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第三十九讲 晶体结构与性质
1．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。
2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。
3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。
4．了解分子晶体结构与性质的关系。
知识点一　晶体与非晶体
1．晶体与非晶体
晶体 非晶体
结构特征 结构微粒________排列 结构微粒____排列
性质特征 自范性
熔点
异同表现
二者区别方法 间接方法 看是否有固定的______
科学方法 对固体进行__________实验
2.得到晶体的途径
(1)________________________。
(2)____________________________________。
(3)__________________________。
3．晶胞
(1)概念
描述晶体结构的__________。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有__________。
②并置：所有晶胞________排列、________相同。
知识点二　分子晶体与原子晶体
1．分子晶体的结构特点
(1)晶体中只含__________。
(2)分子间作用力为______________，也可能有
________________________________________________________________________。
(3)分子密堆积：一个分子周围通常有____个紧邻的分子。
2．原子晶体的结构特点
(1)晶体中只含原子。
(2)原子间以____________结合。
知识点三　金属晶体
1．金属键
(1)“电子气理论”要点
该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“电子气”，被__________所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
(2)金属晶体是由__________、__________通过________形成的一种“巨分子”。金属键的强度__________。
2．金属晶体的几种堆积模型
堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 晶胞
简单立方 Po 52%
钾型 Na、K、Fe 68%
镁型 Mg、Zn、Ti 74% 12
铜型 Cu、Ag、Au 74%
知识点四　离子晶体
1．离子晶体
(1)概念
①离子键：__________间通过________________(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。
②离子晶体：由阳离子和阴离子通过________结合而成的晶体。
(2)决定离子晶体结构的因素
①几何因素：即
________________________________________________________________________。
②电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
(3)一般物理性质
一般地说，离子晶体具有较高的____点和____点，较大的________、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。
2．晶格能
(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体________的能量，单位kJ·mol－1，通常取正值。
(2)大小及与其他量的关系
①晶格能是最能反映离子晶体________的数据。②在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。③晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越强，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大。
知识点五　几种常见的晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个C与另外____个C形成共价键，C—C键之间的夹角是______，最小的环是____元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有____ mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与____个O成键，每个O原子与____个硅原子成键，最小的环是______元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是____原子。
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有____个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，1 mol 冰中，有____ mol“氢键”。
(3)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，每个Cl－同时吸引____个Na＋，配位数为____。每个晶胞含____个Na＋和____个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引____个Cs＋，每个Cs＋吸引____个Cl－，配位数为____。
(4)石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是____________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是____，C原子采取的杂化方式是______。
一、晶体基本类型和性质的比较
　　　　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
构成粒子
结构 粒子间的相互作用力
性质 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 有的很高，有的很低
溶解性 相似相溶
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、Cl2)、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)
一、分子　原子　金属阳离子、自由电子　阴、阳离子　分子间作用力　共价键　金属键　离子键　很高　较高　难溶于任何溶剂　常见溶剂难溶　大多易溶于水等极性溶剂
二、晶体的有关计算
1．确定晶体组成的方法——均摊法
均摊法：指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞。
(1)长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
①处于顶点的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。②处于棱上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。③处于面上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。④处于体心的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为____。
(2)非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内6个碳原子排成六边形，其顶点的1个碳原子对六边形的贡献为1/3。
2．晶体密度(或微粒间距离)的计算
解题思路　知道微粒间距离晶胞体积密度，或已知密度求微粒间距离。
二、1.(1)①8　　②4　　③2　　④1
【典例】1．六方晶胞是一种常见晶胞，镁、锌和钛的常见晶胞属于六方晶胞。
(1)①写出Zn所在元素周期表中的分区是_______；
②Ti的基态原子价电子排布式_______；
③下表为Na、Mg、Al的第一电离能。
第一电离能 元素
Na Mg Al
496 738 577
请解释其变化规律的原因_______。
(2)已知以上三种金属的盐的熔沸点(℃)如下表：
物理性质 氯化物
熔点 712 290 -24.1
沸点 1412 732 136.4
已知：熔融状态下能够导电。请解释三种氯化物熔沸点差异的原因_______。的熔沸点明显偏低的另一个原因是该分子空间构型是_______，分子高度对称，没有极性，分子间作用力很弱。
(3)某晶体属于六方晶系，其晶胞参数，。晶胞沿着不同方向投影如下，其中深色小球代表A原子，浅色大球代表B原子(化学环境完全等同)。已知A2原子坐标为，B1原子沿c方向原子坐标参数。
①该物质的化学式为_______。
②晶胞中原子A1—A2在ab面投影的距离为_______(保留四位有效数字)。
③B1原子坐标参数为_______。
【典例】2．新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在国防技术、航空航天及5G技术等领域扮演着重要的角色。回答下列问题：
(1)基态Si原子中，核外电子占据的最高能层的符号为____，占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为____；基态Ga原子的核外电子排布为[Ar]3d104s2p1，其转化为下列激发态时，吸收能量最少的是____(填选项字母)。
A．[Ar] B．[Ar]
C．[Ar] D．[Ar]
(2)C与Si是同主族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Si原子之间难以形成双键、叁键。从原子结构分析，其原因为____。
(3)硼(B)与Ga是同主族元素，硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中重要的还原剂，其阴离子BH的立体构型为____；另一种含硼阴离子的结构如图所示，其中B原子的杂化方式为____。
(4)GaCl3的熔点为77.9℃，GaF3的熔点为1000℃，试分析GaCl3熔点低于GaF3的原因为____；气态GaCl3常以二聚体形式存在，二聚体中各原子均满足8e-结构，据此写出二聚体的结构式为____。
(5)B和Mg形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合物的晶体结构单元如图所示，其中Mg原子间形成正六棱柱，6个B原子分别位于六个三棱柱体心。则该化合物的化学式可表示为____；相邻B原子与Mg原子间的最短距离为____nm(用含x、y的代数式表示)。
1．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．的配位数为6 B．与距离最近的是
C．该物质的化学式为 D．若换为，则晶胞棱长将改变
2．一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法错误的是
A．图乙是该物质的晶胞单元
B．晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1∶1∶2
C．A、B原子之间最短的距离为
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6
3．铁氰化钾｛｝俗称赤血盐，遇发生反应：，生成深蓝色沉淀，常用于检验；下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．Fe元素位于周期表的第ⅦB族
B．基态外围电子排布式为
C．赤血盐中提供空轨道形成配位键的是
D．若赤血盐受热分解产物之一的晶胞结构如图所示，则其化学式为
4．铜和氧形成的一种离子化合物的晶胞结构如图，下列说法不正确的是
A．铜离子的电荷数为+1 B．铜离子的配位数为2
C．晶胞中含4个铜离子 D．晶体中含O－O共价键
5．下列有关晶体的叙述中，正确的是
A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形
B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息
C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元
D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体
6．下列各组物质中，化学键类型和晶体类型都相同的是
A．Ar和K B．NaCl和NaOH C．和 D．和
7．氢叠氮酸(HN3)与醋酸的酸性相近，其盐稳定，但受撞击易发生爆炸生成N2。关于HN3有以下说法：①NaN3的水溶液呈碱性；②固体HN3属于分子晶体；③固体NaN3属于离子晶体；④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中说法正确的一组是（ ）
A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．①③④
8．下列说法不正确的是
A．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有序性和液体的流动性
B．常压下，0℃时冰的密度比水的密度小，水在4℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关
C．金属易导电、易导热、有延展性、易锈蚀均能用金属的电子气理论解释
D．石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体
9．北京冬奥会的雪花造型火炬台令人耳目一新，有关雪花的说法正确的是
A．构成微粒的空间构型为直线型
B．晶体类型是分子晶体
C．融化时破坏共价键
D．融化后密度会变小
10．已知四种晶体的熔点：
物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3
熔点/℃ -184 -90 -127 ＞1000
由此得出的推论错误的是A．CF4在常温常压下不是固体 B．分子间作用力： SiF4＞CF4
C．BF3一定是分子晶体 D．AlF3一定是原子晶体
11．下列有关说法错误的是
A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个四水合铜离子中有4个配位键
B．晶体的晶胞如图2所示，距离每个最近且等距离有12个
C．H原子的电子云图如图3所示，H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多
D．金属中原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，原子的配位数为12
12．NaI晶体中两核间距约0.28 nm，呈共价键；激光脉冲照射NaI时，Na+和I—两核间距为1.0~1.5 nm，呈离子键。下列说法正确的是
A．离子化合物中不可能含共价键
B．共价键和离子键之间没有明显界线
C．NaI晶体中既有离子键又有共价键
D．NaI晶体是离子化合物和共价化合物的混合物
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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第三十九讲 晶体结构与性质
1．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。
2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。
3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。
4．了解分子晶体结构与性质的关系。
知识点一　晶体与非晶体
1．晶体与非晶体
晶体 非晶体
结构特征 结构微粒________排列 结构微粒____排列
性质特征 自范性
熔点
异同表现
二者区别方法 间接方法 看是否有固定的______
科学方法 对固体进行__________实验
2.得到晶体的途径
(1)________________________。
(2)____________________________________。
(3)__________________________。
3．晶胞
(1)概念
描述晶体结构的__________。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有__________。
②并置：所有晶胞________排列、________相同。
知识点一
1．周期性有序　无序　有　无　固定　不固定　各向异性　各向同性　熔点　X 射线衍射
2．(1)熔融态物质凝固
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固
(3)溶质从溶液中析出
3．(1)基本单元
(2)①任何间隙　②平行　取向
知识点二　分子晶体与原子晶体
1．分子晶体的结构特点
(1)晶体中只含__________。
(2)分子间作用力为______________，也可能有
________________________________________________________________________。
(3)分子密堆积：一个分子周围通常有____个紧邻的分子。
2．原子晶体的结构特点
(1)晶体中只含原子。
(2)原子间以____________结合。
知识点二
1．(1)分子　(2)范德华力　氢键
(3)12
2．(2)共价键
知识点三　金属晶体
1．金属键
(1)“电子气理论”要点
该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“电子气”，被__________所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
(2)金属晶体是由__________、__________通过________形成的一种“巨分子”。金属键的强度__________。
2．金属晶体的几种堆积模型
堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 晶胞
简单立方 Po 52%
钾型 Na、K、Fe 68%
镁型 Mg、Zn、Ti 74% 12
铜型 Cu、Ag、Au 74%
知识点三
1．(1)价电子　所有原子
(2)金属阳离子　自由电子　金属键　差别很大
2．6　8　12
知识点四　离子晶体
1．离子晶体
(1)概念
①离子键：__________间通过________________(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。
②离子晶体：由阳离子和阴离子通过________结合而成的晶体。
(2)决定离子晶体结构的因素
①几何因素：即
________________________________________________________________________。
②电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
(3)一般物理性质
一般地说，离子晶体具有较高的____点和____点，较大的________、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。
2．晶格能
(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体________的能量，单位kJ·mol－1，通常取正值。
(2)大小及与其他量的关系
①晶格能是最能反映离子晶体________的数据。②在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。③晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越强，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大。
知识点四
1．(1)①阴、阳离子　静电作用
②离子键
(2)①晶体中阴、阳离子的半径比决定晶体结构
(3)熔　沸　硬度
2．(1)释放　(2)①稳定性
知识点五　几种常见的晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个C与另外____个C形成共价键，C—C键之间的夹角是______，最小的环是____元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有____ mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与____个O成键，每个O原子与____个硅原子成键，最小的环是______元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是____原子。
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有____个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，1 mol 冰中，有____ mol“氢键”。
(3)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，每个Cl－同时吸引____个Na＋，配位数为____。每个晶胞含____个Na＋和____个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引____个Cs＋，每个Cs＋吸引____个Cl－，配位数为____。
(4)石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是____________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是____，C原子采取的杂化方式是______。
知识点五
(1)①4　109°28′　六　2
②4　2　十二　Si
(2)①12　②4　2
(3)①6　6　6　4　4
②8　8　8
(4)分子间作用力　2　sp2
一、晶体基本类型和性质的比较
　　　　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
构成粒子
结构 粒子间的相互作用力
性质 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 有的很高，有的很低
溶解性 相似相溶
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、Cl2)、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)
一、分子　原子　金属阳离子、自由电子　阴、阳离子　分子间作用力　共价键　金属键　离子键　很高　较高　难溶于任何溶剂　常见溶剂难溶　大多易溶于水等极性溶剂
二、晶体的有关计算
1．确定晶体组成的方法——均摊法
均摊法：指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞。
(1)长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
①处于顶点的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。②处于棱上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。③处于面上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。④处于体心的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为____。
(2)非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内6个碳原子排成六边形，其顶点的1个碳原子对六边形的贡献为1/3。
2．晶体密度(或微粒间距离)的计算
解题思路　知道微粒间距离晶胞体积密度，或已知密度求微粒间距离。
二、1.(1)①8　　②4　　③2　　④1
【典例】1．六方晶胞是一种常见晶胞，镁、锌和钛的常见晶胞属于六方晶胞。
(1)①写出Zn所在元素周期表中的分区是_______；
②Ti的基态原子价电子排布式_______；
③下表为Na、Mg、Al的第一电离能。
第一电离能 元素
Na Mg Al
496 738 577
请解释其变化规律的原因_______。
(2)已知以上三种金属的盐的熔沸点(℃)如下表：
物理性质 氯化物
熔点 712 290 -24.1
沸点 1412 732 136.4
已知：熔融状态下能够导电。请解释三种氯化物熔沸点差异的原因_______。的熔沸点明显偏低的另一个原因是该分子空间构型是_______，分子高度对称，没有极性，分子间作用力很弱。
(3)某晶体属于六方晶系，其晶胞参数，。晶胞沿着不同方向投影如下，其中深色小球代表A原子，浅色大球代表B原子(化学环境完全等同)。已知A2原子坐标为，B1原子沿c方向原子坐标参数。
①该物质的化学式为_______。
②晶胞中原子A1—A2在ab面投影的距离为_______(保留四位有效数字)。
③B1原子坐标参数为_______。
【答案】(1) ds区 同周期元素，随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的吸引作用增强，故呈增大趋势；Mg元素3s能级处于全满状态，更稳定，故Mg大于Al
(2) 与是离子晶体，的晶格能大于；属于分子晶体，熔沸点比离子晶体低得多 正四面体
(3) 0.1407nm
【解析】
(1)①元素周期表中根据价电子层结构将周期表分为s区、p区、d区ds区、f区。Zn位于第四周期ⅡB族，属于ds区；
②Ti位于第四周期ⅣB族，基态原子价电子排布式为3d24s2；
③Na、Mg、Al属 于同周期元素，同周期元素原子的电子层数相同，随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的有效吸引作用增强，故|1呈增大趋势; Mg元素第- -电离能高于Al元素的原因在于Mg元素3 p能级全空,该能级更稳定，故l1(Mg)大于l1(Al)；
(2)与是离子晶体，的晶格能大于；TiCl4常温下呈液态，可知其属于分子晶体，熔沸点比离子晶体低得多。根据价层电子对互斥理论，TiCl4具有4对成键电子对，中心原子Ti发生sp杂化，形成正四面体结构的分子。
(3)①A原子处于晶胞顶点，c棱中心和内部，计算1+1+6=8，而B原子完全处于晶胞内部（从a方向投影图可看出），计量数为4，故化学式为A2B。化学式在保证化学意义的前提下取最简整数比；
②从图易得晶胞顶点A原子的坐标参数为（0，0，0），棱上A原子的坐标参数为（0，0，0.5）。由A1原子的坐标参数（1，0，0）和A2原子的坐标参数（0.8300，0.1700，0.2500），利用勾股定理和余弦定理易得
da=∣0.8300－1∣×0.4780nm＝0.081260nm
db=∣0.1700－0∣×0.47800nm＝0.081260nm
dc=∣0.2500－0∣×0.7800nm＝0.19500nm
d=nm=0.2405nm，晶胞中原子A1—A2在ab面投影的距离为；
③两种对称性值得我们注意：晶胞的反演中心和z=0.2500=1/4处的镜面。由此易得B1原子的坐标参数为：（1/3，2/3，0.0630）。
【典例】2．新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在国防技术、航空航天及5G技术等领域扮演着重要的角色。回答下列问题：
(1)基态Si原子中，核外电子占据的最高能层的符号为____，占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为____；基态Ga原子的核外电子排布为[Ar]3d104s2p1，其转化为下列激发态时，吸收能量最少的是____(填选项字母)。
A．[Ar] B．[Ar]
C．[Ar] D．[Ar]
(2)C与Si是同主族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Si原子之间难以形成双键、叁键。从原子结构分析，其原因为____。
(3)硼(B)与Ga是同主族元素，硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中重要的还原剂，其阴离子BH的立体构型为____；另一种含硼阴离子的结构如图所示，其中B原子的杂化方式为____。
(4)GaCl3的熔点为77.9℃，GaF3的熔点为1000℃，试分析GaCl3熔点低于GaF3的原因为____；气态GaCl3常以二聚体形式存在，二聚体中各原子均满足8e-结构，据此写出二聚体的结构式为____。
(5)B和Mg形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合物的晶体结构单元如图所示，其中Mg原子间形成正六棱柱，6个B原子分别位于六个三棱柱体心。则该化合物的化学式可表示为____；相邻B原子与Mg原子间的最短距离为____nm(用含x、y的代数式表示)。
【答案】(1) M 哑铃(纺锤) B
(2)Si原子半径大，原子之间形成的σ键键长较长，p-p轨道肩并肩重叠程度小或几乎不重叠，难以形成π键
(3) 正四面体形 sp2杂化和sp3杂化
(4) GaCl3为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，GaF3为离子晶体，熔化时破坏离子键，离子键强于分子间作用力，所以GaCl3的熔点低于GaF3
(5) MgB2
【解析】
（1）根据硅原子最外层为第三层分析最高能层，根据第三层中占据sp能级分析最高能级为p，为哑铃形分析。根据洪特规则和电子进入高能级的数值分析。
（2）根据原子形成共价键需要进行最大程度的重叠进行分析分析。
（3）根据价层电子对数公式进行计算，推测空间结构和杂化方式。
（4）根据不同晶体的熔沸点的特点分析。
（5）根据晶胞中的均摊法分析化学式，并结合空间结构计算原子间距。
(1)基态Si原子中，核外电子占据三层，其中最高能层的符号为M，占据最高能级为P层，电子的电子云轮廓图形状为哑铃形；基态Ga原子的核外电子排布为[Ar]3d104s2p1，其转化为下列激发态时，吸收能量最少，则基态原子砷的电子进入高能级的电子最少，电子从基态进入高能级电子由多到少的顺序为C>B,AD违反洪特规则，所以所需能量最少的为B。
(2)Si原子半径大，原子之间形成的σ键键长较长，p-p轨道肩并肩重叠程度小或几乎不重叠，难以形成π键。
(3)阴离子BH的B原子价层电子对数= ，且不含孤电子对，则该离子为正四面体结构，另一种含硼的阴离子[B4O5(OH)4]2-中，硼原子价层电子对数是3，有的硼原子价层电子对数是4，所以硼原子的杂化方式为sp2杂化和sp3杂化
(4)GaCl3的熔点为77.9℃，GaCl3为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，GaF3的熔点为1000℃，为离子晶体，熔化时破坏离子键，离子键强于分子间作用力，所以GaCl3的熔点低于GaF3；气态GaCl3常以二聚体形式存在，二聚体中各原子均满足8e-结构，说明Ga形成一个配位键，二聚体的结构式为 ；
(5)镁原子处于晶胞顶点和面心上，顶点上镁原子为6个晶胞共用，面心上的镁原子为2个晶胞共用，B原子处于晶胞内部，为一个晶胞独有，故晶胞中镁原子个数为 =3，B原子个数为6，则该化合物的化学式可表示为MgB2；相邻B原子与Mg原子间的最短距离为B离上下面中的镁原子的距离，B原子在下面三角形中心的正上方，故相邻镁原子和硼原子间的最短距离为nm。
1．某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．的配位数为6 B．与距离最近的是
C．该物质的化学式为 D．若换为，则晶胞棱长将改变
【答案】B
【解析】
A．配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，位于体心，F-位于面心，所以配位数为6，A正确；
B．与的最近距离为棱长的，与的最近距离为棱长的，所以与距离最近的是，B错误；
C．位于顶点，所以个数==1，F-位于面心，F-个数==3，位于体心，所以个数=1，综上，该物质的化学式为，C正确；
D．与半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；
故选B。
2．一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法错误的是
A．图乙是该物质的晶胞单元
B．晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1∶1∶2
C．A、B原子之间最短的距离为
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6
【答案】D
【解析】
A．晶胞是晶体的最小重复单元，对比图甲和图乙，图乙是该物质的晶胞单元，故A选项正确；
B．由图乙知，晶胞中A的数目为，B的数目为，C的数目为8，则晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1∶1∶2，故B选项正确；
C．A、B原子之间最短的距离是面对角线长的，即，故C选项正确；
D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为4，故D选项错误。
故选D选项。
3．铁氰化钾｛｝俗称赤血盐，遇发生反应：，生成深蓝色沉淀，常用于检验；下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A．Fe元素位于周期表的第ⅦB族
B．基态外围电子排布式为
C．赤血盐中提供空轨道形成配位键的是
D．若赤血盐受热分解产物之一的晶胞结构如图所示，则其化学式为
【答案】C
【解析】
A． 基态Fe外围电子排布式为3d64s2，则Fe元素位于周期表的第Ⅷ族，A错误；
B．基态Fe2+外围电子排布式为3d6，B错误；
C．赤血盐中铁呈+3价，基态Fe3+外围电子排布式为3d5，则提供空轨道形成配位键的是Fe3+，C正确；
D．由晶胞结构可知，Fe原子处于晶胞顶点，晶胞中含有8×＝1铁原子，C原子属于棱边面心上，晶胞中含有C原子数目为4×+2×＝2，则其化学式为FeC2，D错误；
答案选C。
4．铜和氧形成的一种离子化合物的晶胞结构如图，下列说法不正确的是
A．铜离子的电荷数为+1 B．铜离子的配位数为2
C．晶胞中含4个铜离子 D．晶体中含O－O共价键
【答案】D
【解析】
A．由均摊法可知，铜离子个数为4，氧离子个数为1+8=2，该化合物的化学式为Cu2O，氧元素的化合价为-2价，依据化合物中正负化合价代数和为0可知，铜离子的电荷数为+1，A正确；
B．由晶胞图可知，铜离子的配位数为2，B正确；
C．由均摊法可知，铜离子个数为4，C正确；
D．该化合物的化学式为Cu2O，为离子化合物，由氧离子和亚铜离子构成，晶体中不含O-O共价键，D错误；
答案选D。
5．下列有关晶体的叙述中，正确的是
A．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形
B．红外光谱不仅可以用于晶体和非晶体的鉴别，还可测定分子中官能团和化学键的信息
C．SiO2属于共价晶体，其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成正四面体结构单元
D．第三周期主族元素形成的氧化物的晶体中，Na2O是纯粹的离子晶体，SiO2是纯粹的共价晶体
【答案】C
【解析】
A．晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，不是在于是否具有规则的几何外形，A错误；
B．红外光谱是反映有机物分子中含有的化学键或官能团的信息，而不是用于鉴别晶体和非晶体，B错误；
C．SiO2属于共价晶体，Si原子与4个O原子形成4个共价键，因此其中Si采取sp3杂化与4个O相连，形成与Si原子相连的4个O原子形成正四面体结构单元，C正确；
D．Na2O、SiO2中既有共价键成分又有离子键成分，前者离子键的百分数大于50%，偏向于离子键，对应晶体偏向于离子晶体；后者离子键的百分数小于50%，偏向于共价键，对应晶体偏向于共价晶体，D错误；
故合理选项是C。
6．下列各组物质中，化学键类型和晶体类型都相同的是
A．Ar和K B．NaCl和NaOH C．和 D．和
【答案】C
【解析】
A．Ar为只含分子间作用力的分子晶体，K为含有金属键的金属晶体，A选项错误；
B．NaCl为只含离子键的离子晶体，NaOH是含有共价键、离子键的离子晶体，B选项错误；
C．CH4和H2O均是含有共价键和分子间作用力的分子晶体，C选项正确；
D．CO2是含有共价键、分子间作用力的分子晶体，SiO2是只含共价键的原子晶体，D选项错误；
答案选C。
7．氢叠氮酸(HN3)与醋酸的酸性相近，其盐稳定，但受撞击易发生爆炸生成N2。关于HN3有以下说法：①NaN3的水溶液呈碱性；②固体HN3属于分子晶体；③固体NaN3属于离子晶体；④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊。其中说法正确的一组是（ ）
A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．①③④
【答案】B
【解析】
①叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相近是弱酸，形成的阴离子水解呈碱性；故①正确；
②HN3的构成微粒为分子，则属于分子晶体，故②正确；
③NaN3的构成微粒为离子，则属于离子晶体，故③正确；
④由信息可知撞击发生爆炸生成氮气，则可用于小汽车防撞保护气囊，故④正确；
答案选B。
8．下列说法不正确的是
A．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有序性和液体的流动性
B．常压下，0℃时冰的密度比水的密度小，水在4℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关
C．金属易导电、易导热、有延展性、易锈蚀均能用金属的电子气理论解释
D．石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体
【答案】C
【解析】
A．液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态，像液体具有流动性，像固体具有晶体的有序性，故A正确；
B．冰中存在氢键，具有方向性和饱和性，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故B正确；
C．金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易腐蚀不能用金属的电子气理论解释，故C错误；
D．石墨的结构中，C原子与C原子以共价键相连接，形成平面网状结构，层与层之间存在范德华力，而在空间中，相邻两层网状结构的间隙中有少量自由移动的电子，连接的化学键性质介于金属键和共价键之间，所以石墨具有金属的部分性质，所以石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体，故D正确；
综上所述，本题应选C。
9．北京冬奥会的雪花造型火炬台令人耳目一新，有关雪花的说法正确的是
A．构成微粒的空间构型为直线型
B．晶体类型是分子晶体
C．融化时破坏共价键
D．融化后密度会变小
【答案】B
【解析】
A．雪花是固态水，水分子中氧原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，故A错误；
B．雪花是固态水，是由水分子形成的分子晶体，故B正确；
C．雪花是固态水，是由水分子形成的分子晶体，融化时只会破坏分子间的分子间作用力和氢键，不会破坏共价键，故C错误；
D．雪花是固态水，融化成液态水后，水分子间氢键数目减少，水的质量不变，但体积变小，所以密度变大，故D错误；
故选B。
10．已知四种晶体的熔点：
物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3
熔点/℃ -184 -90 -127 ＞1000
由此得出的推论错误的是A．CF4在常温常压下不是固体 B．分子间作用力： SiF4＞CF4
C．BF3一定是分子晶体 D．AlF3一定是原子晶体
【答案】D
【解析】
A．CF4的熔点为-184℃，在常温常压下呈液态或气态，不呈固态，A正确；
B．从表中数据可以看出，SiF4、CF4的沸点都很低，都属于分子晶体，分子间作用力越大，熔点越高，所以分子间作用力：SiF4＞CF4，B正确；
C．BF3的熔点为-127℃，常温下不呈固态，则一定是分子晶体，C正确；
D．AlF3具有较高的熔点，其可能是原子晶体，也可能是离子晶体，D错误；
故选D。
11．下列有关说法错误的是
A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个四水合铜离子中有4个配位键
B．晶体的晶胞如图2所示，距离每个最近且等距离有12个
C．H原子的电子云图如图3所示，H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多
D．金属中原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，原子的配位数为12
【答案】B
【解析】
A．四水合铜离子的模型中Cu2+和每个H2O中的O原子之间存在配位键，则该模型中1个四水合铜离子中有4个配位键，A正确；
B．晶体的晶胞如图2所示，距离每个最近且等距离有6个，即与某个F-紧邻的前后、左右、上下，B错误；
C．H原子只有一个电子，所以电子云图中，黑点不表示电子，表示电子出现的几率所示，所以H原子核外电子大多在原子核附近运动，C正确；
D．金属Cu为面心立方最密堆积，Cu原子配位数=3×8÷2=12，所以其配位数是12，故D正确；
故答案为：B。
12．NaI晶体中两核间距约0.28 nm，呈共价键；激光脉冲照射NaI时，Na+和I—两核间距为1.0~1.5 nm，呈离子键。下列说法正确的是
A．离子化合物中不可能含共价键
B．共价键和离子键之间没有明显界线
C．NaI晶体中既有离子键又有共价键
D．NaI晶体是离子化合物和共价化合物的混合物
【答案】B
【解析】
A．离子化合物中可能含共价键，如过氧化钠是含有离子键和共价键的离子化合物，故A错误；
B．由题给信息可知，碘化钠晶体中核间距发生变化时，化学键的类型发生变化，所以共价键和离子键之间没有明显界线，故B正确；
C．由题给信息可知，晶体中核间距发生变化时，化学键的类型发生变化，则在状态相同时，两种原子组成的晶体中不可能同时存在离子键和共价键，故C错误；
D．由碘化钠晶体的组成可知，晶体是由同种物质形成的纯净物，故D错误；
故选B。
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基础知识通关
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经典例题
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