3.4离子晶体 优化训练
1．下列性质中，可以较充分地说明某晶体是离子晶体的是( )
A．具有较高的熔点
B．固态不导电，水溶液能导电
C．可溶于水
D．固态不导电，熔融状态能导电
解析：选D。本题考查了晶体的物理性质，解题时注意与其他类型的晶体的物理性质进行比较。
2．下列物质中，含有共价键的离子晶体是( )
A．NaCl B．SiO2
C．NH4Cl D．I2
解析：选C。D项为分子晶体，A项NaCl的电子式为：Na 其中只存在离子键，B项SiO2不是离子晶体，C项，H与N之间形成共价键。
3．在NaCl晶体中，距离最近的Na＋组成的最小多面体是( )
A．正四面体 B．正六面体
C．正八面体 D．正十二面体
解析：选A。在NaCl晶体中，距离最近的同种离子是晶体中最小的立方体中的8个顶角上的4个离子，这4个离子构成了正四面体结构。
4．下列关于晶格能的说法中正确的是( )
A．晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量
B．晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量
C．晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量
D．晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关
解析：选C。晶格能指1 mol离子化合物中阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时放出的能量。
5．(2011年哈尔滨高二检测)溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示。
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 787 3890
(1)溴化钠晶体比氯化钠晶体晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是
________________________________________________________________________。
(2)氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大，主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是
________________________________________________________________________。
工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是
________________________________________________________________________。
解析：利用离子晶体中离子的核间距、离子的电荷数与晶格能的关系，对离子晶体的物理性质进行分析。晶格能越大，则离子晶体越稳定，即熔、沸点越高。
答案：(1)小 NaBr比NaCl离子的核间距大
(2)氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且半径小
(3)氧化镁 氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电解时消耗电能大
1．(2011年南京高二检测)下列有关晶体的叙述中，错误的是(双选)( )
A．离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏
B．白磷晶体中，结构粒子之间通过共价键结合
C．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体
D．构成分子晶体的结构粒子中一定存在共价键
解析：选BD。离子晶体是通过离子键将阴、阳离子结合在一起的，所以熔化时，离子键被破坏；而分子晶体是通过分子间作用力将分子结合在一起的，所以熔化时，分子内部的化学键未发生变化，破坏的只是范德华力，则A正确；白磷晶体是分子晶体，在P4内部存在共价键，而结构粒子(P4)之间是通过分子间作用力结合的，则B错误；石英晶体是原子晶体，则C正确；稀有气体在固态时也属于分子晶体，而稀有气体是单原子分子，在分子内部不存在共价键，则D错误。
2．泽维尔研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距1.0～1.5 nm，呈离子键；当两核靠近约距0.28 nm时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是( )
A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B．离子晶体可能含有共价键
C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键
D．共价键和离子键没有明显的界线
解析：选D。由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈离子键，而核间距较小时，呈共价键，当核间距改变时，键的性质会发生改变，这说明离子键和共价键并没有明显的界线。但NaI晶体是典型的离子晶体，说明其晶体中核间距在1.0～1.5 nm之间。
3．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
解析：选A。由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高；F－、Cl－、Br－的离子半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小；CsCl、NaCl、CaF2阴离子的配位数分别为8、6、4；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋离子半径依次增大，MgO、CaO、BaO晶格能依次减小，即硬度依次减小。
4．下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是( )
A．Na＋(g)＋Cl－(g)―→NaCl(s) ΔH1
B．Na(s)＋Cl(g)―→NaCl(s) ΔH2
C．2Na＋(g)＋2Cl－(g)―→2NaCl(s) ΔH3
D．Na(g)＋Cl(g)―→NaCl(s) ΔH4
解析：选A。掌握晶格能的概念是解答本题的关键。从晶格能的定义出发来判断，选项D没有表示出NaCl晶体的形成，不符合题意。选项B没有表示出Na＋(g)和Cl－(g)相互作用生成NaCl晶体，也不正确，A符合晶格能的定义，是正确答案。气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量称为晶格能。平时学习中要了解晶格能的定义和晶格能对晶体性质的影响。
5．如图是NaCl晶体的一个晶胞的结构模型。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(双选)( )
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4个
解析：选BD。A项K＋的配位数是6，C项中与K＋距离相等且最近的K＋有12个。
6.(2011年武汉高二检测)如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元)，已知晶体中两个最近的Cs＋离子核间距离为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是( )
A. g/cm3 B. g/cm3
C. g/cm3 D. g/cm3
解析：选C。处于顶角的离子同时为8个晶胞所共有，每个离子有1/8属于晶胞，处于晶体内的离子，全属于晶胞，可知1个氯化铯晶胞有1个Cs＋和1个Cl－。则1 mol氯化铯的体积为：NAa3 cm3，故氯化铯晶体的密度为：g/cm3。
7．下列7种物质：①白磷(P4)；②水晶；③氯化铵；④氢氧化钙；⑤氟化钠；⑥过氧化钠；⑦石墨，固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：
(1)不含金属离子的离子晶体是________，只含离子键的离子晶体是____________，既有离子键又有非极性键的离子晶体是____________，既有离子键又有极性键的离子晶体是____________。
(2)既含范德华力，又有非极性键的晶体是
________________________________________________________________________，
熔化时既要克服范德华力，又要破坏化学键的是
________________________________________________________________________，
熔化时只破坏共价键的是________。
解析：(1)属于离子晶体的有③④⑤⑥，其中③只含非金属元素，NaF中只含离子键，Na2O2中有离子键和非极性共价键，NH4Cl和Ca(OH)2中有离子键和极性共价键。
(2)分子晶体中含范德华力，只有白磷、石墨晶体中既有范德华力又有共价键，水晶中只含共价键。
答案：(1)③ ⑤ ⑥ ③和④
(2)① ⑦ ②
8．根据下图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs＋间距离为a，则每个Cs＋周围与其距离为a的Cs＋数目为________，每个Cs＋周围距离相等且次近的Cs＋数目为________，距离为________，每个Cs＋周围距离相等且第三近的Cs＋数目为________，距离为________，每个Cs＋周围紧邻且等距的Cl－数目为________。
解析：以图中大立方体中心的Cs＋为基准，与其最近的Cs＋分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位；与其次近的Cs＋分别位于通过中心Cs＋的三个切面的大正方形的顶点，个数为4×3＝12；与其第三近的Cs＋分别位于大立方体的8个顶点上；每个Cs＋周围紧邻且等距的Cl－数目为8。
答案：6 12 a 8 a 8
9．(2010年高考海南卷改编题)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
请回答下列问题：
(1)Ni原子的核外电子排布式为
________________________________________________________________________；
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”)；
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为______________、______________；
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为________。
解析：(1)核外电子排布式与价电子排布式要区别开。(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小离子键越强，熔点越高。(3)因为NiO晶体结构与NaCl相同，而NaCl晶体中Na＋、Cl－的配位数都是6，所以，NiO晶体Ni2＋、O2－的配位数也是6。(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La：8×＝1，Ni：1＋8×＝5。所以该合金的化学式为LaNi5。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(2)> (3)6 6 (4)LaNi53.3 金属晶体 优化训练
1．(2011年北京海淀区高二检测)金属键的实质是( )
A．自由电子与金属阳离子之间的相互作用
B．金属原子与金属原子间的相互作用
C．金属阳离子与阴离子的吸引力
D．自由电子与金属原子之间的相互作用
解析：选A。金属晶体由金属阳离子与自由电子构成，微粒间的作用力，称金属键。
2．下列说法错误的是( )
A．在金属晶体中有阳离子无阴离子
B．金属晶体通常具有良好导电性、导热性和延展性
C．金属晶体中存在共价键
D．分子晶体的熔、沸点与化学键无关
解析：选C。C中金属晶体中只含金属键。D中分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。
3．金属具有的通性是( )
①具有良好的导电性 ②具有良好的导热性 ③具有延展性 ④都具有较高的熔点 ⑤通常状况下都是固体 ⑥都具有很大的硬度
A．①②③ B．②④⑥
C．④⑤⑥ D．①③⑤
解析：选A。金属汞的熔点较低，通常为液体；碱金属则质地较软。
4．金属晶体的堆积方式、空间利用率和配位数关系正确的是( )
A．钋Po——简单立方堆积——52%——6
B．钠Na——体心立方堆积——74%——12
C．锌Zn——六方最密堆积——68%——8
D．银Ag——面心立方最密堆积——68%——12
解析：选A。B项体心立方堆积空间利用率为68%，配位数为8；C项中Zn为六方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12；D项中Ag为面心立方最密堆积，空间利用率为74%，配位数为12；A项堆积方式、空间利用率和配位数均正确。
5.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配位数分别是__________和__________。
解析：由晶胞模型分析：在铜的晶胞中，顶角原子为8个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子数为8×＋6×＝4。在铜的晶胞中，与每个顶角的铜原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。
答案：4 12
1．关于晶体的下列说法正确的是( )
A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
解析：选A。晶体中只要含有阴离子则一定含有阳离子，但是，含阳离子的晶体不一定含有阴离子，如金属晶体。晶体的熔点不直接与晶体类型有关，因为金属晶体熔点差别很大，高的比原子晶体高，低的比分子晶体低。
2．(2011年中山高二检测)下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属离子与“电子气”之间的较强作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
解析：选D。氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱。氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内，如
3．铝硅合金(含硅13.5%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合于铸造。现有下列三种晶体：①铝 ②硅 ③铝硅合金，它们的熔点从低到高的顺序是( )
A．①②③ B．②①③
C．③②① D．③①②
解析：选D。三种晶体中，一般合金的熔点低于组分的金属单质的熔点，而铝与硅相比，硅属于原子晶体具有较高的熔点，故答案为D。
4．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，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
A．10个 B．18个
C．24个 D．14个
解析：选D。每个六元环完全占有C原子2个，则7个六元环完全占有的碳原子数为14个。
5．在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是( )
A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
解析： 选C。电荷数Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，则C正确；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。
6．(2011年广州高二检测)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( )
A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个
C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12
D．空间利用率的大小关系为：①<②<③<④
解析：选B。本题考查了金属晶体的堆积方式。准确理解并记忆金属晶体的四种常见堆积方式是解答本题的关键。
①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最密堆积，②与③判断有误，A项错误；每个晶胞含有的原子数分别为：①8×＝1，②8×＋1＝2，③8×＋1＝2，④8×＋6×＝4，B项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，其他判断正确，C项不正确；四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，所以D项不正确，应为④＝③>②>①。
7．结合金属晶体的结构和性质，回答以下问题：
(1)已知下列金属晶体：Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au
其堆积方式为：
①简单立方堆积的是
________________________________________________________________________；
②体心立方堆积的是
________________________________________________________________________；
③六方最密堆积的是
________________________________________________________________________；
④面心立方最密堆积的是
________________________________________________________________________。
(2)根据下列叙述，判断一定为金属晶体的是
________________________________________________________________________。
A．由金属键形成，熔点差别很大
B．由共价键结合形成网状结构，当受到大的外力作用会发生原子错位而断裂
C．固体有良好的导电性、导热性和延展性
(3)下列关于金属晶体的叙述正确的是________。
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔、沸点高于钾
D．温度越高，金属的导电性越好
解析：(1)简单立方堆积的空间利用率太低，只有金属Po采取这种方式。体心立方堆积是上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，这种堆积方式的空间利用率比简单立方堆积的高，多数金属是这种堆积方式。六方最密堆积按ABAB……方式堆积，面心立方最密堆积按ABCABC……方式堆积，六方最密堆积常见金属为Mg、Zn、Ti，面心立方最密堆积常见金属为Cu、Ag、Au。
(2)A项属于金属晶体；B项属于原子晶体；C项是金属的通性。
(3)常温下，Hg为液态，A错；因为金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，B正确；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，C正确；温度升高，金属的导电性减弱，D错。
答案：(1)①Po ②Na、K、Fe ③Mg、Zn ④Cu、Au
(2)AC (3)BC
8．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，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堆积的空间利用率为__________________。
解析：由图甲可知每个晶胞中含有的铝原子数为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＝。
空间利用率＝×100%＝74%。
答案： 74%
9．(1)如图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是________。
(2)图乙为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。
②该晶胞称为________。(填序号)
A．六方晶胞
B．体心立方晶胞
C．面心立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数为________(用a、ρ表示)。
解析：(1)由图甲中直接相邻的原子数可以求得a、b中两类原子数之比分别为1∶2、1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为b。
(2)①用“切割分摊法”：8×＋6×＝4；②面心立方晶胞；③·64＝ρ·a3，NA＝。
答案：(1)b (2)①4 ②C ③3.1晶体的常识 优化训练
1．下列不属于晶体的特点的是( )
A．一定有固定的几何外形
B．一定有各向异性
C．一定有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
解析：选D。晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体及蓝色的硫酸铜晶体。
2．下列叙述正确的是( )
A．固体SiO2一定是晶体
B．晶体有固定的组成，非晶体没有固定的组成
C．晶体内部的微粒按一定规律呈周期性有序排列
D．晶体的基本结构单元(晶胞)全部是平行六面体
解析：选C。从晶体与非晶体的性质差异上来判断。固体SiO2分为晶体和非晶体两类，故A项错误；非晶体如玻璃同样有固定的组成，故B项错误；晶体的特殊性质是其内部微粒按一定规律周期性排列的结果，故C项正确；晶胞不一定都是平行六面体，如有的晶胞呈六棱柱形，故D项错误。
3.(2011年北大附中高二检测)某晶体的部分结构为正三棱柱(如图所示)，这种晶体中A、B、C三种微粒数目之比为( )
A．3∶9∶4 B．1∶4∶2
C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
解析：选B。A位于正三棱柱的顶角，则有 的A属于该晶胞，该晶胞中含A的个数为6×＝，B分为两类，位于侧棱上的B有属于该晶胞，位于上下底面边上的B有属于该晶胞，该晶胞含B原子个数为3×＋6×＝2，含C原子个数为1，则A、B、C三种原子个数之比为∶2∶1＝1∶4∶2。
4．根据晶体中的晶胞结构，判断下列晶体的化学式中不正确的是( )
解析：选A。确定晶体的化学式，其实就是确定晶胞中各粒子的个数比。在立方晶胞中，只有处于晶胞内部的粒子才完全属于该晶胞，处于面上的粒子有1/2属于该晶胞，处于棱上的粒子有1/4属于该晶胞，处于各顶角上的粒子只有1/8属于该晶胞。据此可以算出上述晶体的化学式分别是AB、C2D、EF、XY3Z。
5.(2011年中山高二检测)元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为________。
(2)该晶体中Xn＋中n＝________。
(3)X元素的原子序数是________。
(4)晶体中每个N3－被________个等距离的Xn＋包围。
解析：(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×＝3个，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×＝1个，故其个数比为3∶1；
(2)由晶体的化学式X3N知X的所带电荷为1；
(3)因为K、L、M三个电子层充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29；
(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个Xn＋在上、下、左、右、前、后包围。
答案：(1)3∶1 (2)1 (3)29 (4)6
1．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米、重量达81公斤的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是(双选)( )
A．形成晶体硅的速率越快越好
B．晶体硅有固定的熔、沸点
C．可用X 射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
解析：选BC。A选项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速度太快可能导致晶体质量下降。B选项，晶体有固定熔、沸点，正确。C选项，X 射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体。D选项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。
2．(2011年南昌高二检测)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．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
C．石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点
D．蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
解析：选B。A选项，将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体。B选项，一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无刻痕来鉴别。C选项，非晶体没有固定的熔点。D选项，由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异。
3.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
解析：选A。每个碳原子被3个六边形共用，每条共价键被2个六边形共用，则石墨晶体中碳原子个数与共价键个数之比为(6×)∶(6×)＝2∶3。
4.(2011年广州高二检测)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。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是(双选)( )
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价氧原子和－2价氧原子个数比为3∶1
解析：选AD。由题中的晶胞结构知，有8个K＋位于晶胞顶角，6个K＋位于晶胞面心，则晶胞中含有的K＋数为(8×)＋(6×)＝4(个)；有12个O位于棱上，1个O处于中心，则晶胞中含有的O数为：12×＋1＝4(个)。设晶体中0价氧原子和－2价氧原子数分别为x、y，则有x＋y＝2，x×0＋y×(－2)＝－1，y＝，x＝，得x∶y＝3∶1。
5．(2010年高考山东卷改编题)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶角，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心，则该化合物的化学式为( )
A．BaPbO3 B．BaPb2O3
C．BaPbO D．BaPbO4
解析：选A。1个晶胞中有1个Ba2＋，Pb4＋的个数为8×＝1，O2－的个数为12×＝3，故化学式为BaPbO3。
6.最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导材料的一个晶胞如图所示(碳原子：●，镍原子：○，镁原子：●)，则该晶体的化学式是( )
A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni
C．MgCNi2 D．MgCNi3
解析：选D。碳原子位于体心只有一个，Mg原子位于顶角，其个数为8×＝1，Ni原子位于面心，其个数为6×＝3，该晶体的化学式是MgCNi3。
7.如图晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个硼原子，观察图形。试回答：这个基本结构单元由________个硼原子组成，键角是________，共含有________个B—B键。
解析：由图可知，每个顶角上的硼原子被5个正三角形共有，故每个三角形占，每个三角形含有×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20××3＝12(个)，而B—B键为：20×3×＝30(个)；因为是正三角形，故键角为60°。
答案：12 60° 30
8．A、B、C、D、E都是短周期元素，原子序数依次增大，B、C同周期，C的非金属性最强，A、D同主族隔周期，E元素原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的一半。A、B能形成两种液态化合物甲和乙，原子个数比分别为2∶1和1∶1。根据以上信息回答下列问题：
(1)甲、乙两分子中含有非极性共价键的物质的电子式是
________________________________________________________________________，
C元素在周期表中的位置是
(2)C和D的离子中，半径较小的是__________(填离子符号)。
(3)将D的单质投入甲中，待D消失后再向上述溶液中加入E的单质，此时发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)C、D、E可组成离子化合物，其晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)结构如图所示，阳离子D＋(用表示)位于正方体的棱的中点和正方体内部；阴离子EC(用表示)位于该正方体的顶角和面心。该化合物的化学式是__________。
解析：根据题中信息得出A为氢元素，B为氧元素，C为氟元素，D为钠元素，E为铝元素。
(1)甲为H2O、乙为H2O2，含有非极性共价键的物质是H2O2。
(2)C和D的离子分别是F－和Na＋，二者的核外电子排布相同，Na的原子序数大，所以r(Na＋)较小。
(3)将Na投入水中发生反应生成氢氧化钠溶液，Al和氢氧化钠溶液发生的反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(4)一个晶胞中含有12×＋9＝12个Na＋和8×＋6×＝4个AlF，化学式为Na3AlF6。
答案：(1)HH 第二周期、第ⅦA族
(2)Na＋
(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(4)Na3AlF6
9．(2010年高考江苏卷)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。
(1)CaC2中C与O互为等电子体，O的电子式可表示为__________________；1 mol O中含有的π键数目为______________________。
(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu＋基态核外电子排布式为________________________________________________________________________。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2CCH—CN)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是________；分子中处于同一直线上的原子数目最多为________。
(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中含有哑铃形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2＋周围距离最近的C的数目为________。
解析：(1)等电子体电子式相似，应参照C的电子式书写O的电子式；三键中只有一个为σ键，其余均为π键；
(2)Cu＋失去的是4s轨道上的一个电子；
(3)形成C≡C的碳原子为sp杂化，形成CC的碳原子为sp2杂化；
(4)注意观察晶胞并分析题中信息，上下左右前后各一个，但晶胞沿一个方向被拉长，所以与Ca2＋距离最近的C的数目为4，而不是6。
答案：(1)[O O]2＋ 2NA
(2)1s22s22p63s23p63d10
(3)sp杂化、sp2杂化 3 (4)4 3.2 分子晶体与原子晶体 优化训练
1．(2011年沈阳高二检测)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．AlCl3晶体属于原子晶体
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
解析：选A。据金刚石结构模型可知，金刚石中的最小碳环为六元环，在高温下可断开C—C键与O2反应，故A正确，D错误；AlCl3是特殊的分子晶体，B错误；SiO2晶体中有Si—O四面体结构，1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键，C错误。
2．(2011年孝感高二检测)下列属于分子晶体性质的是( )
A．熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
C．熔点1400 ℃，可作半导体材料，难溶于水
D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3
解析：选B。分子晶体的主要性质有：熔、沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，晶体不导电，熔化时也不导电。
3．碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )
A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅
B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅
C．三种晶体中的单元都是正四面体结构
D．三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体
解析：选C。由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为原子晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构单元。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C碳化硅>晶体硅。晶体硅是半导体，单向导电。
4．(2011年高考四川卷)下列推论正确的是( )
A．SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3
B．NH为正四面体结构，可推测PH也为正四面体结构
C．CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体
D．C2H6是碳链为直线形的非极性分子，可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子
解析：选B。由于氨分子之间存在氢键，故其沸点比磷化氢的高；CO2是分子晶体，SiO2为原子晶体；丙烷的碳链不是直线形，而是锯齿形。
5．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________。
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同系物 D．同位素
(2)固态时，C60属于________(填“原子”或“分子”)晶体，C60分子中含有双键的数目是________。
(3)晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是________NA 个。
(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
解析：(1)所给三种物质都只由碳元素组成，故它们互为同素异形体。
(2)C60中只含碳元素，且不具有向空间无限伸展的网状结构，所以为分子晶体；C60的分子中的总的价电子数为：60×4＝240，由图示可知已成键的价电子数为60×3，所以可形成的双键数为：＝30。
(3)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键，故每个碳原子相当于形成(×4)个单键，则1 mol硅中可形成2 mol硅硅单键。
(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个碳原子，所以每个正六边形占有×6＝2(个)碳原子。
答案：(1)B (2)分子 30 (3)2 (4)2
1．下列各组物质属于分子晶体的是( )
A．SO2，SiO2，P2O5 B．PCl3，CO2，H2SO4
C．SiC，H2O，NH3 D．HF，CO2，Si
解析：选B。SiO2，SiC，Si均为原子晶体。
2．(2011年大连高二检测)干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量
B．C、O键键能比Si、O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
解析：选C。干冰和SiO2所属晶体、类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，SiO2为原子晶体，熔化时破坏化学键，所以二氧化硅熔点较高。
3．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是( )
A．固态氢 B．固态氖
C．磷 D．三氧化硫
解析：选B。根据题意可知必须是单原子分子，符合条件的只有稀有气体，故选B。
4．(2011年中山高二检测)下列分子晶体：
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
熔、沸点由高到低的顺序是( )
A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥
C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①
解析：选C。分子晶体的熔、沸点主要取决于相对分子质量的大小，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点就越高，CO和N2为等电子体，一般极性分子CO的熔、沸点大于非极性分子N2的熔、沸点。
5．(2010年高考浙江卷)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径：Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。
下列说法中，正确的是( )
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
解析：选D。本题考查元素的推断、元素化合物知识，意在考查考生的推理能力和知识面。本题的突破口在Y上，短周期元素形成的单质中，熔点高、硬度大的半导体材料是硅，由此可推知X、Z、W、M分别是Na、S、Cl和O元素。A项钠元素和氧元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，不正确；B项因H2O分子间存在氢键，其相对分子质量最小，沸点却最高，不正确；C项，硅单质是原子晶体，硫单质和氯气是分子晶体，不正确；D项，氯气和臭氧都可以用作水处理中的消毒剂，正确。
6．我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家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氮气，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、氮原子构成平面结构的晶体
B．碳氮键长比金刚石中的碳碳键长更短
C．氮原子电子数比碳原子电子数多
D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼
解析：选B。由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，A选项错误。氮原子的半径比碳原子的半径小，二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，B选项正确。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。
7．金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。
试回答：
(1)金刚砂属于__________晶体。
(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合__________个碳原子，其中键角是__________。
(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有__________个硅原子。
解析：由于金刚砂的晶体构型是网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳原子电子层结构相似、成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角为109°28′；组成六元环中，有3个碳原子和3个硅原子。
答案：(1)原子 (2)4 109°28′ (3)3
8.(1)如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子；该结构单元平均占有________个CO2分子。
(2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是________。
A．原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂
B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点
C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料
D．原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应
E．每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol C—O键
解析：本题考查干冰的晶体结构，并由此向外扩展。(1)题给出CO2分子晶体的一部分。取任一顶角的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶角的三个面面心上的CO2分子，共3个；而该顶角被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：3×8/2＝12个；在此结构中，8个CO2分子处于顶角，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。所以，该结构单元平均占有的CO2分子数为：8×＋6×＝4(个)；(2)该题应从SiO2的结构和性质来判断。
答案：(1)12 4 (2)BDE
9．已知X、Y、和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为
________________________________________________________________________，
该元素的符号是________________；
(2)Y元素原子的价层电子的排布图为
________________________________________________________________________，
该元素的名称是________________；
(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的立体构型为________________；
(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(5)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由X元素原子4p轨道上有3个未成对电子可知，X元素原子基态时电子排布为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，为As元素；
(2)Y元素原子最外层2p轨道上有2个未成对电子，结合题意可知应为氧元素，则其价层电子排布图为；由X、Y和Z三种元素的原子序数之和为42可知Z为H元素。
(3)AsH3与NH3结构类似，立体构型应为三角锥形。
(4)结合题干中信息写出反应物和生成物，再根据电子守恒法配平该化学方程式。
(5)其氢化物分别为NH3、PH3、AsH3。其稳定性由化学键决定，键能越大，化合物越稳定；沸点由分子间作用力(含氢键)决定。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2) 氧
(3)三角锥形
(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
(5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定；沸点：NH3>AsH3>PH3，NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3比PH3沸点高第3章 晶体结构与性质 章末优化训练
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)
1．下列式子为分子式的是( )
A．NH4Cl B．Cu
C．SiO2 D．I2
解析：选D。A为离子晶体，B为金属晶体，C为原子晶体，A、C两项均为化学式，为微粒个数比；B项为用元素符号表示金属的化学式。
2．下列物质中既有配位键，又有离子键，还有共价键的是( )
A．NH4NO3 B．SiO2
C．冰 D．O2
解析：选A。B、C、D三项中均无离子键和配位键。
3．(2011年汕头高二检测)下列说法正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，分子的熔、沸点越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定
解析：选B。冰融化时，破坏的是氢键和范德华力，水分子中的共价键不被破坏，分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力的大小有关，与化学键的强弱无关，而分子的稳定性与化学键的强弱有关，与分子间作用力的大小无关。
4.某晶体中含有A、B、C三种元素，其排列方式如图所示，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为( )
A．1∶3∶1
B．2∶3∶1
C．8∶6∶1
D．4∶3∶1
解析：选A。顶角上：8×＝1，面上：6×＝3，中心：1。
5．(2011年高考四川卷)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．分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸
C．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
D．元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强
解析：选A。稀有气体分子间没有化学键，A正确；分子中含有两个氢原子的酸不一定是二元酸，关键看是否能电离出两个氢离子，B错误；金属晶体也含有金属阳离子，C错误；非金属性是原子得电子能力，而单质的活泼性与物质的结构有关，D错误。
6．金属钾晶体为体心立方结构，则在单位晶胞中钾原子的个数是( )
A．4 B．3
C．2 D．1
上面是解析图解析：选C。如图所示，钾原子个数为：
×8＋1＝2。
7．(2011年石家庄高二检测)“类推”是一种重要的学习方法，但有时会产生错误的结论，下列类推结论中正确的是( )
A．第二周期元素氢化物的稳定性顺序是：HF>H2O>NH3；则第三周期元素氢化物的稳定性顺序也是：HCl>H2S>PH3
B．ⅣA族元素氢化物沸点顺序是：GeH4>SiH4>CH4；则VA族元素氢化物沸点顺序也是：AsH3>PH3>NH3
C．晶体中有阴离子，必有阳离子；则晶体中有阳离子，必有阴离子
D．干冰(CO2)是分子晶体，则SiO2也是分子晶体
解析：选A。B项VA族中的NH3分子之间有氢键，沸点高于AsH3；C项金属晶体只有阳离子，没有阴离子；D项SiO2为原子晶体。
8．下列有关晶体的叙述正确的是( )
A．金属晶体含有金属阳离子和自由电子
B．原子晶体一定是单质
C．分子晶体一定是化合物
D．金属晶体的硬度>原子晶体的硬度>分子晶体的硬度
解析：选A。B项如SiO2、SiC等均为原子晶体，C项如O2、H2等为分子晶体却为单质，D项一般情况下：原子晶体的硬度>金属晶体>分子晶体。
9．下列叙述中正确的是( )
A．离子晶体中肯定不含共价键
B．属于离子晶体的物质都溶于水
C．由分子组成的物质其熔点一定较低
D．原子晶体中除非极性键外不存在其他类型的化学键
解析：选C。A项如Na2SO4、NaOH等离子晶体中均有共价键。B项离子晶体如BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、AgCl其在水溶液中的溶解度都比较小。D项中原子晶体中可能存在极性键如SiO2。
10．下列数据是对应物质的熔点表，有关的判断正确的是( )
Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O2 BCl3 CO2 SiO2
920 ℃ 97.8 ℃ 1291 ℃ 190 ℃ 2073 ℃ －107 ℃ －57 ℃ 1723 ℃
A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B．在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
C．同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体
D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高
解析：选D。本题通过学生思维的易混淆点考查学生思维的全面性。金属晶体中含有金属阳离子，但不属于离子晶体，A错；在含有H原子的共价分子中，H原子形成2个电子的稳定结构，B错；CO2和SiO2分别属于分子晶体和原子晶体，C错误；Na的熔点低于AlCl3，D正确。
11．(2011年武汉高二检测)由短周期元素构成的某离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20。下列说法中正确的是( )
A．晶体中阳离子和阴离子的个数不一定相等
B．晶体中一定只有离子键没有共价键
C．所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D．晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
解析：选A。在短周期中符合题设条件的物质有：NaF、Na2O、MgO、NaOH、NH4F等，故A正确；NaOH、NH4F含共价键，B不正确；所含元素可在同一周期，也可在第一周期，如NH4F，故C不正确；NaF、Na2O、MgO等其阳离子半径都比阴离子半径小，故D不正确。
12．下列性质适合于离子晶体的是( )
①熔点－218 ℃，难溶于水
②熔点3900 ℃，硬度很大，不导电
③难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
④难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电
A．④ B．②
C．③ D．①
解析：选A。离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故①③均不符合离子晶体的特点；②中熔点达3900 ℃，硬度很大，不导电，应是原子晶体。故只有④符合题意。
13．(2010年高考大纲全国卷Ⅰ)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( )
A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
B．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2
C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
解析：选C。本题考查晶体的结构，意在考查学生对常见晶体类型的空间结构的理解能力。二氧化硅晶体相当于将金刚石晶体中的C原子换成Si原子，同时在每两个Si原子中心连线上的中间加上一个O原子，最小的环上有12个原子(6个Si原子和6个O原子)，A项错误，C项正确；最小的环上Si和O原子数之比为1∶1，B项错误；SiO2晶体为空间网状结构，每个Si原子与相邻的4个O原子以共价键相结合，前者位于四面体的中心，后者位于正四面体的4个顶角，D错。
14．下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是( )
A．CH4>SiH4>GeH4>SnH4
B．KCl>NaCl>MgCl2>MgO
C．Rb>K>Na>Li
D．石墨>金刚石>SiO2>钠
解析：选D。晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；B项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越大，故B项各物质熔点也应为升高顺序；C项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。碱金属原子半径依Li～Cs的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是Li最高，Cs最低；原子晶体的熔点取决于共价键的键能，石墨中C—C键键长比金刚石中C—C键的键长更短，键能更大，所以熔点石墨比金刚石略高，金刚石熔点又比二氧化硅高。
15．(2011年长沙高二检测)下列关于晶体的说法一定正确的是( )
A．分子晶体中都存在共价键
B．CaTiO3晶体中每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
解析：选B。稀有气体都是单原子分子，它们的晶体中不存在共价键，A项不正确；在题目所给晶体结构模型中，每个Ti4＋周围有3个O2－与之相邻，晶体中每个Ti4＋周围共有3×8×＝12个O2－，B项正确；在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合，故每个硅原子与4个氧原子结合，C项不正确；金属汞的熔点比I2、蔗糖等的熔点低，D项不正确。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(8分)在金刚石的网状结构中，由碳原子形成的最小环上有________个碳原子，每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是________(填角度)。某种二氧化硅晶体的结构相当于把金刚石晶体中每个碳原子都换成硅原子，再在每两个硅原子连线的中点放置一个氧原子。
(1)下列关于二氧化硅晶体的叙述正确的是
________________________________________________________________________。
A．二氧化硅晶体中没有单个的SiO2分子存在
B．晶体中与同一硅原子相连的四个氧原子处于同一正四面体的4个顶角
C．与上述四个氧原子相连的另外四个硅原子也处于同一个正四面体的四个顶角
(2)该晶体中由硅、氧原子组成的最小环为
________________________________________________________________________
元环，最小环上共有________个氧原子。
解析：金刚石中的最小环为六元环，为正四面体结构，夹角为109°28′。
(1)A项二氧化硅为原子晶体，无分子存在；B项由于在硅晶体中插入氧原子，故氧原子处于正四面体顶角；C项正确。
(2)由金刚石的网状结构，可以联想到二氧化硅的网状结构，可以直接观察出其最小环为12元环(6个硅原子和6个氧原子)。
答案：6 109°28′ (1)ABC (2)12 6
17．(8分)A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，B、C、D同周期，A、D同主族，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。根据以上信息，回答下列问题：
(1)A和D的氢化物中，沸点较低的是________(填“A”或“D”)；A和B的离子中，半径较小的是________________________________________________________________________
(填离子符号)。
(2)C在元素周期表中的位置是
________________________________________________________________________。
(3)A和E可形成离子化合物，其晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)结构如上图所示，阳离子(用“·”表示)位于该正方体的顶角或面心，阴离子(用“ ”表示)均位于小正方体的中心。该化合物的电子式是________。
解析：本题的突破点主要是“B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水”，结合其他题给条件，可知C是Al元素。根据题干所给条件不能确定A、D所在的族，必须结合第(3)问确定。
答案：(1)D Na＋ (2)第三周期第ⅢA族
18．(12分)(1)氯酸钾熔化时，微粒间克服了__________；二氧化硅熔化时，微粒间克服了____________；碘升华时，粒子间克服了________________________________________________________________________。三种晶体熔点由高到低的顺序是
________________________________________________________________________。
(2)下列六种晶体：①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为__________(填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有______________，由非极性键形成的非极性分子有______________，能形成分子晶体的物质是________，含有氢键的晶体的化学式是________，属于离子晶体的是______，属于原子晶体的是________，五种物质的熔点由高到低的顺序是________________________________________________________________________。
解析：(1)氯酸钾为离子晶体，熔化时应克服离子键；SiO2为原子晶体，熔化时应克服共价键；碘为分子晶体，升华时应克服分子间作用力。
(2)一般不同晶体的熔点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体变化较大，CO2和CS2与Na相比，Na常温下是固体，而CS2为液体，CO2为气体，可知CO2＜CS2＜Na＜NaCl＜Si＜金刚石。
答案：(1)离子键 共价键 分子间作用力
二氧化硅＞氯酸钾＞碘
(2)①⑤③②④⑥
(3)CO2 H2 H2、CO2、HF HF (NH4)2SO4 SiC
SiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2
19．(14分)X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素，已知：
①X元素原子价电子排布式为ns2np2，且原子半径是同族元素中最小的。
②Y元素是地壳中含量最多的元素；W元素的电负性略小于Y元素，在W原子的电子排布中，p轨道上只有1个未成对电子。
③Z元素的电离能数据见下表(kJ/mol)：
I1 I2 I3 I4 ……
496 4562 6912 9540 ……
请回答：
(1)Z2Y2的电子式为
________________________________________________________________________，
含有的化学键类型为
________________________________________________________________________，
Z2Y2为________________晶体。
(2)X、Y、Z三种元素所形成的常见化合物的名称为____________；XY2的结构式为
________________________________________________________________________，
分子立体构型为________。
(3)X、Y、Z、W四种元素所形成的单质中，熔点最高、硬度最大的是________(填名称)；晶体ZW的熔点比晶体XW4明显高的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：由题意知X、Y、Z、W分别为：C、O、Na、Cl。
(1)Na2O2的电子式为：Na＋[]2－Na＋，含有离子键、非极性共价键，为离子晶体。
(2)C、O、Na三种元素所形成的常见化合物为碳酸钠；CO2的结构式为：OO，是直线形分子。
(3)C、O、Na、Cl四种元素所形成的单质中，原子晶体金刚石熔点最高，硬度最大；由于NaCl为离子晶体，而CCl4为分子晶体，故NaCl晶体的熔点比CCl4晶体的熔点明显高。
答案：(1)Na＋[]2－Na＋ 离子键、非极性共价键 离子 (2)碳酸钠 OO 直线形
(3)金刚石 NaCl为离子晶体而CCl4为分子晶体
20．(13分)(2011年高考课标全国卷)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：
请回答下列问题：
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是____________________________、
________________________________________________________________________；
(2)基态B原子的电子排布式为__________；B和N相比，电负性较大的是__________，BN中B元素的化合价为__________；
(3)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为________；
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为____________，层间作用力为____________；
(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。
解析：(1)根据题给制备流程可知两个反应方程式分别为B2O3＋3CaF2＋3H2SO43CaSO4＋2BF3↑＋3H2O，B2O3＋2NH32BN＋3H2O。(2)B原子的原子序数为5，其电子排布式为1s22s22p1；B、N处于同周期，依据同周期元素随原子序数增大电负性依次增大可知，N的电负性较大；B位于元素周期表的第ⅢA族，由化学式BN得B元素的化合价为＋3价。(3)BF3的立体构型为平面正三角形，故F—B—F的键角为120°；B原子的杂化类型为sp2杂化；根据价层电子对互斥理论可知，BF的立体构型为正四面体。(4)借助于石墨的结构可知，B与N原子之间的化学键为共价键，层与层之间依靠分子间作用力相结合。(5)依据金刚石的晶胞结构及化学式BN可确定立方氮化硼晶胞中含有4个N原子，4个B原子。则一个晶胞的质量可表示为×4 g(BN的摩尔质量为25 g·mol－1)，一个晶胞的体积可表示为(361.5×10－10)3cm3(1 pm＝10－12m＝10－10cm)，晶体密度的表达式为 g·cm－3。
答案：(1)B2O3＋3CaF2＋3H2SO43CaSO4＋2BF3↑＋3H2O B2O3＋2NH32BN＋3H2O
(2)1s22s22p1 N ＋3价 (3)120° sp2 正四面体 (4)共价键(或极性共价键) 分子间作用力
(5)4 4
