2019届一轮复习人教版第38讲晶体结构与性质学案

2019届一轮复习人教版第38讲晶体结构与性质学案

选修3　物质结构与性质 第38讲　晶体结构与性质 考纲要求 学法点拨 ‎1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。‎ ‎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。‎ ‎5．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。‎ ‎6．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。了解金属晶体常见的堆积方式。‎ ‎7．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。‎ 选修三《物质结构与性质》的考查常涉及1～36号元素基态原子(或离子)核外电子或价电子排布、元素的电离能和电负性的递变规律、分子(或离子)的中心原子的杂化类型的判断及分子(或离子)的立体构型的判断，涉及晶体中化学键、氢键、分子间的作用力的判断及晶胞结构的计算等。‎ 该模块理论性强、抽象，复习时要针对不同知识点采用不同的方式进行。 (1)对于核外电子排布，要在充分理解构造原理，重点掌握能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理的基础上，完成电子排布式、电子排布图(或轨道表示式)的书写；(2)对于电负性和电离能的比较，既要抓住一般规律，又要记住反常情况：(3)在理解价层电子对互斥理论和杂化轨道的基础上，理解分子(或离子)的中心原子杂化类型、分子(或离子)的空间构型和VSEPR模型之间的关系，准确解决实际问题；(4)以m＝p·V为基础突破晶体计算。 明确晶胞粒子间距离、晶胞体积、晶体密度、晶胞的空间利用率之间的相互关系，掌握不同晶体的堆积模型和性质。‎ 考点一　晶体常识与四种晶体的比较 Z ‎ ‎1．晶体 ‎(1)晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒在三维空间里呈__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__‎ ‎__无各向异性__‎ 区别 方法 熔点法 ‎__有固定__熔点 ‎__无固定__熔点 X－射线 对固体进行__X－射线衍射__实验 ‎(2)获得晶体的三种途径。‎ ‎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__。‎ ‎2．四种晶体的比较 晶体类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 ‎__分子__‎ ‎__原子__‎ 金属阳离子、‎ 自由电子 ‎__阴阳离子__‎ 粒子间的相互作用力 ‎__分子间 作用力__‎ ‎__共价键__‎ ‎__金属键__‎ ‎__离子键__‎ 硬度 ‎__较小__‎ ‎__很大__‎ 有的很大，‎ 有的很小 ‎__较大__‎ 溶、‎ 沸点 较低 ‎__很高__‎ 有的很高、‎ 有的很低 较高 溶解性 相似 相溶 难溶于一般溶剂 难溶于常见溶剂，有的与水反应 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，水溶液或熔融状态下导电 物质类别及实例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2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 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)‎ ‎、绝大多数有机物(有机盐除外)‎ SiC、SiO2)‎ ‎、绝大部分盐(如NaCl)‎ ‎3．晶体类型的5种判断方法 ‎(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断。‎ ‎①离子晶体的构成微粒是__阴、阳离子__，微粒间的作用是__离子键__。‎ ‎②原子晶体的构成微粒是__原子__，微粒间的作用是__共价键__。‎ ‎③分子晶体的构成微粒是__分子__，微粒间的作用为__分子间作用力__。‎ ‎④金属晶体的构成微粒是__金属__阳离子和__自由电子__，微粒间的作用是__金属键__。‎ ‎(2)依据物质的分类判断。‎ ‎①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的__盐类__是离子晶体。‎ ‎②大多数__非金属__单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的__酸__、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。‎ ‎③常见的单质类原子晶体有__金刚石__、__晶体硅__、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、__二氧化硅__等。‎ ‎④金属单质是__金属__晶体。‎ ‎ (3)依据晶体的熔点判断。‎ ‎ ①离子晶体的熔点__较高__。‎ ‎ ②原子晶体的熔点__很高__。‎ ‎ ③分子晶体的熔点__低__。‎ ‎ ④金属晶体多数熔点__高__，但也有少数熔点相当__低__。‎ ‎ (4)依据导电性判断。‎ ‎ ①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。‎ ‎ ②原子晶体一般为__非__导体。‎ ‎ ③分子晶体为__非__导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。‎ ‎ ④金属晶体是电的__良导体__。‎ ‎ (5)依据硬度和机械性能判断。‎ ‎ ①离子晶体硬度__较大__、硬而脆。‎ ‎ ②原子晶体硬度__大__。‎ ‎ ③分子晶体硬度__小__且较脆。‎ ‎ ④金属晶体多数硬度__大__，但也有硬度__较小__的，且具有延展性。‎ ‎4．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)同种晶体类型熔、沸点的比较。‎ ‎ ①原子晶体：(比较共价键强弱)‎ ‎ 原子半径越小→键长越短→键能越大→共价键越强→熔、沸点越高。‎ ‎ 如熔点：金刚石__>__碳化硅__>__晶体硅 ‎ ②离子晶体：(比较离子键强弱或晶格能大小)‎ ‎ a．一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越大，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO__>__NaCl__>__CsCl。‎ ‎ b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。‎ ‎③分子晶体：(比较分子间作用力大小)‎ ‎ a．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。如沸点H2O__>__H2Te__>__H2Se__>__H2S。‎ b．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。‎ c．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。‎ d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。‎ 如熔、沸点：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，如溶、沸点：Na__<__Mg__<__Al。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)凡是有规则外形的固体一定是晶体(　×　)‎ ‎(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性(　√　)‎ ‎(3)金属晶体导电的原因是在电场作用下电子定向移动(　√　)‎ ‎(4)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。(　×　)‎ ‎(5)熔融态物质凝固就得到晶体(　×　)‎ ‎(6)晶体有一定的熔、沸点(　√　)‎ ‎(7)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法：是否具有固定的熔沸点(　×　)‎ ‎(8)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(　×　)‎ ‎(9)在分子晶体中一定有范德华力和化学键(　×　)‎ ‎(10)在石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力(　√　)‎ ‎(11)金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高(　×　)‎ ‎(12)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(　×　)‎ ‎(13)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(　×　)‎ ‎(14)离子晶体中一定不含有共价键(　×　)‎ ‎(15)分子晶体或原子晶体中一定不含离子键(　√　)‎ ‎2．CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有较多相似，你知道原因吗？ 解析：物理性质有较大差异是因为晶类型不同，SiO2是原子晶体，CO2(固态)是分子晶体；化学性质相似是因为SiO2和CO2均是酸性氧化物。‎ 题组一　晶体类型的判断 ‎1．NF3可由NH3和F2在Cu作催化剂条件下反应直接得到：4NH3＋‎3F2NF3＋3NH‎4F。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有__abd__ a．离子晶体　　　　b．分子晶体 c．原子晶体　　d．金属晶体 ‎[解析]　NH3、F2和NF3为分子晶体，NH‎4F为离子晶体，Cu为金属晶体。‎ ‎2．(2018·经典习题选萃)有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下表： 熔点/℃‎ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应 A ‎811‎ 较大 易溶 水溶液或熔融导电 白色沉淀 B ‎3 500‎ 很大 不溶 不导电 不反应 C ‎－114.2‎ 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀 ‎(1)晶体的化学式分别为A__NaCl__、B__C__、C__HCl__。‎ ‎(2)晶体的类型分别是A__离子晶体__、B__原子晶体__、C__分子晶体__。‎ ‎(3)晶体中微粒间作用力分别是A__离子键__、B__共价键__、C__范德华力__。‎ ‎[解析]　根据晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键：C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。‎ 题组二　晶体结构的分析与溶沸点的比较 ‎3．(2018·试题调研)下表为钠的卤化物和硅的卤化物的熔点： NaX NaF NaCl NaBr Nal 熔点/℃‎ ‎995‎ ‎801‎ ‎775‎ ‎651‎ SiX4‎ SiF4‎ SiCl4‎ SiBr4‎ SiI4‎ 熔点/℃‎ ‎－90.2‎ ‎－70.4‎ ‎5.2‎ ‎120.5‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是__钠的卤化物是离子晶体，硅的卤化物是分子晶体__。‎ ‎(2)NaF的熔点比NaBr的熔点高的原因是__F－半径比Br－小，NaF离子键键能比NaBr大__。SiF4的熔点比SiBr4的熔点低的原因是__SiF4的相对分子质量比SiBr4小，SiF4的分子间作用力比SiBr4小__。‎ ‎(3)NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为__NaF>NaBr__，硬度大小为__NaF>NaBr__。‎ ‎4．(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石中属于原子晶体的有__SiC、Si、金刚石__，其熔点高低顺序为__金刚石>SiC>Si__，理由是__C—C、C—Si、Si—Si的键长依次增大，键能依次减小，熔点依次降低__。 ‎(2)干冰、冰二者的熔点较高的是__冰__，其理由是__冰晶体中分子间存在氢键__。‎ ‎(3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是__CS2和CO2均为分子晶体，CS2的相对分子质量大，分子间作用力大，因此CS2熔、沸点高于CO2__。‎ ‎(4)BN、MgBr2、SiCl4的熔点由高到低的顺序为__BN>MgBr2>SiCl4__。‎ ‎(5)NaF的熔点__>__(填“>”“＝”或“<”)‎ BF的熔点，其原因是__两者均为离子化合物。且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低__。‎ ‎[解析]　(1)SiC、Si、金刚石为原子晶体，原子晶体中共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高。‎ ‎(2)冰晶体中含有氢键，熔点反常得高。‎ ‎(3)CS2、CO2均为分子晶体，组成、结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。‎ ‎(4)BN为原子晶体，MgBr2为离子晶体，SiCl4为分子晶体，因而熔点BN>MgBr2>SiCl4。‎ ‎5．(2018·经典习题选萃)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 硅晶体：1 410‎ Na：98‎ HCl：－115‎ KCl 硼晶体：2 300‎ K：64‎ HBr：－89‎ RbCl 二氧化硅：1 732‎ Rb：39‎ HI：－51‎ MgO：2 800‎ 据此回答下列问题：‎ ‎(1)由表格中数据可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：‎ ‎①A组属于__原子__晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是__共价键__；‎ ‎②硅的熔点低于二氧化硅，是由于__Si—Si键键能小于Si—O键键能__；‎ ‎③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：__硼晶体大于硅晶体__；‎ ‎(2)B组晶体中存在的作用力是__金属键__，其共同的物理性质是__①②③④__(填序号)，可以用__电子气__理论解释。‎ ‎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__HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多__。‎ ‎(4)D组晶体可能具有的性质是__②④__(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组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为__NaCl>KCl>RbCl__，MgO晶体的熔点高于前三者，其原因解释为__MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高__。‎ ‎[解析]　(1)A组由非金属元素组成，熔点最高，属于原子晶体，熔化时需破坏共价键。 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体熔、沸点高，硬度大。‎ ‎(2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“电子气理论”解释相关的性质。‎ ‎(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。‎ ‎(4)D组是离子化合物，熔点较高，具有离子晶体的性质。‎ ‎(5)晶格能大小与离子电荷数和离子半径有关，电荷数越多，半径越小，品格能越大，熔点越高。‎ 考点二　晶胞与典型晶体模型及相关计算 Z ‎ ‎1．晶胞 ‎(1)晶胞：是描述晶体结构的__基本单元__。‎ ‎(2)晶体与晶胞的关系：整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“__无隙并置__”而成，‎ 晶胞是晶体结构中的基本__重复__单元，晶胞的结构可以反映晶体的结构。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法：如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有　　属于这个晶胞。‎ ‎(4)晶胞组成的计算规律 ‎①平行六面体形晶胞数目的计算。‎ ‎②非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子对六边形的贡献为，那么每一个六边形实际有6×＝2个碳原子。‎ 又如，在六棱柱晶胞(如图所示MgB2的晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层各3个)共有，底面上的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×＋2×＝3，硼原子个数为6。‎ ‎2．常见典型晶体模型 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°28′__‎ ‎(3)最小碳环由__6__个C组成且6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 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－‎ 分 子 晶 体 干冰 ‎(1)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分子周围等距紧邻的CO2分子有__12__个 金 属 晶 体 简单 立方 堆积 典型代表Po，配位数为__6__，空间利用率__52%__‎ 面心 立方 最密 又称为铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为__12__，空间利用率__74%__‎ 堆积 体心 立方 堆积 又称为钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为__8__，空间利用率__68%__‎ 六方 最密 堆积 又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为__12__，空间利用率__74%__‎ ‎3．石墨晶体 石墨晶体是混合型晶体，呈层状结构。同层内碳原子以__共价键__形成正六边形平面网状结构，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是__sp2杂化__。层与层之间以__分子间作用力__结合。所以石墨晶体熔、沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。‎ ‎4．离子晶体的晶格能：‎ ‎(1)定义：__气态离子__形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：__kJ·mol－1__。‎ ‎(2)影响因素 ‎①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越__大__。‎ ‎②离子的半径：离子的半径越__小__，晶格能越大。‎ ‎(3)与离子晶体性质的关系 晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，形成的离子晶体越__稳定__，且熔点越__高__，硬度越__大__。‎ ‎5．晶体结构的相关计算 ‎(1)晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×。‎ ‎(2)空间利用率＝。‎ ‎(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)。‎ ‎①面对角线长＝a。‎ ‎②体对角线长＝a。‎ ‎③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。‎ ‎④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”(　×　)‎ 提示：晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”。‎ ‎(2)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同。(　×　)‎ ‎(3)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(　√　)‎ ‎(4)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用(　×　)‎ ‎(5)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。(　√　)‎ ‎(6)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个。(　√　)‎ ‎(7)NaCl表示一个氯化钠分子是由一个钠离子和一个氯离子构成的。(　×　)‎ ‎(8)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。(　×　)‎ ‎(9)在NaCl晶体中，将一个Na＋周围最近的Cl－连起来，是一个正八面体。(　√　)‎ ‎2．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是__2∶1__，乙中a与b的个数比是__1∶1__，丙中一个晶胞中有__4__个c离子和__4__个d离子。 ‎3．在晶体模型中，金刚石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？‎ 解析：不一样，金刚石中表示的是C—C共价键，而干冰中的“棍”表示分子间作用力；分子晶体中多数含有化学键(如CO2中含CO键)，少数则不存在化学键(如稀有气体形成的晶体)。‎ 题组一　晶胞中粒子个数的计算 ‎1．(2018·宁夏银川校级期中)某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未画出)，晶胞中A、B、C的原子个数比为(　A　)‎ A．1∶3∶1　　 B．2∶3∶1‎ C．2∶2∶1 D．1∶3∶3‎ ‎2．(2018·试题调研)磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为(　B　)‎ A．Mn2Bi B．MnBi C．MnBi3 D．Mn4Bi3‎ ‎[解析]　由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为12×＋2×＋1＋6×＝6(个)，则两者的原子个数比为6∶6＝1∶1。‎ 题组二　晶胞相关参数的计算。‎ ‎3．(2018·试题调研)NaCl晶体结构如图所示，现测知NaCl晶体中Na＋与Cl－平均距离为acm，该晶体密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为(　C　)‎ A． B． C． D． ‎[解析]　NaCl晶体中Na＋与Cl－平均距离为acm，则晶胞棱长为2acm，晶胞体积为(2acm)3，晶胞中Na＋离子数目为1＋12×＝4、Cl－离子数目为8×＋6×＝4，则晶胞质量为4×。则ρg·cm－3×(2acm)3＝4×，解得NA＝。‎ ‎4．(2016·海南化学)M是第四周期元素，最外层以只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题： ‎(1)单质M的晶体类型为__金属晶体__，晶体中原子间通过__金属键__作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为__12__。‎ ‎(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为__1s22s22p63s23p5__，其同周期元素中，第一电离能最大的是__Ar__(写元素符号)。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是__HClO4__(写化学式)，该酸根离子的立体构型是__正四面体__。‎ ‎(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。‎ ‎①该化合物的化学式为__CuCl__，已知晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为__或__g·cm－3。(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数值为NA)‎ ‎②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是__Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)__。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为__[Cu(NH3)4]2＋__。‎ ‎[解析]　根据题给信息推断M为铜元素，Y为氯元素。‎ ‎(1)单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为12。‎ ‎(2)氯元素为17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最强的是HClO4，该酸根离子中氯原子中为sp3杂化，没有孤电子对，立体构型为正四面体形。‎ ‎(3)①根据晶胞子结构利用均摊法分析，每个晶胞中含有铜原子个数为8×＋6×＝4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl；1 mol晶胞中含有4 mol CuCl,1 mol晶胞的质量为4×‎99.5 g，根据晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为g·cm－3或g·cm－3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物。溶液中＋1价的铜在空气中被氧化为＋2价，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。‎ ‎5．(1)(2016课标全国甲，37节选)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题： 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。‎ ‎①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为__3:1__。‎ ‎②若合金的密度为dg·cm－3，晶胞参数a＝__()×107__nm。‎ ‎(2)(2018·河南中原名校仿真模拟联考)碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构(如下图)中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有__4__个，与碳原子等距离最近的碳原子有__12__个。已知碳化硅晶胞边长为apm，则碳化硅的密度为____g·cm－3。‎ ‎[解析]　(1)①Cu原子位于面心，个数为6×＝3，Ni原子位于顶点，个数为8×＝1，铜原子与镍原子的数量比为3︰1。②以该晶胞为研究对象，则g＝d g·cm－3×(a×10－‎7cm)3，解得a＝×107。‎ ‎(2)碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个。该晶胞中含有碳原子个数为8×＋6×＝4，硅原子个数为4，则根据公式m＝ρ·V可得a3×10－‎30cm－3×ρ×NA＝4×‎40g，则ρ＝g·cm－3＝g·cm－3。‎ 题组二　典型晶体模型的结构分析 ‎6．(2018·经典习题选萃)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： ‎(1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接__3__个六元环，每个六元环占有__2__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__12__个六元环，六元环中最多有__4__个C原子在同一平面。‎ ‎[解析]　(1)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得，在石墨烯晶体中，每个C原子应连接3个六元环，每个六元环由6个C原子构成，每个六元环所占有的C原子数为6×＝2；‎ ‎(2)在金刚石晶体中，每个C原子与其他4个C原子相连，每个C原子连接的六元环个数应为12个，而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为109°28′，形成正四面体，由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。‎ ‎7．(2018·江苏南京质检)下列是钠、钋、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。 ‎(1)辨别晶胞(请填相应的编号)。‎ ‎①钠晶胞是__E__；②钋晶胞是__C__；③金刚石晶胞是__D__；④干冰晶胞是__B__；⑤氯化钠晶胞是__A__。‎ ‎(2)钋晶胞的堆积方式是__简单立方堆积__，钠晶胞的堆积方式是__体心立方堆积__。‎ ‎(3)与冰的晶体类型相同的是__B__(填编号)。‎ ‎(4)在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示)。已知冰的升华热是51kJ/mol－1，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11kJ/mol－1)，则冰晶体中氢键的“键能”是__20__kJ/mol－1。‎ ‎[解析]　A为NaCl的晶胞，B为干冰的晶胞，C为钋的晶胞，D为金刚石的晶胞，E为钠的晶胞，与冰的晶体类型相同的是B。(4)冰晶体中每摩尔水形成2mol氢键，冰升华吸热51kJ，需破坏范德华力及氢键，故氢键的“键能”是＝20kJ·mol－1。‎ ‎8．(2017课标全国Ⅲ，35)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题： ‎(1)Co基态原子核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2__。元素Mn与O中，第一电离能较大的是__O__，基态原子核外未成对电子数较多的是__Mn__。‎ ‎(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__sp__和__sp3__。‎ ‎(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为__H2O>CH3OH>CO2>H2__，原因是__H2O与CH3OH均为极性分子，H20中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大__。‎ ‎(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在__离子键和π键(Π键)__。‎ ‎(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r(O2－)为__0.148__nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为α′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为__0.076__nm。‎ ‎[解析]　(1)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63S23p63d74s2或[Ar]3d74s2。O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的3d轨道中5个电子均未成对，后者的2p轨道中有2个电子未成对，所以Mn 的基态原子核外未成对电子数较多。(2)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp2杂化。(3)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(4)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。(5)因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4倍，则有[4r(O2－)]2＝‎2a2，解得r(O2－)＝×0.420 nm≈0.148nm；MnO也属于NaCl 型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代人数据解得r(Mn2＋)＝0.076nm。‎ 萃取精华：‎ ‎1．计算晶体密度的方法 ‎2．计算晶体中微粒间距离的方法 要点速记：‎ ‎1．熟悉四种晶体类型 原子晶体、分子晶体、离子晶体、金属晶体 ‎2．熟记四种晶体的结构 干冰、NaCl晶体、CsCl晶体、金刚石 ‎3．判断熔点高低的一般规律 原子晶体>离子晶体>分子晶体 ‎4．牢记立方体晶胞分摊粒子数的四条规律 ‎(1)顶点粒子数× ‎(2)棱上粒子数× ‎(3)面心粒子数× ‎(4)体心粒子数×1‎