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第三章 晶体结构与性质—高二化学人教版（2019）期末复习知识大盘点
第一部分：学习目标整合
1.了解分子晶体和共价晶体的特征，能以典型的物质为例，描述分子晶体和共价晶体的结构与性质的关系
知道金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质
3.能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质
4.了解离子晶体的特征
5.知道分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体、过渡晶体与混合晶体的结构粒子间作用力的区别和联系
6.认识常见的配合物、超分子的例子
第二部分：教材习题变式
1.钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育，再经打磨，能放射出闪烁的光芒，钻石就是经过打磨的金刚石。已知金刚石的结构如图所示，由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中，其中形成最小的环所需碳原子数及任意两个C—C键间的夹角是( )
A.6个 120° B.5个 108°
C.4个 109°28＇ D.6个 109°28＇
2.下列有关晶体的说法中一定正确的是( )
①共价晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于共价晶体
③干冰晶体升华时，分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤分子晶体的堆积均为分子密堆积
⑥离子晶体和金属晶体中均存在阳离子，但金属晶体中却不存在离子键
⑦金属晶体和离子晶体都能导电
A.①③⑦
B.只有⑥
C.②④⑤⑦
D.⑤⑥
3.已知有如下性质：①晶体熔点较低；②熔融状态下不导电；③在水溶液中可发生微弱电离。下列关于的叙述正确的是( )
A.晶体属于分子晶体 B.属于离子化合物
C.属于电解质，且属于强电解质 D.属于非电解质
4.某物质的结构如图所示，对该物质的分析判断正确的是( )
A.该物质是一个离子化合物
B.该物质的分子中只含有共价键、配位键两种作用力
C.该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子
D.该物质中C、N、O原子均存在孤对电子
5.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是( )
A.磷化硼的化学式为BP，属于分子晶体
B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键
D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
6.具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为0.635nm。下列叙述错误的是( )
A.Si的配位数为8
B.紧邻的两个Mg原子的距离为nm
C.紧邻的两个Si原子间的距离为nm
D.的密度为
7.国外有人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，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、氮原子构成网状结构的晶体
B.碳氮键比金刚石中的碳碳键更长
C.氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多
D.碳、氮的单质化学性质均不活泼
8.GaAs晶体被业内称为“半导体贵族”，2001年7月31日，我国科学家宣布掌握其生产技术，中国成为继日本和德国之后第三个拥有此项技术的国家。它的熔点很高，硬度很大，其原子间以共价键（配位键）相连，密度为，Ga和As的摩尔质量分别为和，原子半径分别为和，阿伏加德罗常数的值为，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.该晶体为离子晶体
B.在该晶体中Ga和As的配位数均为4
C.所有原子均满足8电子稳定结构
D.原子的体积占晶胞体积的百分比为
9.制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是简化了的平面示意图，关于这种制造光导纤维的材料，下列说法正确的是( )
A.它的晶体中硅原子与氧原子数目之比是1：4
B.它的晶体中硅原子与氧原子数目之比是1：6
C.这种氧化物是共价晶体
D.这种氧化物是分子晶体
10.根据下面图示回答问题：
（1）图甲是某离子化合物的晶胞，阳离子位于体心，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是_________。
（2）若Ca、Ti、O形成的某钙钛矿型晶体的晶胞结构如图乙所示，其化学式为_________。
（3）共价晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图丙。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个原子。观察该晶胞，推断这个基本结构单元所含硼原子的个数、键角、B—B键的个数依次为_________、_________、_________。
（4）如图丁所示的物质结构中最外层已达8电子稳定结构的原子是_________（填元素符号），晶体中B原子与极性键的个数比为_________。
（5）金属铜具有很好的延展性、导热性以及导电性，解释此现象最简单的理论是_________。
11.磷是人体含量较多的元素之一，磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。
回答下列问题：
（1）基态磷原子的核外电子排布式为_________。
（2）可用于制造火柴，其分子结构如图甲所示。
①第一电离能：磷_________硫；电负性：磷_________硫（填“>”或“<”，上同）。
②分子中硫原子的杂化轨道类型为_________。
③每个分子中孤电子对的数目为_________。
（3）N、P、As、Sb均是第ⅤA族的元素。
①上述元素的简单氢化物的沸点关系如图乙所示，沸点：，原因是_________；沸点：，原因是_________。
②某种磁性氮化铁的晶胞结构如图丙所示，该化合物的化学式为_________。
（4）磷化铝的熔点为2000℃，它与晶体硅的结构类似，磷化铝的晶胞结构如图丁所示。
①磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为_________。
②图中A点和B点的原子坐标参数如图丁所示，则C点的原子坐标参数为_________。
③磷化铝晶体的密度为，用表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为_________cm。
第三部分：重难知识易混易错
物质的聚集状态
（1）物质三态间的相互转化
物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有更多的聚集状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。
等离子体：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，等离子体具有良好的导电性和流动性。
液晶： 介于液态和晶态之间的物质状态。既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
晶体与非晶体
（1）晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构
晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体 没有 原子排列相对无序
（2）晶体的特性
①自范性：在适宜条件下，晶体能自发地呈现多面体外形的性质称之为自范性。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
②各向异性：晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等。
③有固定的熔点：常利用固体是否有固定的熔点间接确定某固体是否属于晶体。非晶体没有固定的熔点。
（3）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。
晶胞
（1）概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。
（2）结构：常规的晶胞都是平行六面体，晶体可以看作是数量巨大的晶胞无隙并置而成。
晶胞中粒子数目的计算
(1)平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。
①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用；
②晶胞棱上的原子是4晶胞共用；
③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×(1/8)＋6×(1/2)＝4。
【拓展】“均摊法”是计算每个晶胞平均拥有的粒子数目的常用方法。其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。
(2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。
晶体结构的测定
（1）测定仪器：X射线衍射仪
（2）原理：单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
（3）晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
分子晶体：只含分子的晶体叫做分子晶体。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。
常见分子晶体及物质类别
物质种类 实例
所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等
部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
分子晶体的物理特性
（1）分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。
分子晶体熔化时需破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低。
（2）分子晶体不导电。
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不导电。
分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。
分子晶体熔、沸点比较规律
①少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
②组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。
③相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
④有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
分子晶体的常见堆积方式
分子间作用力 堆积方式 实例
范德华力 分子采用密堆积，每个分子周围有12　个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2
范德华力、氢键 分子不采用密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰
两种典型的分子晶体的组成和结构
（1）冰
①水分子之间的主要作用力是氢键，当然也存在范德华力。
②氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。
干冰
①干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。
②每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。
③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。
共价晶体：所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。
常见的共价晶体
（1）某些单质：如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等
（2）某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)等
（3）极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)
共价晶体的物理性质
（1）熔点很高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量
（2）硬度很大。
（3）一般不导电，但晶体硅是半导体。
（4）难溶于一般溶剂。
典型的共价晶体
金刚石
①碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′ 。
②每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。
③最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。
（2）二氧化硅晶体
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α-SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英晶体中的硅氧四面体 石英的左、右型晶体
相连构成的螺旋链
①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′。
②每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。
③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。
判断共价晶体和分子晶体的方法
(1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。
(2)依据晶体的熔点判断
共价晶体的熔沸点高，常在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。
(3)依据物质的状态判断
一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。
(4)依据物质的挥发性判断
一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。
分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较
一、不同类型的晶体熔、沸点：原子晶体>分子晶体。
二、同一类型的晶体
（1）分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。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同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如
⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
（2）共价晶体
①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。
②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C碳化硅>晶体硅。
金属键
(1)定义：在金属单质晶体中原子之间金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。
(2)成键微粒：金属阳离子和自由电子。
(3)成键条件：金属单质或合金。
(4)成键本质——电子气理论：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。
金属晶体
(1)金属晶体是原子间通过金属键形成的一类晶体。金属晶体常温下除汞外都是固体。
(2)性质：优良的导电性、导热性和延展性。
用电子气理论解释金属材料的有关性质
(1)延展性：大多数金属具有较好的延展性，这与金属阳离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。
(2)导热性：自由电子在运动时与金属阳离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，把能量从温度高的部分传递到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
(3)导电性：在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。
离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。离子键没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多的排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。
离子晶体：由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体。
常见的离子晶体：强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐。
离子晶体的物理性质
(1)具有较高的熔、沸点，难挥发
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。
(2)硬度
离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
(3)导电性
离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
(4)溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
过渡晶体：离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。一般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，通常当作离子晶体来处理，如Na2O。偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。P2O5、SO3、Cl2O7等则视为分子晶体。
混合型晶体：既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体。
石墨的结构模型
石墨不同于金刚石，石墨中的碳原子呈sp2杂化，形成平面六元并环结构。因此，石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。
由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的导电性。
配位键
(1)定义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予—接受”键被称为配位键。提供空轨道的原子或离子称为中心原子或离子，提供孤电子的原子对应的分子或离子称为配体或配位体。
(2)表示方法：配位键可以用A→B表示，其中A是给予孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。例如[Cu(NH3)4]2＋可表示为。
配合物：通常把金属离子或原子（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称为配位化合物，简称配合物。
配合物的形成
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2++2OH—
溶液变血红色 Fe3＋＋3SCN－==Fe(SCN)3
白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的无色溶液 AgCl＋2NH3==[Ag(NH3) 2]Cl
实验证明，无论在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色的晶体中，深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。
配合物的形成对性质的影响
（1）对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。
（2）颜色的改变：当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。
（3）稳定性增强：配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。
超分子：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称为超分子。
超分子特性
（1）分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
（2）分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
超分子的实例
（1）分离C60和C70
（2）分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。
冠醚 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+
第四部分：核心素养对接高考
1．[2023年湖南高考真题]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。阿伏伽德罗常数的值为。下列说法错误的是( )
A.晶体最简化学式为
B.晶体中与最近且距离相等的有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为
2．[2022年湖北高考真题]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
3．[2022年山东高考真题]、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是( )
A.的熔点高于 B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取杂化 D.晶体中所有原子的配位数均相同
4．[2023年湖北高考真题]物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
性质差异 结构因素
A 沸点：正戊烷（36.1 ℃）高于新戊烷（9.5 ℃） 分子间作用力
B 熔点：（1040 ℃）远高于（178 ℃升华） 晶体类型
C 酸性：（）远强于（） 羟基极性
D 溶解度（20 ℃）：（29 g）大于（8 g） 阴离子电荷
5．[2023年湖南高考真题]下列有关物质结构和性质的说法错误的是( )
A.含有手性碳原子的分子叫做手性分子
B.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
D.冠醚（18-冠-6）的空穴与尺寸适配，两者能通过弱相互作用形成超分子
6．[2023年河北高考真题]物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是( )
选项 实例 解释
A 用替代填充探空气球更安全 的电子构型稳定，不易得失电子
B 与形成配合物 中的B有空轨道接受中N的孤电子对
C 碱金属中的熔点最高 碱金属中的价电子数最少，金属键最强
D 不存在稳定的分子 N原子价层只有4个原子轨道，不能形成5个键
7．[2022年江苏高考真题]少量与反应生成和。下列说法正确的是( )
A.的电子式为 B.的空间构型为直线形
C.中O元素的化合价为-1 D.仅含离子键
8．[2022年天津高考真题]利用反应可制备。下列叙述正确的是( )
A.分子有孤电子对，可做配体
B.NaCl晶体可以导电
C.一个分子中有4个σ键
D.NaClO和NaCl均为离子化合物，他们所含的化学键类型相同
9．[2022年湖南高考真题]下列说法错误的是( )
A.氢键、离子键和共价键都属于化学键
B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识
D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一
10．[2022年浙江高考真题]（1）两种有机物的相关数据如下表：
物质
相对分子质量 73 45
沸点/℃ 153 220
的相对分子质量比的大，但其沸点反而比的低，主要原因是_____________。
（2）四种晶体的熔点数据如下表：
物质
熔点/℃ -183 -99 -127 >1000
和熔点相差较小，和熔点相差较大，原因是_____________。
参考答案
第二部分：教材习题变式
1.答案：D
解析：根据金刚石的晶体结构特点可知，最小环上碳原子数为6个，每个碳原子与相连的4个碳原子形成正四面体结构，因而任意两个C—C键的夹角为109°28＇。
2.答案：B
解析：共价晶体中也可能存在极性键，为共价晶体，晶体中存在极性共价键，不存在非极性共价键，①错误；稀有气体属于单原子分子，形成的晶体属于分子晶体，②错误；干冰属于分子晶体，升华时破坏的是分子间作用力，不是共价键，③错误；金属元素与非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，如氯化铝是共价化合物，④错误；分子晶体的堆积方式不一定均为分子密堆积，如冰融化变成水时体积变小，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，⑤错误；离子晶体是由阴、阳离子相互作用而形成的晶体，金属晶体是金属原子之间通过金属键结合而成的晶体，金属键为金属阳离子和“自由电子”之间存在的强烈的相互作用，所以两者均含有阳离子，但金属晶体中不存在离子键，⑥正确；离子晶体中没有自由移动的离子，不能导电，金属晶体中存在自由移动的电子，能导电，⑦错误。答案选B。
3.答案：A
解析：由信息①可知晶体属于分子晶体，A正确；由信息②③可知属于共价化合物，且为弱电解质，B、C、D错误。
4.答案：C
解析：由物质结构示意图可知，该物质中没有离子键，属于共价化合物，不属于离子化合物，A错误；在该物质分子中存在共价键、配位键、氢键三种作用力，B错误；该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子，提供空轨道，配位数是4，C正确；分子中的C原子的4个价电子都形成共价键，无孤对电子，而N、O原子上均存在孤对电子，D错误。
5.答案：C
解析：由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶点和面心，数目为，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误。
6.答案：D
解析：A.大球表示铁原子，小球表示硅原子，该晶胞中含铁原子数为8，硅原子数为。一个硅原子周围距离最近且相等的镁原子有8个，硅原子的配位数为8，故A正确；
B.紧邻的两个镁原子的距离是晶胞参数的一半，该距离为nm，故B正确；
C.紧邻的两个硅原子间的距离是面对角线的一半，该距离为nm，故C正确；
D.该晶胞含有4个Si原子、8个Mg原子，总质量为，则该晶体的密度为，故D错误。
7.答案：A
解析：由晶体的性质可知该晶体是共价晶体，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要短，且形成网状结构，所以这种化合物比金刚石更坚硬，A正确，B错误；氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多，不是比金刚石更坚硬的原因，C错误；碳、氮单质的化学性质均不活泼，与最外层电子数有关，不是比金刚石更坚硬的原因，D错误。
8.答案：AD
解析：GaAs的熔点很高，硬度很大，原子间以共价键相连，该晶体为共价晶体，故A错误；由图可知，在该晶体中Ga和As的配位数均为4，故B正确；每个Ga、As都形成4个共价键，均没有孤电子对，所有原子均满足8电子稳定结构，故C正确；晶胞中Ga原子数目为4，As原子数目为，晶胞中原子总体积为，晶胞质量为，晶胞体积为，原子的体积占晶胞体积的百分比为，故D错误。
9.答案：C
解析：由硅氧化物的平面示意图可知，每个硅原子周围连有4个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，Si、O原子个数比为1：2，故A、B错误；该晶体具有立体网状结构，是共价晶体，故C正确，D错误。
10.答案：（1）1:1
（2）
（3）12；60°；30
（4）O；1:6
（5）电子气理论
解析：（1）根据均摊法可知，图甲晶胞中阳离子的个数为1，阴离子的个数为，即阳、阴离子个数比为1:1。
（2）根据图乙晶胞结构可知，一个晶胞中Ca的个数为1，O的个数为，Ti的个数为，所以该钙钛矿型晶体的化学式为。
（3）根据共价晶体硼的基本结构可知，每个等边三角形中有3个B原子，每个B原子被5个等边三角形共用，每个等边三角形有3个B—B键，每个B—B键被2个等边三角形共用，故B原子的个数为，键角为60°，B—B键的个数为。
（4）中B原子形成3个共用电子对，最外层共6个电子，未达到8电子稳定结构，H原子最外层达到2电子稳定结构，氧原子形成2个共用电子对，还有2个孤电子对，最外层达到8电子稳定结构；晶体是分子晶体，每个B原子形成3个B—O键，每个O原子形成1个O—H键，故每个分子包含6个极性键，则B原子与极性键的个数比为1:6。
（5）电子气理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，该理论可以用来解释金属的延展性、导电性以及导热性。
11.答案：（1）（或）
（2）①；；②；③10
（3）①分子间存在氢键；分子结构相似，随着相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强；②
（4）①（极性）共价键；②；③
解析：（1）磷是15号元素，基态磷原子的核外电子排布式为或。
（2）①基态磷原子的3p轨道为半充满状态，较稳定，第一电离能：磷>硫；硫元素的非金属性比磷元素强，电负性：磷<硫。②分子中每个硫原子与2个P原子相连，并含有2个孤电子对，采取杂化。③每个P原子有1个孤电子对，每个S原子有2个孤电子对，故每个分子中孤电子对的数目为14+2×3=10。
（3）①氨分子间存在氢键，导致沸点：均为分子晶体，结构相似，随着相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，因此沸点：。②N原子位于晶胞内部，数目为2；Fe原子位于晶胞顶点、面心和体内，数目为，故该化合物的化学式为。
（4）①磷化铝的熔点为2000℃，熔点较高，且与晶体硅结构类似，属于共价晶体，磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为极性共价键。②根据A点的原子坐标参数（0,0,0）和B点的原子坐标参数，可知C点轴坐标为，轴坐标为，轴坐标为，故C点的原子坐标参数为。③磷原子处于晶胞内部，晶胞中含有4个P原子，铝原子处于顶点和面心，晶胞中含有Al原子的数目为，故磷化铝的化学式为AlP，晶胞质量为，假设该晶胞的边长为，则，则，距离最近的铝原子之间的距离为面对角线长的，故该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为。
第四部分：核心素养对接高考
1．答案：C
解析：由图可知，晶胞中K处于顶点，数目为，Ca在晶胞的体心，数目为1，B在晶胞的面上，数目为，C也在晶胞的面上，数目为，故晶体的最简化学式为，A项正确；由晶胞图可知，与最近且距离相等的有8个，而晶胞中、数目之比为1:1，故与最近且距离相等的有8个，B项正确；结合图示可知，B、C原子围成的多面体，有6个面位于晶胞的六个面上，上半部分和下半部分还各有4个面，故该多面体中共有14个面，C项错误；该晶胞的摩尔质量为，晶胞体积为，故晶体密度为，D项正确。
2．答案：B
解析：在晶胞体心，与其距离相等且最近的为在面心处的，故A项正确；与的最近距离是棱长的一半，与的最近距离是面对角线长度的一半，则与距离最近的是，B项错误；在体心，个数为1，在面心，个数为，在顶角，个数为，故C项正确；若换为半径大，故晶胞棱长将改变，D项正确。
3．答案：A
解析：GaN和AlN均为共价晶体，N—Ga键比N—Al键的键长长，键能小，因此GaN的熔点低于AlN，A项错误；晶体中只存在N—Ga键、N—Al键，均为极性键，B项正确；二者成键结构与金刚石相似，则1个Al（或Ga）周围有4个N，1个N周围有4个Al（或Ga），N、Al、Ca均无孤电子对，杂化轨道数均为4，杂化类型均为，C项正确，D项正确。
4．答案：D
解析：正戊烷中不含支链，新戊烷中含支链，分子间作用力：正戊烷>新戊烷，所以正戊烷沸点高于新戊烷，A正确；为离子晶体，为分子晶体，离子晶体的熔点一般高于分子晶体，B正确；F原子电负性大于H，为吸电子基团，导致中羟基极性比中羟基极性大，更易电离出，C正确；溶解度小于，是因为晶体结构中的—与另一个—通过氢键形成双聚或多聚离子，导致其不易溶于水，D错误。
5．答案：A
解析：连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子为手性碳原子，手性分子是指与其镜像不相同，不能互相重合的具有一定构型或构象的分子，含有手性碳原子的分子不一定为手性分子，如，A项错误；邻羟基苯甲醛存在分子内氢键，而对羟基苯甲醛存在分子间氢键，故邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛，B项正确；酰胺中的酰胺基在酸或碱存在并加热时可发生水解反应，C项正确；冠醚（18-冠-6）的空腔直径与尺寸适配，二者可通过弱相互作用形成超分子，D项正确。
6．答案：C
解析：A.氦气是一种惰性气体，不易燃烧或爆炸，因此使用电子构型稳定，不易得失电子的氦气填充气球更加安全可靠，而氢气具有可燃性，使用氢气填充气球存在一定的安全隐患，故A正确；
B.三氟化硼分子中硼原子具有空轨道，能与氨分子中具有孤对电子的氮原子形成配位键，所以三氟化硼能与氨分子形成配合物，故B正确；
C.碱金属元素的价电子数相等，都为1，锂离子的离子半径在碱金属中最小，形成的金属键最强，所以碱金属中锂的熔点最高，故C错误；
D.氮原子价层只有4个原子轨道，3个不成对电子，由共价键的饱和性可知，氮原子不能形成5个氮氟键，所以不存在稳定的五氟化氮分子，故D正确；
故选：C。
7．答案：C
解析：A项，的电子式为，错误；B项，为V形分子，错误；D项，NaOH中与之间为离子键，中O与H之间为共价键，错误。
8．答案：A
解析：分子中氮原子含有一个孤电子对，可作配体，A项正确；NaCl晶体中含有、，但和不能自由移动，因此NaCl晶体不导电，B项错误；的结构式为，1个含有4个N—H σ键、1个N—N σ键，C项错误；NaClO含有离子键和共价键，NaCl只含离子键，D项错误。
9．答案：A
解析：氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键，A项错误。
10．答案：（1）分子间只有一般的分子间作用力，分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以的沸点低。
（2）和都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小：通过分子间作用力形成分子晶体，通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。
解析：本题考查物质的结构与性质，涉及氢键、晶体的熔点等。（1）分子间只有一般的分子间作用力，分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以的沸点低。
（2）和都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小：通过分子间作用力形成分子晶体，通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。

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