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章末整合　素养提升
思考1.晶体与非晶体有什么区别?
提示:
固体
外观
微观结构
自范性
各向异性
熔点
晶体
具有规则的几何外形
粒子在三维空间呈周期性有序排列
有
有
固定
非晶体
不具有规则的几何外形
粒子排列相对无序
没有
没有
不固定
本质区别
微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列
思考2.如何计算晶胞中的粒子个数?如图晶胞中A、B、C三种粒子的个数之比是多少?
思考3.如何确定晶体的化学式?铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是什么?
提示:(1)晶体化学式的确定流程为确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求各粒子数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
思考4.如何计算有关立方晶胞的密度?钙钛矿的晶胞结构如图所示,若钙、钛、氧三种元素的相对原子质量分别为a、b、c,晶胞结构图中正方体边长
(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm=10-9m),则该晶体的密度为多少?
思考5.冰晶体的结构如图所示,每个水分子与周围多少个水分子相连?干冰晶体中,每个CO2周围等距且紧邻的CO2有多少个?
提示:冰晶体中的每个水分子通过氢键与周围4个水分子相连,平均每个水分子形成2个氢键。干冰晶体中,8个CO2构成立方体且在 6个面心又各占据1个CO2,每个CO2周围等距且紧邻的CO2有12个。
思考6.如何用金属键解释金属晶体的某些物理性质?
提示:当把金属导线分别接到电源的正、负极时,有了电势差,自由电子就能沿着导线由负极向正极移动而形成电流,使金属表现出导电性。金属有导热性,当金属中有温度差时,不停运动着的自由电子通过它们与金属原子的碰撞,把能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性。金属有延展性,大多数金属具有较好的延展性,这与金属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,由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性,受到外力后相互作用没有被破坏,金属虽然发生了形变,但不会导致金属键断裂。(金属不透明,具有金属光泽,固态金属中有自由电子,当可见光照射到金属表面上时,自由电子能够吸收所有频率的光并很快放出,使得金属不透明并具有金属光泽。)
提示:石墨晶体为层状结构,同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构,其中C—C的键长比金刚石中C—C的键长短,键能大,所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个碳原子都有一个未参与杂化的2p轨道上的电子,能形成遍及整个平面的大π键,由于电子可以在整个碳原子平面上运动,因此沿石墨平面的方向导电性强。
思考8.离子晶体中一定含有金属元素吗?由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗?离子晶体中除含有离子键外,是否含有共价键?
提示:不一定。离子晶体中不一定含金属元素,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体。离子晶体中除含有离子键外,还可能含有共价键,如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2 中均含离子键和共价键。
思考9.如何判断晶体的类型?
提示:(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断;
(2)依据物质的类别判断;
(3)依据晶体的熔点判断;
(4)依据导电性判断;
(5)依据硬度和机械性能判断。
思考10.如何判断物质的熔、沸点高低?
提示:(1)不同类型的晶体,一般情况下熔、沸点:共价晶体>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、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参与比较。
(2)同种类型的晶体,构成晶体粒子间的作用力大,则熔、沸点高,反之则小。①离子晶体:结构相似且化学式中各离子个数之比相同的离子晶体中,离子半径越小(或阴、阳离子半径之和越小的),键能越大,熔、沸点就越高,如NaCl、NaBr、NaI和NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低;离子所带电荷数多的熔点较高,如MgO熔点高于NaCl。②分子晶体:在组成、结构均相似的分子晶体中,相对分子质量大的分子间作用力就大,熔点也高,如F2、Cl2、Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随相对分子质量增大,熔、沸点升高;但结构相似的分子晶体,有氢键存在的熔、沸点较高。③共价晶体:在共价晶体中,只要成键原子半径小,键能大的,熔点就高,如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。④金属晶体:在元素周期表同一周期中,主族序数越大,金属原子半径越小,其熔、沸点也就越高,如第三周期的Al、Mg、Na,熔、沸点就依次降低;而在同一主族中,金属原子半径越小的,其熔点、沸点越高。
考点一　晶体的结构与性质
1.(2024·山东卷)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是(　　)
A.金刚石(C)
B.单晶硅(Si)
C.金刚砂(SiC)
D.氮化硼(BN,立方相)
B
【解析】 金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)都为共价晶体,结构相似,则原子半径越大,键长越长,键能越小,熔、沸点越低,在这几种晶体中,键长:Si—Si>Si—C>B—N>C—C,所以熔点最低的为单晶硅。
2.(2024·广西卷)一定条件下,存在H-缺陷位的LiH晶体能吸附N2使其分解为N,随后N占据缺陷位(如图所示)。下列说法错误的是(　　)
A.c>0.5a
B.r(H-)>r(H)
C.b=d
D.LiH晶体为离子晶体
C
3.(2023·湖南卷)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a pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是(　　)
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个
C.晶胞中硼原子和碳原子构成的多面体有12个面
C
4.(1)(2024·广西卷)KMnF3立方晶胞如图所示,晶胞参数为a pm,该晶体中与一个F-紧邻的K+有　　　 　个;已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度
为　　　　　　　　g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。?
4
(2)(2023·全国乙卷)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示,晶胞中含有　　　个Mg;该物质
化学式为　　　　;B—B的最近距离为　　　　。?
1
MgB2
(3)(2022·全国乙卷)α-AgI晶体中I-作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I-构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α-AgI晶体在电池中可作为　　 　　;?
电解质
已知阿伏加德罗常数为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积
Vm= 　 　m3·mol-1(列出算式)。?
考点二　配位键
5.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是(　　)
D
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
【解析】 Q是ds区元素,焰色试验呈绿色,则Q为Cu;基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,且X能与原子序数最小的W形成化合物XW3,可知X为N、W为H;结合基态Y、Z原子有两个未成对电子,与Cu可形成CuZY4,根据原子序数关系可知Y为O、Z为S。综上所述,W、X、Y、Z、Q分别为H、N、O、S、Cu。W、Y、Z分别为H、O、S,S单质常温下呈固态,其沸点高于氧气和氢气,O2和H2均为分子晶体,O2的相对分子质量大于H2的,O2的范德华力大于H2的,所以沸点O2>H2,即沸点S>O2>H2,故A正确;
6.(2023·辽宁卷)某种镁盐具有良好的电化学性能,其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W、Y原子序数之和等于Z,Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是(　　)
A.W与X的化合物为极性分子
B.第一电离能:Z>Y>X
C.Q的氧化物是两性氧化物
D.该阴离子中含有配位键
A
【解析】 W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W形成1个单键且核电荷数最小,W为H;X形成4个单键,核电荷数大于H,且小于其他三种元素,X为C;Y形成2个单键,核电荷数大于C,Y为O;W、Y原子序数之和等于Z,Z为F;Y原子价电子数为Q原子价电子数的2倍,Q为Al。W与X的化合物不一定为极性分子,如CH4就是非极性分子,A错误;同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:F>O>C,B正确;Q为Al,Al2O3为两性氧化物,C正确;该阴离子中L与Q之间形成配位键,D正确。
7.(1)(2021·全国乙卷)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是　　　 　,中心离子的配位数为　　　。?
N、O、Cl
6
【解析】 (1)H2O中的氧原子、NH3中的氮原子和Cl-中都有孤电子对,可作配位原子,故配位原子为O、N、Cl,中心离子的配位数为3+2+1=6。
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为　　 　　;H、C、N的电负性由大到小的顺序为　　　　　;1个M2+中含有　　个σ键。?
sp2、sp3
N>C>H
54
8.(2024·黑吉辽卷)环六糊精(D-吡喃葡萄糖缩合物)具有空腔结构,腔内极性较小,腔外极性较大,可包合某些分子形成超分子。图甲、图乙和图丙分别表示环六糊精结构、超分子示意图及相关应用。下列说法错误的是(　　)
A.环六糊精属于寡糖
B.非极性分子均可被环六糊精包合形成超分子
C.图乙中甲氧基对位暴露在反应环境中
D.可用萃取法分离环六糊精和氯代苯甲醚
B
【解析】 1 mol糖水解后能产生2～10 mol单糖的糖称为寡糖或者低聚糖,1 mol环六糊精水解产生 6 mol D-吡喃葡萄糖,属于寡糖,A正确;只有分子的直径适配环六糊精的空腔大小才能被环六糊精包合形成超分子,B错误;由图丙中环六糊精参与反应后,苯甲醚对位取代产物产率增大可知,图乙中甲氧基对位暴露在反应环境中,使对位的氢原子易被取代,C正确;环六糊精空腔外有多个羟基,可以和水形成分子间氢键,故环六糊精能溶解在水中,而氯代苯甲醚不溶于水,所以可以用水作为萃取剂分离环六糊精和氯代苯甲醚,D正确。

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