第1节 认识晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 晶体与非晶体
1.关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ）
A．区分晶体与非晶体最可靠的方法是比较硬度
B．凡有规则外形的物体就一定是晶体
C．一种物质不是晶体就是非晶体
D．具有各向异性的固体一定是晶体
2．区别晶体与非晶体的最科学的方法是（ ）
A．观察各向异性 B．X射线衍射实验
C．测定固定熔点 D．观察自范性
3．下列有关晶体常识的叙述错误的是（ ）
A．水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体
B．当单一波长的X射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线
C．晶体都具有自范性，自范性是晶体的本质属性
D.晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形
4．下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是（ ）
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
5．下列关于晶体与非晶体的说法错误的是（ ）
A．区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
B．非晶体中微粒的排列相对无序，所以非晶体具有各向异性
C．晶体有各向异性
D．非晶体无固定熔点
知识点2 晶胞
6.下列有关晶胞的叙述，正确的是（ ）
A．晶胞的结构是晶体的结构
B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C.晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞
D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
7．某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面心上的B原子未画出）。晶体中的A、B、C的原子个数比为（ ）
A．1∶3∶1 B．2∶3∶1
C．2∶2∶1 D．1∶3∶3
8．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是（ ）
A．11BN和10BN的性质无差异
B．该晶体具有良好的导电性
C．该晶胞中含有14个B原子、4个N原子
D．N原子周围等距且最近的N原子数为12
9．如图所示是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的相对分子质量用M表示，则CsCl晶体的密度为（ ）
A． B．
C． D．
10．某晶体的晶胞结构如图所示，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
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题
1．普通玻璃和水晶的根本区别为（ ）
A．外形不一样
B．普通玻璃的基本构成微粒无规律性地排列，水晶的基本构成微粒呈周期性有序排列
C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
2．假设某氯化钠纳米“分子”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粒子数与总粒子数的比值为（ ）
A．7∶ 8 B．13∶14
C. 25∶25 D. 26∶27
3．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为（ ）
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
4．下列说法错误的是（ ）
A.甲晶体中A与B的微粒个数比为1∶1
B．乙晶体的化学式为D2C（或CD2）
C．丙晶体的化学式为EF（或FE）
D．丁晶体的化学式为XY2Z
5．如图所示的晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）（ ）
A．8；BaTi8O12 B．8；BaTi4O9
C．6；BaTiO3D．3；BaTi2O3
6．朱经武教授等发现钇钡铜氧化合物在90 K时即具有超导性，该化合物的部分结构如图所示：
该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结而成，其原料配比（物质的量之比）为（ ）
A．1∶1∶1 B．1∶4∶6
C．1∶2∶3 D．2∶2∶3
7．Cu元素的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，已知该晶胞的边长为a nm，则Cu元素形成的该氯化物晶体的密度为（单位：g·cm－3）（ ）
A． B．
C． D．
8．如图是a、b两种不同物质熔化时的温度变化曲线，下列说法正确的是（ ）
A．a没有固定的熔点 B．a是非晶体
C．b是晶体 D．b是非晶体
9．晶体具有各向异性，如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨中，与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率相差很大。晶体各向异性的主要表现是（ ）
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质
A．仅①③ B．仅②④
C．仅①②③ D．①②③④
10．在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列，如图是从该晶体微观空间中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为（ ）
A. MgB B. MgB2
C. Mg2B D.MgB6
11．氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧（La）镍（Ni）合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为（ ）
A．LaNi5B．LaNi
C．La14Ni24 D．La7Ni12
12．KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，其晶胞为立方体结构，如图所示，其中K、I、O分别位于顶点、体心、面心的位置，晶胞边长a＝0.446 nm。下列说法错误的是（ ）
A．K与最邻近的O的核间距为0.315 nm
B．与K距离相等且最近的O的个数为12
C．在KIO3的另一种晶胞结构中，I位于立方体的各顶点位置，则K位于体心位置，O位于棱心位置
D．若KIO3晶体的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数的值可表示为
13．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图所示。
图中原子坐标参数a为（0，0，0），b为（1，，），则c原子的坐标参数为（ ）
A．（，，） B．（1，，）
C．（1，，） D．（，，）
14．甲、乙、丙、丁四种晶体的晶胞结构如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．图甲所示晶体的化学式可表示为A3B4C
B．图乙所示晶体中阴、阳离子的个数比为1∶2
C．图丙所示晶体的化学式可表示为AB
D．图丁所示晶体中所含A的个数为2
二、非选择题
15．下表是元素周期表的前四周期，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
（1）请写出元素d的基态原子的电子排布式： 。
（2）b的氧化物中b原子与氧原子之间的共价键类型是 ，其中b原子的杂化方式是 。
（3）a的单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞如图乙所示，原子之间的位置关系的平面图如图丙所示。
若已知a元素原子的半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，a元素原子的摩尔质量为M，则1个晶胞中a原子的数目为 ，该晶体的密度为 （用字母表示）。
16．如图所示是冰块融化过程中温度随时间的变化图像。
（1）分析图像可知，冰块融化过程持续 min，此过程需 （填“吸热”或“放热”），温度 （填“升高”“不变”或“降低”）。
（2）由以上分析可知，冰是 （填“晶体”或“非晶体”）。区分晶体与非晶体的重要依据： 。
17．热敏电阻的主要成分——钡钛矿晶体的晶胞结构如图所示，晶胞棱长为a cm。顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，所有棱心位置被O2－所占据。（已知相对原子质量——O：16：Ti：48 Ba：137）
（1）该晶体的化学式可表示为 。
（2）若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞顶点，则O2－处于立方体的 位置。
（3）在该晶体中，每个Ti4＋周围距离相等且最近的Ti4＋有 个；若将它们连接起来，形成的空间结构为 。
（4）若该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则a＝ 。
18．如图所示为NaCl晶胞结构示意图（晶胞边长为a nm）。
（1）能准确证明其是晶体的方法是 。
（2）晶体中，Na＋位于Cl－所围成的正 面体的体心，该多面体的边长是 nm。
（3）晶体中，在每个Na＋的周围与它距离最近且相等的Na＋共有 个。
（4）由图计算可知，Na＋半径与Cl－半径的比值是 （保留小数点后三位，≈1.414）。
（5）在一定条件下，NaCl晶体可以转变成氯化钠气体。现有5.85 g NaCl晶体，使其变为气体，测得气体体积为1.12 L（已换算为标准状况）。则此时氯化钠气体的分子式为 。
第1节 认识晶体
必备知识基础练
1．答案：D
解析：区分晶体与非晶体最可靠的方法是X射线衍射实验，A错误；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，与物体有没有规则外形无关，B错误；二氧化硅有晶体和非晶体两种形式，C错误；具有各向异性的固体一定是晶体，D正确。
2．答案：B
解析：晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来。
3．答案：D
解析：水晶的化学成分是二氧化硅，属于共价晶体，而玻璃是混合物，属于非晶体，A正确；当单一波长的X射线通过晶体时，可发生衍射，可以看到明显的分立的斑点或者谱线，B正确；在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，即晶体的自范性，C正确；晶体具有规则的几何外形，但非晶体也可能具有规则的几何外形，如钻石形状的玻璃制品，D错误。
4．答案：B
解析：由于晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，所以在宏观上能够自发地呈现规则的多面体外形，A正确；晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列，两者没有矛盾，B错误；构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，C正确；由于晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，具有特定的方向性，D正确。
5．答案：B
解析：A项，区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，正确；B项，非晶体中微粒的排列相对无序，所以非晶体没有各向异性，错误；C项，晶体内部微粒在不同方向上排列的规律不同，所以晶体有各向异性，正确；D项，非晶体无固定熔点，正确。
6．答案：D
解析：构成晶体的最基本的重复单元称为晶胞，晶胞的结构并不是晶体的结构，A错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体的晶胞大小和形状不一定相同，B错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C错误；知道晶胞的组成，利用“切割法”即可推知晶体的组成，D正确。
7．答案：A
解析：利用切割法计算该小正方体中各种原子的个数，顶点上的原子被8个小晶胞共用，面心上的原子被2个晶胞共用，体心上的原子被1个晶胞占有。根据图片知，该晶胞中A原子个数＝8×＝1，前后两面心上的B原子未画出，B原子个数＝6×＝3，C原子个数＝1，所以晶体中A、B、C的原子个数比为1∶3∶1。
8．答案：D
解析：11B和10B互为同位素，所以11BN和10BN的化学性质无差异，但11BN和10BN的物理性质有所不同，故A错误；立方氮化硼晶体中没有自由移动的带电离子和电子，所以不具备良好的导电性，故B错误；该晶胞中含有8×＋6×＝4个B原子、4个N原子，故C错误；N原子周围的4个B原子，又分别与其他的3个N原子成键，这些N原子距中心原子N最近而且距离相等，总数为12，故D正确。
9．答案：D
解析：由切割法求得CsCl晶胞中含有1个Cs＋和1个Cl－，其质量是，再由相邻的两个Cs＋的核间距为a，求出该晶胞的体积是a3，所以晶胞的密度是，晶体的密度和晶胞的密度是相同的。
10．答案：B
解析：该晶胞为正三棱柱，A原子位于晶胞的顶点，每个A原子被12个晶胞共用，每个晶胞占A原子的；B原子分两类，分别位于晶胞上下底面的棱和3条侧棱上，上下底面棱上的B原子被4个晶胞共用，每个晶胞占该B原子的，侧棱上的B原子被6个晶胞共用，每个晶胞占该B原子的；C原子位于晶胞内部。则每个晶胞含有A、B、C原子个数分别为N(A)＝6×＝，N(B)＝6×＋3×＝2，N(C)＝1，故该晶体中A、B、C原子的个数比为N(A)∶N(B)∶N(C)＝∶2∶1＝1∶4∶2。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别就在于内部微粒是否呈周期性有序排列，B项正确。
2．答案：D
解析：“纳米颗粒”是独立的“分子”，所有粒子均属于该颗粒。表面粒子数＝8＋6＋12＝26。总粒子数＝表面粒子数＋中心粒子数＝26＋1＝27。
3．答案：B
解析：根据“切割法”，A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占用；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占用，面心上的离子被1个晶胞占用，所以1个晶胞实际占用的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2，故B正确。
4．答案：B
解析：甲中A、B微粒数之比为1∶1。乙中C、D微粒数之比为2∶1，化学式为C2D或DC2。丙中E、F微粒数之比为1∶1，化学式为EF或FE。丁中X、Y、Z微粒数之比为1∶2∶1。
5．答案：C
解析：由结构可知，Ba位于体心，为1个，Ti位于顶点，为8×＝1个，O位于棱心，为12×＝3个，其化学式为BaTiO3，晶体内“Ti”紧邻的氧原子在棱上，则晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为＝6，化学式为BaTiO3。
6．答案：B
解析：观察晶胞结构，确定各原子数目、所在位置，然后利用“切割法”计算各原子的数目，最后根据原子守恒计算出Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量之比。Y原子位于体心，数目为1；Cu原子位于顶点和棱上，数目为8×＋8×＝3；Ba原子位于晶胞体内，数目为2；Y、Ba、Cu原子个数之比为1∶2∶3，根据原子守恒，则Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量之比为∶2∶3＝1∶4∶6。
7．答案：B
解析：分析晶胞的结构发现，Cu原子位于晶胞的顶点及面心，Cl原子位于晶胞的内部，根据“切割法”可知，一个晶胞含有Cu原子的个数为8×＋6×＝4，含有Cl原子的个数为4，则Cu原子与Cl原子的个数之比为4∶4＝1∶1，则Cu元素形成的氯化物为CuCl。CuCl晶胞的边长为anm＝a×10－7cm，则晶胞的体积V(晶胞)＝(a×10－7cm)3，一个晶胞的质量m(晶胞)＝g，从而可知该晶体的密度ρ＝m(晶胞)/V(晶胞)＝g·cm－3。
8．答案：D
解析：晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。
9．答案：D
解析：晶体的各向异性表现在晶体的硬度、导热性、导电性、光学性质等方面。
10．答案：B
解析：根据投影图可知，1个B原子为3个Mg原子共用，故属于一个Mg原子的B原子为；1个Mg原子为6个B原子共用，故属于一个B原子的Mg原子为，由此可知Mg原子与B原子的个数比为∶＝1∶2，故硼化镁的化学式为MgB2。
11．答案：A
解析：该晶胞中La原子的数目为12×＋2×＝3，Ni原子的数目为12×＋6＋6×＝15，所以La、Ni的原子个数比为3∶15＝1∶5，该合金的化学式可表示为LaNi5。
12．答案：D
解析：K与最邻近的O的核间距为晶胞面对角线长的一半，即×0.446nm≈0.315nm，A项正确；由该晶胞结构可知，与K距离相等且最近的O有12个，B项正确；想象8个晶胞紧密堆积，I位于立方体的顶点，则K位于体心，O位于棱心，C项正确；设NA为阿伏加德罗常数的值，由该晶胞结构可知，1个晶胞中含有1个K、1个I、3个O，故有ρ×(0.446×10－7)3＝(39＋127＋16×3)×，则NA＝，D项错误。
13．答案：D
解析：图中原子坐标参数a为(0，0，0)，b为(1，，)，则a原子在坐标原点。分析图中4个P原子的相对位置关系，c原子处于右侧、靠后、上方，则x＝y＝z＝，故c原子的坐标参数为(，，)。
14．答案：D
解析：图甲中，A位于面心，属于该晶胞的A的个数为6×＝3，B位于顶点，属于该晶胞的B的个数为8×＝1，C位于体心，属于该晶胞的C的个数为1，故图甲所示晶体的化学式可表示为A3BC，A项错误；图乙中，阳离子位于顶点和面心，属于该晶胞的阳离子的个数为8×＋6×＝4，阴离子位于棱上和体心，属于该晶胞的阴离子的个数为12×＋1＝4，该晶胞中阴、阳离子的个数比为1∶1，B项错误；图丙中，A均位于晶胞内，属于该晶胞的A的个数为8，B位于顶点和面心，属于该晶胞的B的个数为8×＋6×＝4，故图丙所示晶体的化学式可表示为A2B或BA2，C项错误；图丁所示晶胞中含A的个数为8×＋1＝2，D项正确。
15．答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1
(2)σ键(或极性共价键) sp3杂化
(3)4
解析：(1)根据d在元素周期表中的位置可知，元素d为Cr，其d轨道半充满时更稳定，Cr的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1。(2) SiO2中Si与相邻的4个O形成正四面体结构，其中Si的杂化方式是sp3杂化。(3)1个晶胞中a原子的数目为8×＋6×＝4；该晶胞的质量m＝4×，该晶胞的体积V＝(4d×)3＝16d3，则晶体的密度ρ＝＝。
16．答案：(1)10 吸热 不变 (2)晶体 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点
17．答案：(1)BaTiO3 (2)面心 (3)6 正八面体 (4)
解析：(1)在该晶胞中Ba2＋、Ti4＋和O2－的离子个数比为1∶(8×)∶(12×)＝1∶1∶3，则该晶体的化学式可表示为BaTiO3。(2)将共用一个Ti4＋的8个晶胞的体心Ba2＋连起来构成新的晶胞的顶点，则每个O2－正好分别处在六个面的面心位置。(3)晶胞中一个顶点的Ti4＋与其前、后、左、右、上、下的Ti4＋距离相等且最近，若连接起来，形成正八面体。(4)由题意知1个晶胞的体积为a3cm3。根据晶体的化学式BaTiO3可得1个晶胞的质量为g，则ρ＝233/(a3NA)，则a＝。
18．答案：(1)X射线衍射法 (2)八 a (3)12 (4)2.413
(5)Na2Cl2
解析：(1)能准确证明其是晶体的方法是X射线衍射法。(2)晶体中，以Na＋为中心在它的上、下、前、后、左、右有6个Cl－，Na＋位于Cl－所围成的正八面体的体心，该多面体的边长＝面对角线长的一半＝anm。(3)晶体中，以Na＋为中心的三个垂直的面上各有4个Na＋，在每个Na＋的周围与它最近且等距离的Na＋共有12个。(4)根据题图可知，NaCl晶体中阴、阳离子的最短距离为nm，钠离子的半径为面对角线的，即为anm，由图可知，氯离子的半径为(－a) nm，代入≈1.414可得，Na＋半径与Cl－半径的比值为r＋/r－＝≈2.413。(5)标准状况下，气体体积为1.12L的氯化钠的物质的量＝1.12L/22.4L·mol－1＝0.05mol，M＝5.85g/0.05mol＝117g·mol－1，所以此时氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。第1课时 金属晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 金属晶体的通性
1.下列关于金属晶体的说法正确的是（ ）
A．金属晶体中只有金属原子
B．金属晶体中存在单个分子
C．金属晶体由金属阳离子和阴离子构成
D．金属晶体中有金属阳离子，没有阴离子
2．下列关于金属晶体的说法不正确的是（ ）
A．金属晶体中一定存在金属键
B．金属晶体中的金属键没有方向性和饱和性
C．不同金属晶体中金属原子的堆积方式都一样
D．金属晶体中的“自由电子”为整块金属所共有
3．下列说法错误的是（ ）
A．金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”构成的，它们都占据晶胞的一定位置
B．金属的导热性与“自由电子”的存在有关
C．金属晶体能导电
D．一般情况下，温度升高，金属的导电性减弱
4．在金属晶体中，“自由电子”与金属离子碰撞时有能量传递，可以用此来解释金属的（ ）
A．延展性 B．导电性
C．导热性 D．还原性
5．金属晶体熔、沸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．硬度：Mg>Al
B．熔、沸点：LiC．熔、沸点：Mg>Na
D．硬度：Mg知识点2 金属晶体的结构
6．已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子数分别为（ ）
A．14、6 B．14、8
C．4、8 D．4、12
7．下列说法错误的是（ ）
A．金属晶体可以看作等径圆球的堆积
B．Li、Na、K的晶胞具有相似性，均为立方体
C．Ca和Mg位于同主族，二者的晶胞结构相似
D．Fe的晶胞结构为
8．图（a）、（b）、（c）分别代表几种金属晶体的晶胞结构，则图（a）、（b）、（c）中金属原子的个数比为（ ）
A．11∶8∶4 B．3∶2∶1
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
9．铝单质的晶胞结构如图甲所示，原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。
若已知铝原子半径为d，NA表示阿伏加德罗常数，铝的摩尔质量为M，则该晶体的密度可表示为 。
据上图计算，铝原子采取的面心立方最密堆积的空间利用率为 。
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题
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．合金是金属与一些非金属或其他金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据表中提供的数据，判断可以形成合金的是（ ）
金属或非金属 钠 铝 铁 硅 硫
溶点/℃ 97.8 660.4 1 535 1 410 112.8
沸点/℃ 883 2 467 2 750 2 353 444.6
A.铝与硅 B．铝与硫
C．钠与硫 D．钠与硅
3．下列关于金属晶体的叙述中，正确的是（ ）
A．温度越高，金属的导电性越强
B．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
C．金属晶体堆积密度大，能充分利用空间的原因是金属键没有饱和性和方向性
D．金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用，在外力作用下会发生断裂，故金属无延展性
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，运动速率加快
D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量
5．下列有关金属的说法正确的是（ ）
A．最外层电子数为1或2的都是金属
B．有金属光泽的晶体一定是金属晶体
C．金属原子在化学变化中失去的电子数越多，其还原性越强
D．金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，能导电、传热
6．金属的下列性质中，与“自由电子”无关的是（ ）
A．密度大小 B．易导电
C．延展性好 D．易导热
7．金晶体的晶胞结构如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，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
C．晶胞的体积是16d3
D．金晶体的密度是
8．如图为金属钠晶体的晶胞结构，实验测得钠的密度为ρ（g·cm－3），已知钠的摩尔质量为a（g·mol－1），阿伏加德罗常数为NA（mol－1），假定金属钠原子为等径的刚性球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r（cm）为（ ）
A．B．
C． D．
9．（1）1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1 183 K以上转变为图2所示的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
①铁原子的简化电子排布式为 ；铁晶体中铁原子以 键相互结合。
②图1和图2中，铁原子的配位数之比为 。
③纯铁晶体在晶型转变前后，两者基本结构单元的棱长之比为（1 183 K以下与1 183 K以上之比） 。
④转变温度前后两者的密度之比为（1 183 K以下与1 183 K以上之比） 。
（2）金晶体的晶胞是面心立方体，金原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，M g·mol－1表示金的摩尔质量。欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定距离最近的两金原子间相接触，即相切。金晶体每个晶胞中含有 个金原子。1个晶胞的体积为 cm3。金晶体的密度为 g·cm－3。
10．如图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构模型（原子间实际是相互接触的），实验测得金属钨的密度为19.30 g·cm－3，钨的相对原子质量为183.9。假定金属钨为等直径的刚性球，请回答以下各题：
（1）每一个晶胞中分摊到 个钨原子。
（2）计算晶胞的边长a。
（3）计算钨的原子半径r（提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。
11．按要求回答下列问题：
（1）一种铜金合金晶体的晶胞结构如图所示，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子的个数比为 ；该晶体中原子之间的作用力是 。
（2）上述铜金合金晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构如图所示，则该晶体储氢后的化学式为 。
（3）辽宁号航母的飞行甲板等都是由铁及其合金制造的。铁有δ、γ、α三种同素异形体，其晶胞结构如图所示。
①δ Fe、γ Fe晶胞中含有的铁原子数分别为 。
②若α Fe晶胞的边长为a cm，γ Fe晶胞的边长为b cm，则两种晶体的密度之比为 。
12．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方最密堆积、面心立方最密堆积和体心立方密堆积，图（a）、（b）、（c）分别代表这三种晶胞的结构。
（1）三种晶胞内金属原子个数比为 。
（2）三种堆积方式实质是金属阳离子的堆积方式，那么“自由电子”有无确切的堆积方式？ （填“有”或“无”）。
（3）影响金属晶体熔点的主要因素是 。
第1课时 金属晶体
必备知识基础练
1．答案：D
解析：金属晶体是金属阳离子和“自由电子”通过金属键形成的晶体，不存在单个的分子，只有金属阳离子，没有阴离子，故D项正确。
2．答案：C
解析：Ca、Al晶体中金属原子的堆积方式一样，但与Mg晶体中金属原子的堆积方式不一样，故C项错误。
3．答案：A
解析：金属晶体中金属阳离子占据晶胞的一定位置，“自由电子”不占据晶胞的一定位置，A项错误；“自由电子”与金属阳离子碰撞时有能量传递，所以金属具有导热性，B项正确；金属中的“自由电子”在外加电场的作用下会发生定向移动，因而形成电流，C项正确；一般情况下，温度升高，电阻升高，金属的导电性减弱，D项正确。
4．答案：C
解析：金属具有延展性主要是因为金属在受到外力作用时，原子之间可以发生相对滑动，各层之间仍保持金属键的作用。金属具有导电性主要是因为金属晶体内部存在“自由电子”，在外加电场作用下，“自由电子”在金属内部发生定向移动。金属具有导热性主要是因为在金属晶体内部，“自由电子”与金属阳离子碰撞时有能量传递。金属的还原性是金属的化学性质，与能量传递无关。
5．答案：C
解析：Al3＋带3个单位电荷，Mg2＋带2个单位电荷，Na＋带1个单位电荷，且离子半径：Al3＋Mg>Na，硬度：Al>Mg>Na，熔、沸点：Al>Mg>Na，A项错误、C项正确；碱金属元素形成的离子均带1个单位电荷，但离子半径从Li到Cs逐渐增大，则从Li到Cs金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，B项错误；离子半径：Mg2＋Ca，D项错误。
6．答案：D
解析：在晶胞中位于顶点的原子为8个晶胞所共用，位于面心的原子为2个晶胞所共用，因此，铜的晶胞中所含铜原子的个数为8×＋6×＝4。由图可知，每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子共有12个。
7．答案：C
解析：Ca晶体的晶胞为立方体，顶点各处和每个面的面心均有一个微粒，而Mg晶体的晶胞并非立方体或长方体，底面中棱的夹角不是直角，C项错误。
8．答案：B
解析：图(a)晶胞中每个顶角有一个原子，每个原子为6个晶胞共用，上下底面各有一个原子，每个原子为2个晶胞共用，晶胞内部还有3个原子，所以该晶胞中所含原子数为12×＋2×＋3＝6；图(b)晶胞中所含原子数为8×＋6×＝4；图(c)晶胞中所含原子数为8×＋1＝2，所以(a)、(b)、(c)中金属原子的个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1，B项正确。
9．答案： 74%
解析：由图甲可知每个晶胞中含有的铝原子个数为8×＋6×＝4。由图乙知晶胞的棱长为＝2d。若该晶体的密度为ρ，则ρ×(2d)3＝×M，ρ＝。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：由题给信息可知，当玻璃被击碎时，金属线与警报系统形成了闭合回路，利用的是金属的导电性，故B项正确。
2．答案：A
解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C项错误；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经变为气态，故它们不能形成合金，D项错误。
3．答案：C
解析：温度高，金属阳离子的热运动加快，对自由电子的移动造成阻碍，导电性减弱，故A错误；常温下，Hg为液态，不属于晶体形态，故B错误；正是因为金属键无方向性和饱和性，所以金属晶体中的金属原子可以采用最密堆积，尽量充分利用空间，故C正确；在外力作用下，金属阳离子与自由电子之间仍有强烈相互作用，不会断裂，所以金属有延展性，故D错误。
4．答案：B
解析：金属原子的价电子数较少，容易失去电子，能说明金属有还原性，A错误；金属键存在于整个金属中，且一般较强，难以断裂，金属通常采取最密集的堆积方式，锤打时，金属原子之间容易滑动，但不影响紧密的堆积方式，金属键不会断裂，故有延展性，B正确；金属延展性是原子的相对滑动，而不是电子的运动，C错误；自由电子受外力作用与金属阳离子快速传递能量，可以影响金属的导热性，与延展性无关，D错误。
5．答案：D
解析：H、He最外层电子数分别为1、2，但它们不是金属，A错误；有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如晶体碘、晶体硅，B错误；金属原子在化学变化中失去电子越容易，其还原性越强，与失去的电子数目无关，C错误；金属晶体中存在自由电子和金属阳离子，能够导电、传热，D正确。
6．答案：A
解析：金属的导电性、延展性、导热性均与“自由电子”有关。
7．答案：C
解析：Au原子处于立方体的顶点与面心上，故晶胞中含有的Au原子数目为8×＋6×＝4，A正确；金属晶体中，金属键无方向性，B正确；在立方体的各个面的对角线上有3个金原子，金原子的直径为d，故面对角线的长度为2d，晶胞棱长为×2d＝d，故晶胞的体积为(d)3＝2d3，C错误；晶胞中含有4个原子，故晶胞的质量为，晶胞的体积为2d3，故金晶体的密度为＝，D正确。
8．答案：C
解析：金属钠的晶胞中含有的钠原子数为1＋8×＝2，设晶胞边长为x(cm)，根据ρ＝得，ρ＝，x＝，则晶胞的体对角线长为，所以钠原子的半径＝，故选C。
9．答案：(1)①[Ar]3d64s2 金属 ②2∶3 ③ ④ (2)4 2d3
解析：(1)②在1183K以下的纯铁晶体中，与体心铁原子等距离且最近的铁原子是8个顶点的铁原子；在1183K以上的纯铁晶体中，与面心铁原子等距离且最近的铁原子有12个，即配位数之比为2∶3。③设铁原子半径为a，在1183K以下的纯铁晶体中，基本结构单元的棱长为；在1183K以上的纯铁晶体中，基本结构单元的棱长为2a。④根据1183K以下的纯铁晶体和1183K以上的纯铁晶体的基本结构单元的棱长之比为，可知两者基本结构单元的体积之比为，又因为两者一个基本结构单元分别包含2个和4个铁原子，可知两者的密度之比为÷＝。(2)如图是取金晶胞中某一面的平面部分，AC为金原子的直径的2倍，AB为立方体的棱长，由图可得，立方体的棱长为dcm，所以晶胞的体积为(dcm)3＝2d3cm3。密度＝质量/体积，质量为晶胞中4个金原子的质量，体积为晶胞的体积，即密度为ρ＝g·cm－3＝g·cm－3。
10．答案：(1)2 (2)0.3163nm (3)0.137nm
解析：(1)晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故晶胞中钨原子个数为1＋8×＝2。(2)每个晶胞中含2个钨原子，则NA·a3＝2×183.9g·mol－1/(19.30g·cm－3)，即6.02×1023mol－1·a3＝2×183.9g·mol－1/(19.30g·cm－3)，解得a＝3.163×10－8cm＝0.3163nm。(3)晶胞体对角线的长度为钨原子半径的4倍，则4r＝a，计算得出钨原子的半径为0.137nm。
11．答案：(1)3∶1 金属键 (2)H8AuCu3 (3)①2、4
②b3∶(4a3)
解析：(1)Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该晶胞中所含Cu原子数为6×＝3，所含Au原子数为8×＝1，故该合金中Cu原子与Au原子的个数比为3∶1。合金中金属原子之间的作用力为金属键。(2)氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中，根据图中信息可知氢原子位于晶胞内，故该晶胞含有氢原子的个数为8，因此该晶体储氢后的化学式为H8AuCu3。(3)①δFe晶胞中含有的铁原子数＝8×＋1＝2，γFe晶胞中含有的铁原子数＝8×＋6×＝4。②ρα－Fe＝，ργ－Fe＝，则ρα－Fe∶ργ－Fe＝b3∶(4a3)。
12．答案：(1)3∶2∶1 (2)无 (3)金属键的强弱
解析：(1)晶胞(a)中含原子数为12×＋2×＋3＝6，晶胞(b)中含原子数为8×＋6×＝4，晶胞(c)中含原子数为8×＋1＝2。其原子个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1。(2)由于金属晶体中的“自由电子”不属于每个固定的原子，而是在整个晶体中自由移动，故“自由电子”无确切的堆积方式。(3)金属晶体是由金属原子通过金属键相互结合而成，金属键的强弱直接影响金属晶体的熔点。金属键越强，晶体的熔点越高。第2课时 离子晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 离子晶体及其性质
1.下列关于离子晶体的说法正确的是（ ）
①离子晶体中的组成微粒是阴、阳离子 ②离子晶体中微粒间的作用力是离子键 ③离子晶体中微粒间只存在异性电荷的相互吸引 ④离子晶体中只存在离子键，且构成离子晶体的离子都是单原子离子
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
2．某晶体的下列性质可作为判断它是离子晶体的充分依据的是（ ）
A．具有较高的熔点和较大的硬度
B．固态不导电，其水溶液能导电
C．可溶于水
D．固态不导电，熔融态能导电
3．下列有关离子晶体的说法正确的是（ ）
A．在CsCl晶体中，Cs＋与Cl－的相互作用与其所处的方向有关
B．在离子晶体中，阴、阳离子的排列没有规律
C．因氯化铯的化学式为CsCl，所以在氯化铯晶体中，Cs＋与Cl－的个数比为1∶1
D．离子晶体在固态、水溶液中或熔融状态下均能导电
4．下列有关离子晶体的叙述错误的是（ ）
A．1 mol氯化钠晶体中有6.02×1023个NaCl分子
B.氯化钠晶体中，每个Na＋周围与它距离相等且最近的Cl－有6个
C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－
D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－
5．下列关于离子晶体性质的叙述正确的是（ ）
A．熔、沸点都较高，难以挥发
B．硬度很小，容易变形
C．都能溶于有机溶剂而难溶于水
D．密度很小
知识点2 离子晶体的结构及其特征
6.化学工作者研制出碱金属与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，下列关于K3C60的组成和结构的分析正确的是（ ）
A．该物质的分子式为K3C60
B．K3C60的摩尔质量是837
C．1 mol K3C60中含有的离子键的数目为63×6.02×1023
D．K3C60中既有离子键，又有共价键，在熔融状态下能导电
7．食盐的密度为ρ g·cm－3，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数为NA mol－1，则在食盐晶体中Na＋和Cl－的核间距大约是（ ）
A． cm B． cm
C． cm D． cm
8．KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看作是Na＋的位置用K＋代替，Cl－的位置用O代替，则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是（ ）
A．与K＋距离相等且最近的O共有8个
B．与K＋距离相等且最近的O构成的多面体是正八面体
C．与K＋距离相等且最近的K＋有8个
D．一个KO2晶胞中的K＋和O粒子数均为8
9．甲、乙、丙三种离子晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲的化学式（X为阳离子）为XY
B．乙中A、B、C三种微粒的个数比是1∶3∶1
C．丙可以是CsCl晶体的晶胞
D．乙中与A距离最近且相等的B有8个
10．CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的晶胞结构相似（如图所示），但CaC2晶体中由于哑铃形的C存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法正确的是（ ）
A．1个Ca2＋周围距离最近且等距离的C数目为6
B．1 mol该晶体中的阴离子含有10 mol电子
C．6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol
D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个
知识点3 晶格能
11.下列关于晶格能的说法正确的是（ ）
A．晶格能是指形成1 mol离子键所放出的能量
B．晶格能是指破坏1 mol离子键所吸收的能量
C．晶格能是指1 mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量
D．晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关
12．下列有关NaCl晶体形成的热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体的晶格能的是（ ）
A．2NaCl（s）===2Na（s）＋Cl2（g） ΔH1
B．NaCl（s）===Na（s）＋Cl2（g） ΔH2
C．NaCl（s）===Na＋（g）＋Cl－（g） ΔH3
D．NaCl（g）===Na＋（g）＋Cl－（g） ΔH4
13．下列有关晶格能的说法错误的是（ ）
A．晶格能越大，离子晶体越稳定
B．晶格能越大，离子晶体的硬度越小
C．晶格能越大，离子晶体的能量越低
D．晶格能越大，离子晶体的熔点越高
14．（双选）下列有关离子晶体的数据大小比较，不正确的是（ ）
A．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3
B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr
C．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2
D．硬度：MgO＜CaO＜BaO
15．（双选）根据下表的数据，判断下列说法正确的是（ ）
A.晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比
B．晶格能越大，即正负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大
C．NaF晶体比NaCl晶体稳定
D．表中物质中MgO晶体最稳定
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题
1．下列物质的晶体一定属于离子晶体的是（ ）
A．在水中能电离出离子的物质
B．在水中能电离出SO的化合物
C．在水中能电离出Na＋的化合物
D．熔化时化学键无变化的化合物
2．已知MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3受热均要分解。下列说法不正确的是（ ）
A．上述四种盐的晶体均属于离子晶体
B．分解所得金属氧化物晶格能最大的是MgO
C.分解所需温度最低的是BaCO3
D．所得的气态产物的VSEPR模型是直线形
3．离子晶体熔点的高低决定于晶格能的大小，根据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是（ ）
A．KCl＞NaCl＞BaO＞CaO
B．NaCl＞KCl＞CaO＞BaO
C．CaO＞BaO＞KCl＞NaCl
D．CaO＞BaO＞NaCl＞KCl
4．由短周期元素组成的离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20，下列说法正确的是（ ）
A．晶体中阳离子和阴离子个数不一定相等
B．晶体中一定只有离子键而没有共价键
C．所含元素一定不在同一主族也不在第一周期
D．晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
5．元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法正确的是（ ）
A．1个该晶胞中所含离子总数为18
B．该晶胞中阴、阳离子个数比为2∶1
C．与每个X2＋距离相等且最近的X2＋共有12个
D．该化合物的化学式为CaS
6．经X射线研究证明PCl5在固态时是由空间结构分别为正四面体和正八面体的两种离子构成的，下列关于PCl5晶体的推断正确的是（ ）
A．该晶体是金属晶体
B．该晶体由[PCl3]2＋和[PCl2]2－构成，且阴、阳离子数之比为1∶1
C．该晶体由[PCl4]＋和[PCl6]－构成，且阴、阳离子数之比为1∶1
D．该晶体在固态时具有良好的导电性
7．已知某离子晶体的晶胞如图所示，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为d g·cm－3。下列说法正确的是（ ）
A．该晶胞中阴、阳离子的个数都为1
B．该晶胞中与R距离相等且最近的L有12个
C．该晶胞可能是NaCl的晶胞
D．该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为 cm
8．下列有关CaF2的表述正确的是（ ）
A．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用
B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点小于CaCl2
C．阴、阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同
D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
9．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）6
B．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
10．已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，CsCl的晶胞结构如图所示，则CsCl的摩尔质量可以表示为（ ）
A.NA·a3·ρ g·mol－1 B. g·mol－1
C. g·mol－1 D. g·mol－1
11．CaO在2 973 K时熔化，而NaCl在1 074 K时熔化，二者的离子间距离接近，晶体结构类似，有关它们熔点差别较大的原因的叙述错误的是（ ）
A．氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多
B．氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大
C．氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同
D．在氧化钙与氯化钠的离子间距离接近的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定
12．碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与成正比（d0是晶体中最邻近的带有异性电荷离子的核间距）。下面说法错误的是（ ）
A.晶格能的大小与离子半径成反比
B．阳离子相同、阴离子不同的离子晶体，阴离子半径越大，晶格能越小
C．阳离子不同、阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大
D．金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强
13．已知金属钠能与两种卤族元素形成化合物Q、P，它们的晶格能分别为a kJ·mol－1、b kJ·mol－1（已知a>b），下列有关说法错误的是（ ）
A．Q的熔点比P的高
B．若P是NaCl，则Q一定是NaF
C．Q中成键离子核间距较小
D．若P是NaCl，则Q可能是NaBr
二、非选择题
14．如图所示为NaCl晶胞结构示意图，回答下列问题。
（1）晶体中，在每个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有 个。
（2）晶体中重复的基本结构单元叫晶胞。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Cl－的个数为 ；Na＋的个数为 。
（3）设NaCl的摩尔质量为M g·mol－1，NaCl晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。NaCl晶体中两个钠离子间的最近距离为 cm。
15．A、B、C、D四种离子晶体的晶胞结构如图所示：
（1）若M代表阳离子，N代表阴离子，写出各离子晶体的化学式。
A： ，B： ，C： ，
D： 。
（2）已知FeS2晶体具有A的立体结构。
①FeS2晶体中具有的化学键类型是 。
②若A的晶体结构中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm，NA代表阿伏加德罗常数的值，则FeS2晶体的密度是 g·cm－3。
16．如图所示是钾、氧两元素形成的一种晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。晶体中氧的化合价可看作是部分为0价，部分为－2价。
（1）该结构与 的结构相似（填选项字母，下同）。
A．NaCl B．CsCl
C．干冰 D．SiO2
（2）钾、氧两元素所形成化合物的化学式是 。
A．K2O B．K2O2
C．K2O3 D．KO2
（3）下列对此晶体结构的描述正确的是 。
A．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个
B．晶体中每个K＋周围有8个O，每个O周围有8个K＋
C．每个O周围最近且等距离的K＋所围成的空间结构为正八面体
D．晶体中，0价氧与－2价氧的数目比为3∶1
第2课时 离子晶体
必备知识基础练
1．答案：A
解析：离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体，①②正确；离子之间的静电作用包括异性电荷之间的相互吸引和同性电荷之间的相互排斥，③错误；形成离子晶体的离子可能是原子团，如NH、NO等，则组成原子团的原子间存在共价键，④错误。综上所述，A项符合题意。
2．答案：D
解析：A项，如金刚石具有较高的熔点和较大的硬度，金刚石不是离子晶体，所以由A项不能确定是离子晶体；B项，如HCl、AlCl3等共价化合物固态不导电，它们的水溶液能导电，所以由B项不能确定是离子晶体；C项，如HCl、H2SO4等可溶于水，但它们形成的晶体是分子晶体，所以由C项不能确定是离子晶体。
3．答案：C
解析：离子键无方向性，A项错误；晶体内部的微粒在空间呈现周期性重复排列，B项错误；在氯化铯晶体中，Cl－与Cs＋的个数比为1∶1，所以可以用“CsCl”这一化学式表示氯化铯的组成，C项正确；离子晶体在固态时不导电，D项错误。
4．答案：A
解析：NaCl是离子化合物，其晶体中并不存在NaCl分子，“NaCl”只表示NaCl晶体中Na＋和Cl－的个数比为1∶1。
5．答案：A
解析：离子晶体中的阴、阳离子通过一种强烈的相互作用——离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中容易断裂外，其他的必须在高温下才能断裂，所以其熔、沸点都较高，不易挥发，硬度较大，不易变形，难溶于有机溶剂。又因为在离子晶体中，较大的离子采取密堆积形式，较小离子填空隙，所以密度一般都较大。
6．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，C错误。
7．答案：B
解析：已知一个晶胞中有4个“NaCl分子”，且食盐晶体中Na＋与Cl－的核间距的2倍正好是晶胞的边长。设晶胞的边长为acm，故有×NA＝4，解得a＝，则＝。
8．答案：B
解析：K＋位于晶胞棱的中心，与K＋距离相等且最近的O位于顶点和面心，共有6个，故A错误；与K＋距离相等且最近的O共有6个，构成正八面体，K＋位于正八面体中心，故B正确；K＋位于晶胞的体心，则被横平面、竖平面和正平面共有，且每一个平面有4个K＋距离最近，共4×3＝12个，故C错误；K＋位于晶胞棱的中心和体心，数目为12×＋1＝4，O位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，即一个KO2晶胞中的K＋和O粒子数均为4个，故D错误。
9．答案：B
解析：据图可知，Y位于立方体的4个顶点，根据“切割法”，Y的个数为4×＝，X位于体心，X的个数为1，X和Y的个数比为2∶1，所以甲的化学式为X2Y，故A错误；据图可知，A位于8个顶点，根据“切割法”，A的个数为8×＝1，B位于6个面心，B的个数为6×＝3，C位于体心，个数为1，则A、B、C的个数比为1∶3∶1，故B正确；在CsCl晶胞里，Cl－作简单立方堆积，Cs＋填在立方体空隙中，阴、阳离子配位数均为8，所以丙不是CsCl的晶胞，丙可以是NaCl的晶胞，故C错误；乙中A位于立方体的顶点，B位于面心，在以A为中心的3个平面的B都和A距离相等且最近，所以这样的B有12个，故D错误。
10．答案：C
解析：依据晶胞示意图及哑铃形C使晶胞沿一个方向拉长知，晶胞的某些平面的长与宽不相等，再由图中体心的Ca2＋分析可知1个Ca2＋周围距离最近的C有4个，而不是6个，故A错误；一个C含电子数为2×6＋2＝14，1mol该晶体中的阴离子含有14×4＝56mol电子，故B错误；6.4gCaC2为0.1mol，CaC2晶体中的阴离子为C，则含阴离子0.1mol，故C正确；晶胞的某些平面的长与宽不相等，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋应为4个，故D错误。
11．答案：C
解析：晶格能是指1mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
12．答案：C
解析：根据晶格能的定义：将1mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量，可知C项正确。
13．答案：B
解析：离子晶体的晶格能越大，离子键越强，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
14．答案：AD
解析：由于r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷数依次增多，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高，A不正确。r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确。在CsCl、NaCl、CaF2晶体中，阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确。r(Mg2＋)＜r(Ca2＋)＜r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小，D不正确。
15．答案：CD
解析：A项，根据表中的数据可知，晶格能的大小与正负离子之间的距离成反比；B项，离子键本质是阴、阳离子间的静电作用，不只是引力，还有斥力等，晶格能越大，即正负离子间的静电作用越强。晶体的熔点就越高，硬度就越大；C项，晶格能：NaF＞NaCl，故NaF晶体比NaCl晶体稳定；D项，晶格能越大，晶体越稳定，表中所列物质中MgO晶体最稳定。
关键能力综合练
1．答案：C
2．答案：C
解析：碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合CO中的氧离子使CO分解为CO2的结果，阳离子半径越小，其结合氧离子能力越强，分解温度越低。阳离子半径：Mg2＋3．答案：D
解析：对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子的核间距越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。阳离子半径大小顺序为Ba2＋>K＋>Ca2＋>Na＋，阴离子半径：Cl－>O2－，CaO与BaO中离子所带的电荷数大于KCl、NaCl中离子所带的电荷数，故其熔点较高，又因为阴、阳离子之间的距离：NaCl4．答案：A
解析：短周期元素形成的离子化合物，一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20，如NH4F、Na2O等，这些离子化合物中，阴、阳离子个数不一定相等，故A正确；如NH中有共价键，故B错误；从以上分析可知，元素可以在第一周期，如H元素，故C错误；晶体中阳离子半径不一定大于阴离子半径，如Na＋半径比O2－半径小，故D错误。
5．答案：C
解析：元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数为2＋8＋18＝28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则Y是S元素。由晶胞结构可知，1个该晶胞中所含离子总数为8×＋6×＋4＝8，A项错误；该化合物的化学式为ZnS，阴、阳离子个数比为1∶1，B、D项错误；由晶胞结构可知，与顶点上每个X2＋距离相等且最近的X2＋在其面心，则共有12个，C项正确。
6．答案：C
解析：由题干信息可知PCl5是由离子构成的，则PCl5为离子晶体，A项错误；空间结构为正四面体，即为1个P和4个Cl构成的离子，则该离子为[PCl4]＋，空间结构为正八面体，即为1个P和6个Cl构成的离子，则该离子为[PCl6]－，且阴、阳离子数之比为1∶1，B项错误、C项正确；离子晶体在固态时不导电，D项错误。
7．答案：C
解析：R位于晶胞顶点及面心，故该晶胞中R的数目为8×＋6×＝4，L位于晶胞棱上及体心，故该晶胞中L的数目为12×＋1＝4，A项错误；该晶胞中与R距离相等且最近的L有6个，B项错误；设该晶胞边长为acm，两个距离最近的阳离子的核间距相当于晶胞中面对角线长的一半，即为acm，晶胞中含有4个R和4个L，则晶胞的质量为4×g，所以晶体的密度为g·cm－3＝dg·cm－3，所以a＝，两个距离最近的阳离子的核间距为acm＝cm，D项错误。
8．答案：D
解析：Ca2＋与F－间既有静电吸引作用，也有静电排斥作用，A错误；离子所带电荷数相同，F－的离子半径小于Cl－，所以CaF2晶体的晶格能比CaCl2大，则CaF2的熔点高于CaCl2，B错误；晶体构型还与离子的大小有关，所以阴、阳离子比为2∶1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，CaF2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。
9．答案：C
解析：由题图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2＋个数为4×＝，同样可推出含Fe3＋个数也为，含CN－个数为l2×＝3，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。与Fe3＋距离最近的CN－位于晶胞棱上，每个Fe3＋周围有8个晶胞，每条棱被4个晶胞共用，与每个Fe3＋距离最近且等距离的CN－为＝6个。
10．答案：A
解析：CsCl晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－，则M＝ρ·a3·NAg·mol－1。
11．答案：C
解析：晶格能越大，熔点越高。晶格能的大小与阴、阳离子所带的电荷数成正比，与阴、阳离子间的距离成反比，故A、B、D项正确；由题干中信息可知C项错误。
12．答案：D
解析：由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比，A项正确；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项正确；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项正确；由表中数据知，晶格能LiI>NaI>KI，而氧化性Li＋>Na＋>K＋，可知D项错误。
13．答案：D
解析：晶格能大，则熔点高，A项正确；卤族元素形成的钠的化合物，随着卤族元素原子序数的递增，卤素离子半径逐渐增大，晶格能逐渐减小，故若P是NaCl，则Q一定是NaF，B项正确、D项错误；Q、P中的离子均为一价离子，成键离子的核间距越小，则其晶格能越大，C项正确。
14．答案：(1)12 (2)4 4 (3)×
解析：(1)从体心的Na＋看，与它距离最近且相等的Na＋共有12个。(2)根据离子晶体的晶胞中阴、阳离子个数的求算方法可知，NaCl晶胞中，含Cl－数目为8×＋6×＝4，含Na＋数目为12×＋1＝4。(3)设Cl－与Na＋的最近距离为acm，则两个最近的Na＋间的距离为acm，·NA＝M，即a＝，所以Na＋间的最近距离为×cm。
15．答案：(1)MN MN2 MN2 MN
(2)①离子键、非极性共价键 ②
解析：(1)对于A晶体，阴离子位于晶胞的4个顶点，因此该晶胞中阴离子的数目为4×＝，同理阳离子的数目也为，故A晶体的化学式为MN；对于B晶体，阴离子的数目为4×＋2＝4，阳离子的数目为8×＋1＝2，故B晶体的化学式为MN2；对于C晶体，阴离子的数目为1，阳离子的数目为4×＝，故C晶体的化学式为MN2；对于D晶体，阴离子的数目为1，阳离子的数目为8×＝1，故D晶体的化学式为MN。(2)①FeS2晶体中的化学键为Fe2＋和S之间的离子键及硫和硫之间的非极性共价键。②FeS2晶体具有A的立体结构，则其晶胞中含有个Fe2＋和个S，晶胞的质量m＝[(×56＋×64)÷NA]g＝g。A的晶体结构中相邻的阴、阳离子间的距离为acm，即晶胞的边长为acm，晶胞的体积V＝a3cm3。ρ＝＝(÷a3) g·cm－3＝g·cm－3。
16．答案：(1)A (2)D (3)CD
解析：(1)该结构与NaCl晶体的结构相似，相当于Na＋被K＋代替，Cl－被O代替。(2)晶体中平均每个晶胞有K＋：8×＋6×＝4个，有O：1＋12×＝4个，故其化学式为KO2。(3)由图可看出，晶体中与每个K＋距离最近的K＋有12个，晶体中每个K＋周围有6个O，每个O周围有6个K＋，每个O周围最近且等距离的K＋所围成的空间结构为正八面体，如图所示：。设1molKO2中含有xmol0价的氧，ymol－2价的氧，则有x＋y＝2，2y＝1，解得x＝，y＝，所以晶体中，0价氧与－2价氧的数目比为3∶1。第3课时 共价晶体
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 共价晶体及其结构特点
1.下列有关叙述错误的是（ ）
A．金刚石晶体和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体
B．1 mol金刚石中C—C键的数目是4NA（设NA为阿伏加德罗常数的值）
C．水晶在熔化时，晶体中的共价键会断裂
D．SiO2晶体是共价晶体，其中不存在分子
2．二氧化硅晶体是立体网状结构，其晶体模型如图所示。下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是（ ）
A．二氧化硅晶体最小环上含有12个原子
B．每个硅原子为4个最小环所共有
C．从晶体结构可知，1 mol SiO2含有2 mol Si—O键
D.SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的
3．下列说法正确的是（ ）
A．在含4 mol Si—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA
B．金刚石晶体中，碳原子数与C—C键数之比为1∶2
C.30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体
4.
Al2O3在一定条件下可制得硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．1个氮化铝晶胞中含有2个铝原子
B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．氮化铝属于离子晶体
D．氮化铝晶体中Al的配位数为4
5．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C3N4晶体的说法正确的是（ ）
A.C3N4晶体是金属晶体
B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要长
C．C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子又连接3个C原子
D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
知识点2 共价晶体的性质
6.根据下列性质判断，属于共价晶体的是（ ）
A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性好
B．无色晶体，熔点3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为 800 ℃，熔化时能导电
D．熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
7．共价晶体具有的性质是（ ）
A．熔点高 B．易导热
C．能导电 D．有延展性
8．据报道，在40 GPa压强下，用激光加热CO2到1 800 K，可以制得某种CO2晶体，其结构类似于SiO2的结构。下列有关推断错误的是（ ）
A．该晶体不可用作制冷剂
B．该晶体硬度大，可用作耐磨材料
C．该晶体具有很高的熔点
D．该晶体中每个碳原子形成2个碳氧双键
9．（双选）下表是某些共价晶体的熔点和硬度。
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 硅 锗
熔点/℃ >3 500 3 000 2 830 1 412 938.4
硬度 10 9.5 9.0 7.0 6.0
分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（ ）
A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
B．构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高
C．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大
D．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越小
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题
1．图1、图2、图3分别表示金刚石晶体结构、金刚石晶胞示意图和二氧化硅晶体结构，下列叙述正确的是（ ）
A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体
B．1个金刚石晶胞中含有6个碳原子
C．60 g SiO2晶体中所含共价键的数目为6NA（设NA是阿伏加德罗常数的值）
D．金刚石晶体中每个碳原子被8个最小环所共有
2．氮氧化铝（AlON）属于共价晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述错误的是（ ）
A．AlON和SiO2所含化学键的类型相同
B．电解熔融AlON可得到Al
C．AlON中N元素的化合价为－1
D．AlON和SiO2的晶体类型相同
3．（双选）中外科学家联合研究团队成功合成了新型碳材料：T 碳。T 碳可以看作金刚石结构中的每个碳原子被由四个碳原子构成的正四面体结构单元所替代得到的一种三维碳结构。下列说法正确的是（ ）
A．T 碳与石墨、金刚石互为同分异构体
B．T 碳晶体与金刚石晶体类似，属于共价晶体
C．T 碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键类型不同
D．T 碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式相同
4．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图所示，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是（ ）
A．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体
B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键
D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
5．β 氮化碳的硬度超过金刚石晶体的硬度，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．该晶体中的碳、氮原子最外层都满足8电子稳定结构
B．该晶体中碳显＋4价，氮显－3价
C．该晶体中每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
D．该晶体的分子式为C3N4
6．碳的氧化物有多种，其中一种晶体结构与SiO2的晶体结构相似，能形成一种无限伸展的空间网状结构，下列对该晶体的叙述错误的是（ ）
A．该晶体中每个碳原子以4个共价单键与氧原子结合
B．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
C．该晶体中碳原子数与C—O键数目之比为1∶2
D．该晶体中最小的环由12个原子构成
7．我们可以将SiO2的晶体结构想象为：在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是（ ）
A．石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用
B．每个O原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用
C．石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成
D．在晶体中存在石英分子，故能叫分子式
8．如图所示是某种共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A键中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为（ ）
A．AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
9．制造光导纤维的材料是一种纯度很高的硅的氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是其简化了的平面示意图，下列关于这种物质的说法正确的是（ ）
A．晶体中Si与O的原子个数比是1∶4
B．晶体中Si与O的原子个数比是1∶6
C．该物质是共价晶体
D．该物质是离子晶体
10．SiC和Si的结构相似，是最有前景的半导体材料之一，下列说法正确的是（ ）
A．碳和硅原子最外层电子的轨道表示式完全相同
B．2py是基态碳原子核外电子占据的能量最高的能级
C．硅原子核外电子共占用5个轨道
D．都属于共价晶体，熔点SiC>Si
11．下列事实能说明刚玉（Al2O3）是一种共价晶体的是（ ）
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ 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．②③④
C．④⑤ D．②⑤
12．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．在NaCl晶体中，距离Na＋最近的Cl－有6个
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
13．石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构（可以看作是晶体硅中的每个Si—Si键中插入一个O），其中硅、氧原子数比是m∶n，有关叙述正确的是（ ）
A．m∶n＝2∶1
B．6 g该晶体中含有0.1NA个分子
C．原硅酸根（SiO）的结构为，则二聚原硅酸根离子Si2O中的x＝7
D．石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
二、非选择题
14．请按要求填空：
（1）C、N元素形成的新材料具有如图所示的结构，该晶体的化学式为 。
（2）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最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式： 。
（3）第ⅢA、ⅤA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，其晶体结构与晶体硅相似。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 。在四大晶体类型中，GaN属于 晶体。
15．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层均处于饱和状态。请回答下列问题：
（1）Q＋核外电子排布式为 。
（2）化合物X2W2中W的杂化方式为 ，ZW离子的空间结构是 。
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是 （填化学式），原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为 ，Y原子的配位数为 ；若晶胞的边长为a pm，晶体的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数的数值为 （用含a和ρ的代数式表示）。
16．AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2 000 ℃，其晶胞结构如图所示。
（1）磷化铝的晶体类型为 。
（2）A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为 。
（3）磷化铝的晶胞参数a＝546.35 pm（1 pm＝10－10 cm），其密度为 g·cm－3（列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的数值）。
第3课时 共价晶体
必备知识基础练
1．答案：B
解析：金刚石晶体中，1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅晶体中，1个中心Si原子连接4个O原子，二者的最小结构单元均为正四面体，A项正确；金刚石中1个C原子分别与另外4个C原子形成4个C—C键，而每个C—C键是2个C原子共有的，所以1mol金刚石中C—C键的数目为4NA×＝2NA，B项错误；水晶熔化时共价键会断裂，C项正确；SiO2是由Si原子和O原子构成的共价晶体，所以SiO2晶体中不含分子，D项正确。
2．答案：A
解析：二氧化硅晶体和金刚石晶体的结构类似，每个硅原子为12个最小环共有，B项错误；1个Si与4个O形成Si—O键，则1molSiO2含有4molSi—O键，C项错误；SiO2晶体中只含极性共价键，不含非极性共价键，D项错误。
3．答案：B
解析：在含4molSi—O键的二氧化硅晶体中，含Si原子1mol，由于1个O原子与2个Si原子形成Si—O共价键，所以在含4molSi—O键的二氧化硅晶体中，含氧原子的数目为2NA，A错误；在金刚石晶体中，碳原子与相邻的4个C原子形成4个C—C键，每个C—C键为形成共价键的2个C所共有，所以C原子数与C—C键数之比为1∶2，B正确；二氧化硅晶体属于共价晶体，无二氧化硅分子，C错误；晶体硅是由相应原子直接构成的共价晶体，而晶体氖则属于分子晶体，D错误。
4．答案：C
解析：1个氮化铝晶胞中含有×8＋1＝2个铝原子，A正确；氮化铝(AlN)为共价晶体，熔、沸点高，硬度大，B正确，C错误；晶胞中Al原子与周围最近的4个N原子形成正四面体，Al位于正四面体中心，N原子位于正四面体顶点，故Al原子配位数为4，D正确。
5．答案：C
解析：C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且C3N4晶体中原子间均以单键结合，则C3N4是共价晶体，A、D不正确；C、N元素都位于第二周期，N在C的右边，在同一周期中，从左到右，元素的原子半径逐渐减小，故C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，B不正确；C原子最外层有4个电子，可形成4个单键达到8电子稳定结构，N原子最外层有5个电子，可形成3个单键达到8电子稳定结构，故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，C正确。
6．答案：B
解析：A项中延展性好，不是共价晶体的特征，因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使共价晶体质硬而脆，A项不正确，B项符合共价晶体的特征；C项符合离子晶体的特征；D项符合分子晶体的特征。
7．答案：A
解析：共价晶体中相邻原子间以共价键结合形成的空间网状结构使其具有键能大、熔点高、硬度大的特性，一般不能导电、导热，没有延展性，故选A。
8．答案：D
解析：由题述信息可知，制得的CO2晶体为共价晶体，具有很高的熔点，不易升华，不可用作制冷剂，故A、C项正确；共价晶体硬度大，可用作耐磨材料，故B项正确；CO2共价晶体的结构类似于SiO2的结构，碳原子和氧原子间应为单键，每个C原子形成4个C—O键，故D项错误。
9．答案：BD
解析：共价晶体的熔点与所含原子种类的多少无关，A错误；构成共价晶体的原子的半径越大，共价键键能越小，晶体的硬度越小，C错误。
关键能力综合练
1．答案：A
解析：金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体，A项正确；1个金刚石晶胞中含有碳原子的个数为8×＋6×＋4＝8，B项错误；60gSiO2晶体的物质的量为1mol，SiO2晶体中，1个Si原子与4个O原子形成4个Si—O键，故1molSiO2中含4NA个Si—O键，C项错误；金刚石晶体中每个碳原子被12个最小环所共有，D项错误。
2．答案：B
解析：AlON和SiO2均属于共价晶体，均只含有极性共价键，A、D项正确；AlON属于共价晶体，熔融时不导电，B项错误；AlON中O为－2价，Al为＋3价，所以N元素的化合价为－1，C项正确。
3．答案：BD
解析：由题给信息可知，T碳是由C元素组成的单质，与石墨、金刚石互为同素异形体，A项错误；T碳可以看作金刚石结构中的每个碳原子被由四个碳原子构成的正四面体结构单元所替代得到的一种三维碳结构，属于共价晶体，B项正确；T碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是非极性共价键，C项错误；T碳与金刚石中的碳原子均采取sp3杂化，D项正确。
4．答案：C
解析：P原子位于晶胞的顶点和面心，其数目为8×＋6×＝4，B原子位于晶胞内，其数目为4，则磷化硼的化学式为BP，由于磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，故其属于共价晶体，A项错误；磷化硼晶体是共价晶体，熔点高，熔融状态下没有自由移动的离子，不能导电，B项错误；该晶胞中每个原子的配位数均为4，即每个原子均形成4个共价键，C项正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。
5．答案：D
解析：根据图中结构可知，每个碳原子形成四个共价键，每个氮原子形成三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价键后成8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后，也成8电子稳定结构，A、C项正确；由于元素的非金属性：N>C，所以形成共价键时，共用电子对偏向N，偏离C，所以氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价，B项正确；由于β氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D项错误。
6．答案：C
解析：该晶体结构与SiO2的晶体结构相似，即每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，A正确；该晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键，所以C原子与C—O键数目之比为1∶4，C错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D正确。
7．答案：D
解析：晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点，故SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英的组成，晶体中并没有单个的SiO2分子。
8．答案：C
解析：由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A键中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B键，每个B原子形成2个B—A键，则A、B原子个数比为1∶2，所以C的化学式可能是AB2。
9．答案：C
解析：分析题图可知，每个十二元环中有6个硅原子和6个氧原子，但是每个氧原子形成2个Si—O键，每个硅原子形成4个Si—O键，Si与O的原子个数比是1∶2，A、B项错误。该晶体是原子间以共价键结合、具有立体网状结构的晶体，因此其是共价晶体而非离子晶体，C项正确，D项错误。
10．答案：D
解析：碳原子核外有6个电子，硅原子核外有14个电子，两者最外层电子的轨道表示式不同(能级不同)，A错误；2px、2py、2pz三个轨道的能量相同，2p才是基态碳原子核外电子占据的能量最高的能级，B错误；硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，s有1个轨道，p有3个轨道，所以其核外电子共占用8个轨道，C错误；SiC和Si均属于共价晶体，原子半径CSi—Si，因此熔点SiC>Si，D正确。
11．答案：B
解析：①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。
12．答案：D
解析：在NaCl晶体中，距离Na＋最近的Cl－有6个，所以钠离子的配位数是6，A正确；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞的顶点和面心，每个晶胞中含有Ca2＋的个数为8×＋6×＝4，B正确；在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每两个碳原子形成一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为4×＝2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2，C正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，D错误。
13．答案：C
解析：每个Si原子占有O原子个数＝4×＝2；该晶体是共价晶体，不存在分子；原硅酸(H4SiO4)的结构可表示为，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸，二聚原硅酸电离出6个H＋后，形成带6个单位负电荷的二聚原硅酸根离子，其中含有7个氧原子；在SiO2晶体中，由Si、O构成的最小单元环中共有12个原子。
14．答案：(1)C3N4 (2)①小于 硅原子半径大于碳原子半径，氮、碳形成的共价键键长比氮、硅形成的共价键键长短，故氮、碳形成的共价键的键能大 ②Si3N4 (3)4 正四面体形 共价
解析：(1)根据晶胞结构可知该晶胞中含有的碳原子个数是8×1/8＋4×1/2＝3，氮原子全部在晶胞中，个数是4，则该晶体的化学式为C3N4。
(2)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，这说明二者形成的晶体都是共价晶体，由于硅原子半径大于碳原子半径，氮、碳形成的共价键键长比氮、硅形成的共价键键长短，键能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度。②N的最外层电子数为5，要满足8电子稳定结构，需要形成3个共价键，Si的最外层电子数为4，要满足8电子稳定结构，需要形成4个共价键，所以氮化硅的化学式为Si3N4。
(3)GaN的晶体结构与晶体硅相似，GaN属于共价晶体，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。
15．答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)sp3杂化 角形 (3)SiO2 SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体
(4)8 4
解析：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布式为1s22s22p2，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si；而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则价电子排布式为ns2np3，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布式为1s22s22p63s22p63d104s1或[Ar]3d104s1，则Q为Cu元素。(1)Cu＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)化合物H2O2的结构式为H—O—O—H，O原子价电子对数为2＋＝4，故O原子采取sp3杂化；NO离子中N原子孤电子对数为＝1，价电子对数为2＋1＝3，故其空间结构是角形。(3)Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体，故沸点较高的是SiO2。(4)碳有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如题图，该晶体一个晶胞的Y原子数为4＋8×＋6×＝8；每个Y与周围的4个Y原子相邻，故Y原子的配位数为4；若晶胞的边长为apm，则晶胞体积为(a×10－10)3cm3，晶体的密度为ρg·cm－3，则晶胞质量为(a×10－10)3cm3×ρg·cm－3＝ρa3×10－30g，则g＝ρa3×10－30g故NA＝。
16．答案：(1)共价晶体 (2)(，，)
(3)
解析：(1)磷化铝的熔点为2000℃，其熔点很高，且晶胞结构中原子呈立体网状结构排列，故AlP属于共价晶体。(2)分析A、B点的原子坐标可知，A点是坐标原点，B点处于晶胞右侧面心，C点原子位于晶胞内部，处于左上方、靠前的位置，则C点的原子坐标为(，，)。(3)磷化铝的晶胞参数a＝546.35pm＝5.4635×10－8cm，则晶胞的体积V＝(5.4635×10－8cm)3；每个磷化铝晶胞中含有4个P原子和4个Al原子，则晶胞的质量m＝g，故磷化铝晶体的密度ρ＝＝(g)/(5.4635×10－8cm)3＝g·cm－3。第4课时 分子晶体 晶体结构的复杂性
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 分子晶体及其结构
1.科学家发现的C60是一种新的分子，它具有空心、类似于足球的结构。最近科学家又确认存在着另一种分子N60，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。下列关于N60的说法正确的是（ ）
A．N60是由共价键结合而成的空心球状结构，是一种共价晶体
B．N60和14N都是氮的同位素
C．N60与NO2互为同素异形体
D．N60的发现开发出了新的能源，可能成为很好的火箭燃料
2．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是（ ）
A．分子内均存在共价键
B．分子间一定存在范德华力
C．分子间一定存在氢键
D．分子晶体全部为化合物
3．分子晶体具有的本质特征是（ ）
A．组成晶体的基本构成微粒是分子
B．熔融时不导电
C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合
D．熔点一般比原子晶体低
4．某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是（ ）
A．该模型可以表示H2O的分子模型
B．图中每个线段代表化学键
C．表示的是非极性分子
D．空间网状结构，熔沸点高
5．AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是（ ）
A．①③ B．②⑤
C．⑤⑥ D．③④⑤⑥
6．如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是（ ）
A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力
B．沸点：金刚石>干冰>冰
C．冰晶体中的氧原子和金刚石中的碳原子均可形成四面体结构
D．干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有10个
知识点2 分子晶体的性质
7.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是（ ）
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2 ⑦H2O
A．①②③④⑤⑥⑦ B．⑦③②①⑤④⑥
C．⑦③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③⑦②①
8．分子晶体在通常情况下不具有的性质是（ ）
A．晶体构成微粒是分子
B．干燥或熔化时均能导电
C．分子间以范德华力结合
D．熔点、沸点一般低于共价晶体和离子晶体
9．下列说法正确的是（ ）
A．二氧化硅与二氧化碳都是共价化合物，且晶体类型相同
B．氧气生成臭氧的过程中有化学键的断裂和生成
C．因为N≡N键的键能比O===O键的键能大，所以氮气的沸点比氧气的高
D．硫晶体与氖晶体均是由单原子构成的分子晶体
10．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是（ ）
A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C．水分子间通过H—O键形成冰晶体
D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大
知识点3 晶体结构的复杂性
11.下列说法正确的是（ ）
A．石墨为共价晶体
B．C和Si为同主族元素，Na2CO3和Na2SiO3的结构相同
C．有些晶体居于金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体
D．即使有些物质的组成复杂，其晶体结构中仍只存在一种作用力
12．石墨晶体中碳原子的杂化轨道类型及同层原子间的主要作用力分别是（ ）
A．sp、范德华力 B．sp2、范德华力
C．sp2、共价键 D．sp3、共价键
13．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，其中白球表示氧原子，黑球表示硅原子。硅氧四面体通过不同的连接方式可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单链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∶2 B．1∶3
C．1∶4 D．2∶5
14．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，由碳原子构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．石墨中的碳原子采用sp2杂化，每个sp2杂化轨道含 s轨道与 p轨道
C．石墨属于混合型晶体，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，存在类似金属键的作用力
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
1．下列关于分子晶体的说法正确的是（ ）
A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．在分子晶体中一定存在共价键
C．冰和Br2都是分子晶体
D．稀有气体不能形成分子晶体
2．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中错误的是（ ）
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温常压下SiCl4是气体
C．SiCl4的分子内部原子间以共价键结合
D．SiCl4熔点高于CCl4
3．下列说法正确的是（ ）
A．干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需要克服的微粒间的作用力类型也相同
B．CO2和CS2每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C．H2O、H2S、H2Se由于分子间作用力依次增大，所以熔、沸点依次升高
D．某晶体固态时不导电，水溶液能导电，该晶体不可能是分子晶体
4．下列说法中正确的是（ ）
①晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②共价晶体中共价键越强，熔点越高 ③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体 ④在Na2O和Na2O2晶体中，阴、阳离子数目之比相等 ⑤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 ⑥分子晶体中都含有化学键 ⑦含4.8 g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8 mol
A．①②③④⑤ B．②④⑦
C．②④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦
5．某科学家将水置于一个足够强的电场中，在20 ℃时，水分子瞬间凝固成“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法正确的是（ ）
A．与Na2O晶体类型相同
B．与SiO2所含化学键类型相同
C．其分子与CO2分子的空间结构相同
D．其分子与CH4分子的极性相同
6．某些物质的熔点数据如表所示，据此作出的判断错误的是（ ）
物质 Na2O NaCl AlF3 AlCl3
熔点 1 275 ℃ 801 ℃ 1 040 ℃ 194 ℃
物质 BCl3 MgO CO2 SiO2
熔点 －107.3 ℃ 2 800 ℃ －78.5 ℃ 1 650 ℃
A.表中BCl3晶体和CO2晶体均是分子晶体
B．铝的化合物形成的晶体均是离子晶体
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
7．如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子（甲烷分子分别位于立方体的顶点和面心），下列有关该晶体的说法正确的是（ ）
A．该晶体与HI的晶体类型不同
B．该晶体熔化时只需要破坏共价键
C．SiH4的稳定性比甲烷的强
D．与每个顶点上的甲烷分子距离相等且最近的甲烷分子有12个
8．自从首次合成了第一种稀有气体的化合物XePtF6以来，人们又相继发现了Xe的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。图甲为XeF4的结构示意图，图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列有关说法错误的是（ ）
A．XeF4是由极性键构成的非极性分子
B．XeF2晶体属于分子晶体
C．一个XeF2晶胞含有4个XeF2
D．XeF2晶体中距离最近的两个XeF2之间的距离为（a为晶胞边长）
9．某化学兴趣小组，在学习了分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2
熔点/℃ 801 712 190 －70.4 782
沸点/℃ 1 465 1 418 178 57 1 600
根据表中数据分析，属于分子晶体的是（ ）
A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4
C．NaCl、CaCl2 D．全部
10.
石墨晶体是层状结构，在每一层内的每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图所示，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是（ ）
A．10个 B．14个
C．18个 D．24个
11.
（双选）六氟化硫分子为正八面体形结构（分子结构如图所示），难溶于水，在高温下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途。下列推测正确的是（ ）
A．SF6各原子均达8电子稳定结构
B．SF6易燃烧生成SO2
C．SF6分子是含有极性键的非极性分子
D．SF6是分子晶体
12.
（双选）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．冰晶胞内水分子间以共价键结合
B．每个冰晶胞平均含有8个水分子
C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种
D．已知冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏（假设熔化热全部用于破坏氢键）
13．你认为下列对晶体概况的描述合理的组合是（ ）
①金属晶体中存在离子，却不存在离子键 ②共价晶体、分子晶体、金属晶体中一定都存在化学键 ③共价晶体的硬度一般比分子晶体大，分子晶体的熔点不一定比金属晶体低 ④固态能导电的一定是金属晶体 ⑤共价晶体和金属晶体都由原子构成 ⑥不同金属晶体的熔点相差较大，熔点最低的是汞
A．①③⑥ B．①②④
C．②④⑥ D．①②⑥
14．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．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
B．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
C．两种晶体中既有极性键又有非极性键
D．两种晶体均为共价晶体
二、非选择题
15．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 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假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为 g·cm－3。
16．（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1 070 ℃，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. 97 g·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a pm，则距离最近的两个CO2分子的距离为 pm。
②CO2、CS2晶体的沸点： > （填化学式）。
③干冰常压下极易升华，在工业上用作制冷剂，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
17.
石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构，其中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）石墨晶体中碳原子的杂化方式为 ，晶体中微粒间的作用力有 （填字母），石墨的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
（4）该晶胞中的碳原子有 种原子坐标；若该晶胞底面边长为a pm，高为c pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为 pm，密度为 g·cm－3。（设阿伏加德罗常数的值为NA）
18．磷及含磷化合物是重要的化工原料，广泛应用于洗涤剂、农药、医药、水处理等行业。回答下列问题：
（1）基态P原子的轨道表示式为 （填字母）。
（2）黑磷是磷的一种同素异形体，与石墨烯类似，其晶体结构片段如图所示：
其中最小的环为 元环，每个环平均含有 个P原子。
（3）杀虫剂敌敌畏是有机磷化合物，其结构简式如图所示，其中C原子的杂化方式为 ，甲基得到一个电子后变为CH，其空间结构为 。
（4）磷化硼（BP）是一种超硬耐磨涂层材料，晶体中磷原子以四面体结构堆积，硼原子填入四面体空隙中。
①PH3、NH3、BP三种物质的熔、沸点由大到小的顺序为 。
②磷化硼晶胞结构如图所示，晶胞边长为478 pm，则磷化硼的密度是 g·cm－3。（列出计算表达式，设阿伏加德罗常数的值为NA）
第4课时 分子晶体 晶体结构的复杂性
必备知识基础练
1．答案：D
解析：由于C60晶体为分子晶体，而N60结构与之相似，应为分子晶体，A错误；同位素是质子数相同中子数不同的同种元素，N60是一种分子而非元素，B错误；同素异形体是指同种元素形成的性质不同的单质，C错误；D项可由所给信息推出。
2．答案：B
解析：稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，分子间通过范德华力结合成晶体，分子内不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟等原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，故B项正确，C项错误；部分非金属单质也是分子晶体，故D项错误。
3．答案：C
解析：分子晶体的熔、沸点较低，硬度较小，导致这些性质特征的本质原因是基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键，相对于化学键来说是极其微弱的。
4．答案：C
解析：由图可知，该晶体为分子晶体，熔、沸点较低，分子为AB2型，结构为直线形，H2O为角形，A错误；连接分子与分子间的作用力为分子间作用力，不属于化学键，B错误；分子为AB2型，结构为直线形，正负电荷重心重合，是由极性键构成的非极性分子，C正确；分子晶体的熔、沸点较低，D错误。
5．答案：B
解析：从结构上看①③④⑥构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体和共价晶体的结构特点，而②和⑤的结构没有这种特点，不能再以化学键与其他原子结合，所以可能是分子晶体。
6．答案：C
解析：冰晶体中还存在H—O共价键，故A错误；金刚石是共价晶体，冰、干冰是分子晶体，所以金刚石的沸点最高，由于冰中存在氢键，故其沸点比干冰高，故B错误；根据冰晶体和金刚石晶体的结构可知，冰晶体中1个O原子与邻近的4个O原子可形成四面体结构，金刚石中1个C原子与邻近的4个C原子可形成正四面体结构，故C正确；每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个，故D错误。
7．答案：C
解析：相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故④>⑤。
8．答案：B
解析：分子晶体一般含有共价键，所以干燥或熔化时不能电离出离子，故不能导电。分子间以范德华力结合成晶体，熔点、沸点较低，一般低于共价晶体和离子晶体。
9．答案：B
解析：SiO2中Si与O形成共价键，CO2中C与O形成共价键，所以二者都是共价化合物，但SiO2形成的是共价晶体，CO2形成的是分子晶体，A项错误。N2与O2形成的晶体都是分子晶体，二者沸点的高低取决于分子间作用力的相对大小，与分子中共价键的键能无关，C项错误。硫晶体不是由单原子构成的分子晶体，D项错误。
10．答案：A
解析：冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体，A正确；冰晶体虽然具有空间网状结构，但分子之间的作用力是氢键，是分子晶体，B错误；水分子间通过氢键形成冰晶体，C错误；由于氢键的影响，冰晶体熔化时，水分子之间的空隙减小，D错误。
11．答案：C
解析：石墨为混合型晶体，A项错误；Na2CO3和Na2SiO3的结构不同，在Na2SiO3固体中不存在单个的简单SiO，Si通过共价键与4个O相连，形成硅氧四面体，B项错误；有些物质的组成复杂，导致其晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用力，D项错误。
12．答案：C
解析：石墨晶体中每个碳原子形成3个σ键，无孤对电子，故采取sp2杂化；同层原子间形成共价键，层与层之间的作用力为范德华力。
13．答案：B
解析：由题给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，白球表示氧原子，黑球表示硅原子，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。
14．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，层内存在共价键，每个C原子形成3个σ键，且每个C原子为3个环共有，据此解答该题。
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，A错误；石墨中的碳原子采用sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与p轨道，B错误；石墨属于混合型晶体，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，存在类似金属键的作用力，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，D错误。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：分子晶体的稳定性与化学键有关，共价键越强，稳定性越大，而分子间作用力只影响物质的熔、沸点，A错误；稀有气体形成的分子晶体，不含有共价键，B错误；冰和Br2都是由分子构成的分子晶体，C正确；稀有气体的构成微粒是分子，能形成分子晶体，D错误。
2．答案：B
解析：SiCl4与CCl4结构相似，CCl4属于分子晶体，则SiCl4晶体也是分子晶体，A正确；SiCl4与CCl4结构相似，都可以形成分子晶体，前者相对分子质量较大，故其分子间作用力较大，常温常压下CCl4是液体，故SiCl4也是液体，B错误；CCl4分子是由极性键形成的非极性分子，则SiCl4分子也是由极性键形成的非极性分子，内部原子间以极性共价键结合，C正确；结构相似的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，D正确。
3．答案：B
解析：干冰为分子晶体，含有极性共价键，石英为共价晶体，含有极性共价键，熔化时干冰破坏的是分子间作用力，石英破坏的是共价键，A错误；CO2的结构式为O===C===O，CS2的结构式为S===C===S，O和S属于同一主族，最外层都具有8电子稳定结构，B正确；H2O分子间存在氢键，另外两种物质不含有分子间氢键，因此H2O的熔、沸点最高，随着相对分子质量的增大，熔、沸点升高，H2S比H2Se的熔、沸点低，因此熔、沸点高低顺序是H2O>H2Se>H2S，C错误；该晶体可能是分子晶体，如AlCl3固态时不导电，水溶液能导电，AlCl3属于分子晶体，D错误。
4．答案：B
解析：①分子的稳定性取决于分子内共价键键能的大小，与分子间作用力无关，不正确；②共价晶体中共价键越强，破坏它所需的能量越大，熔点越高，正确；③CO2分子间不能形成氢键，不正确；④在Na2O和Na2O2晶体中，阴离子分别为O2－、O，阳离子都为Na＋，阴、阳离子数目之比都为1∶2，正确；⑤正四面体结构的分子，AB4型键角都是109°28′，A4型，键角为60°，其晶体类型是分子晶体，不正确；⑥稀有气体形成的分子晶体中不含有化学键，不正确；⑦4.8g碳原子为0.4mol，金刚石晶体中平均每个碳原子形成2个共价键，所以共价键的物质的量为0.4mol×2＝0.8mol，正确。综合以上分析，②④⑦正确。
5．答案：B
解析：“暖冰”是由H2O分子构成的，为分子晶体，Na2O是离子晶体，二者晶体类型不同，A错误；“暖冰”中H原子和O原子之间形成极性共价键，SiO2中Si原子和O原子之间形成极性共价键，二者所含化学键类型相同，B正确；“暖冰”分子的空间结构为V形，CO2的空间结构为直线形，二者空间结构不同，C错误；“暖冰”分子是极性分子，而CH4是非极性分子，二者分子极性不同，D错误。
6．答案：B
解析：由表中数据可知，BCl3、CO2的熔点都较低，二者形成的晶体均是分子晶体，故A项正确；由表中数据可知，AlCl3的熔点较低，形成的晶体为分子晶体，故B项错误；C和Si同主族，由表中数据知CO2、SiO2的晶体类型不同，二者分别属于分子晶体和共价晶体，故C项正确；Na和Mg位于不同主族，由表中数据可知其对应的氧化物都为离子晶体，故D项正确。
7．答案：D
解析：甲烷、HI晶体均属于分子晶体，A项错误；甲烷晶体属于分子晶体，熔化时只需要破坏分子间作用力，不需要破坏共价键，B项错误；C的非金属性比Si的强，所以SiH4的稳定性比甲烷的弱，C项错误；根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶点上的甲烷分子为研究对象，与它距离相等且最近的甲烷分子分布在立方体的3个面心上，每个顶点上的甲烷分子被8个立方体共用，每个面心上的甲烷分子被2个立方体共用，所以与顶点上的甲烷分子距离相等且最近的甲烷分子个数为＝12，D项正确。
8．答案：C
解析：Xe和F之间形成的是极性键，根据XeF4的结构示意图可知，该分子为平面正方形结构，正电中心和负电中心重合，所以该分子是由极性键构成的非极性分子，A项正确；XeF2晶体是由XeF2分子通过范德华力构成的分子晶体，B项正确；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，一个XeF2晶胞中含有的XeF2分子的个数为8×＋1＝2，C项错误；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，立方体体心的XeF2与每个顶点的XeF2之间的距离相等且最近，该距离为晶胞体对角线长的一半，即，D项正确。
9．答案：B
解析：分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相结合，而分子间作用力较弱，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低。表中NaCl、MgCl2、CaCl2的熔、沸点很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低，应为分子晶体，所以B项正确，A、C、D项错误。
10．答案：B
解析：每个碳环由6个碳原子组成，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，即为3个碳环所共有，因此，平均每个碳环含有2个碳原子。
11．答案：CD
解析：据信息“六氟化硫分子为正八面体形结构”知SF6为分子晶体；SF6中S为＋6价，不能和氧气反应生成SO2；据图知S原子不是8电子稳定结构。
12．答案：BD
解析：冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分子个数为4＋8×＋6×＝8，B项正确；水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，1mol冰中含有2mol氢键，而常见的冰的熔化热为336J·g－1，即6.048kJ·mol－1，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D项正确。
13．答案：A
解析：①金属晶体中存在金属阳离子和自由电子，存在金属键，不存在离子键，正确；②共价晶体、金属晶体中都存在化学键，分子晶体中不一定存在化学键，如稀有气体，错误；③共价晶体的硬度一般比分子晶体的大，分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低，正确；④固态能导电的不一定是金属晶体，如石墨等，错误；⑤共价晶体由原子构成，金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，错误；⑥不同金属晶体中金属键的强弱差别较大，导致其熔点相差较大，熔点最低的是汞，正确。
14．答案：B
解析：由题图可知立方相氮化硼中都是单键，所以都是σ键，A项错误。六方相氮化硼与石墨的结构相似，层间存在的分子间作用力比化学键弱得多，所以质地软，B项正确。六方相氮化硼与立方相氮化硼中只有极性键(B—N键)，C项错误。六方相氮化硼与石墨的结构相似，所以为混合型晶体；立方相氮化硼为空间网状结构，不存在分子，应为共价晶体，D项错误。
15．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)观察碘晶胞不难发现，一个晶胞中含有碘分子数为8×1/8＋6×1/2＝4，即含有8个碘原子。一个晶胞的体积为abccm3，其质量为g，则碘晶体的密度为g·cm－3。
16．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长的一半，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，CS2的分子间作用力大于CO2的分子间作用力，故CS2的沸点高于CO2的沸点。
17．答案：(1) (2)N>O>C (3)sp2 BCE C (4)4 ×1030
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，碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3)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，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。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还有大π键，使其键能增大，故石墨的熔点高于金刚石。(4)每个石墨晶胞中有碳原子8×＋4×＋2×＋1＝4个，则有4种原子坐标；晶胞底面图为，设碳碳键的键长为xpm，则x2＝(x/2)2＋(a/2)2，解得x＝；晶胞底面的高＝＝，一个晶胞的体积＝(a×10－10)×(×10－10)×(c×10－10) cm3，一个晶胞的质量＝g，故石墨晶体的密度为×1030g·cm－3。
18．答案：(1)a (2)六 2 (3)sp3、sp2 三角锥形
(4)①BP>NH3>PH3 ②
解析：(1)基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3，则轨道表示式为[Ne]。
(2)根据题给图示，黑磷晶体结构片段中最小的环为六元环，每个环含有6个P原子，每个P原子被三个环共用，每个环只占有一个P原子的三分之一，因此每个环平均含有2个P原子。
(3)由题图可知，在该有机化合物中含有全部由单键连接的C(甲基)，还含有碳碳双键，全部为单键连接的碳是sp3杂化，双键连接的碳为sp2杂化，因此碳原子的杂化方式为sp3、sp2；甲基得一个电子后为CH，中心原子为碳，其价电子对数＝3＋(4＋1－3×1)＝4，该离子由四个原子构成，空间结构为三角锥形。
(4)①磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，熔、沸点最高，NH3中含有氢键，则三种物质的熔、沸点由大到小的顺序为BP>NH3>PH3。②磷原子半径大，硼原子半径小，因此题图中的灰球为磷原子，白球为硼原子。晶胞中磷原子的个数＝×8＋×6＝4，硼原子的个数＝4；晶胞边长为478pm，晶胞密度ρ＝＝g·cm－3＝g·cm－3。第3节 液晶、纳米材料与超分子
必备知识基础练 进阶训练第一层
知识点1 液晶
1.关于液晶，下列说法正确的是（ ）
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质与温度变化无关
D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化
2．以下关于液晶的说法，不正确的是（ ）
A．液晶的光学性质可以随温度、所加电压的变化而变化
B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C．人体的某些组织中存在液晶结构
D. 笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色
3．有关液晶的叙述不正确的是（ ）
A．液晶既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性
B．液晶最重要的用途是制造液晶显示器
C．液晶不是物质的一种聚集状态
D．液晶分子聚集在一起时，其分子间相互作用力很容易受温度、压力和电场的影响
4．（双选）电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。有关其显示原理的叙述正确的是（ ）
A．施加电压时，液晶分子垂直于电场方向排列
B．移去电场后，液晶分子恢复到原来状态
C．施加电压时，液晶分子沿电场方向排列
D．移去电场后，液晶分子垂直于原电场方向排列
知识点2 纳米材料
5.下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中错误的是（ ）
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种结构状态
6．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径为6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性，下列叙述正确的是（ ）
A.“碳纳米泡沫”是一种新型的碳化合物
B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中，不可能产生丁达尔现象
C．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质完全相同
D．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体
7．纳米材料是指颗粒直径在1～100 nm范围内的材料。纳米技术所带动的技术革命及其对人类的影响，远远超过电子技术。下列关于纳米技术的叙述正确的是（ ）
A．纳米材料有丁达尔效应
B．用纳米级金属颗粒粉剂作催化剂可加快反应速率，提高反应物的转化率
C．将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧，说明“纳米铜”比铜片更易失电子
D．银器能抑菌、杀菌，纳米银粒子填入内衣织物中，有奇异的抑菌、杀菌效果
8．纳米材料具有一些与传统材料不同的特征，下列关于纳米材料的叙述错误的是（ ）
A．三维空间尺寸必须都处于纳米尺度
B．具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质
C．是由原子排列成的纳米量级原子团排列组成的
D．具有与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态
知识点3 超分子
9.下列有关超分子的说法正确的是（ ）
A．超分子是如蛋白质一样的大分子
B．超分子是由小分子通过聚合得到的高分子
C．超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体
D．超分子是由两个或两个以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
10．分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激（如pH变化、吸收光子、电子得失等）时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是（ ）
A．驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量
B．分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化
C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一
D．光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动
11．下列关于超分子的说法不正确的是（ ）
A．超分子是有机聚合物
B．超分子能表现出不同于组成超分子的单个分子的性质
C．超分子具有特定结构和功能
D．DNA是一种超分子
12．已知M（）和N（）可“组合”成一种超分子。下列说法正确的是（ ）
A．M和N通过缩聚反应“组合”为该超分子
B．M和N通过取代反应“组合”为该超分子
C．该超分子中的M和N间的非共价键是氢键
D．该超分子的性质与M的性质相同
关键能力综合练 进阶训练第二层
一、选择题
1．对原子、分子进行操纵的纳米超分子技术往往能实现意想不到的变化。如“纳米铜”颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧，甚至发生爆炸。若将“纳米铜”均匀地分散到蒸馏水中，所形成的物质是（ ）
A．溶液 B．胶体
C．悬浊液 D．乳浊液
2．碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是（ ）
A．碳纳米管属于胶体
B．石墨烯属于有机化合物
C．C60与金刚石互为同素异形体
D．均具有相同的熔点
3．下列关于物质特殊聚集状态的叙述中错误的是（ ）
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C．液晶最重要的用途是制造液晶显示器
D．由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度，但低温条件下不具有良好的延展性
4．纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，许多材料达到纳米（1 nm＝10－9 m）级的大小时，会产生许多让你料想不到的奇特的光、电、磁、声、热、力和化学等方面性质的变化。如将金粉制成纳米粉末后就变成了黑色，且不导电，机械强度也大幅度提高。下列说法错误的是（ ）
A．纳米碳虽然质地柔软，但强度却很大
B．纳米氧化锌能吸收电磁波
C．金黄色的金粉应该属于纳米材料
D．在空气中能自燃的铁粉应该属于纳米材料
5．中科院研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示：
FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是（ ）
A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D.反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
6．石墨烯是目前已知的世界上最薄、最坚硬、导电性最好的纳米材料，几乎完全透明，具有极好的应用前景。英国曼彻斯特大学的物理学家因发现石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯可由石墨剥离而成，为单层片状结构。下列说法正确的是（ ）
A．石墨烯与石墨互为同位素
B．石墨烯是一种能发生加成反应的有机化合物
C．石墨烯中的碳原子均为sp2杂化
D．12 g石墨烯中含有3 mol σ键
7．科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成了“纳米车”，每辆“纳米车”由一个有机分子和4个C60分子构成，直径为6～9 nm。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是（ ）
A．人们用肉眼可以清晰地看到“纳米车”的运动
B．在合适的分散剂中形成的分散系是胶体
C．C60是一种新型的化合物
D．C60与12C是同位素
8．下列说法不正确的是（ ）
A．储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量
B．Ge（32号元素）的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池
C．液晶态介于晶体状态和液态之间，液晶具有一定程度的晶体的各向异性和液体的可流动性
D．纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子有较强的物理吸附作用
9．20世纪80年代，化学家发现不同大小的冠醚可以“夹带”不同的金属离子，形成不同的聚集体，如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．冠醚与金属离子的聚集体属于超分子
B．冠醚与金属离子的聚集体易溶于有机溶剂
C．冠醚与金属离子通过离子键结合在一起
D．冠醚与金属离子的聚集体可以将相应的阴离子带入有机溶剂
10．纳米是长度单位，1 nm＝1×10－9 m，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。例如：将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述中正确的是（ ）
A．常温下，“纳米铜”比铜片的金属性强
B．常温下，“纳米铜”比铜片更易失去电子
C．常温下，“纳米铜”与铜片的还原性相同
D．常温下，“纳米铜”比铜片的氧化性强
二、非选择题
11．请回答下列问题。
（1）纳米科学与技术研究结构尺寸在1～100 nm范围内材料的性质与应用。纳米材料与 分散系的分散质粒子直径大小一样。
（2）世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图所示，这种马达分子将来可用于消除体内垃圾。
①该图是马达分子的 模型。
②该分子中含有碳、氢两种元素，则组成环的原子是 元素的原子，该分子中共有 个该原子。
（3）纳米产品以其优异的性能令人向往，下列关于纳米产品的说法中错误的是 （填字母）。
a.现代家庭普遍使用的电冰箱大多数是“纳米冰箱”，它耗电少且无污染
b．现代商场里的高档衣服都是“纳米衣服”，它冬暖夏凉且无污染
c．专供幼儿、学生饮用的“营养强化牛奶”是“纳米牛奶”，它能增强记忆力
12．碳和硅均为元素周期表中第ⅣA族的元素，其单质和化合物有着重要应用。
（1）石墨烯是厚度只有一个碳原子直径大小的单层石墨，最早是由科学家用机械剥离的方法从石墨中分离出来的，其部分性能优于传统的硅材料，具有广泛的应用前景。
①写出基态碳原子的核外电子排布式 。石墨烯中C的杂化类型为 。
②如图为单层石墨烯的结构示意图。12 g的石墨烯中由C原子连接成的六元环的物质的量约为 mol。
③石墨烯加氢制得的石墨烷，可用（CH）n表示。下列有关叙述正确的是 （填字母）。
a．石墨烷属于烷烃
b．石墨烷难溶于水
c．石墨烷中所有碳原子共平面
d．石墨烷可以发生加成反应
④石墨烯可由加热SiC晶体脱除Si的方法制得。该过程属于 （填字母）。
a．物理变化 b．分解反应
c．氧化还原反应
（2）SiC的晶体结构与晶体硅类似。SiC的晶体类型为 ，晶体中Si原子与Si—C键的数目之比为 。
13．能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
（1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金（含铁）空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，铁与镍基态原子未成对电子数之比为 。
（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的分子模型如图甲所示，可用作储氢材料，已知金刚石中的C—C键的键长为0.154 nm，C60中C—C键的键长为0.140～0.145 nm，富勒烯（C60）晶体与金刚石相比， 的熔点较高。C60分子中碳原子的杂化轨道类型为 ；1 mol C60分子中σ键的数目为 。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞结构如图乙所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质中K原子和C60分子的个数比为 。
（3）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是 。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为 个。
（4）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜铟镓硒薄膜电池等。
①第一电离能：As Se（填“>”“<”或“＝”）。
②二氧化硒分子的空间结构为 。
14．石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构的新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）。
（1）图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为 。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是 ，该C与相邻C形成的键角 （填“>”“<”或“＝”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有 （填元素符号）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为 ，该材料的化学式为 。
15．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 。
第3节 液晶、纳米材料与超分子
必备知识基础练
1．答案：D
解析：液晶有液体的流动性与晶体的各向异性，但它不是液体和晶体的混合物，A错误；虽然液晶分子沿特定方向的排列比较有序，但分子的空间排列是不稳定的，B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、外加电场等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C错误；液晶的光学性质随外加电场的变化而变化，D正确。
2．答案：B
解析：液晶的光学性质具有各向异性，液晶的光学性质会随所加电压及温度的变化而变化，A正确；液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，不是液晶在一定条件下发光，B错误；在脑、肌肉、视网膜等多种人体组织中都发现了液晶结构，C正确；笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色，D正确。
3．答案：C
解析：A对，液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有各向异性；B对，液晶最重要的用途就是制造液晶显示器；C错，液晶是介于液态与结晶态之间的一种聚集状态；D对，液晶分子聚集在一起时，其分子间相互作用力很容易受温度、压力和电场的影响。
4．答案：BC
解析：液晶材料的显示原理为施加电压时，液晶分子沿电场方向排列；移去电场后，液晶分子恢复到原来状态。
5．答案：A
解析：纳米材料的基本构成微粒的三维空间尺寸至少一维处于纳米级，A错误；纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，既不是微观粒子，也不是宏观物质，B、C正确；纳米材料是短程有序而长程无序的一种结构状态，D正确。
6．答案：D
解析：“碳纳米泡沫”只含有一种元素，属于碳单质，A错误；“碳纳米泡沫”每个泡沫含有约4000个碳原子，直径为6～9nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔现象，B错误；“碳纳米泡沫”在低于－183℃时，具有永久磁性，金刚石没有磁性，二者性质不同，C错误；“碳纳米泡沫”只含有一种元素，属于碳单质，与石墨互为同素异形体，D正确。
7．答案：D
解析：纳米材料若没有形成分散系，也不会具有丁达尔效应，A错误；用纳米级金属颗粒粉剂作催化剂，由于比表面积增大，所以可加快反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能提高反应物的转化率，B错误；将单质铜制成“纳米铜”时，由于接触面积增大，所以具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧，但这不能说明“纳米铜”比铜片更易失电子，金属种类不变，则金属活动性不变，C错误；银离子是重金属离子，能使蛋白质发生变性，因此有奇异的抑菌、杀菌效果，D正确。
8．答案：A
解析：纳米材料的三维空间尺寸中只要有一维处于纳米尺度即可。
9．答案：D
解析：超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子，也不是由小分子通过聚合得到的高分子，超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，综上所述，D正确。
10．答案：B
解析：需要对体系输入一定的能量，才能驱动分子机器，A正确；分子状态的改变是物态变化，属于物理变化，B错误；电子的得失是氧化还原反应的本质，则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系，C正确；光照可使光能转化为机械能，即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动，D正确。
11．答案：A
解析：超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，A项错误、C项正确；超分子能表现出不同于组成超分子的单个分子的性质，B项正确；DNA是超分子，D项正确。
12．答案：C
解析：分子“组合”为超分子的过程中没有化学键的断裂与形成，A、B项错误；M、N结构中均含N、O元素，分子间通过氢键形成超分子，C项正确；超分子的性质与组成该超分子的单个分子的性质不同，D项错误。
关键能力综合练
1．答案：B
解析：因“纳米铜”的粒子直径在1～100nm，“纳米铜”分散到水中，所形成的分散系为胶体分散系，不属于溶液、悬浊液、乳浊液。
2．答案：C
解析：碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻合，需要分散到分散剂中才能形成胶体，A错误；石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构构成的单质，不属于有机化合物，B错误；C60与金刚石同属于碳的单质，互为同素异形体，C正确；不同的新型碳材料因结构不同应具有不同的熔点，D错误。
3．答案：D
解析：纳米粒子构成的纳米陶瓷在低温条件下具有良好的延展性。
4．答案：C
解析：C错，从题给信息知金粉变成纳米级后，颜色会变化，颜色未变说明不是纳米材料。
5．答案：B
解析：纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，属于胶体分散系，不同于溶液的溶质微粒直径，B错误。
6．答案：C
解析：具有相同质子数、不同中子数的核素互称同位素，石墨烯与石墨都是单质，不是同位素的关系，A错误；石墨烯只由碳元素组成，属于单质，不是有机化合物，B错误；石墨烯中每个碳原子形成3个σ键，杂化方式为sp2杂化，C正确；每个碳碳键都是两个碳原子共用，每个碳原子形成了三个碳碳键，故每摩尔碳原子只拥有1.5mol碳碳键，12g石墨烯中含有1.5molσ键，D错误。
7．答案：B
解析：“纳米车”的直径为6～9nm，肉眼不可见，A错误；分散质粒子直径在1～100nm的分散系为胶体，B正确；C60是一种单质，C错误；同位素是同种元素的不同核素，而C60是一种单质，D错误。
8．答案：D
解析：储热材料是一类重要的能量存储物质，根据能量守恒知，这些物质在熔融时需要吸收热量、在结晶时放出热量，A正确；32号元素Ge位于金属和非金属交界线处，具有金属和非金属的性质，可以作半导体材料，所以Ge的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池，B正确；液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态，像液体具有可流动性，像固体具有晶体的各向异性，C正确；Fe和Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子发生置换反应生成金属单质从而治理污染，与吸附性无关，D错误。
9．答案：C
10．答案：C
解析：“纳米铜”因其表面积大，所以化学反应速率快，但基本化学性质没有变。
11．答案：(1)胶体 (2)①球棍 ②碳 30 (3)abc
解析：胶体是分散质粒子直径为1～100nm的分散系。根据我们的生活经验判断，现在市面上还没有或极少有纳米生活用品。
12．答案：(1)①1s22s22p2 sp2 ②0.5 ③b ④bc
(2)共价晶体 1∶4
解析：(1)①碳原子的核电荷数为6，其原子结构示意图为，则基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2；C与相邻C形成3个C—C键，没有孤电子对，杂化方式均为sp2。②每个碳原子为3个六元环共用，1个六元环含有2个碳原子，12g碳的物质的量为1mol，则六元环的物质的量为0.5mol。③石墨烷的分子通式为(CH)n，不满足烷烃的分子通式CnH2n＋2，则不属于烷烃，a错误；石墨烷属于烃类，均难溶于水，b正确；石墨烷中所有碳原子均为sp3杂化，则所有碳原子不可能共平面，c错误；石墨烷中不存在碳碳双键，不可以发生加成反应，d错误。④加热SiC晶体脱除Si制得石墨烯，有新物质生成，是化学变化，a错误；加热SiC晶体脱除Si制得石墨烯，发生的反应为SiC―→Si＋C，属分解反应，b正确；反应中碳、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，c正确。(2)晶体硅为共价晶体，SiC的晶体结构与晶体硅类似，则SiC的晶体类型为共价晶体；晶体中每个Si原子形成4个Si—C键，则晶体中Si原子与Si—C键的数目之比为1∶4。
13．答案：(1)2∶1 (2)金刚石 sp2 90NA 3∶1
(3)N>C>Si 30 (4)①> ②角形
解析：(1)基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有4个未成对电子；基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，3d轨道有2个未成对电子，所以铁与镍基态原子未成对电子数之比为2∶1。(2)C60固态为分子晶体，分子间作用力弱，熔化时不破坏化学键，熔点低，而金刚石为共价晶体，原子间以较强的共价键结合，熔化时破坏共价键需要较大的能量，熔点高，即金刚石熔点较高。C60分子中每个碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp2杂化，每个碳原子含有的σ键个数为，所以1molC60分子中σ键的数目＝×60×NA＝90NA。1个晶胞中含有K原子数＝12×＝6，C60分子数＝8×＋1＝2。K原子和C60分子的个数比为3∶1。(3)同一周期从左到右，电负性逐渐增大，同一主族从上到下，电负性逐渐减小，因此，原子电负性由大到小的顺序是N>C>Si。根据题意，每个硅形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构。显然，双键数应该是Si原子数的一半，而每个双键中有1个π键，则π键数目为30。(4)①As和Se属于同一周期，且As属于第ⅤA族，Se属于第ⅥA族，所以第一电离能As>Se。②二氧化硒分子中硒原子的价电子对数为3，且含有一对孤电子对，所以空间结构为角形。
14．答案：(1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
解析：(1)根据图甲可知1号C与相邻C形成σ键的个数为3。(2)图乙中l号C形成了4个σ键，所以1号C的杂化方式为sp3杂化，为四面体形，而图甲中C原子的杂化方式均为sp2，为平面结构，则图乙中1号C与相邻C形成的键角小于图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)氧化石墨烯中的O原子与H2O中的H原子，氧化石墨烯中的H原子与H2O中的O原子都可以形成氢键。(4)根据“切割法”，晶胞中含M原子的个数为12×＋9＝12，C60位于顶点和面心，所以晶胞中含C60的个数为8×＋6×＝4，即该材料的化学式为M3C60。
15．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。第3章综合测试
考试时间：90分钟，满分：100分
一、选择题：本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．以下关于晶体性质的说法错误的是( )
A．区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验
B．冰和干冰都是分子晶体，每个分子周围都有12个紧邻的分子
C．金属的电子气理论可以解释金属易导电、易导热、有延展性
D．由原子构成的晶体可以是分子晶体、共价晶体
2．下列有关晶体结构的叙述正确的是( )
A．SiO2晶体中最小环上的原子个数为6
B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C．1mol石墨烯(如图1)中含有六元环的个数为0.5×6.02×1023
D．720gC60晶体中含有0.5×6.02×1023个晶胞(如图2)
3．结合下列各物质的性质，判断其固态属于共价晶体的是( )
A．碳化铝，黄色晶体，熔点为2200℃，熔融态不导电
B．溴化铝，无色晶体，熔点为98℃，熔融态不导电
C．五氟化钒，无色晶体，熔点为19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D．溴化钾，无色晶体，熔融态时或溶于水中都能导电
4．下列说法不正确的是( )
A．单晶硅和石英晶体都是由共价键结合形成的共价晶体
B．干冰汽化和食盐熔化克服的作用力均为分子间作用力
C．碳酸钙晶体和氧化钡晶体均属于离子晶体
D．氯气分子和氯化氢分子中氯原子的最外电子层都具有8电子的稳定结构
5．下列数据是对应物质的熔点表，下列判断正确的是( )
Na2O Na AlF3 AlCl3
920℃ 97.8℃ 1291℃ 190℃
Al2O3 BCl3 CO2 SiO2
2073℃ －107℃ －57℃ 1723℃
A.AlF3的熔点比AlCl3高，原因是AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体
B．在共价化合物分子中各原子都形成8e－稳定结构
C．同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点一定比分子晶体的高
6．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是( )
A．在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环
B．石墨烯晶体中，每个六元环占有3个C原子
C．在金刚石晶体中，C原子采用sp3杂化
D．在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面
7．下面的排序不正确的是( )
A．晶体熔点的高低：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛
B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
C．熔点由高到低：Na>Mg>Al
D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI
8．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示，图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是( )
A．含1molH3BO3的晶体中有6mol氢键
B．分子中硼原子、氧原子最外层均为8个电子的稳定结构
C．正硼酸晶体属于共价晶体
D．H3BO3分子的稳定性与氢键无关
9．有关晶体或分子的结构如图所示，下列说法错误的是( )
A．在NaCl晶胞中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体
B．在CaF2晶胞中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数之比为1∶2
D．由E原子和F原子构成的气态团簇分子的分子式为EF或FE
10.
有一种蓝色晶体[可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。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，则下列说法正确的是( )
A．x＝2，y＝1
B．该晶体属于离子晶体，M呈＋1价
C．M的离子在立方体的体心位置
D．该晶胞中与每个Fe3＋距离相等且最近的CN－有3个
二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
11．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是( )
晶体硼(其每个结构单元中有12个B原子) NaCl S8 HCN
结构模型示意图
备注 熔点2180℃ — 易溶于CS2 —
A.晶体硼属于共价晶体，结构单元中含有30个B—B键，含20个正三角形
B．NaCl晶体中每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋有6个
C．S8分子中的共价键为非极性键
D．HCN分子中含有2个σ键、2个π键
12．下列有关晶体的叙述中，正确的是( )
A．氯化钠和氯化铯晶体中，阳离子的配位数均为6
B．金刚石为三维网状结构，由碳原子以sp3杂化轨道形成共价键
C．金属钠的晶体采用体心立方堆积，每个晶胞含2个原子，配位数为8
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻8个CO2分子
13．下列说法正确的是( )
A．CaO与水反应过程中，有共价键的断裂和形成
B．H2O的热稳定性比H2S的强，是由于H2O的分子间作用力较大
C．KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电，所以它们都属于离子化合物
D．葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物，它们的晶体都属于分子晶体
14．下列叙述不正确的是( )
A．金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低
B．CaO晶体结构与NaCl晶体结构相似，CaO晶体中Ca2＋的配位数为6，且这些最邻近的O2－围成正八面体
C.设NaCl的摩尔质量为Mg·mol－1，NaCl的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NAmol－1，在NaCl晶体中，两个距离最近的Cl－中心间的距离为·cm
D．X、Y可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角位置，则该晶体的化学式为XY3
15．在20世纪90年代末期，科学家发现并证明碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，丰富了碳元素单质的家庭。下列有关说法错误的是( )
A．金刚石、C60、C70管状碳和洋葱状碳都不能与H2发生加成反应
B.已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，则石墨比金刚石稳定
C．C60晶体结构如图所示，每个C60分子周围与它最近且等距离的C60分子有12个
D．熔点：金刚石三、非选择题：本题包括5小题，共60分。
16．(10分)如图为几种晶体或晶胞的示意图：
请回答下列问题：
(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________________。
(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是________________________________________________________________________。
(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。
(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是________________。
17．(12分)碳元素是形成单质及其化合物种类较多的元素。试回答下列问题：
(1)碳的某种晶体为层状结构，与熔融金属钾作用后，钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图1所示，则其化学式可表示为________。
(2)图2为碳的一种同素异形体C60分子的结构，每个C60分子中含有σ键的数目为________。
(3)图3为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞，A、B、C三种原子的坐标分别为(0，0，0)、(，0，)、(，，0)，则D原子的坐标为________。
(4)立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，立方氮化硼晶胞边长为361.5pm，则立方氮化硼的密度是________g·cm－3(列出计算式即可，设NA为阿伏加德罗常数的值)。
18．(10分)过渡元素及其形成的化合物在生产中有重要的用途，请回答下列问题。
(1)黄铜是最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu元素组成。第一电离能I1(Zn)________(填“>”或“<”)I1(Cu)，原因是________________________________________。
(2)ZnS在光导体材料、荧光体、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为apm，则晶体的密度为________________(用含a和NA的代数式表示)g·cm－3。
(3)某蓝色晶体中，Fe2＋、Fe3＋分别占据立方体互不相邻的4个顶点，而立方体的每条棱的棱心均有一个CN－，K＋位于立方体的某恰当位置上。据此可知该晶体的化学式为________，该立方体中Fe2＋间连接起来形成的空间结构是________。
19．(13分)铝、钛的合金及其化合物用途非常广泛，回答下列问题：
(1)Al65Cu20Co15是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________法区分晶体和非晶体。
(2)AlF3的熔点(1040℃)比AlCl3(194℃)的高得多，这是因为________________；气态时，氯化铝以双聚体的形式存在，则Al2Cl6的结构为________。
(3)铝钛合金可用作磁控溅射镀膜的原材料，它的晶胞结构及晶胞参数如图所示(其中Al位于面心)。设阿伏加德罗常数的值为NA，则该铝钛合金的密度为________g·cm－3(列出表达式)。
20．(15分)磷和砷的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)红磷是巨型共价分子，无定型结构，下列方法能证明红磷是非晶体的是________(填字母)。
A．质谱法B．原子发射光谱法
C．核磁共振谱法D．X射线衍射法
(2)第一电离能介于Al、P之间的第3周期元素有________种。GaCl3分子中心原子的杂化方式为________。
(3)基态As原子的核外电子排布式为________，As原子的逐级电离能(单位：kJ·mol－1)数据如下：
第一电离能 第二电离能 第三电离能 第四电离能 第五电离能 第六电离能
947.0 1798 2735 4837 6043 12310
第五电离能与第六电离能相差较大的原因是________________。
(4)如图所示，每条折线表示周期表中第ⅣA～第ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是________。
(5)黑磷是新型二维半导体材料，具有片层结构(如下图所示)，层与层之间的相互作用为________。
(6)GaAs的熔点为1238℃，且熔融状态不导电，其晶胞结构如下图所示，该晶体的类型为________，每个As原子周围最近的As原子数目为________，一个GaAs晶胞中配位键的数目为________。
(7)已知GaAs的密度为dg·cm－3，摩尔质量为Mg·mol－1，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶胞中最近的As和Ga原子核间距为________(列式表示)nm。
第3章综合测试
1．答案：B
解析：区分晶体和非晶体的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，A项正确；冰和干冰都是分子晶体，干冰中每个二氧化碳分子周围有12个紧邻的分子，冰中每个水分子周围有4个紧邻的水分子，B项错误；金属易导电、易导热、有延展性都可以用电子气理论解释，C项正确；由原子构成的晶体可以是分子晶体(比如He)、共价晶体(比如金刚石)，D项正确。
2．答案：C
解析：A项，二氧化硅晶体结构中，每个硅原子结合4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子，最小环上有6个Si原子和6个O原子，所以共有12个原子，错误。B项，金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，故含有阳离子的晶体不一定含有阴离子，错误。C项，石墨烯中平均每个六元环含有2个碳原子，则1mol石墨烯中含有六元环的个数为0.5×6.02×1023，正确。D项，C60为分子晶体，晶胞中含有C60的个数为8×＋6×＝4，720gC60晶体中含有6.02×1023个C60，所以720gC60晶体中含有0.25×6.02×1023个晶胞，错误。
3．答案：A
解析：碳化铝，熔点为2200℃，熔融态不导电，则其为共价晶体，A符合题意；溴化铝，熔点为98℃，熔融态不导电，则其为分子晶体，B不符合题意；五氟化钒，熔点为19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中，则其为分子晶体，C不符合题意；溴化钾，熔融态时或溶于水中都能导电，则其为离子晶体，D不符合题意。
4．答案：B
解析：单晶硅通过Si—Si键形成共价晶体，石英晶体是二氧化硅，通过Si—O键形成共价晶体，A正确；干冰汽化克服的是分子间作用力，食盐熔化破坏的是离子键，B错误；碳酸钙和氧化钡都属于离子化合物，所以它们的晶体均属于离子晶体，C正确；氯气分子是通过一对共用电子对形成具有8电子稳定结构的分子，氯化氢分子中氯原子和氢原子通过一对共用电子对形成具有稳定结构的分子，所以氯气分子和氯化氢分子中的氯原子最外电子层都具有8电子的稳定结构，D正确。
5．答案：A
解析：离子晶体熔点较高，分子晶体熔点较低，AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，A正确；BCl3为共价化合物，B原子最外层电子数为6，所以在共价化合物分子中各原子不一定都形成8e－稳定结构，B错误；二氧化碳晶体属于分子晶体，二氧化硅晶体属于共价晶体，所以同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体，C错误；Na是金属晶体，AlCl3是分子晶体，Na的熔点比AlCl3低，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，D错误。
6．答案：B
解析：石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C—C化学键，则每个C原子连接3个六元环，A正确；石墨烯晶体中，每个六元环占有的C原子数为6×＝2个，B错误；在金刚石晶体中，每个碳原子与相邻的四个碳原子形成共价键，则C原子采用sp3杂化，C正确；金刚石晶胞中共平面的原子最多有4个，如图，D正确。
7．答案：C
解析：A项形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质，正确；B项均为共价晶体，原子半径越小，键长越短，共价键越牢固，硬度越大，键长有：C—CMg>Na，不正确；D项晶格能越大，则离子键越强，离子所带电荷数相同时，离子键的强弱与离子半径有关，半径越小，则离子键越强，正确。
8．答案：D
解析：A项，含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键；B项，硼原子的最外层不是8个电子的稳定结构；C项，正硼酸晶体属于分子晶体。
9．答案：D
解析：B项，CaF2晶胞中，Ca2＋占据8个顶点和6个面心，故CaF2晶胞中所含Ca2＋的个数为8×＋6×＝4；C项，金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，而碳碳键为2个碳原子共用，C原子与C—C键的个数之比为1∶2；D项，由于该分子是气态团簇分子，其分子式应为E4F4或F4E4。
10．答案：B
解析：Fe3＋在立方体的顶点，每个Fe3＋被8个晶胞共用，故每个晶胞中Fe3＋的个数为4×1/8＝1/2，同理每个晶胞中Fe2＋的个数为1/2，CN－位于棱的中点，每个CN－被4个晶胞共用，故每个晶胞中CN－的个数为12×1/4＝3，已知晶体的化学式为MxFey(CN)6，则y＝2，晶体中的阴离子为[Fe2(CN)6]－，根据化合物中各元素的化合价代数和为0得晶体的化学式为MFe2(CN)6。综上可知，x＝1，y＝2，A项错误；因为有阴、阳离子，故该晶体属于离子晶体，M呈＋1价，B项正确；若M的离子在立方体的体心位置，则该晶体的化学式可表示为MFe(CN)3，C项错误；该晶胞中与每个Fe3＋距离相等且最近的CN－有6个，D项错误。
11．答案：B
解析：晶体硼是由非金属原子通过共价键形成的，且其熔点高，应属于共价晶体，每个硼原子与其他硼原子间形成5个共价键，则该结构单元中含B—B键的个数为＝30，每个正三角形平均占有硼原子的个数为3×＝，故结构单元中含正三角形的个数为12÷＝20，A项正确；NaCl晶体中每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋有12个，B项不正确；S8分子中同种原子间形成非极性键，C项正确；HCN的结构式为H—C≡N，故其分子中含有2个σ键、2个π键，D项正确。
12．答案：BC
解析：氯化钠晶体中钠离子的配位数为6、氯化铯晶体中铯离子的配位数为8，则氯化钠和氯化铯晶体中阳离子的配位数不相同，故A错误；金刚石为三维网状结构，一个碳与四个碳原子形成共价键，所以碳原子以sp3杂化，故B正确；金属钠的晶体采用体心立方堆积，所以每个晶胞含1＋8×＝2个原子，每个钠原子周围距离最近的钠原子有8个，所以配位数为8，故C正确；在CO2晶体中，与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子，故D错误。
13．答案：A
解析：CaO与水反应生成Ca(OH)2，此过程中既有水中H—O键的断裂，也有OH－中O—H键的生成，A项正确。H2O的热稳定性比H2S的强是因为分子中的O—H键比S—H键强，而与H2O的分子间作用力无关，B项错误；HCl属于共价化合物，C项错误；足球烯(C60)是碳的一种单质，不属于化合物，D项错误。
14．答案：D
解析：金刚石、SiC属于共价晶体，键长C—C离子晶体>分子晶体，故金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低，A正确；CaO晶体结构与NaCl晶体结构相似，氯化钠的晶胞图为，若Ca2＋处于体心、棱中间，O2－位于面心、顶点，晶体中体心Ca2＋与面心的6个O2－距离最近，Ca2＋配位数为6，且这些最邻近的O2－围成正八面体，B正确；氯化钠的晶胞图为，假设黑色球为Cl－，处于面对角线上的Cl－之间距离最近，设二者距离为dcm，则晶胞棱长＝2dcm×＝dcm，晶胞体积＝(dcm)3，晶胞中Cl－数目＝8×＋6×＝4，晶胞中Na＋数目也是4，晶胞质量＝4×g＝ρg·cm－3×(dcm)3，解得d＝·，C正确；处于棱的中心的原子为4个晶胞共用，位于顶角的原子为8个晶胞共用，晶胞中X数目＝×12＝3，Y数目＝×8＝1，则该晶体的化学式为X3Y，D错误。
15．答案：AD
解析：C60的结构中存在碳碳双键，可与H2发生加成反应，A错误；石墨转化为金刚石为吸热反应，则石墨能量低，金刚石能量高，能量越高，越不稳定，所以石墨比金刚石稳定，B正确；以晶胞顶点上的C60为例，与之距离最近的分子在经过该点的面的面心上，这样的面有12个，所以这样的分子也有12个，C正确；C60、C70、C90为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，金刚石为共价晶体，在这四种物质中熔点最高，熔点：C6016．答案：(1)金刚石 (2)金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰
(3)小于 MgO晶体中离子所带的电荷数大于NaCl晶体中离子所带电荷数，且r(Mg2＋)(4)4 8 (5)水分子之间形成氢键
解析：(1)共价晶体中原子间以共价键结合，则粒子之间以共价键结合形成的晶体是金刚石。(2)熔点的一般规律是共价晶体>离子晶体>分子晶体，冰和干冰属于分子晶体，熔点：冰>干冰，MgO和CaCl2属于离子晶体，熔点：MgO>CaCl2，金刚石是共价晶体，则熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰。(3)因为MgO中离子均带两个电荷，NaCl中离子均带一个电荷，而且氧离子半径小于氯离子半径，镁离子半径小于钠离子半径，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，所以NaCl晶体的晶格能小于MgO晶体的晶格能。(4)Cu原子占据面心和顶点，则每个Cu晶胞中实际占有的原子数为×8＋×6＝4；根据题中氯化钙的晶胞图可知，每个Ca2＋周围有8个Cl－，而每个Cl－周围有4个Ca2＋，所以CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为8。(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，水分子间含有氢键，氢键的作用力大于范德华力，所以其熔点较高。
17．答案：(1)KC8 (2)90 (3)(，，)
(4)
解析：(1)根据图1所示可知，如果取3个钾原子构成三角形，则三角形中碳原子是4个，而钾原子的个数是3×＝，因此题述化合物的化学式可表示为KC8。
(2)C60分子中每个C原子形成3个C—C键，且每个键为2个C原子共用，则平均每个碳原子含有的σ键个数为1.5，所以1个C60分子中含有σ键的数目为1.5×60＝90。
(3)由图示可知，与D相连的4个原子形成正四面体结构，且D位于正四面体的体内。由B在x轴的坐标为知，D在x轴的坐标为。同理得出D在y轴、z轴的坐标均为，则D原子的坐标为(，，)。
(4)金刚石晶胞中，C原子的分布：立方体的8个顶点、6个面心及立方体体内(4个)，即晶胞中所含C原子个数为8×＋6×＋4＝8，根据BN的化学式可推知，立方氮化硼晶胞中含有4个B原子、4个N原子，则立方氮化硼晶胞的质量是g，而一个晶胞的体积是(361.5×10－10)3cm3，故立方氮化硼的密度为g·cm－3。
18．答案：(1)> Zn的4s轨道为全充满稳定结构，较难失电子
(2) (3)KFe2(CN)6 正四面体形
解析：(1)Zn和Cu基态原子的价电子排布式分别为3d104s2、3d104s1，Zn的4s轨道处于全充满的稳定状态，其第一电离能大于Cu。
(2)立方ZnS晶胞边长为apm，apm＝a×10－10cm，则晶胞的体积V(晶胞)＝(a×10－10cm)3；每个晶胞中含有Zn2＋和S2－个数均为4，则每个晶胞的质量m(晶胞)＝g，故晶体的密度为m(晶胞)/V(晶胞)＝(g)/(a×10－10cm)3＝g·cm－3。
(3)
蓝色晶体中，Fe2＋、Fe3＋分别占据立方体互不相邻的4个顶点，而立方体的每条棱的棱心均有一个CN－，K＋位于立方体的某恰当位置上，据此画出晶胞结构示意图：
根据“切割法”计算，每个晶胞中含有Fe2＋、Fe3＋个数均为4×＝，含有CN－个数为12×＝3，则Fe2＋、Fe3＋、CN－的个数比为∶∶3＝1∶1∶6，结合K＋带1个单位正电荷推知，该晶体的化学式为KFe2(CN)6。该立方体中4个Fe2＋处于上、下底面对角线交错位置，连接起来形成的空间结构是正四面体形。
19．答案：(1)X射线衍射
(2)氟化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体
(3)
解析：(1)X射线衍射实验可区分晶体和非晶体。
(2)AlF3的熔点为1040℃，符合离子晶体的特征，AlCl3的熔点为194℃，符合分子晶体的特征，因此AlF3的熔点比AlCl3的熔点高得多；气态时，氯化铝以双聚体的形式存在，Al2Cl6的结构为。(3)根据晶胞结构，晶胞中含有的钛原子数为8×＋2×＝2，铝原子数为4×＝2，则晶胞的质量为g，晶胞的体积为(0.399×10－7)2×0.407×10－7cm3，则该铝钛合金的密度为＝g·cm－3。
20．答案：(1)D (2)3 sp2 (3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 As原子最外层有五个电子，失去的第六个电子来自全充满的次外层，所需能量较高 (4)SiH4 (5)范德华力 (6)共价晶体 12 4 (7)××107
解析：(1)红磷是巨型共价分子，无定型结构，能证明红磷是非晶体的最可靠方法是X射线衍射法。(2)第ⅡA族元素ns能级全充满、第ⅤA族元素np能级半充满，使第一电离能出现“反常”。第3周期元素第一电离能由小到大的顺序为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar，介于Al、P之间的有Mg、Si、S三种元素；Ga位于第4周期第ⅢA族，GaCl3分子中，Ga原子价电子对数为3＋＝3，则其杂化方式为sp2。(3)As位于周期表中第4周期第ⅤA族，则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。As的第五电离能与第六电离能相差显著，As失去5个电子后核外电子排布式为[Ar]3d10，此时3d为全充满状态，较稳定，此时再失去一个电子较困难，所以第五电离能与第六电离能相差显著。(4)在第ⅣA～第ⅦA族中的氢化物里，相对分子质量越大，物质熔、沸点越高，NH3、H2O、HF因存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有第ⅣA族元素氢化物不存在反常现象，故a点代表的应是SiH4。(5)黑磷的结构类似石墨的片层结构，层与层之间的作用力为范德华力。(6)共价晶体和离子晶体熔、沸点较高，但离子晶体在熔融状态下能导电，GaAs的熔点为1238℃，且熔融状态不导电，不属于离子晶体，属于共价晶体，每个As原子周围最近的As原子数目＝＝12；由题图可知，一个GaAs晶胞中配位键的数目为4。(7)该晶胞中As原子个数为8×＋6×＝4，Ga原子个数为4，晶胞棱长＝cm＝cm，晶胞中最近的As和Ga原子核间距等于晶胞体对角线的，为××cm＝××107nm。
