2021届一轮复习苏教版选修第三单元 晶体的结构与性质学案(江苏专用)

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文档介绍

2021届一轮复习苏教版选修第三单元 晶体的结构与性质学案(江苏专用)

第三单元 晶体的结构与性质 学习任务1 晶体的组成与性质 一、晶体 ‎1.晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 性质 特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 区别 方法 间接方法 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 ‎2.得到晶体的途径 ‎(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 ‎(1)概念:描述晶体结构特征的基本重复单位。‎ ‎(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ‎①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。‎ ‎②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。‎ 二、四种类型晶体的比较 类型 比较 ‎ 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成微粒 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 微粒间的相互作用力 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 难溶于任何常见溶剂 难溶(有的能发生反应)‎ 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 固态、熔融态一般不导电,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,水溶液或熔融状态导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、‎ 酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机 物(有机盐除外)‎ 部分非金属单质(如金刚石、硅、‎ 晶体硼)、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)‎ 三、晶体熔、沸点的比较 ‎1.不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。‎ ‎(2)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.同种类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)原子晶体 ―→―→―→ 如熔点:金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎(2)离子晶体 一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。‎ ‎(3)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、沸点反常地高,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同分异构体物质中支链越多,熔、沸点越低。‎ 例如:CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>‎ ‎(4)金属晶体 金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al。‎ ‎1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。‎ ‎(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过X射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体。(  )‎ ‎(2)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(  )‎ ‎(3)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(  )‎ ‎(4)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。(  )‎ ‎(5)离子晶体一定都含有金属元素。(  )‎ ‎(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。(  )‎ ‎(7)固态物质一定是晶体。(  )‎ ‎(8)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(  )‎ ‎(9)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。(  )‎ 答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√‎ ‎(7)× (8)× (9)√‎ ‎2.下列物质:①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ‎⑤晶体氩 ⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ‎⑩碳化钙 ⑪碳化硅 ⑫干冰 ⑬过氧化氢 ‎(1)属于原子晶体的化合物:________。‎ ‎(2)直接由原子构成的晶体:________。‎ ‎(3)直接由原子构成的分子晶体:________。‎ ‎(4)由极性分子构成的晶体是________,含有非极性键的离子晶体是________,属于分子晶体的单质是________。‎ 答案:(1)①⑪ (2)①⑤⑧⑪ (3)⑤‎ ‎(4)②⑬ ⑨⑩ ④⑤‎ ‎ ‎(1)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;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;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。‎ ‎(2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含有阴离子,如金属晶体。‎ ‎(3)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为98 ℃,尿素的熔点为132.7 ℃。 ‎ ‎3.(1)O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。‎ ‎(2)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于________晶体。‎ ‎(3)Mg、Si、Cl的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是______________(填化学式)。‎ 解析:(1)H2O、H2O2均属于分子晶体而NaH属于离子晶体。‎ ‎(2)Fe(CO)5的熔、沸点低,为分子晶体。‎ ‎(3)硅属于原子晶体、Mg属于金属晶体、Cl2为分子晶体,因此熔点由高到低的排列顺序是Si、Mg、Cl2。‎ 答案:(1)分子晶体 离子晶体 (2)分子 (3)Si、Mg、Cl2‎ 提升一 晶体类型的判断 ‎1.下列数据是对应物质的熔点(℃),据此作出的下列判断中错误的是(  )‎ Na2O NaCl AlF3‎ AlCl3‎ ‎920‎ ‎801‎ ‎1 291‎ ‎190‎ BCl3‎ Al2O3‎ CO2‎ SiO2‎ ‎-107‎ ‎2 073‎ ‎-57‎ ‎1 723‎ A.铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体 B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 解析:选B。从表中各物质的熔点可以看出,AlCl3、BCl3、CO2形成的晶体均是分子晶体。‎ ‎2.现有几组物质的熔点(℃)数据:‎ A组 B组 C组 D组 金刚石:3 550‎ Li:181 ‎ HF:-83 ‎ NaCl:801 ‎ 硅晶体:1 410‎ Na:98 ‎ HCl:-115 ‎ KCl:776 ‎ 硼晶体:2 300‎ K:64 ‎ HBr:-89 ‎ RbCl:718 ‎ 二氧化硅:1 723‎ Rb:39‎ HI:-51 ‎ CsCl:645 ‎ 据此回答下列问题:‎ ‎(1)A组属于__________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是__________。‎ ‎(2)B组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 ‎(3)C组中HF熔点反常是由于___________________________________________。‎ ‎(4)D组晶体可能具有的性质是__________(填序号)。‎ ‎①硬度小 ②水溶液能导电 ‎③固体能导电 ④熔融状态能导电 ‎(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析:(1)根据表中数据知A组熔点很高,属原子晶体,是由原子通过共价键形成的;(2)B组为金属晶体,具有①②③④四条共性;(3)HF中存在分子间氢键,故其熔点反常;(4)D组属于离子晶体,具有②④两条性质;(5)D组属于离子晶体,其熔点与离子键的强弱有关。‎ 答案:(1)原子 共价键 ‎ ‎(2)①②③④‎ ‎(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗更多能量(只要答出HF分子间能形成氢键即可)‎ ‎(4)②④‎ ‎(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)SiH4>GeH4>SnH4‎ B.KCl>NaCl>MgCl2>MgO C.MgBr2<SiCl4<BN D.金刚石>晶体硅>钠 解析:选D。A项物质均为结构相似的分子晶体,其熔点取决于分子间作用力的大小,一般来说,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,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SiCl4为分子晶体,MgBr2为离子晶体,BN为原子晶体,故SiCl4的熔点最低;D项,原子晶体的熔点取决于共价键的键能,键能与键长成反比,金刚石C—C键的键长更短些,所以金刚石的熔点比晶体硅高,原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高,则金刚石和晶体硅的熔点比钠的高。‎ ‎4.(1)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“>”)。‎ ‎(2)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析:(1)NiO、FeO都为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于离子键的强弱,离子半径越大,熔点越低。(2)硅烷是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高。‎ 答案:(1)> (2)硅烷的相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高 对于物质熔、沸点的判断,首先看物质的状态,一般情况下固体>液体>气体;二是看物质所属类型,一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意不是绝对的,‎ 如氧化铝的熔点大于晶体硅),结构类型相同再根据相应规律进行判断。同类型晶体熔、沸点比较思路为原子晶体:共价键键能→键长→原子半径;分子晶体:分子间作用力→相对分子质量;离子晶体:离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。 ‎ 学习任务2 常见晶体结构模型的微观结构分析 ‎1.典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 原子晶体 金刚石 ‎(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合,形成正四面体结构 ‎(2)键角均为109.5°‎ ‎(3)最小碳环由6个C原子组成且6个原子不在同一平面内 ‎(4)每个C参与4个C—C键的形成,C原子数与C—C键数之比为 1∶2‎ SiO2‎ ‎(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构 ‎(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,n(Si)∶n(O)=‎ ‎ 1∶2‎ ‎(3)最小环上有12个原子,即6个O,6个Si 分 子 晶 体 干冰 ‎(1)每8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子 ‎(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个 离 子 晶 体 NaCl型 ‎(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个,每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个 ‎(2)每个晶胞中含4个Na+和4个Cl-‎ CsCl型 ‎(1)每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有8个,每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有6个 ‎(2)如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl-‎ ‎2.晶胞中微粒的计算方法——均摊法 均摊法 ‎1.下图为三种离子晶体晶胞示意图(•阳离子,阴离子),以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:A________、B________、C________。‎ 解析:在A中,含M、N的个数相等,故组成表达式为MN;在B中,含M:×4+1=‎ (个),含N:×4+2+4×=(个),N(M)∶N(N)=∶=1∶3,故组成表达式为MN3;在C中,含M:×4=(个),含N为1个,故组成表达式为MN2。‎ 答案:MN MN3 MN2‎ ‎2.下列是几种常见的晶胞结构,请填写晶胞中含有的粒子数。‎ A.NaCl(含________个Na+,________个Cl-)‎ B.干冰(含________个CO2)‎ C.CaF2(含________个Ca2+,________个F-)‎ D.金刚石(含________个C)‎ 答案:A.4 4 B.4 C.4 8 D.8‎ ‎ ‎(1)在晶胞微粒个数的计算过程中,不要形成思维定式,不能对任何形状的晶胞都使用上述计算方法。不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子是被几个晶胞共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共用。‎ ‎(2)判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时,要注意运用三维想象法。例如:NaCl晶体中,Na+周围等距且紧邻的Na+数目(Na+用“。”表示):‎ 每个面上都有4个,共计12个。 ‎ 提升一 晶胞的结构 ‎1.(1)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________。‎ ‎(2)Mg与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。‎ 解析:(1)一个晶胞中M原子的个数为12×+9=12;一个晶胞中C60的个数为8×+6×=4,M与C60的个数比为3∶1,故该材料的化学式为M3C60。‎ 答案:(1)12 M3C60 (2)2∶1‎ ‎2.(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以________相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献________个原子。‎ ‎(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为________,该功能陶瓷的化学式为________。‎ ‎(3)元素X位于第4周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。‎ ‎①在1个晶胞中,X离子的数目为________。‎ ‎②该化合物的化学式为________。‎ 解析:(1)单质硅与金刚石都属于原子晶体,其中原子与原子之间以共价键结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献6×=3个原子。‎ ‎(2)B原子半径大于N原子半径,所以白球是B原子,灰球是N原子。其中B原子的个数是1+8×=2,N原子的个数是1+4×=2。所以该物质的化学式是BN。‎ ‎(3)X的核外电子排布式为[Ar]3d104s2,则X为锌,Y的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,则Y为硫。1个晶胞中X离子数目为8×+6×=4,Y的离子数目为4,X与Y的离子数目比为1∶1,则该化合物的化学式为ZnS。‎ 答案:(1)共价键 3 (2)2 BN (3)①4 ②ZnS 提升二 晶胞的计算 ‎3.(1)立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为________________g·cm-3(列式并计算),a位置S2-与b位置Zn2+之间的距离为________pm。‎ ‎(2)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。‎ ‎①该化合物的化学式为__________;D的配位数为____________;‎ ‎②列式计算该晶体的密度:________________g·cm-3。‎ 解析:(1)用均摊法算出每个晶胞中含4个Zn2+和4个S2-,其质量为4× g,其体积是(540.0×10-10 cm)3,所以其密度为=4.1 (g·cm-3)。若把该晶胞均分为8个小立方,则b(Zn2+)处于小立方体的正中心,它与顶点a(S2-)的距离为晶胞体对角线的,即(540.0 pm×)/4=135 pm。(2)①由题意可知:A为F元素,B为K元素,C为Fe元素,D为Ni元素。根据晶胞结构可知:F原子个数为16×+4×+2=8,K原子个数为8×+2=4,Ni原子个数为8×+1=2,则化学式为K2NiF4。由图示可看出在每个Ni原子的周围有6个F原子,故Ni的配位数为6。②该晶体的密度为=3.4 (g·cm-3)。‎ 答案:(1)=4.1 135 ‎(2)①K2NiF4 6‎ ‎②=3.4‎ ‎4.(1)(2018·高考全国卷Ⅰ)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为__________________ g·cm-3(列出计算式)。‎ ‎(2)(2018·高考全国卷Ⅱ)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为________g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为________nm。‎ ‎(3)晶胞有两个基本要素:‎ ‎①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0)。则D原子的坐标参数为______________。‎ ‎②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为________________________________________________________________________‎ g·cm-3(列出计算式即可)。‎ ‎(4)O和Na能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm, F 的化学式为__________;晶胞中O原子的配位数为______;列式计算晶体F的密度(g·cm-3):________________________________________________________________________。‎ ‎(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:‎ ‎ ‎ 石墨烯晶体   金刚石晶体 ‎①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。‎ ‎②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。‎ 解析:(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×+6×=4,含Li的个数为8,1 cm=107 nm,代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm-3。‎ ‎(2)该晶胞中Fe2+位于棱上和体心,个数为12×+1=4,S位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,故晶体密度为×4 g÷(a×10-7 cm)3=×1021 g·cm-3。根据晶胞结构,S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长,即为晶胞边长的,故该正八面体的边长为a nm。‎ ‎(3)①对照晶胞图示、坐标系以及A、B、C点坐标,选A点为参照点,观察D点在晶胞中位置(体对角线处),由B、C点坐标可以推知D点坐标。②类似金刚石晶胞,1个晶胞含有8个锗原子,ρ=×107 g·cm-3。‎ ‎(4)该晶胞中含有8个Na+、4个O2-,故化学式为Na2O,O原子的配位数为8;一个晶胞的质量为×62 g,故密度为 g·cm-3=2.27 g·cm-3。‎ ‎(5)①由图中石墨烯的结构可知,每个碳被3个六元环所共有,每个六元环占有的碳原子数为6×=2。②金刚石晶体中每个碳原子被12个六元环所共有。六元环中C原子采取sp3杂化,为空间六边形结构,最多有4个C原子共平面。‎ 答案:(1) ‎(2)×1021 a ‎(3)① ②×107‎ ‎(4)Na2O 8  g·cm-3=2.27 g·cm-3‎ ‎(5)①3 2 ②12 4‎ ‎1.(晶体类型的判断)(2019·高考全国卷Ⅲ)苯胺()的晶体类型是________。‎ 答案:分子晶体 ‎2.(晶体熔、沸点高低的比较)(1)(2019·高考全国卷Ⅰ)一些氧化物的熔点如表所示:‎ 氧化物 Li2O MgO P4O6‎ SO2‎ 熔点/℃‎ ‎1 570‎ ‎2 800‎ ‎23.8‎ ‎-75.5‎ 解释表中氧化物之间熔点差异的原因:______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)(2017·高考全国卷Ⅰ)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)(2016·高考全国卷Ⅲ)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是____________________________________________。‎ 答案:(1)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。离子键强弱:MgO>Li2O。分子间作用力(相对分子质量):P4O6>SO2 (2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体 ‎3.(晶胞的相关计算)(1)(2019·高考江苏卷)一个Cu2O晶胞(如图所示)中,Cu原子的数目为______。‎ ‎(2)(2017·高考全国卷Ⅰ)①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为__________nm,与K紧邻的O个数为__________。‎ ‎②在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于________位置,O处于________位置。‎ ‎(3)(2017·高考江苏卷)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物 Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2 所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为______________。‎ 解析:(2)①根据晶胞结构可知,K与O间的最短距离为面对角线的一半,即nm≈0.315 nm。与K紧邻的O个数为12(同层4个,上、下层各4个)。‎ ‎(3)能量越低越稳定,从题图2知,Cu替代a位置Fe型会更稳定,其晶胞中Cu位于8个顶点,N(Cu)=8×=1,Fe位于面心,N(Fe)=6×=3,N位于体心,N(N)=1,其化学式为Fe3CuN。‎ 答案:(1)4 (2)①0.315(或×0.446) 12 ②体心 棱心 (3)Fe3CuN 一、单项选择题 ‎1.某晶体中含有极性键,关于该晶体的说法错误的是(  )‎ A.不可能有很高的熔、沸点 B.不可能是单质 C.可能是有机物 D.可能是离子晶体 解析:选A。A.在SiO2晶体中含有极性共价键Si—O键,由于该晶体是原子晶体,原子之间通过共价键结合,断裂需要吸收很高的能量,因此该物质的熔、沸点很高,错误。B.同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键,不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键,因此含有极性键的物质不可能是单质,正确。C.若该极性键存在于含有C元素的化合物中,如CH4、CH3CH2OH等,则相应的物质是有机物,正确。D.离子化合物中一定含有离子键,可能含有极性共价键,如NaOH,也可能含有非极性共价键,如Na2O2,因此含有极性键的化合物可能是离子晶体,正确。‎ ‎2.下列性质适合于某种原子晶体的是(  )‎ A.熔点1 070 ℃,易溶于水,水溶液导电 B.熔点10.32 ℃,液态不导电,水溶液导电 C.能溶于CS2,熔点112 ℃,沸点444.6 ℃‎ D.熔点3 550 ℃,很硬,不溶于水,不导电 解析:选D。由原子晶体所具有的一般特点:熔、沸点高,硬度大,不溶于水等性质,可以推断D项描述的晶体是原子晶体。‎ ‎3.下面有关晶体的叙述中,不正确的是(  )‎ A.金刚石网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子 B.氯化钠晶体中,每个Na+周围等距且紧邻的Na+共有6个 C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围等距且紧邻8个Cl-‎ D.干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻12个CO2分子 解析:选B。氯化钠晶体中,每个Na+周围等距且紧邻的Na+共有12个,等距且紧邻的Cl-共有6个。‎ ‎4.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.液氮汽化时,分子内共价键不会发生断裂 D.凡有规则外形的固体一定是晶体 解析:选C。A项SiO2中存在极性键;B项HF分子间存在氢键,故HF的沸点高。‎ ‎5.下列有关化学键与晶体结构的说法正确的是(  )‎ A.两种元素组成的分子中一定只有极性键 B.CO2与SiO2晶体类型相同 C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物 D.只要含有离子键的晶体就是离子晶体 解析:选D。本题可用举例法判断,选项A中如H2O2和C2H6分子中既含有极性键又含有非极性键,A错。CO2属于分子晶体,SiO2属于原子晶体,B错。对于选项C可考虑铵盐,常见的铵盐如NH4NO3只由非金属元素组成,但属于离子化合物,C错。‎ ‎6.下面的排序不正确的是(  )‎ A.晶体熔点由低到高:CF4碳化硅>晶体硅 C.熔点由高到低:Na>Mg>Al D.离子键强弱:NaF>NaCl>NaBr>NaI 解析:选C。选项A中晶体熔点与分子间作用力有关,相对分子质量越大,分子间作用力越大,选项A正确;选项B中硬度与共价键的键能有关,由于Si—Si 键的键长>C—Si 键的键长>C—C键的键长,键长越长,键能越小,选项B正确;选项C中熔点与金属键的强弱有关,金属性越强,金属键越弱,因此正确的顺序为Al>Mg>Na,‎ 选项C错误;选项D中离子键强弱与离子半径和离子所带电荷数有关,选项D正确。‎ 二、不定项选择题 ‎7.如图为冰晶体的结构模型,大球代表O原子,小球代表H原子,下列有关说法正确的是(  )‎ A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B.冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体 C.水分子间通过H—O键形成冰晶体 D.冰晶体熔化时,水分子之间的空隙减小 解析:选AD。冰是水分子之间通过氢键结合而成的分子晶体,B、C错误。‎ ‎8.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4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BC。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原子以共价键相结合,C正确;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。‎ ‎9.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。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞,则下列说法正确的是(  )‎ 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.晶体中与每个K+距离最近的K+有6个 解析:选A。由题中的晶胞结构知:有8个K+位于顶点,6个K+位于面心,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O数为12×+1=4个,所以超氧化钾的化学式为KO2;每个K+周围有6个O,每个O周围有6个K+,与每个K+距离最近的K+有12个。‎ 三、非选择题 ‎10.下图为几种晶体或晶胞的示意图: ‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)上述晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。‎ ‎(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。‎ ‎(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同,NaCl晶体的熔点________(填“大于”或“小于”)MgO晶体,原因是_____________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子,CaCl2晶体中Ca2+的配位数为________。‎ ‎(5)冰的熔点远高于干冰,除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外,还有一个重要的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________。‎ 答案:(1)金刚石晶体 ‎(2)金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰 ‎(3)小于 MgO晶体中离子所带的电荷数大于NaCl晶体中离子所带的电荷数,且r(Mg2+)<r(Na+)、r(O2-)<r(Cl-)‎ ‎(4)4 8 (5)H2O分子之间能形成氢键 ‎11.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可做高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。‎ ‎(1)基态硼原子的电子排布式为__________________________________________。‎ ‎(2)关于这两种晶体的说法,正确的是________(填序号)。‎ a.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 c.两种晶体中的B—N键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体 ‎(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________,其结构与石墨相似却不导电,原因是_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为________。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是____________________________________________。‎ ‎(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________mol配位键。‎ 解析:(1)B的原子序数为5,故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。‎ ‎(2)立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有σ键和π键无关,与晶体的结构有关,即立方相氮化硼晶体为原子晶体,硬度较大,a错误;六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似,根据石墨晶体可知其层和层之间是靠范德华力结合的,故其作用力小,质地较软,b正确;B和N都是非金属元素,两种晶体中的B—N键都是共价键,c正确;六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似,属于混合型晶体,立方相氮化硼晶体为原子晶体,d错误。‎ ‎(3)六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似,同一层上的原子在同一平面内,根据六方相氮化硼晶体的晶胞结构可知,1个B原子与3个N原子相连,故为平面三角形结构;由于B最外层有3个电子,都参与了成键,层与层之间没有自由移动的电子,故不导电。‎ ‎(4)立方相氮化硼晶体的结构与金刚石相似,故B原子为sp3‎ 杂化;该晶体存在地下约300 km的古地壳中,因此制备需要的条件是高温、高压。‎ ‎(5)NH中有1个配位键,BF中有1个配位键,故1 mol NH4BF4含有2 mol配位键。‎ 答案:(1)1s22s22p1 (2)bc (3)平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3 高温、高压 (5)2‎ ‎12.M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:‎ ‎(1)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。‎ ‎ (3)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析:由M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍可知,M为氧元素;R是同周期元素中最活泼的短周期金属元素,且原子序数大于氧元素,故R为钠元素;X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,故X为硫元素,Y为氯元素;Z的基态原子4s和3d轨道半充满,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故Z为铬元素。(1)S的氢化物为H2S,与H2S组成相似的O的氢化物为H2O,由于水分子间能够形成氢键,使H2O的沸点高于H2S。(2)分析Na2O的晶胞结构图,利用均摊法可知,黑球与白球的个数之比为2∶1,故黑球代表的离子为Na+。(3)在稀硫酸中,K2Cr2O7具有很强的氧化性,能把H2O2氧化,化学方程式为K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O。‎ 答案:(1)H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键 ‎(2)Na+‎ ‎(3)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O ‎13.原子序数依次增大的X、Y、Z、G、Q、R、T七种元素,核电荷数均小于36。已知X的一种1∶2型氢化物分子中既有σ键又有π键,‎ 且所有原子共平面;Z的L层上有2个未成对电子;Q原子的s原子轨道与p原子轨道电子数相等;R单质是制造各种计算机、微电子产品的核心材料;T处于周期表的ds区,原子中只有一个未成对电子。‎ ‎(1)Y原子核外共有________种不同运动状态的电子,T原子有________种不同原子轨道的电子。‎ ‎(2)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。‎ ‎(3)Z与R能形成化合物甲,1 mol甲中含________ mol化学键,甲与氢氟酸反应,生成物的分子空间构型分别为__________________。‎ ‎(4)G、Q、R氟化物的熔点如下表,造成熔点差异的原因为______________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 氟化物 G的氟化物 Q的氟化物 R的氟化物 熔点/K ‎993‎ ‎1 539‎ ‎183‎ ‎(5)向T的硫酸盐溶液中逐滴加入Y的氢化物的水溶液至过量,反应的离子方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)X单质的晶胞如图所示,一个X晶胞中有________个X原子;若X晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个X原子之间的距离为________cm(用代数式表示)。‎ 解析:根据信息推断出X为C、Y为N、Z为O、Q为Mg、R为Si、T为Cu,而结合(4)中信息可知G为Na。(1)原子中每个电子的运动状态都不相同,N原子有7个电子,故有7种运动状态不同的电子;Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7种不同原子轨道的电子。(2)注意第一电离能的反常性。(3)1 mol SiO2含4 mol Si—O键,SiO2与HF反应生成的SiF4的空间构型为正四面体形,而生成的H2O为V形。(5)氨水过量后,生成的是配离子[Cu(NH3)4]2+。(6)晶胞中原子数=×8+×6+4=8;两个C原子间最近的距离是晶胞体对角线的,即a(a为晶胞棱长),根据上述思路计算即可。‎ 答案:(1)7 7 (2)C<O<N ‎(3)4 正四面体形、V形 ‎(4)NaF与MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点最低;Mg2+的半径比Na+的半径小,Mg2+所带电荷数比Na+多,故MgF2的熔点比NaF高 ‎(5)Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH、‎ Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O ‎(6)8 ×  
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