（选修3） 第三章 晶体结构与性质
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（选修3） 第三章 晶体结构与性质
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考纲导引 考点探究
1.化学键和分子间作用力的区别。2.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。3.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。4.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。5.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别 1.晶体常识2.四种晶体的比较3.几种典型的晶体模型
基础知识梳理
一.晶体常识
1.晶体与非晶体比较
晶体 非晶体
结构特性 结构微粒在三维空间周期性有序排列 结构微粒无序排列
性质特性 有自范性、固定熔点、对称性、各向异性 无自范性、固定熔点、对称性、各向异性
注意 晶体自范性的本质原因是晶体中粒子在微观空间里周期性的有序排列。晶体对光线有衍射作用。区别晶体和非晶体最可靠的方法是进行X-涉嫌衍射实验。
2.获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固．②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)．
③溶质从溶液中析出．
3.晶胞 晶胞是描述晶体结构的基本重复单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”，即所有晶胞之间无任何间隙，都是平行排列且取向相同。
4.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：
注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。由晶胞得到的只是原子的最简整数比，不是分子式。
二.四种晶体的比较
类型比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
概念 分子间靠分子间作用力结合而形成的晶体 原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体
结构 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间相互作用力 分子间的作用力 共价键 金属键 离子键
性质 密度 较小 较大 有的很大，有的很小 较大
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
溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂
导电、传热性 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
延展性 无 无 良好 无
物质类别及举例 大多数非金属单质(如P4)、气态氢化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物(如CH4，有机盐除外) 一部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2) 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)
2．晶体熔、沸点高低的比较方法
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体．
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低．
(2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高．如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅．原子晶体是一个“巨分子”，又称为共价晶体。
(3)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl.离子间的静电作用包括引力和电子及核之间的斥力。
(4)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S.②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，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4.③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3.
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
(5)金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如Na＜Mg＜Al.
三.几种典型的晶体模型
晶体 晶体结构示意图 晶体中粒子分布详解
氯化钠晶体 ①每个晶胞中相关Na+=4+5+4+13个、Cl-=5+4+5=14个；每个晶胞中含有Na+=12×1/4+1=4、Cl-=8×1/8 +6×1/2= 4；②配位数 在氯化钠晶体中，Na+、Cl-个数比为1:1，其配位数阴阳离子相等，每个Na+周围吸引6个Cl-，每个Cl-周围吸引6个Na+，他们的配位数都是6；③每个Na+周围与它最近等距离的Na+有12个，每个Cl-最近等距离的Cl-也是12个。
氯化铯晶体 ①每8个Cs+或8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子(Cl-或Cs+)，每个晶胞中相关Cl-1个，Cs+8个，含有Cl-1个，Cs+1个；②在每个Cs+周围最近的等距离(设为a/2)的Cl-有8个，在每个Cs+周围最近的等距离(必为a)的Cs+有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl-周围最近的等距离的Cs+为8个，Cl-也有6个；③Cs+、Cl-的配位数都是8。
氟化钙晶体 ①F-在立方体内部8个小立方体的中心，Ca2+位于立方体的顶点和面心；每个相关的F-8个，Ca2+14个，含有F-8个，Ca2+=8×1/8+6×1/2=4个，其化学式为CaF2.②由于CaF2晶体中Ca2+和F-个数比为1:2，每个F-最近相邻的Ca2+为4个，即其配位数为4，而Ca2+最近相邻的F-为8个，即其配位数为8。③每个F-最近等距离F-为6个，每个Ca2+ -最近等距离Ca2+为12个。
二氧化碳晶体 每8个CO2构成立方体（即在立方体的顶点）且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离(a，a为立方体棱长)最近的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个)
金刚石晶体 每个C与另4个C以共价键结合，采取sp3杂化，前者位于正四面体中心，后者位于正四面体顶点。晶体中均为C—C，键长相等、键角相等(109°28′)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中心的贡献只有一半，故C原子数与C—C键数之比为1∶2
石墨晶体 层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。在层内，每个C与3个C形成C—C键，采取sp2杂化构成正六边形，键长相等，键角相等(均为120°)；在晶体中，每个C参与了3条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每个正六边形平均只占6×＝2个C，C原子个数与C－C键数之比为2∶3
SiO2晶体 每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。正四面体键角为109°28′，每个正四面体占有一个完整的Si，四个“半O原子”，故晶体中S：原子与O原子个数比为1∶(4×)＝1∶2
金属晶体
要点透析
类型一：晶体的结构及相关计算
例1、如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置．这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的．
(1)请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图．(2)晶体中，在每个Na+的周围与它最接近的且距离相等的Na+共有________个．(3)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-的个数等于________，即________(填计算式)；Na+的个数等于________，即________(填计算式)．
(4)设NaCl的摩尔质量为Mr g·mol-1，食盐晶体的密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA.食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________ cm.
试题类型二：晶体中微粒间的作用力及物理性质比较
例2、C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式__________________。
从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为____________。
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为___ _____，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔沸点高低顺序是____________。
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为__________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是
________________________________________________________________________。
Na、M、Ca三种晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(4)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成上述π键，而Si、O原子间不能形成上述π键：________________________________ __________________________，
SiO2属于_______晶体，CO2属于_______晶体，所以熔点CO2_____ SiO2(填“<”、“＝”或“>”)
(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO、CO2、M六种晶体的组成微粒分别是___
__，熔化时克服的微粒间的作用力是____________________ ___________。
高考真题
1．（2010全国卷1）下列判断错误的是（ ）
A．沸点： B．熔点：
C酸性： D．碱性：
2．（2010全国卷1）13．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是（ ）
A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
C．最小的环上，Si和O原子数之比为1：2
D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
3.（2011·江苏高考）（质结构与性质）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：
⑴Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 ，1mol Y2X2含有键的数目为 。
⑵化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是 。
⑶元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是 。⑷元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是 ，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为 。
4.（2011·新课标全国卷）[选修3：物质结构与性质] 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：
⑴由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是______ ___、________ __；
⑵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_________；⑶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，BF4-的立体结构为_______；
⑷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__ ______；⑸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361.5pm，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）。
5.（2010江苏卷）A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) 中与互为等电子体，的电子式可表示为 ；1mol 中含有的键数目为 。(2)将乙炔通入溶液生成红棕色沉淀。基态核外电子排布式为 。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。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) 晶体的晶胞结构与晶体的相似（如右图所示），但晶体中含有的中哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。晶体中1个周围距离最近的数目为 。
6．(09全国卷Ⅰ29）已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：（1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是 ；（2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ；（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ；（4）这5个元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式） ，其原因是
；
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是
；（5）W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCL气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式（各物质用化学式表示）是 。
7．（09广东化学）铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
⑴ Cu2＋的核外电子排布式为________ __。⑵右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_____ _。⑶胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O4)]SO4 ·H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是__________
A. 在结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化
B. 在结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键
C. 胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D. 胆矾中的水在不同温度下会分步失去
⑷往硫酸铜溶液加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是___________ 。
⑸Cu2O的熔点比Cu2S的_________(填“高”或“低”)，请解释原因_______
__ _。
模拟演练
1.(2011·济南模拟)2010年上海世博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管(LED)。目前市售LED晶片，材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。砷化镓的晶胞结构如图。试回答：
(1)镓的基态原子的电子排布式是_____ __。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为______，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为__ ____。
(3)下列说法正确的是_________
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B.第一电离能：AsC.电负性：As>Ga D.GaP与GaAs互为等电子体
(4)N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是_ ________。
(5)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为________。
2.(2011·苏州模拟)有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT2+与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：
(1)写出QT2+的电子式____ ____，基态Z原子的核外电子排布式为________ __ _。
(2) Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有_____________ __________ ______ _ 等两种。(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，甲的化学式为_______ _____。
(4)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为_______ ___，其硬度超过金刚石的原因是_________ __________。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为____ _。
3.（2011·哈九中模拟）下图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分――血红素的结构。
图甲：血红素的结构 图乙
回答下列问题：⑴血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素，C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是 ，根据以上电负性请判断H2N-CHO 中C和N的化合价分别为 和 。写出基态Fe原子的核外价电子排布图 。⑵血红素中两种N原子的杂化方式分别为 ，在上图乙的方框内用“→”标出Fe2＋的配位键。⑶铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为 ，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为 ；在δ晶胞中空间利用率为_________，其晶体的堆积方式的名称为 ，与其具有相同堆积方式的金属还有 （填元素符号）。
答案
例1、【解析】 (1)如图所示．
(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个．
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法．由此可知，如图NaCl晶胞中，含Na＋：8×＋6×＝4个；含Cl－：12×＋1＝4个．
(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋间的距离为a cm，又·NA＝Mr.即a＝ .
所以Na＋间的最近距离为：·.
【答案】 (1)
(2)12 (3)4 12×＋1＝4 4 8×＋6×＝4(答案不唯一，只要与第1问对应即可)
(4)·
例2、【解析】 (1)C、Si和O的电负性大小顺序为：O>C>Si。(2)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，因为Si—C的键长小于Si—Si，所以熔点碳化硅>晶体硅。(3)SiC电子总数是20个，则该氧化物为MgO；晶格能与所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大，熔点高。Na、Mg、Ca三种晶体均为金属晶体，金属晶体都有金属光泽，都能导电、导热，都具有一定的延展性。(4)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键，SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2> CO2。(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成微粒为原子，熔化时破坏共价键；Mg为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键，CO2为分子晶体，由分子构成，CO2分子间以分子间作用力结合；MgO为离子晶体，由Mg2+和O2-构成，熔化时破坏离子键。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p2 O>C>Si (2)sp3 共价键 SiC>Si (3)Mg Mg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大 ①②③④(4)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键 原子 分子 < (5)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、金属键
高考真题
１、A【解析】B考查不同类型晶体的熔沸点高低，2008年高考全国卷I第8题已经考过，一般认为是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，所以B正确； C项正确，一般元素非金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的酸性越强；D正确，一般元素金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的碱性越强。A项错误，2009年高考全国卷I第29题已经考过，NH3分子间存在氢键，故最高，AsH3、PH3分子间不存在氢键，只有范德华力，组成和结构相似的分子相对分子质量越大，其分子间作用力越大，熔沸点越高故应该为：NH3＞AsH3＞PH3；
考查基本概念：如晶体熔沸点高低判断，氢键与范德华力对物质的物性的影响，金属性、非金属性的强弱判断方法具体应用，这些都是平时反复训练的，这道题目实属原题，属于送分题！其实还可以拓展：考同种类型晶体的熔沸点高低判断里面的如同为原子晶体或同为离子晶体等，不应该老局限于分子晶体，这样显得2010年高考题与08和09没有太大区别。
２、【答案】D【解析】二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环（最小环），所以D对，B、C都错误！【命题意图】考查学生的空间想象能力，和信息迁移能力，实际上第三册课本第一单元里面有结构图！
【点评】怎样理解SiO2的结构，可从晶体硅进行转化，晶体硅与金刚石结构相似，只需将C原子换成Si原子即可，课本上有我直接拿来用，再将Si-Si键断开，加入氧即可，见：
但是若将题目中B、B、D三个选项前面分别加上“平均每个”，则本题的答案就又变了，这时就要应用均摊法了，由于每个Si原子被12个环所共用，每个O原子被6个环所共用，每个Si-O键被6个环所共用，则均摊之后在每个环上含有0.5个Si，1个O，2个Si-O键，此时则B、D错误，C正确了，也即在1molSiO2中含有4 mol Si-O键（这是我们经常考的）
３、【解析】解答本题时应根据题干提供的各元素原子结构的特点推断出相关元素，再结合相关物质的结构、性质和晶胞结构回答具体问题。根据题给信息可推知X、Y、Z、W分别为氢、碳、氮、铜四种元素。（1）Y2X2为乙炔，乙炔含有一个碳碳三键，乙炔中的碳原子轨道的杂化类型为sp杂化,一个乙炔分子中含有3个σ键，1mol乙炔中σ键为3 mol；（2）ZX3为氨气，YX4为甲烷，氨气分子间能形成氢键，使沸点升高；（3）Y（碳）的氧化物有CO、CO2，Z（氮）的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，CO2与N2O互为等电子体；（4）根据题目提供的晶胞结构，两种微粒的物质的量之比为1：1，所以该氯化物的化学式为CuCl, CuCl与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成物中有1个W(Cu) ,3个Cl，所以CuCl与HCl反应的物质的量之比为1：2。
【答案】（1）sp 3 mol或3×6.02×1023（2）NH3分子间存在氢键（3）N2O
（4）CuCl＋2HCl =H2CuCl3 （或CuCl＋2HCl = H2[CuCl3]）。
４、解析解答本题时应注意化合物中电负性强的元素显负价；一个晶胞中所含元素原子个数的计算应注意其在晶胞中的位置，另外，摩尔质量是1摩尔物质（也即NA个微粒）所具有的质量而不是一个微粒的质量。（1）由B2O3制备BF3、BN的化学反应都是非氧化还原反应，写出主要的反应物、生成物再配平即可。（2）B原子的核外电子为5个，电子排布式为1S22S22P1;N电负性比B强，BN中B显正价，为+3价。（3）BF3分子构型为平面正三角形，B原子的杂化轨道类型为SP2杂化，F-B-F的键角是120°，BF4-为正四面体。（4）六方氮化硼晶体与石墨结构相似，则晶体类型为原子晶体，原子晶体层内原子之间的化学键为共价键，层间作用力为分子间作用力。（5）氮化硼晶胞结构如图：。氮原子位于顶点和面心，共有8×1/8+6×1/2=4个；硼原子在晶胞内有4个；晶胞体积为（361.5×10-10）3cm3，晶胞质量为 ，则密度为。
【答案】（1）B2O3＋3CaF2＋3H2SO42BF3↑＋3CaSO4＋3H2O
B2O3＋2NH 32BN＋3H2O （2）1S22S22P1 N +3（3）120° SP2 正四面体
（4）共价键（极性共价键） 分子间作用力
（5）4 4
５、【答案】（1） 2NA（2）1s22s22p63s23p63d10（3）sp杂化 sp2杂化 3（4）4
【解析】本题主要考察核外电子排布式、等电子体原理、杂化轨道、分子的平面构型、晶体结构等（1）根据等电子体原理可知，O22+的电子式，在1mol三键含有2mol的π键和1mol的σ键，故1mol O22+中，含有2NA个键（2）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构，Cu+的基本电子排布式为1s22s22p63s23p63d10（3）—通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化，同一直线上有3个原子。（4）依据晶胞示意图可以看出，从晶胞结构图中可以看出，1个Ca2+周围距离最近的C22-
有4个，而不是6个，要特别主要题给的信息。
6、【答案】（1）原子晶体。（2）NO2和N2O4（3）As2S5。（4）①NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键,后两者构型相同，分子间作用力不同；②电子数相同的有SiH4、PH3和H2S结构分别为正四面体，三角锥和V形。（5）SiCl4 + 4NH3 = Si(NH2)4 + 4HCl，3Si(NH2)4 = 8NH3 + Si3N4
【解析】本题可结合问题作答。W的氯化物为正四体型，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。（1）SiO2为原子晶体。（2）高温陶瓷可联想到Si3N4,Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。（3）Y的最高价氧化的的水化物为强酸，且与Si、N等相邻，则只能是S。R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。（4）显然x为P元素。①氢化物沸点顺序为NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键后两者构型相同，分子间作用力不同。②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18。，结构分别为正四面体，三角锥和V形。（5）由题中所给出的含字母的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。
7、【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9（2）4个（3）B、D（4）N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子使得氮原子上的孤对电子难于与Cu2＋形成配位键。（5）高 。Cu2O与Cu2S相比阳离子相同，阴离子所带的电荷数也相同，但O2－半径比S2－半径小，所以Cu2O的晶格能更大，熔点更高。
【解析】（1）Cu（电子排布式为：[Ar]3d104s1）Cu2＋的过程中，参与反应的电子是最外层的4s及3d上各一个电子，故Cu2+离子的电子是为：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；（2）从图中可以看出阴离子在晶胞有四类：顶点（8个）、棱上（4个）、面上（2个）、体心（1个），根据立方体的分摊法，可知该晶胞中有4个阴离子；（3）胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子化合物，C不正确；（4）N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子；（5）由于氧离子的例子半径小于硫离子的离子半径，所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。
考点模拟演练
1、【解析】本题是一道典型的物质结构与性质的试题。镓是31号元素，基态原子的电子排布式要结合构造原理等进行书写。根据晶胞中原子均摊法原理可得白球的个数为8×1/8+6×1/2=4,镓(黑球)处于晶胞的内部，从图可看出一个镓(黑球)与4个砷(白球)相连，4个砷有1个在晶胞的点上，而另3个在晶胞的面上，点上砷原子与面上的砷原子处于晶胞面上对角线相连且距离相等，所以为正四面体。As与Ga处于同一周期且原子序数As>Ga，同一周期从左至右，元素的电负性和第一电离能都逐渐增强；砷化镓晶胞结构属于体心结构而NaCl的晶胞结构属于面心结构，所以不
同；GaP与GaAs最外层电子总数相等，互为等电子体。一般同主族非金属氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高，但第ⅤA、ⅥA、ⅦA的第二周期元素的氢化物因存在氢键，所以沸点是同主族氢化物中最高的。镓的最外层3个电子与3个甲基形成3个共价单键，所以其中心原子镓的杂化轨道类型为sp2。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或［Ar］3d104s24p1)(2)4 正四面体 (3)C、D
(4)NH3>AsH3>PH3(5)sp2
2、【解析】由题意知，E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。
(1)NO2+的电子式为基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的简单氢化物NH3极易溶于T的简单氢化物H2O，其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。(3)由化合物甲的晶胞可知，甲的化学式为KO2。(4)①由化合物乙的晶胞可知，乙的化学式为C3N4，属于原子晶体，其硬度超过金刚石的原因是C—N键的键长小于C—C键，键能大于C—C键。②C3N4晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为sp3。
【答案】 (1) 1s22s22p63s23p63d84s2
(2)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键(3)KO2 (4)①原子晶体 C—N键的键长小于C—C键，键能大于C—C键 ②sp3
3、【答案】（15分）⑴H < C < N < O（2分），+2（1分），+3（1分）
（2分）⑵sp2（1分）sp3（1分）（2分）
⑶4（1分）4:3（1分）68%（1分）体心立方（堆积）（1分）Na、K（2分，每个1分，答错倒扣）
【解析】⑵根据N原子的价电子排布式2s22p3，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp3杂化，如NH3。若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp2杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp3杂化，如NH4+。
教师备课参考题
1.常温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为－2价。该晶体中的最小重复单元结构如图42－2所示，则下列说法错误的是( )
A. 超氧化钾的化学式为KO2
B. 晶体中与每个K＋ 距离最近的K＋有4个
C. 晶体中每个K＋ 周围有6个O，每个O 周围有6个K＋
D. 晶体中，0价氧与－2价氧的原子数目比可看成是3∶1
【答案】 B
【解析】该晶胞结构与NaCl相似，选项A、C正确。选项B，在晶体中，经过立方体的中心K＋的平面有三个，每个平面的四个顶点上的K＋都同晶体中与中心K＋最接近且距离相等，所以，在晶体中，每个K＋周围与它最接近且距离相等的K＋的个数共有12个。选项D，该晶体的组成为K4O8，其中－2价O元素有2个，其负化合价总数为－4，满足正、负化合价代数和等于零的原则，正确。
立方晶胞是最常见的晶胞，应熟练掌握该类晶胞化学式的判断和相关计算。变式题对此进行全面的考查。
2.下列不属于金属晶体共性的是( )
A.易导电 B.易导热
C.有延展性 D.高熔点
【解析】选D。本题考查金属的通性。导电、导热、延展性是所有金属的共性，而D项并不是金属晶体的共性，如汞的熔点很低，在常温下是液体。
3.（2011·内江六中月考）根据下列结构示意图，判断下列说法中不正确的是（ ）
A．在NaCl晶体中，距Na+最近的多个Cl-构成正八面体
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，碳原子与碳碳键数之比为1:2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【答案】D
4.（2011·哈六中期末）有关晶体的下列说法中正确的是（ ）
A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．原子晶体中共价键越强，熔点越高
C．金属晶体发生形变时，金属键发生断裂
D．氯化钠熔化时离子键未被破坏
【答案】B
5.（2010·石家庄一检）下列物质形成的晶体中，其中任何一个原子都被相邻的四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是
A.四氯化碳 B.石墨 C.金刚石 D.二氧化硅
【答案】C
6．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＋与12个O2－相邻
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
【答案】B
【解析】有些单原子的分子晶体中不存在共价键，如稀有气体构成的晶体，A错；因在晶体中Ti4＋位于顶点而O2－位于面心，所以CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻，B正确；SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子以共价键结合，C错；有些金属晶体比分子晶体的熔点低，如汞在常温下为液体，D错．
7.(2011·南京模拟)下列说法正确的是( )
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的沸点高于HF
C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
【答案】C
【解析】A项SiO2中存在极性键；B项HF分子间存在氢键，故HF沸点高；D项AlCl3为共价化合物．
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考纲导引 考点探究
1.化学键和分子间作用力的区别。2.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。3.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。4.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。5.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别 1.晶体常识2.四种晶体的比较3.几种典型的晶体模型
基础知识梳理
一.晶体常识
1.晶体与非晶体比较
晶体 非晶体
结构特性 结构微粒在三维空间周期性有序排列 结构微粒无序排列
性质特性 有自范性、固定熔点、对称性、各向异性 无自范性、固定熔点、对称性、各向异性
注意 晶体自范性的本质原因是晶体中粒子在微观空间里周期性的有序排列。晶体对光线有衍射作用。区别晶体和非晶体最可靠的方法是进行X-涉嫌衍射实验。
2.获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固．②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)．
③溶质从溶液中析出．
3.晶胞 晶胞是描述晶体结构的基本重复单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”，即所有晶胞之间无任何间隙，都是平行排列且取向相同。
4.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：
注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。由晶胞得到的只是原子的最简整数比，不是分子式。
二.四种晶体的比较
类型比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
概念 分子间靠分子间作用力结合而形成的晶体 原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体
结构 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间相互作用力 分子间的作用力 共价键 金属键 离子键
性质 密度 较小 较大 有的很大，有的很小 较大
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
溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂
导电、传热性 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
延展性 无 无 良好 无
物质类别及举例 大多数非金属单质(如P4)、气态氢化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物(如CH4，有机盐除外) 一部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2) 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)
2．晶体熔、沸点高低的比较方法
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体．
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低．
(2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高．如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅．原子晶体是一个“巨分子”，又称为共价晶体。
(3)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl.离子间的静电作用包括引力和电子及核之间的斥力。
(4)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S.②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，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4.③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3.
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
(5)金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如Na＜Mg＜Al.
三.几种典型的晶体模型
晶体 晶体结构示意图 晶体中粒子分布详解
氯化钠晶体 ①每个晶胞中相关Na+=4+5+4+13个、Cl-=5+4+5=14个；每个晶胞中含有Na+=12×1/4+1=4、Cl-=8×1/8 +6×1/2= 4；②配位数 在氯化钠晶体中，Na+、Cl-个数比为1:1，其配位数阴阳离子相等，每个Na+周围吸引6个Cl-，每个Cl-周围吸引6个Na+，他们的配位数都是6；③每个Na+周围与它最近等距离的Na+有12个，每个Cl-最近等距离的Cl-也是12个。
氯化铯晶体 ①每8个Cs+或8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子(Cl-或Cs+)，每个晶胞中相关Cl-1个，Cs+8个，含有Cl-1个，Cs+1个；②在每个Cs+周围最近的等距离(设为a/2)的Cl-有8个，在每个Cs+周围最近的等距离(必为a)的Cs+有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl-周围最近的等距离的Cs+为8个，Cl-也有6个；③Cs+、Cl-的配位数都是8。
氟化钙晶体 ①F-在立方体内部8个小立方体的中心，Ca2+位于立方体的顶点和面心；每个相关的F-8个，Ca2+14个，含有F-8个，Ca2+=8×1/8+6×1/2=4个，其化学式为CaF2.②由于CaF2晶体中Ca2+和F-个数比为1:2，每个F-最近相邻的Ca2+为4个，即其配位数为4，而Ca2+最近相邻的F-为8个，即其配位数为8。③每个F-最近等距离F-为6个，每个Ca2+ -最近等距离Ca2+为12个。
二氧化碳晶体 每8个CO2构成立方体（即在立方体的顶点）且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离(a，a为立方体棱长)最近的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个)
金刚石晶体 每个C与另4个C以共价键结合，采取sp3杂化，前者位于正四面体中心，后者位于正四面体顶点。晶体中均为C—C，键长相等、键角相等(109°28′)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中心的贡献只有一半，故C原子数与C—C键数之比为1∶2
石墨晶体 层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。在层内，每个C与3个C形成C—C键，采取sp2杂化构成正六边形，键长相等，键角相等(均为120°)；在晶体中，每个C参与了3条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每个正六边形平均只占6×＝2个C，C原子个数与C－C键数之比为2∶3
SiO2晶体 每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。正四面体键角为109°28′，每个正四面体占有一个完整的Si，四个“半O原子”，故晶体中S：原子与O原子个数比为1∶(4×)＝1∶2
金属晶体
要点透析
类型一：晶体的结构及相关计算
例1、如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置．这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的．
(1)请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图．(2)晶体中，在每个Na+的周围与它最接近的且距离相等的Na+共有________个．(3)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-的个数等于________，即________(填计算式)；Na+的个数等于________，即________(填计算式)．
(4)设NaCl的摩尔质量为Mr g·mol-1，食盐晶体的密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA.食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________ cm.
试题类型二：晶体中微粒间的作用力及物理性质比较
例2、C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式__________________。
从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为____________。
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为___ _____，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔沸点高低顺序是____________。
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为__________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是
________________________________________________________________________。
Na、M、Ca三种晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(4)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成上述π键，而Si、O原子间不能形成上述π键：________________________________ __________________________，
SiO2属于_______晶体，CO2属于_______晶体，所以熔点CO2_____ SiO2(填“<”、“＝”或“>”)
(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO、CO2、M六种晶体的组成微粒分别是___
__，熔化时克服的微粒间的作用力是____________________ ___________。
高考真题
1．（2010全国卷1）下列判断错误的是（ ）
A．沸点： B．熔点：
C酸性： D．碱性：
2．（2010全国卷1）13．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是（ ）
A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
C．最小的环上，Si和O原子数之比为1：2
D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
3.（2011·江苏高考）（质结构与性质）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：
⑴Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 ，1mol Y2X2含有键的数目为 。
⑵化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是 。
⑶元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是 。⑷元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是 ，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为 。
4.（2011·新课标全国卷）[选修3：物质结构与性质] 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：
⑴由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是______ ___、________ __；
⑵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_________；⑶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，BF4-的立体结构为_______；
⑷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__ ______；⑸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361.5pm，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）。
5.（2010江苏卷）A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) 中与互为等电子体，的电子式可表示为 ；1mol 中含有的键数目为 。(2)将乙炔通入溶液生成红棕色沉淀。基态核外电子排布式为 。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。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) 晶体的晶胞结构与晶体的相似（如右图所示），但晶体中含有的中哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。晶体中1个周围距离最近的数目为 。
6．(09全国卷Ⅰ29）已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：（1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是 ；（2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ；（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ；（4）这5个元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式） ，其原因是
；
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是
；（5）W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCL气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式（各物质用化学式表示）是 。
7．（09广东化学）铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
⑴ Cu2＋的核外电子排布式为________ __。⑵右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_____ _。⑶胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O4)]SO4 ·H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是__________
A. 在结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化
B. 在结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键
C. 胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D. 胆矾中的水在不同温度下会分步失去
⑷往硫酸铜溶液加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是___________ 。
⑸Cu2O的熔点比Cu2S的_________(填“高”或“低”)，请解释原因_______
__ _。
模拟演练
1.(2011·济南模拟)2010年上海世博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管(LED)。目前市售LED晶片，材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。砷化镓的晶胞结构如图。试回答：
(1)镓的基态原子的电子排布式是_____ __。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为______，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为__ ____。
(3)下列说法正确的是_________
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B.第一电离能：As
(4)N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是_ ________。
(5)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为________。
2.(2011·苏州模拟)有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT2+与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：
(1)写出QT2+的电子式____ ____，基态Z原子的核外电子排布式为________ __ _。
(2) Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有_____________ __________ ______ _ 等两种。(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，甲的化学式为_______ _____。
(4)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为_______ ___，其硬度超过金刚石的原因是_________ __________。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为____ _。
3.（2011·哈九中模拟）下图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分――血红素的结构。
图甲：血红素的结构 图乙
回答下列问题：⑴血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素，C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是 ，根据以上电负性请判断H2N-CHO 中C和N的化合价分别为 和 。写出基态Fe原子的核外价电子排布图 。⑵血红素中两种N原子的杂化方式分别为 ，在上图乙的方框内用“→”标出Fe2＋的配位键。⑶铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为 ，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为 ；在δ晶胞中空间利用率为_________，其晶体的堆积方式的名称为 ，与其具有相同堆积方式的金属还有 （填元素符号）。
答案
例1、【解析】 (1)如图所示．
(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个．
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法．由此可知，如图NaCl晶胞中，含Na＋：8×＋6×＝4个；含Cl－：12×＋1＝4个．
(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋间的距离为a cm，又·NA＝Mr.即a＝ .
所以Na＋间的最近距离为：·.
【答案】 (1)
(2)12 (3)4 12×＋1＝4 4 8×＋6×＝4(答案不唯一，只要与第1问对应即可)
(4)·
例2、【解析】 (1)C、Si和O的电负性大小顺序为：O>C>Si。(2)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，因为Si—C的键长小于Si—Si，所以熔点碳化硅>晶体硅。(3)SiC电子总数是20个，则该氧化物为MgO；晶格能与所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大，熔点高。Na、Mg、Ca三种晶体均为金属晶体，金属晶体都有金属光泽，都能导电、导热，都具有一定的延展性。(4)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键，SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2> CO2。(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成微粒为原子，熔化时破坏共价键；Mg为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键，CO2为分子晶体，由分子构成，CO2分子间以分子间作用力结合；MgO为离子晶体，由Mg2+和O2-构成，熔化时破坏离子键。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p2 O>C>Si (2)sp3 共价键 SiC>Si (3)Mg Mg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大 ①②③④(4)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键 原子 分子 < (5)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、金属键
高考真题
１、A【解析】B考查不同类型晶体的熔沸点高低，2008年高考全国卷I第8题已经考过，一般认为是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，所以B正确； C项正确，一般元素非金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的酸性越强；D正确，一般元素金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的碱性越强。A项错误，2009年高考全国卷I第29题已经考过，NH3分子间存在氢键，故最高，AsH3、PH3分子间不存在氢键，只有范德华力，组成和结构相似的分子相对分子质量越大，其分子间作用力越大，熔沸点越高故应该为：NH3＞AsH3＞PH3；
考查基本概念：如晶体熔沸点高低判断，氢键与范德华力对物质的物性的影响，金属性、非金属性的强弱判断方法具体应用，这些都是平时反复训练的，这道题目实属原题，属于送分题！其实还可以拓展：考同种类型晶体的熔沸点高低判断里面的如同为原子晶体或同为离子晶体等，不应该老局限于分子晶体，这样显得2010年高考题与08和09没有太大区别。
２、【答案】D【解析】二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环（最小环），所以D对，B、C都错误！【命题意图】考查学生的空间想象能力，和信息迁移能力，实际上第三册课本第一单元里面有结构图！
【点评】怎样理解SiO2的结构，可从晶体硅进行转化，晶体硅与金刚石结构相似，只需将C原子换成Si原子即可，课本上有我直接拿来用，再将Si-Si键断开，加入氧即可，见：
但是若将题目中B、B、D三个选项前面分别加上“平均每个”，则本题的答案就又变了，这时就要应用均摊法了，由于每个Si原子被12个环所共用，每个O原子被6个环所共用，每个Si-O键被6个环所共用，则均摊之后在每个环上含有0.5个Si，1个O，2个Si-O键，此时则B、D错误，C正确了，也即在1molSiO2中含有4 mol Si-O键（这是我们经常考的）
３、【解析】解答本题时应根据题干提供的各元素原子结构的特点推断出相关元素，再结合相关物质的结构、性质和晶胞结构回答具体问题。根据题给信息可推知X、Y、Z、W分别为氢、碳、氮、铜四种元素。（1）Y2X2为乙炔，乙炔含有一个碳碳三键，乙炔中的碳原子轨道的杂化类型为sp杂化,一个乙炔分子中含有3个σ键，1mol乙炔中σ键为3 mol；（2）ZX3为氨气，YX4为甲烷，氨气分子间能形成氢键，使沸点升高；（3）Y（碳）的氧化物有CO、CO2，Z（氮）的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，CO2与N2O互为等电子体；（4）根据题目提供的晶胞结构，两种微粒的物质的量之比为1：1，所以该氯化物的化学式为CuCl, CuCl与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成物中有1个W(Cu) ,3个Cl，所以CuCl与HCl反应的物质的量之比为1：2。
【答案】（1）sp 3 mol或3×6.02×1023（2）NH3分子间存在氢键（3）N2O
（4）CuCl＋2HCl =H2CuCl3 （或CuCl＋2HCl = H2[CuCl3]）。
４、解析解答本题时应注意化合物中电负性强的元素显负价；一个晶胞中所含元素原子个数的计算应注意其在晶胞中的位置，另外，摩尔质量是1摩尔物质（也即NA个微粒）所具有的质量而不是一个微粒的质量。（1）由B2O3制备BF3、BN的化学反应都是非氧化还原反应，写出主要的反应物、生成物再配平即可。（2）B原子的核外电子为5个，电子排布式为1S22S22P1;N电负性比B强，BN中B显正价，为+3价。（3）BF3分子构型为平面正三角形，B原子的杂化轨道类型为SP2杂化，F-B-F的键角是120°，BF4-为正四面体。（4）六方氮化硼晶体与石墨结构相似，则晶体类型为原子晶体，原子晶体层内原子之间的化学键为共价键，层间作用力为分子间作用力。（5）氮化硼晶胞结构如图：。氮原子位于顶点和面心，共有8×1/8+6×1/2=4个；硼原子在晶胞内有4个；晶胞体积为（361.5×10-10）3cm3，晶胞质量为 ，则密度为。
【答案】（1）B2O3＋3CaF2＋3H2SO42BF3↑＋3CaSO4＋3H2O
B2O3＋2NH 32BN＋3H2O （2）1S22S22P1 N +3（3）120° SP2 正四面体
（4）共价键（极性共价键） 分子间作用力
（5）4 4
５、【答案】（1） 2NA（2）1s22s22p63s23p63d10（3）sp杂化 sp2杂化 3（4）4
【解析】本题主要考察核外电子排布式、等电子体原理、杂化轨道、分子的平面构型、晶体结构等（1）根据等电子体原理可知，O22+的电子式，在1mol三键含有2mol的π键和1mol的σ键，故1mol O22+中，含有2NA个键（2）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构，Cu+的基本电子排布式为1s22s22p63s23p63d10（3）—通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化，同一直线上有3个原子。（4）依据晶胞示意图可以看出，从晶胞结构图中可以看出，1个Ca2+周围距离最近的C22-
有4个，而不是6个，要特别主要题给的信息。
6、【答案】（1）原子晶体。（2）NO2和N2O4（3）As2S5。（4）①NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键,后两者构型相同，分子间作用力不同；②电子数相同的有SiH4、PH3和H2S结构分别为正四面体，三角锥和V形。（5）SiCl4 + 4NH3 = Si(NH2)4 + 4HCl，3Si(NH2)4 = 8NH3 + Si3N4
【解析】本题可结合问题作答。W的氯化物为正四体型，则应为SiCl4或CCl4，又W与Q形成高温陶瓷，故可推断W为Si。（1）SiO2为原子晶体。（2）高温陶瓷可联想到Si3N4,Q为N，则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。（3）Y的最高价氧化的的水化物为强酸，且与Si、N等相邻，则只能是S。R为As，所以R的最高价化合物应为As2S5。（4）显然x为P元素。①氢化物沸点顺序为NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键后两者构型相同，分子间作用力不同。②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18。，结构分别为正四面体，三角锥和V形。（5）由题中所给出的含字母的化学式可以写出具体的物质，然后配平即可。
7、【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9（2）4个（3）B、D（4）N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子使得氮原子上的孤对电子难于与Cu2＋形成配位键。（5）高 。Cu2O与Cu2S相比阳离子相同，阴离子所带的电荷数也相同，但O2－半径比S2－半径小，所以Cu2O的晶格能更大，熔点更高。
【解析】（1）Cu（电子排布式为：[Ar]3d104s1）Cu2＋的过程中，参与反应的电子是最外层的4s及3d上各一个电子，故Cu2+离子的电子是为：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；（2）从图中可以看出阴离子在晶胞有四类：顶点（8个）、棱上（4个）、面上（2个）、体心（1个），根据立方体的分摊法，可知该晶胞中有4个阴离子；（3）胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子化合物，C不正确；（4）N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子；（5）由于氧离子的例子半径小于硫离子的离子半径，所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。
考点模拟演练
1、【解析】本题是一道典型的物质结构与性质的试题。镓是31号元素，基态原子的电子排布式要结合构造原理等进行书写。根据晶胞中原子均摊法原理可得白球的个数为8×1/8+6×1/2=4,镓(黑球)处于晶胞的内部，从图可看出一个镓(黑球)与4个砷(白球)相连，4个砷有1个在晶胞的点上，而另3个在晶胞的面上，点上砷原子与面上的砷原子处于晶胞面上对角线相连且距离相等，所以为正四面体。As与Ga处于同一周期且原子序数As>Ga，同一周期从左至右，元素的电负性和第一电离能都逐渐增强；砷化镓晶胞结构属于体心结构而NaCl的晶胞结构属于面心结构，所以不
同；GaP与GaAs最外层电子总数相等，互为等电子体。一般同主族非金属氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高，但第ⅤA、ⅥA、ⅦA的第二周期元素的氢化物因存在氢键，所以沸点是同主族氢化物中最高的。镓的最外层3个电子与3个甲基形成3个共价单键，所以其中心原子镓的杂化轨道类型为sp2。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或［Ar］3d104s24p1)(2)4 正四面体 (3)C、D
(4)NH3>AsH3>PH3(5)sp2
2、【解析】由题意知，E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。
(1)NO2+的电子式为基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的简单氢化物NH3极易溶于T的简单氢化物H2O，其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。(3)由化合物甲的晶胞可知，甲的化学式为KO2。(4)①由化合物乙的晶胞可知，乙的化学式为C3N4，属于原子晶体，其硬度超过金刚石的原因是C—N键的键长小于C—C键，键能大于C—C键。②C3N4晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为sp3。
【答案】 (1) 1s22s22p63s23p63d84s2
(2)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键(3)KO2 (4)①原子晶体 C—N键的键长小于C—C键，键能大于C—C键 ②sp3
3、【答案】（15分）⑴H < C < N < O（2分），+2（1分），+3（1分）
（2分）⑵sp2（1分）sp3（1分）（2分）
⑶4（1分）4:3（1分）68%（1分）体心立方（堆积）（1分）Na、K（2分，每个1分，答错倒扣）
【解析】⑵根据N原子的价电子排布式2s22p3，若N原子形成3个共价键，则氮原子周围还有一对孤对电子，即此时无配位键，该氮原子为sp3杂化，如NH3。若N原子形成4个共价键，则必有一个是配位键，若还存在双键（双键视为单键），则该氮原子为sp2杂化，如本题中的，若都为单键，则该氮原子为sp3杂化，如NH4+。
教师备课参考题
1.常温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为－2价。该晶体中的最小重复单元结构如图42－2所示，则下列说法错误的是( )
A. 超氧化钾的化学式为KO2
B. 晶体中与每个K＋ 距离最近的K＋有4个
C. 晶体中每个K＋ 周围有6个O，每个O 周围有6个K＋
D. 晶体中，0价氧与－2价氧的原子数目比可看成是3∶1
【答案】 B
【解析】该晶胞结构与NaCl相似，选项A、C正确。选项B，在晶体中，经过立方体的中心K＋的平面有三个，每个平面的四个顶点上的K＋都同晶体中与中心K＋最接近且距离相等，所以，在晶体中，每个K＋周围与它最接近且距离相等的K＋的个数共有12个。选项D，该晶体的组成为K4O8，其中－2价O元素有2个，其负化合价总数为－4，满足正、负化合价代数和等于零的原则，正确。
立方晶胞是最常见的晶胞，应熟练掌握该类晶胞化学式的判断和相关计算。变式题对此进行全面的考查。
2.下列不属于金属晶体共性的是( )
A.易导电 B.易导热
C.有延展性 D.高熔点
【解析】选D。本题考查金属的通性。导电、导热、延展性是所有金属的共性，而D项并不是金属晶体的共性，如汞的熔点很低，在常温下是液体。
3.（2011·内江六中月考）根据下列结构示意图，判断下列说法中不正确的是（ ）
A．在NaCl晶体中，距Na+最近的多个Cl-构成正八面体
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，碳原子与碳碳键数之比为1:2
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【答案】D
4.（2011·哈六中期末）有关晶体的下列说法中正确的是（ ）
A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．原子晶体中共价键越强，熔点越高
C．金属晶体发生形变时，金属键发生断裂
D．氯化钠熔化时离子键未被破坏
【答案】B
5.（2010·石家庄一检）下列物质形成的晶体中，其中任何一个原子都被相邻的四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是
A.四氯化碳 B.石墨 C.金刚石 D.二氧化硅
【答案】C
6．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＋与12个O2－相邻
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
【答案】B
【解析】有些单原子的分子晶体中不存在共价键，如稀有气体构成的晶体，A错；因在晶体中Ti4＋位于顶点而O2－位于面心，所以CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻，B正确；SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子以共价键结合，C错；有些金属晶体比分子晶体的熔点低，如汞在常温下为液体，D错．
7.(2011·南京模拟)下列说法正确的是( )
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的沸点高于HF
C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
【答案】C
【解析】A项SiO2中存在极性键；B项HF分子间存在氢键，故HF沸点高；D项AlCl3为共价化合物．
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