2025年·高考总复习 化学 第十二章 第三节 晶体结构与性质[配套课件](共104张PPT)

(共104张PPT)
第三节　晶体结构与性质
第十二章
物质结构与性质
课标要求 核心素养
1.能认识晶体中粒子的空间排布
存在周期性，认识简单的晶胞。知
道介于典型晶体之间的过渡晶体
及混合型晶体是普遍存在的。
2.能知道在一定条件下，物质的聚
集状态随构成物质的粒子种类、粒
子间相互作用、粒子聚集程度的不
同而有所不同。知道物质的聚集状
态会影响物质的性质，通过改变物
质的聚集状态可能获得特殊的材
料。 1.宏观辨识与微观探析：能够从范德华力、氢键的特征，分
析理解分子晶体的物理特性。利用离子键的有关理论解释离
子晶体的物理性质。
2.证据推理与模型认知：运用离子键、配位键、金属键等模
型，解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质。
能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说
明晶体中的粒子及其粒子间的相互作用，形成模型意识。
3.科学态度与社会责任：能从粒子的空间排布及其相互作用
的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析，举
例说明物质结构研究的应用价值以及对于生命的重大意义。
[目标导航]
[自主测评]
1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
)
)
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。(
(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(
(3)晶体有自范性但其微粒排列无序。(
)
(4)晶体有固定的熔点，可用此方法区分晶体与非晶体。(
)
)
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。(
(6)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。(
)
错因：非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点
答案：(1)×
的高低。
(2)×
错因：晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形、
固定的熔点、各向异性。只有同时具备这三个特点的才是晶体，
非晶体也可以有规则几何外形。
(3)× 错因：晶体有自范性且其微粒有序排列。
(4)√
(5)×
错因：不同晶体粒子可能直径不同、粒子间距不同，
晶胞大小形状也不一定相同。
(6)√
2.因生产金属铁的工艺和温度等因素不同，产生的铁单质的晶
体结构、密度和性质均不同，对铁晶体用 X 射线衍射进行测定，
测得 A、B 两种晶胞，其晶胞结构示意图如下：
A
B
则 A、B 两种晶胞中含有的铁原子数分别是：________、
________个。
答案：2　4
碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
热分解温度/℃ 402 900 1172 1360
阳离子半径/pm 66 99 112 135
3.碳酸盐在一定温度下会发生分解，如煅烧石灰石可以得到
CaO，这是由于受热时碳酸根发生分解，放出二氧化碳。
(1)根据表中数据，第二主族元素阳离子半径大小顺序是
____________，与核外电子排布的关系是____________。
(2)MCO3 金属阳离子半径与碳酸盐分解温度的关系是______
_______________________________________________________。
答案：(1) r(Mg2+)＜r(Ca2+)＜r(Sr2+)＜r(Ba2+)　核外电子层数
越多，半径越大
(2)金属阳离子的半径越小，碳酸盐 MCO3 越易分解，越不
稳定
项目 晶体 非晶体
结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列
性质
特征 自范性 有 无
熔点 固定 不固定
异同表现 各向异性 各向同性
考点一 晶体与晶胞
1.晶体与非晶体
项目 晶体 非晶体
二者
区别
方法 间接方法 看是否有固定的熔点
科学方法 对固体进行 X-射线衍射实验
(续表)
得到晶体的途径
(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。
2.晶胞
(1)概念
描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——“无隙并置”
①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②“并置”：所有晶胞平行排列、取向相同。
考点二 常见晶体类型及晶体结构
1.四类晶体模型
(1)分子晶体
干冰的结构模型（晶胞）
冰的结构模型
①干冰晶体中，每个 CO2 分子周围等距且紧邻的 CO2 分子有
12 个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键
相连接，含 1 mol H2O 的冰中，最多可形成 2 mol 氢键。
(2)共价晶体（金刚石和二氧化硅）
金刚石
二氧化硅
①金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键，C—C
键之间的夹角是 109°28′，最小的环是六元环。含有 1 mol C 的金
刚石中，形成的共价键有 2 mol。
②SiO2 晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 成键，每个 O 原子与 2
个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处
于中心的是 Si 原子，1 mol SiO2 中含有 4 mol Si—O 键。
(3)金属晶体
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。
③用电子气理论解释金属的性质：
(4)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。
比较项目 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间的
相互作用力 范德华力（某些含氢键） 共价键 金属键 离子键
硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高
2.四种晶体类型的比较
比较项目 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
溶解性 相似相溶 难溶于溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂
导电、导
热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电
(续表)
比较项目 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
物质类别
及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物（SiO2除外）、绝大多数有机物（有机盐除外） 部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物（如SiC、SiO2） 金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜） 金属氧化物（如Na2O）、强碱（如KOH）、绝大部分盐（如NaCl）
(续表)
3.过渡晶体与混合型晶体
(1)过渡晶体
①过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体
接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样偏向共价
晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理，如 Al2O3、SiO2 等。
(2)混合型晶体
①石墨结构特点为层状结构，同层内碳原子采取 sp2 杂化，以
共价键（σ键）结合，形成平面六元并环结构；层与层之间靠范德
华力维系。
②石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为 3，有一个未参
与杂化的 2p 电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
③性质：熔点很高、质软、易导电等。
(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用
表示）：
每个面上有 4 个，共计 12 个。
三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目（Na＋用“ ”
(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、
CsCl、NaCl、K、Cu 等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中
信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
4.配合物与超分子
(1)配合物
①配位键
是由一个原子（或离子）提供孤电子对，另一个原子（或离
子）接受孤电子对。形成“电子对给予—接受”键。
②配位键的表示方法
用 A→B 表示，其中 A 表示提供孤电子对的原子，B 表示接
受孤电子对的原子。
③配位化合物（简称配合物）
a.定义：金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子
或离子（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物。
b.形成条件
c.组成
(2)超分子
①概念：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。
②超分子的实例
a.冠醚识别碱金属离子
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
b.分离 C60 和 C70
③超分子两个的重要特征——分子识别、自组装。
考向 1 晶胞的结构及相关计算
1.(2023 年襄阳五中阶段练习)Li、Fe、Se可形成新型超导材料，
晶胞如图所示(Fe 原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为90°，X的
德罗常数的值。下列说法正确的是(
)
答案：D
2.(2023 年郴州模拟)某卤化物可用于制作激光基质材料，其立
方晶胞结构如图所示，已知：晶胞参数为 a pm，NA 为阿伏加德罗
)
常数的值。下列有关该晶体的说法正确的是(
A.化学式为 KMgF3
B.K 的配位数为 6
C.若 K 位于晶胞的体心，则 F 位于面心
答案：A
[方法技巧]利用“均摊法”进行晶胞的相关计算
(1)“均摊法”原则和方法
②长方体(包括立方体)晶胞中不同位置粒子数的计算：
③“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子数的计算：
三棱柱
六棱柱
(2)晶胞结构的相关计算
①确定晶体的化学式
②计算晶体的密度
③计算晶体中微粒间距离的方法
④计算原子的空间利用率
⑤晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数
×
M
NA
。
⑥晶胞中微粒的配位数求算：一个粒子周围最邻近的粒子的
数目称为配位数
a.晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子
或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最
接近且等距离的原子(或分子)的数目。
b.离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种
电性离子的数目。
考向 2 晶体类型的判断及性质比较
3.(2023 年阜新模拟)含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙
述正确的是(
)
已知：甲中晶胞的边长为 a pm，NA 为阿伏加德罗常数的值。
图甲、图乙对应的晶体熔点依次为 2700 ℃、830 ℃。
A.图乙晶体的化学式为 Mg2B
B.图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体
C.图甲中 B 原子和 N 原子之间的最近距离为
a pm
D.图甲中，B 原子填充在由 N 原子构成的四面体中
答案：D
4.(2023 年北京海淀人大附中模拟)下列性质的比较，不正确的
是(
)
A.沸点：HCl>HBr
C.熔点：MgO>BaCl2
D.在水中溶解性：1-丁醇>1-戊醇
Cl－，则离子键键能MgO>BaCl2，导致熔点MgO>BaCl2，C正确；
解析：HCl 和 HBr 均为分子晶体，氯化氢相对分子质量小于
溴化氢，故沸点：HCl杂化，无孤电子对，氨气分子中氮原子为 sp3 杂化，有 1 对孤电子
对，由于孤电子对对成键电子对斥力大于成键电子对之间的斥力，
故导致键角：SO >NH3，B正确；离子半径Mg2+1-戊醇中烃基更大，导致其在水中溶解度更小，故溶解性：1-丁
醇>1-戊醇，D 正确。
答案：A
[方法技巧]晶体类型判断及熔沸点比较
1.判断晶体类型的 5 种方法
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是
离子键。
②共价晶体的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间
作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的
相互作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如 K2O、Na2O2 等)、强碱(NaOH、KOH等)
和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化
物、非金属氧化物(除 SiO2 外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)
是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见
的共价晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
②共价晶体熔点高，常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。
(4)依据导电性判断
①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强
极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子
也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。
②共价晶体的硬度大。
③分子晶体的硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的金属晶体，且具
有延展性。
2.晶体熔、沸点的比较
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离
子晶体＞分子晶体。
(2)相同类型晶体
①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金
属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg②离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半
径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。
③共价晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。
④分子晶体：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越
大，熔、沸点越高。
考向 3 确定原子的坐标参数(或分数坐标)
5.(2023 年怀化二模)某种钴盐晶体的立方晶胞结构如下图所
示，已知晶胞参数为 a nm，A 点的原子坐标参数为(0，0，0)，
答案：A
答案：A
考向 4 晶胞投影图的分析及应用
7.(2022 年广东卷节选)我国科学家发展了一种理论计算方法，
可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速
新型热电材料的研发进程。化合物 X 是通过该方法筛选出的潜在
热电材料之一，其晶胞结构如图 1 所示，沿x、y、z轴方向的投影
均为图 2 所示。
图 1
图 2
(1)X 的化学式为________。
(2)设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm-3，则X
中相邻 K 之间的最短距离为_____________nm(列出计算式，NA
为阿伏加德罗常数的值)。
解析：(1)晶胞结构中，
处于晶胞的 8 个顶角和 6 个面心，
8 个 处于晶胞内部，利用“均摊法”可知，每个晶胞中含有8个
K，含有
SeBr6的个数之比为2∶1，故X的化学式为K2SeBr6。(2)设X的
最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm-3，设晶胞参数为a nm，
[思路导引]解答本题的思路如下：
8.(2023 年朝阳期末)某金属氟化物材料具有生物医学功能，其
晶胞结构如图所示，已知图中 A 处原子分数坐标为(0，0，0)。下
列说法错误的是(
)
A.该物质的化学式为 CaF2
B.Ca2+的配位数为 12
C.与F－距离相等且最近的F－有6个
答案：B
[规律方法]分析晶胞投影图的方法
(1)分析晶胞沿 x 轴方向、y 轴方向、z 轴方向的投影图，确定
晶胞中各粒子的具体位置。
(2)综合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度，原子的
空间利用率等。
(3)结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐
标参数(或分数坐标)。
考向 5 配合物与超分子
9.(2023 年滨州二模)整合剂能与人体内有毒的金属离子结合
形成稳定整合物，从而治疗与急性或慢性中毒相关的损伤。乙二
胺四乙酸(EDTA)是常见的整合剂之一，其四价阴离子
形成的整合物结构如图，下列说法正确的是(
)
A.原子半径：O>N>C>H
B.N、C、O 的氢化物分子间均存在氢键
C.Mn＋的配位数为 6，配位原子为 N 和 O
D.整合物中每两个氮碳键(N—C)的夹角均为 107.3°
解析：同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则碳原子、
氮原子、氧原子的原子半径的大小顺序为 C>N>O，A 错误；碳元
素的非金属性弱，碳元素的氢化物不能形成分子间氢键，B 错误；
由图可知，整合物中Mn＋与氮原子和氧原子形成配位键，配位数
为 6，C 正确；由图可知，整合物中氮原子的杂化方式都为 sp3 杂
化，则氮碳键的夹角均大于 107.3°，D 错误。
答案：C
10.(2023年衡水武邑中学模拟)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状醚，X是其中的一种，Li＋因其体积大小与X的空腔大小相近而恰好能进入X的环内形成超分子Y，Y中Li＋与氧原子间能形成化学键。下列说法错误的是(　　)
A.X形成的晶体为分子晶体
B.Y中Li＋与氧原子间形成的是离子键
C.K＋不能与X形成超分子
D.电负性：O>C>H>Li
解析：X 是醚类物质，熔点、沸点较低，是分子晶体，A 正
答案：B
确；Li＋与氧原子形成的是Li＋提供空轨道、氧原子提供孤电子对的配位键，B错误；K＋半径比Li＋大许多，其体积比X的空腔大，无法进入空腔内，不能形成超分子，C正确；由同周期电负性递变规律知，电负性：O>C>Li，由烃中碳元素显负价而氢元素显＋1价知，电负性：C>H，非金属元素的电负性大于金属元素的电负性，故电负性：O>C>H>Li，D正确。
[方法技巧]判断配位数及配位键的稳定性
(1)判断配位数：配位数就是在配位体中与中心原子(或离子)
成键的配位原子的总数。若是由单齿配体(1 个配体提供 1 个配位
原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目。
若是由双齿配体(1 个配体提供 2 个配位原子)形成的配合物，中心
原子(或离子)的配位数＝配位体的数目×2。
(2)判断配位键的稳定性：一般情况下，与同种金属原子(或离子)
形成配位键时，配位原子的电负性越小，形成配位键就越稳定。例
如，电负性：N[Cu(H2O)4]2+。
1.(2023 年湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结
构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。
下列说法错误的是(
)
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2+有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
答案：C
2.(2023 年湖北卷)镧 La 和 H 可以形成一系列晶体材料 LaHn，
在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn 属于立方晶系，晶胞结
构和参数如图所示。高压下，LaH2 中的每个 H 结合 4 个H形成类
似 CH4 的结构，即得到晶体 LaHx。下列说法错误的是(
)
A.LaH2 晶体中 La 的配位数为 8
B.晶体中 H 和 H 的最短距离：LaH2>LaHx
C.在 LaHx 晶胞中，H 形成一个顶点数为 40 的闭合多面体笼
D.LaHx 单位体积中含氢质量的计算式为
解析：由 LaH2 的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内
8 个小立方体的中心各有 1 个 H 原子，若以顶点 La 研究，与之最
近的 H 原子有 8 个，则 La 的配位数为 8，A 正确；由 LaHx 晶胞
结构可知，每个 H 结合 4 个 H 形成类似 CH4 的结构，H 和 H 之间
的最短距离变小，则晶体中 H 和 H 的最短距离：LaH2>LaHx，B
正确；由题干信息可知，在 LaHx 晶胞中，每个 H 结合 4 个 H 形
成类似 CH4 的结构，这样的结构有 8 个，顶点数为 4×8＝32，且
答案：C
3.(2022年江苏卷)下列说法正确的是(　　)
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
解析：金刚石中的碳原子为正四面体结构，C—C—C夹角为
109°28′，A 错误；SiH4 的化学键为 Si—H，为极性键，结构为正
四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；SiCl4 的化学键为
Si—Cl，为极性键，结构为正四面体，正负电荷中心重合，为非极
性分子，B正确；锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，
C 错误；ⅣA 族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形
成的晶体硅为共价晶体，D 错误。
答案：B
4.(2023 年北京卷)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试
取代的产物。
(1)基态 S 原子价层电子排布式是_______________________。
(2)比较 S 原子和 O 原子的第一电离能大小，从原子结构的角
度说明理由：_____________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
(5)MgS2O3·6H2O 的晶胞形状为长方体，边长分别为 a nm、
b nm，c nm，结构如图所示。
胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为________。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是M g·mol-1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为
______________g·cm-3。(1 nm＝10-7 cm)
做配位原子并说明理由：__________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
答案：(1)3s23p4
(2)I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力
大，不易失去一个电子
(3)四面体形
5.(2023 年山东卷)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。
回答下列问题：
(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF
为无色气体，固态 HOF 的晶体类型为______________，HOF 水解
反应的产物为__________________(填化学式)。
(2)ClO2 中心原子为 Cl，Cl2O 中心原子为 O，二者均为 V 形
结构，但 ClO2 中存在大π键(
)。ClO2 中 Cl 原子的轨道杂化方式
为_________；O—Cl—O 键角_______(填“＞”“＜”或“＝”)
Cl—O—Cl 键角。比较 ClO2 与 Cl2O 中 Cl—O 键的键长并说明原
因：_____________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)一定条件下，CuCl2、K 和 F2 反应生成 KCl 和化合物 X。
已知 X 属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数 a＝b≠c，
α＝β＝γ＝90°)，其中 Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式
为_________________________________。若阿伏加德罗常数的
值为NA，化合物X的密度ρ＝______g·cm-3(用含NA的代数式表示)。
解析：(1)常温常压下，HOF 为无色气体，则 HOF 的沸点较
低，因此，固态HOF的晶体类型为分子晶体。HOF分子中F显－1价，其水解时结合H2O电离的H＋生成HF，则OH＋结合H2O电离的OH－，两者反应生成H2O2，H2O2不稳定，其分解生成O2，因此，HOF水解反应的产物为HF、H2O2和O2。(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键( )。由ClO2中存在 可以推断，其中Cl原子只能提供1对电子，有一个O原子提供1个电子，另一个O原子提供1对电
＝4，因此，O 的杂化
子，这 5 个电子处于互相平行的 p 轨道中形成大π键，Cl 提供孤电
子对与其中一个 O 形成配位键，与另一个 O 形成的是普通的共价
键(σ键，这个 O 只提供了一个电子参与形成大π键)，Cl 的价层电
子对数为 3，则 Cl 原子的轨道杂化方式为sp2；Cl2O 中心原子为O，
根据价层电子对的计算公式可知 n＝
6＋1×2
2
方式为 sp3；根据价层电子对互斥理论可知，n＝4 时，价电子对的
几何构型为正四面体，n＝3 时，价电子对的几何构型为平面正三
答案：(1)分子晶体　HF、H2O2 和 O2
(2)sp2 ＞
ClO2 分子中 Cl—O 键的键长小于 Cl2O 中 Cl—O
键的键长，其原因是 ClO2 分子中既存在σ键，又存在大π键，原子
轨道重叠的程度较大，因此其中 Cl—O 键的键长较小，而 Cl2O 只
存在普通的σ键
(3)CuCl2＋4K＋2F2===K2CuF4＋2KCl
6.(2023 年全国甲卷)将酞菁—钴钛—三氯化铝复合嵌接在碳
纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列
问题：
(1)图 1 所示的几种碳单质，它们互为______________，其中
属于原子晶体的是________，C60 间的作用力是____________。
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图 2 所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中 p 轨道能提供一对电子的
N 原子是_____(填图 2 酞菁中 N 原子的标号)。钴酞菁分子中，钴
离子的化合价为____，氮原子提供孤对电子与钴离子形成____键。
(3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为______。AlF3的熔点为1090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为____键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F－的配位数为____。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝________g·cm-3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
解析：(1)同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图
1 所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互
为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，
C60 属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；C60 间的作用力是
范德华力。(2)已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有
的 C 原子和所有的 N 原子均为 sp2 杂化，且分子中存在大π键，其
中标号为①和②的 N 原子均有一对电子占据了一个 sp2 杂化轨道，
其 p 轨道只能提供 1 个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的
成的N—H键易断裂从而电离出H＋。钴酞菁分子中，失去了2个
H＋的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的
p 轨道能提供一对电子参与形成大π键，因此标号为③的 N 原子形
化合价为＋2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。(3)由
Al2Cl6 的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al 原子价层电
子对数是 4，其与其周围的 4 个氯原子形成四面体结构，因此，二
聚体中 Al 的轨道杂化类型为 sp3。AlF3 的熔点为 1090 ℃，远高于
AlCl3 的 192 ℃，由于 F 的电负性最大，其吸引电子的能力最强，
答案：(1)同素异形体　金刚石　范德华力
(2)③
＋2　配位
(3)sp3
离子 2