子晶体有低熔点的特性，B项错误；分子晶体中不一定存在氢键，如CO2晶体，C项错误；分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能存在氢键，所以分子晶体熔化时一定破坏了范德华力，D项正确。故选D。
7．答案：A
解析：CCl4属于分子晶体，常温常压下为液体，含有共价键。①SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，正确；②SiCl4与CCl4结构相似，且SiCl4的相对分子质量较大、CCl4是液体，则常温常压下SiCl4不可能是气体，正确；③SiCl4中Si与Cl形成共价键，则SiCl4是由极性共价键形成的分子，正确；④分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，则SiCl4的熔点高于CCl4，正确。故选A。
8．答案：D
解析：由分子式及信息可知该物质为分子晶体，分子晶体的熔点低、硬度小，A错误；由题目中的信息可知该物质是一种新的球形分子，该物质熔融时克服了分子间作用力，只得到分子，不能导电，B错误；硅的原子半径比碳大，所以硅化合物C60Si60的外层球壳为Si60，内层球壳为C60，C错误；由题目中的信息可知是一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，所以该物质有分子存在，属于分子晶体，D正确；故选D。
9．答案：B
解析：分子晶体一般具有熔点、沸点较低，易升华和熔融状态下不导电的特性，故由二茂铁[Fe(C5H5)2]是一种具有芳香族性质的有机金属化合物，熔点为172℃，沸点249℃，100℃以上能升华，可以推断二茂铁属于分子晶体，故选B。
10．答案：B
解析：HCl溶于水，会电离产生H＋、Cl－，有共价键H—Cl的断裂，A不符合题意；干冰升华是克服CO2分子之间的分子间作用力，变为气态CO2分子，B符合题意；电解水是H2O分子之间的共价键H—O键断裂，形成单个的原子，然后原子间重新结合，形成H—H、OO键，有化学键的断裂和形成，C不符合题意；氯化铵是离子化合物，氯化铵受热分解变为NH3、HCl，有离子键的断裂和共价键形成，无分子间作用力的破坏，D不符合题意；故选B。
11．答案：B
解析：题中图示中的球代表甲烷分子，分别位于8个顶点，6个面心上，由此分析。
题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，故A不符合题意；由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶点上的甲烷分子为8个晶胞共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×＝12，故B符合题意；甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，故C不符合题意；甲烷晶胞中甲烷分子的数目为8×＋6×＝4，故D不符合题意；故选B。
12．答案：C
解析：C60、Si60、N60都属于单质，故A错误；根据分子晶体中如果只有范德华力，它的晶体一般采取密堆积结构可知，C60、Si60、N60均为分子晶体，且只存在范德华力，均采取密堆积结构，故B错误；氮原子形成三个共价键，N60结构中只存在N—N单键，碳原子可形成四个共价键，C60结构中既有C—C单键又有C===C双键，故C正确；金刚石熔化，需克服共价键，C60属于分子晶体，分子晶体熔化只需克服范德华力，故金刚石的熔点高于C60，故D错误；故选C。
13．答案：A
解析：分子晶体中一定存在分子间作用力，可能存在共价键(如水分子)，也可能不存在共价键(如稀有气体分子)，故A正确；水是一种非常稳定的化合物，与共价键有关，水分子间存在氢键会导致沸点升高，与稳定性无关，故B错误；CO2晶体是由二氧化碳分子之间通过范德华力结合构成的分子晶体，故C错误；一般情况下，同一主族简单氢化物的相对分子质量越大其沸点越高，但HF分子间存在氢键，HF、HCl、HBr、HI中HF的沸点最高，D错误；故选A。
关键能力综合练
1．答案：A
解析：H2O分子是沿O的4个sp3杂化轨道形成氢键的，冰晶体中每个水分子与另外4个相邻的水分子形成四面体，故A正确；冰晶体属于分子晶体，故B错误；水分子间通过氢键形成冰晶体，故C错误；因为冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性，故水分子靠氢键连接后，分子间空隙变大，导致冰融化成水后，水分子之间空隙减小，故D错误。故选A。
2．答案：D
解析：分子晶体的熔点较低，通过题中给出的Al2H6的熔点为150℃，推出Al2H6为分子晶体，故A正确；根据题中信息Al2H6的燃烧热极高，判断Al2H6能燃烧，根据原子守恒，Al2H6的组成元素只有Al、H两种元素，又由于是在氧气中燃烧，推出燃烧产物为氧化铝和水，故B正确；根据氢铝化合物组成元素为Al和H两种元素，而Al和H2都是很好的燃料，但氢气在储存和运输中是极不方便的，将其转化成氢铝化合物后，就解决这一矛盾，同时氢铝化合物的燃烧热极高因此可以作为未来的储氢材料和火箭燃料，故C正确；根据化合物中正负化合价的代数和为0，在AlnH2n＋2组成中，有3n＋[－(2n＋2)]＝0，则有3n＝2n＋2，n＝2，推出化学式为：Al2H6符合要求，但这仅是一种情况，当n＝1时，得出化学式为：AlH4不符合要求，所以AlnH2n＋2不具有普遍性，故D错误；故选D。
3．答案：D
解析：BCl3的熔、沸点较低，则BCl3分子间以范德华力相结合，故其应为分子晶体，A错误；BCl3为分子晶体，分子晶体熔化时不导电，B错误；Cl—B—Cl的键角为120°，则可确定BCl3为平面三角形结构，分子中正、负电中心重合，为非极性分子，C错误；由题给信息结合原子守恒可推知氯化硼水解的另一产物为硼酸，D正确；故选D。
4．答案：(1)< > > < > (2)在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合物
解析：(1)①CO2和SO2相对分子质量后者大，且CO2为非极性分子，SO2为极性分子，范德华力CO2小于SO2，所以CO2＜SO2；②尽管NH3相对分子质量小于PH3，但NH3分子间存在氢键，所以NH3＞PH3；③O3为极性分子，O2为非极性分子，且相对分子质量O3大于O2，所以范德华力O3＞O2，因此熔沸点O3大于O2；④Ne、Ar均为稀有气体、单原子分子，范德华力随相对分子质量的增大而递增，所以Ar的熔沸点高于Ne。⑤组成和结构相似的分子，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，分子晶体的熔沸点越高，故熔沸点CH3CH2OH＞CH3OH；(2)要验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可在熔融状态下检验AlCl3是否导电，若不导电，则AlCl3是共价化合物。
5．答案：(1)X、Y、Z、W (2)①a ②CS2 CO2 ③CO2分子间作用力较弱，易克服分子间作用力，克服分子间作用力要吸热
解析：(1)分子晶体的熔沸点一般比较低，硬度较小，固态时不导电。M的熔点高，肯定不是分子晶体；N是金属钠的性质；X、Y、Z、W均为分子晶体；(2)①离顶点的CO2分子最近的是面心的CO2分子，二者的距离为面对角线的一半，即apm；②CO2、CS2都是分子晶体，CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，其分子间作用力大于CO2的分子间作用力，故CS2的沸点高于CO2的沸点；③干冰常压下极易升华，干冰分子间作用力是范德华力，作用力比较弱，升华吸热，使周围温度降低，在工业上用作制冷剂。
6．答案：(1)V 三角锥形 (2)4 2 (3)冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键
解析：(1)水分子中O原子的价层电子对数为2＋＝4，孤电子对数为2，所以水分子的空间结构为V形。H3O＋中O原子的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，故H3O＋的空间结构为三角锥形。(2)观察题图中晶体结构可知，每个水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子共用1个氢键，故1mol水可形成4mol×＝2mol氢键。(3)冰中氢键的键能为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键。
7．答案：(1)分子 (2)4 1∶1 (3)①分子 ②分子间作用力 ③
解析：(1)C60不属于空间网状结构，熔沸点低，应为分子晶体。
(2)二氧化碳晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×＋6×＝4，二氧化碳的分子结构为O===C===O，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1∶1。
(3)碘属于分子晶体，在熔化过程中需要克服分子间作用力，观察碘晶胞不难发现，一个晶胞中含有碘分子数为8×＋6×＝4。一个晶胞的体积为a3cm3，该晶胞中所含碘的质量为4×254÷NAg，则碘晶体的密度为g·cm－3。
8．答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2)①结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4沸点低于SiH4；NH3分子间还存在氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3 ②C—H键的键能大于Si—H键的键能，因此CH4的分解温度高于SiH4的；N—H键的键能大于P—H键的键能，因此NH3的分解温度高于PH3的
解析：(1)As的原子序数是33，基态砷原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3；
(2)①因结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此CH4沸点低于SiH4；NH3分子间还存在氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3；
②因非金属性C＞Si，N＞P，则气态氢化物的稳定性CH4＞SiH4，NH3＞PH3；稳定性强的物质分解温度高，从键能上可知，C—H键的键能大于Si—H键的键能，N—H键的键能大于P—H键的键能，因此分解温度CH4的高于SiH4的，NH3的高于PH3的。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：由题中信息可知，C60Si60是一种新的球形分子，该物质有分子存在，属于分子晶体，而冰分子间存在氢键，所以该物质的晶体硬度小于冰，A、B正确；由于C60和Si60的每个原子均形成3个σ键，C60和Si60中均存在一个大π键，当它们内外两层通过共价键相连后，又可以形成60个σ键，故分子中可能不再有π键，C错误；分子式为C60Si60，相对分子质量为：12×60＋28×60＝2400，D正确；故选C。
2．答案：C
解析：由结构可知富勒烯中的每个碳原子均只与周围三个碳原子相连，每个碳原子都采用sp2杂化，故A正确；1molC60分子中σ键的数目为3×60××NA＝90NA，故B正确；多面体的：顶点数＋面数－棱边数＝2，设五边形个数为x，六边形个数为y，根据足球烯结构，足球烯有60个顶点，面数为(x＋y)，每个棱被2个面共有，棱数为×(3×60)，则有60＋(x＋y)－×(3×60)＝2，根据键数和顶点，得出×(5x＋6y)＝×(3×60)，推出x＝12，y＝20，即五边形有12个，六边形有20个，故C错误；C60晶体中1个C60分子有12个紧邻的C60分子，属于分子密堆积类型，故D正确；故选C。
3．答案：C
解析：冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键属于分子间作用力，不属于化学键，因此不是σ键，A错误；冰晶胞结构图中小球所示皆为水分子，所以冰晶胞中含有水分子数为4＋8×＋6×＝8，B错误；冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，C正确；晶体冰是由分子通过分子间作用力构成的分子晶体，硬度不大；而金刚石是由原子通过共价键构成的共价晶体，由于共价键是强烈的相互作用力，因而共价晶体硬度很大，D错误；故选C。
4．答案：(1)SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大
(2)CH3(CH2)16—是亲油基团，一头拉着油，—COO－是亲水基团，另一头拉着水，将油污拖入水
解析：(1)由表中的熔沸点可知，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大。
(2)硬脂酸钠(C17H35COONa)，在水溶液中电离成Na＋和CH3(CH2)16COO－，CH3(CH2)16—是亲油基团，一头拉着油，—COO－是亲水基团，另一头拉着水，将油污拖入水。
