(共54张PPT)
章末整合
突破一
突破二
突破三
突破四
四种晶体类型的比较
典例1(1)下列三种晶体的状态变化,克服的微粒间的作用力分别是氯化钾熔化: ;二氧化硅熔化: ;碘的升华: ;三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。?
(2)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A.固态时能导电,能溶于盐酸
B.能溶于CS2,不溶于水
C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水
D.固态、液态时均不导电,熔点为3
500
℃
试判断它们的晶体类型:
A. ;B. ;C. ;
D. 。?
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:(1)离子键 共价键 分子间作用力 二氧化硅>氯化钾>碘
(2)金属晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体
解析:晶体熔化时破坏的是微粒间的作用力,而微粒间作用力的强弱顺序一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体微粒间作用力差别很大。
突破一
突破二
突破三
突破四
规律方法四种晶体类型的比较
项目
类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
构成晶体
的微粒
阴、阳离子
原子
分子
金属阳离子和“自由电子”
微粒间
作用力
离子键
共价键
分子间作用力
(范德华力,有的还存在氢键)
金属键
作用力
强弱
(一般地)
较强
很强
弱
一般较强,有的较弱
确定作用
力强弱的
一般方法
离子所带电荷、离子半径
键长(原子半径)
相对分子质量
(组成结构相似时)
离子半径、
价电子数
突破一
突破二
突破三
突破四
项目
类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
熔点
较高
高
低
差别较大(汞常温下为液态,钨熔点为3
410
℃)
硬度
略硬而脆
大
较小
差别较大
导热和
导电性
不良导体
(熔化后或溶于水导
电)
不良导体
不良导体(部分溶于水发生电离后导电)
良导体
突破一
突破二
突破三
突破四
项目
类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
溶解性
(水)
多数易溶
一般不溶
相似相溶
一般不溶于水,少数与水反应
构成微粒堆积方式
紧密堆积
不遵循紧密堆积原理
一般是紧密堆积
(分子形状、分子极性以及分子之间是否存在氢键等都会影响分子堆积方式)
紧密堆积
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练1如图所示表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分:
突破一
突破二
突破三
突破四
(1)代表金刚石的是 (填编号字母,下同),其中每个碳原子与周围 个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于 晶体。?
(2)代表石墨的是 ,每个正六边形占有的碳原子数平均为
个。?
(3)代表NaCl的是 ,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有 个。?
(4)代表CsCl的是 ,它属于 晶体,每个Cs+与
个Cl-紧邻。?
(5)代表干冰的是 ,它属于 晶体,每个CO2分子与
个CO2分子紧邻。?
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:(1)D 4 共价 (2)E 2 (3)A 12
(4)C 离子 8 (5)B 分子 12
解析:根据不同物质晶体的结构特点来辨别图示结构所代表的物质。NaCl晶胞是简单的立方结构,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,与Na+距离最近且等距离的Na+数是12。CsCl晶体中Cs+、Cl-分别构成立方结构,且由Cs+组成的立方体中心有1个Cl-,由Cl-组成的立方体中心有一个Cs+,可称为“体心立方”结构,Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-。干冰的晶胞也是立方结构,但在立方体每个面的面心都有一个CO2分子,称为“面心立方”。金刚石的基本结构单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由碳原子构成的正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,故
每个六边形占有的碳原子数是6×
=2。
突破一
突破二
突破三
突破四
晶体类型的判断方法
典例2下列晶体分类正确的一组是( )
选项
离子晶体
共价晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
?
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:C
解析:从构成晶体的粒子和微粒间的相互作用力判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是由阴、阳离子通过离子键相互结合而成的离子晶体,H2SO4是分子晶体。Ar分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是混合型晶体,水晶(SiO2)与金刚石是典型的共价晶体。硫的化学式用S表示,实际上是S8,气体时为S2,是分子以范德华力结合成的分子晶体。玻璃没有固定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体。
突破一
突破二
突破三
突破四
规律方法“三看”法——确定晶体类型
(1)看构成微粒或微粒间作用力类型
四类晶体的构成微粒和微粒间作用力列表如下:
晶体类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
构成微粒
阴、阳离子
原子
分子
金属阳离子、
自由电子
微粒间
作用力
离子键
共价键
分子间
作用力
金属键
(2)看物质类别
①单质:a.金属单质属于金属晶体;b.大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外)属于分子晶体。
②化合物:a.离子化合物一定为离子晶体;b.共价化合物绝大多数为分子晶体,但SiO2、SiC等为共价晶体。
突破一
突破二
突破三
突破四
(3)看物理性质
四类晶体的物理性质对比如下:
晶体类型
金属晶体
离子晶体
分子晶体
共价晶体
熔点
一般较高、
但差异大
较高
较低
高
硬度
一般较大,
但差异大
较大
较小
大
导电性
导电
固态不导电,熔融态或溶于水时能导电
固态不导电,某些溶于水后能导电
一般不导电,个别为半导体
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练2(1)判断下列晶体类型。
①SiI4:熔点为120.5
℃,沸点为271.5
℃,易水解,为 。?
②硒:熔点为217
℃,沸点为685
℃,溶于氯仿,为 。?
③锑:熔点为630.74
℃,沸点为1
750
℃,可导电,为 。?
(2)三氯化铁常温下为固体,熔点为282
℃,沸点为315
℃,在300
℃以上易升华。易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为 (填晶体类型)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:(1)①分子晶体 ②分子晶体 ③金属晶体
(2)分子晶体
解析:(1)①SiI4为低熔点化合物,为分子晶体;②硒熔、沸点低,易溶于CHCl3,为分子晶体;③锑可导电,为金属晶体。
(2)FeCl3熔、沸点低,易溶于水,也易溶于乙醚等有机溶剂,应为分子晶体。
突破一
突破二
突破三
突破四
晶体熔、沸点高低的比较方法
典例3(2020四川三台中学实验学校高二月考)下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是( )
A.二氧化硅>碳化硅
B.MgO>H2O>O2>Br2
C.对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸
D.金刚石>生铁>纯铁>钠
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:C
解析:熔、沸点:二氧化硅<碳化硅,故A错误。离子晶体的熔、沸点一般高于分子晶体,水中含有氢键,熔、沸点比氧气、溴的高,溴的沸点高于氧气,则熔、沸点:MgO>H2O>Br2>O2,故B错误。对羟基苯甲酸能形成分子间氢键、邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键,所以熔、沸点:对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸,故C正确。共价晶体的熔、沸点一般高于金属晶体,合金的熔点一般比纯金属的低,则熔、沸点:金刚石>纯铁>生铁>钠,故D错误。
突破一
突破二
突破三
突破四
规律方法晶体熔、沸点高低的比较方法
(1)不同晶体类型的熔、沸点高低规律
一般为:共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高(如钨),有的很低(如汞)。
(2)同种晶体类型的熔、沸点高低规律
①共价晶体
共价晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔、沸点越高。例如:金刚石>石英>晶体硅。
②离子晶体
离子所带电荷越多,离子半径越小,则晶格能越大,晶体熔、沸点越高。例如:MgO>NaCl>CsCl。
突破一
突破二
突破三
突破四
③金属晶体
金属原子的价电子数越多,金属阳离子半径越小,金属键越强,晶体熔、沸点越高。例如:Al>Mg>Na。
④分子晶体
分子间作用力越强,晶体熔、沸点越高。
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练3-1下列晶体中,它们的熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①金刚石 ②氯化钠 ③干冰 ④汞
A.④②③①
B.③①②④
C.④②①③
D.③④②①
答案:D
解析:金刚石为共价晶体,氯化钠为离子晶体,二者通常状况下均为固体,熔点:金刚石>氯化钠;干冰为分子晶体,汞为金属晶体,通常状况下CO2为气体,汞为液体,故熔点:汞>干冰。
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练3-2(2020山东临朐实验中学高二检测)下列物质的熔点高低顺序正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>碳化硅
B.K>Na>Li
C.NaBr>NaCl>NaF
D.CI4>CBr4>CCl4>CH4
答案:D
解析:A项,由于碳原子半径小于硅原子,键长:C—C键碳化硅>晶体硅。B项,金属键:Li>Na>K,故熔点:Li>Na>K。C项,晶格能:NaF>NaCl>NaBr,故熔点:NaF>NaCl>NaBr。D项,相对分子质量:CI4>CBr4>CCl4>CH4,故熔点:CI4>CBr4>CCl4>CH4。
突破一
突破二
突破三
突破四
关于晶胞结构的分析与计算
典例4(2020山东泰安第一中学高二检测)(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表,它的最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示:
则它的化学式为 。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(2)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。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);
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a=565.76
pm,其密度为 (列出计算式即可)g·cm-3。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(3)GaAs的熔点为1
238
℃,密度为ρ
g·cm-3,其晶胞结构如下图所示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键结合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa
g·mol-1和MAs
g·mol-1,原子半径分别为rGa
pm和rAs
pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为
。?
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:(1)LaNi5
突破一
突破二
突破三
突破四
解析:(1)根据晶胞结构图可知,面上的原子为2个晶胞所共有,顶角上的原子为6个晶胞所共有,内部的原子为整个晶胞所有,所以图示晶胞中La原子个数为3,Ni原子个数为15,则镧系合金的化学式为LaNi5。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
规律方法1.晶胞计算的类型
(1)根据晶胞的结构,计算其构成微粒间的距离。
(2)根据晶胞的质量和构成微粒的摩尔质量间的关系,计算微粒个数、微粒间距、ρ等。
(3)计算晶体(晶胞)中原子的空间利用率。
2.晶胞计算的原理与步骤
(1)首先确定晶胞的构成
利用切割法计算一个晶胞所含微粒的数目。
(2)计算晶体的密度或体积
①关系式:ρ=
(ρ表示晶体的密度,V表示晶胞体积,NA表示阿伏加德罗常数,N表示一个晶胞实际含有的微粒数,M表示微粒的摩尔质量)。
突破一
突破二
突破三
突破四
②计算模式:
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练4-1(2020山东青岛第二中学高二检测)金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。它是一种体心立方结构。实际测得金属钨的密度为ρ
g·cm-3,钨的相对原子质量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,假定钨原子为等直径的刚性球,请回答下列问题:
(1)每一个晶胞分摊到 个钨原子。?
(2)晶胞的边长为
cm。?
(3)钨的原子半径为
cm
(只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
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,故每一个晶胞分摊到2个钨原子。
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练4-2(1)Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示(黑球表示铜原子,白球表示氯原子),该氯化物的化学式是 。?
若该晶体的密度为ρ
g·cm-3,以NA表示阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的边长a=
nm。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(2)用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图),已知该晶体的密度为9.00
g·cm-3,Cu的原子半径为
cm(阿伏加德罗常数的值为NA,只要求列式表示)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(3)一种铜金合金晶胞如图所示(Au原子位于顶点,Cu原子位于面心),则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为 ,若该晶胞的边长为c
pm,则合金的密度为
g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的值为NA)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
典例5已知金属Fe中原子堆积方式如图1:
设铁原子半径为r,则该晶体的空间利用率计算式为: = %。?
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
规律方法关于晶胞结构的分析与计算
1.空间利用率:指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
突破一
突破二
突破三
突破四
3.金属晶胞空间利用率的计算:
(1)简单立方堆积
立方体的棱长为2r,用小球表示的微粒半径为r。过程:
一个晶胞中平均含有1个微粒
突破一
突破二
突破三
突破四
(2)体心立方堆积
突破一
突破二
突破三
突破四
(3)六方最密堆积
突破一
突破二
突破三
突破四
突破一
突破二
突破三
突破四
(4)面心立方最密堆积
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练5-1已知CaF2晶体晶胞的结构如图所示,Ca2+和F-的半径分别为a、b。
请回答下列各题:
(1)一个CaF2晶胞中含 个F-, 个Ca2+。?
(2)CaF2的空间利用率为 (用a、b表示)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
答案:(1)8 4
突破一
突破二
突破三
突破四
变式训练5-2(2020山东德州高三第二次模拟)离子液体具有很高的应用价值,其中EMIM+离子由H、C、N三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:
突破一
突破二
突破三
突破四
(1)碳原子的价电子轨道表示式为 。?
(2)根据价电子对互斥理论,NH3、
中,中心原子价电子对数不同于其他两种粒子的是 。NH3比PH3的沸点高,原因是 。?
(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是 。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(5)立方相氮化硼属于共价晶体,其晶胞结构如图所示。其中硼原子的配位数为 。已知立方相氮化硼的密度为d
g·cm-3,B原子半径为x
pm,N原子半径为y
pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为 (列出化简后的计算式)。?
突破一
突破二
突破三
突破四
(2)NH3 氨分子间存在氢键
(3)基态氮原子2p轨道上电子为半充满状态,较稳定
突破一
突破二
突破三
突破四
(3)第ⅤA族元素第一电离能比同周期相邻元素都大,是因为其原子最外层p轨道上电子为特殊的半充满状态,能量低、较稳定。
突破一
突破二
突破三
突破四第3章测评
(时间:90分钟 分值:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东昌邑文山中学高二检测)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、C10H8
B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5
D.CCl4、Na2S、H2O2
答案B
解析A中HD为单质,不是化合物,C中SiO2晶体为共价晶体,D中Na2S晶体为离子晶体。
2.(2020山东日照实验高中高二检测)下列有关晶体的说法正确的是( )
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.共价晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
答案B
解析分子的稳定性与化学键的键能有关,与分子间作用力无关,A错误;冰融化时破坏的是分子间作用力,C错误;氯化钠熔化时离子键被破坏,D错误。
3.(2020江苏南京第一中学高二检测)下列说法中正确的是( )
A.离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
C.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态
D.共价晶体中的各相邻原子以共价键相结合
答案D
解析选项A,离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关,如一个Cs+可同时吸引8个Cl-;选项B,金属内部的自由电子不是在外加电场的作用下产生的;选项C,分子晶体在常温下也有呈固态的,如I2。
4.(2020天津南开中学高二检测)下列叙述正确的是
( )
A.干冰升华时碳氧键发生断裂
B.CaO和SiO2晶体中都不存在单个分子
C.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同
D.Br2蒸气被活性炭吸附时共价键被破坏
答案B
解析A、D项所述变化属于物理变化,化学键均未被破坏;C项,Na2O只含离子键,Na2O2既含有离子键又含有非极性共价键。
5.(2020北京第二中学高二检测)下列关于晶体的说法正确的组合是( )
①分子晶体中都存在共价键 ②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ③金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 ④离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键 ⑤晶格能由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI ⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合 ⑦分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
A.①②③⑥
B.①②④
C.③⑤⑥⑦
D.③⑤
答案D
解析①分子晶体中不一定都存在共价键,如稀有气体分子是单原子分子,在分子内不存在共价键,故错误。②在晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体中存在的微粒是金属阳离子和自由电子,故错误。③不同类型晶体熔点的高低顺序一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体;在共价晶体中,原子半径越大,熔点越低;在离子晶体中,离子半径越大,熔点越低,离子所带电荷越多,熔点越高;在分子晶体中,组成和结构相似的物质的熔点与相对分子质量成正比(含有氢键的物质除外),所以这几种物质的熔点由高到低的顺序是金刚石、晶体硅、NaF、NaCl、H2O、H2S,故正确。④离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键,分子晶体中肯定没有离子键,故错误。⑤F-、Cl-、Br-、I-的离子半径逐渐增大,所以晶格能由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI,故正确。⑥硅原子的最外层电子数为4,1个硅原子可与4个氧原子形成4个硅氧键,故错误。⑦分子稳定性与分子内共价键的强弱有关,与分子间作用力无关,故错误。
6.(2020山东潍坊一中高二检测)下列各组物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫黄和碘
A.①②③
B.④⑤⑥
C.③④⑥
D.①③⑤
答案C
解析①SiO2是共价晶体,SO3是分子晶体,二者都只含共价键,故①错误;②HCl是分子晶体,晶体硼是共价晶体,二者都只含共价键,故②错误;③CO2和SO2都是分子晶体,二者都只含共价键,故③正确;④晶体硅和金刚石都是共价晶体,二者都只含共价键,故④正确;⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体,晶体氖中不含共价键,晶体氮中含有共价键,故⑤错误;⑥硫黄和碘都是分子晶体,二者都只含共价键,故⑥正确。
7.(2020山西实验中学高二检测)下列说法中正确的是
( )
A.金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成
B.Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1
C.1
mol
SiO2晶体中含2
mol
Si—O键
D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会和O2反应
答案A
解析Na2O2晶体中存在的阴、阳离子分别是、Na+,其个数比为1∶2;SiO2晶体中一个Si原子与周围4个O原子形成共价键,所以1
mol
SiO2中含有4
mol
Si—O键;在高温条件下金刚石能和O2反应。
8.(2020河南开封高中高二检测)MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是( )
A.MgO>Rb2O>BaO>CaO
B.MgO>CaO>BaO>Rb2O
C.CaO>BaO>MgO>Rb2O
D.CaO>BaO>Rb2O>MgO
答案B
解析四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。Mg2+、Rb+、Ca2+、Ba2+中,Rb+所带电荷数最少且半径最大,与O2-形成的离子键最弱,Rb2O的熔点最低。Mg2+、Ca2+、Ba2+所带正电荷数一样多,半径:Mg2+Ca2+>Ba2+,相应离子晶体的熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>BaO。综上所述,四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。
9.(2020东北师范大学附属中学高二检测)通常情况下,氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如图所示:
下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是( )
A.同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构
B.氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C.二氧化碳晶体是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D.在二氧化硅晶体中,每个硅原子与周围氧原子形成4个Si—O共价单键
答案B
解析SiO2和CO2的化学式相似,但二者晶体结构不同,A项正确;二氧化碳晶体为分子晶体,因此分子间存在分子间作用力,而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键,氯化钠和氯化铯为离子晶体,所以三者物理性质不同,B项不正确,C项正确;根据二氧化硅的晶体结构可判断D项正确。
10.(2020广东佛山一中高二检测)下列物质所属晶体类型分类正确的是( )
A
B
C
D
共价晶体
石墨
生石灰
碳化硅
金刚石
分子晶体
冰
固态氨
氯化铯
干冰
离子晶体
氮化铝
食盐
明矾
芒硝
金属晶体
铜
汞
铝
铁
答案D
解析A选项中石墨为混合型晶体,B选项中生石灰为离子晶体,C选项中氯化铯为离子晶体。
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意,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
11.(2020山东寿光现代中学高二检测)下列有关晶体结构或性质的描述中不正确的是( )
A.冰中存在非极性键、分子间作用力和氢键
B.因金属性K>Na,故金属钾的熔点高于金属钠
C.各1
mol的金刚石与石墨晶体中所含的C—C键的数目不相同
D.氧化镁的晶格能大于氯化钠,故其熔点高于氯化钠
答案AB
解析冰中存在极性键、分子间作用力和氢键,A项错误;B因原子半径:K>Na,故金属钾的熔点低于金属钠,B错误;金刚石中每个碳原子与周围碳原子形成4个C—C键,石墨中每个碳原子与周围碳原子形成3个C—C键,因此各1
mol的金刚石与石墨晶体中所含的C—C键的数目不相同,C正确;氧化镁的晶格能大于氯化钠,故其熔点高于氯化钠,D正确。
12.(2020山东师范大学附属中学高二检测)碱金属卤化物是典型的离子晶体,它们的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的导电性离子的核间距)。下面说法错误的是( )
晶格能/(kJ·mol-1)
离子半径/pm
LiF
LiCl
LiBr
LiI
Li+
Na+
K+
1
031
845
807
752
60
95
133
NaF
NaCl
NaBr
NaI
F-
Cl-
Br-
I-
915
777
740
693
KF
KCl
KBr
KI
136
181
195
216
812
708
676
641
A.晶格能的大小与离子半径成正比
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.碱金属卤化物中,晶格能越小,氧化性越强
答案AD
解析由表中数据可知,晶格能的大小与离子半径成反比,A项错误;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;阳离子相同时,表中晶格能最小的为碘化物,但还原性:F-13.朱经武(Paul
Chu)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
答案B
解析图示晶胞中钡原子个数为2,铜原子个数为×8+×8=3,钇原子个数为1,则Y2O3、BaCO3、CuO的物质的量之比为∶2∶3=1∶4∶6。
14.(2020江苏徐州第一中学高二月考)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
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,答案选A。
15.(2020安徽阜阳三中高二期末改编)下列说法中正确的是( )
①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 ②正四面体构型的分子,键角都是109°28',其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体 ③分子晶体中都含有化学键 ④含4.8
g碳原子的金刚石晶体中的共价键的物质的量为0.8
mol
A.①②③
B.只有④
C.②④
D.③④
答案B
解析①CO2分子间不能形成氢键,①不正确;②正四面体构型的分子,若为AB4型,键角都是109°28',若为A4型,键角为60°,②不正确;③稀有气体形成的分子晶体中不含有化学键,③不正确;④4.8
g碳原子的物质的量为0.4
mol,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0.4
mol×2=0.8
mol,④正确。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(10分)(2020山东临沂罗庄高二期末)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原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,Z原子未成对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的小,R与Y同一主族,Q原子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+的核外电子排布式为 。?
(2)化合物X2W2中W的杂化方式为 ,Z的空间构型是 。?
(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,该晶体一个晶胞所含的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)。?
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原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,核外电子排布为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原子未成对电子数在同周期元素中最多,则价电子排布为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的小,则W为O元素;Q原子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,且原子序数小于30,故核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1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;N中N原子孤电子对数为=1,价电子对数为2+1=3,故其空间构型是角形。
(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,该晶体一个晶胞所含的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a
pm,则晶胞体积为(a×10-10)3
cm3,晶体的密度为ρ
g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3
cm3×ρ
g·cm-3=ρa3×10-30g,则8×
g=ρa3×10-30
g,故NA=。
17.(10分)(2020江苏徐州第一中学高二月考)钠和铜的单质及其化合物在社会实际中有着广泛的应用。
(1)NaCl晶体的晶胞结构如图所示,每个NaCl的晶胞中含有的阴离子的个数为 ,阳离子周围最近且等距离的阴离子的个数为 。?
(2)碘化钠溶液和硫酸铜溶液能反应生成一种铜的碘化物A(白色沉淀),A的晶胞如右图所示,则A的化学式是 ,A中铜元素的化合价为 。?
(3)向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀,该物质中的NH3通过 键与中心离子C结合,NH3分子中N原子的杂化方式是 。与NH3分子互为等电子体的一种阳离子是 。?
答案(1)4 6 (2)CuI +1价 (3)配位 sp3
H3O+
解析(1)黑色球表示氯离子,白色球表示钠离子,该晶胞中钠离子数目=1+12×=4,氯离子数目=×8+×6=4,所以每个NaCl晶胞中含有的Na+和Cl-的数目均是4,一个钠离子周围最近且等距离的氯离子有6个,所以Na+的配位数为6。
(2)根据A的晶胞结构可知,黑球的个数是×8+×6=4,白球的个数为4,所以A的化学式是CuI,A中铜元素显+1价。
(3)NH3中N原子提供孤电子对,Cu2+提供空轨道,二者形成配位键,NH3分子中,N原子的孤电子对数为1,成键电子对数为3,则N原子的杂化方式为sp3;与NH3分子互为等电子体的阳离子具有相同的价电子数8和原子数4,可以是H3O+等。
18.(15分)(2020福建厦门外国语学校高二检测)铁、铜是人类最早大规模使用的金属,它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答以下问题:
(1)铁元素在周期表中的位置是 ,铜的基态原子核外电子排布式为 ,元素铁与铜的第二电离能分别为:ICu=1
958
kJ·mol-1、IFe=1
561
kJ·mol-1,ICu比IFe大得多的原因是 。?
(2)二茂铁[Fe(C5H5)2],橙色晶型固体,有类似樟脑的气味,抗磁性。熔点为172.5~173
℃,100
℃以上升华,沸点为249
℃。据此判断二茂铁的晶体类型为 。?
(3)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如下图所示:
图中虚线表示 ,S的立体构型是 ,其中S原子的杂化轨道类型是 ;O原子的价电子轨道表示式为 。?
(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体,下图是它们的晶体结构图。三种晶体中,一个铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为 。?
(5)某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,该晶体中微粒之间的作用力是 。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与CaF2的结构(晶胞结构如图)相似,该晶体储氢后的化学式为 。?
答案(1)第4周期Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 铜失去的是全充满的3d10上的电子,而铁失去的是4s1上的电子
(2)分子晶体
(3)氢键 正四面体 sp3
(4)4∶6∶3 (5)金属键 Cu3AuH8
解析(1)铁为26号元素,位于周期表中第4周期Ⅷ族;铜位于第4周期ⅠB族,即基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
(2)熔点为172.5~173
℃,100
℃以上升华,沸点为249
℃,符合分子晶体的特点,即二茂铁属于分子晶体。
(3)氧原子形成2个共价键达到8电子稳定结构,因此图中虚线为氢键;S中硫原子与4个氧原子形成4个σ键,孤电子对数是=0,因此价电子对数为4,空间结构是正四面体;杂化轨道数=价电子对数=4,即硫原子的杂化轨道类型为sp3;O原子的价电子是其最外层电子,即价电子排布式为2s22p4,价电子轨道表示式为。
(4)δ-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为8;γ-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为12;α-Fe晶胞中,每个铁原子周围距离最近的铁原子数为6,故三者比值为4∶6∶3。
(5)Cu、Au两种原子都是金属原子,因此存在的作用力是金属键;根据晶胞的“切割法”,Cu位于面心,晶胞中铜原子的个数为6×=3,Au位于顶点,个数为8×=1,储氢后,8个氢原子进入晶胞内部,因此化学式为Cu3AuH8。
19.(10分)化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素,请回答下列问题。
(1)NH4NO3是一种重要的化学肥料,其中N原子的杂化方式是 。?
(2)维生素C是一种水溶性维生素,水果和蔬菜中含量丰富,该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是 。?
a.分子中既含有极性键又含有非极性键
b.1
mol分子中含有4
mol
π键
c.该物质的熔点可能高于NaCl
d.分子中所含元素电负性由大到小的顺序为O>C>H
(3)维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有 。?
(4)KSCN溶液可用于Fe3+的检验,原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道,因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe3+的价电子排布式为 ,与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是 。?
答案(1)sp3和sp2
(2)ad
(3)氢键、范德华力
(4)3d5 有孤电子对
解析(1)N为正四面体结构,所以N原子的杂化方式为sp3,N中价电子对数为3,其离子构型为三角形,N原子采取sp2杂化。
(2)维生素C中含C—C非极性键和C—H、C—O极性键,a正确;1
mol维生素C分子中含有2
mol
π键,b错误;维生素C形成的是分子晶体,而氯化钠是离子晶体,氯化钠熔点更高,c错误;d正确。
(3)维生素C可形成分子内氢键,故晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有氢键和范德华力。
(4)Fe失去最外层2个电子和3d轨道上的1个电子变为Fe3+,则Fe3+的价电子排布式为3d5,它有空轨道,则与之配位的原子需有孤电子对。
20.(15分)(2020山东章丘四中高二阶段测试)铁、铜及其化合物在日常生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题:
(1)铜在元素周期表中的位置是 ,基态铁原子的核外电子排布式为 。?
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5
℃,沸点为103
℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于 (填晶体类型)。CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图所示。则该晶体的类型属于 (填晶体类型)。?
(3)铜晶体中铜原子的堆积方式如下图所示。其中铜原子的配位数为 。?
(4)CuCl2和CuCl是铜的两种常见的氯化物。
①下图表示的是 (填“CuCl2”或“CuCl”)的晶胞。?
②原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。上图中各原子坐标参数A为(0,0,0),B为(0,1,1),C为(1,1,0),则D原子的坐标参数为 。?
③图示晶胞中C、D两原子核间距为298
pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体密度为 (列出计算式即可)g·cm-3。?
答案(1)第4周期ⅠB族 [Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2
(2)分子晶体 共价晶体
(3)12
(4)①CuCl ②()
③
解析(1)铜元素位于第4周期ⅠB族;Fe为26号元素,基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)Fe(CO)x晶体熔、沸点较低,易溶于非极性溶剂,所以属于分子晶体;由CO2在高温高压下所形成的晶体的晶胞图可知,在晶胞中原子之间通过共价键结合形成空间网状结构,故属于共价晶体。
(3)金属铜中原子采用面心立方最密堆积,铜原子配位数=3×8×=12。
(4)①图示晶胞中Cl的个数为8×+6×=4,Cu的个数为4,则化学式为CuCl,属于CuCl的晶胞。②D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点C的连线处于晶胞体对角线上,且DC间距离为体对角线长的,则D原子的坐标参数为()。③已知一个晶胞中含有4个CuCl,设晶胞的边长为a
pm,则CD间距离为a
pm,则a=,晶胞的密度为
g·cm-3。
