2019届一轮复习人教版第十二章第39讲晶体结构与性质学案

2019届一轮复习人教版第十二章第39讲晶体结构与性质学案

第39讲　晶体结构与性质 考纲要求　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结构微粒、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。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。‎ 考点一　晶体和晶胞 ‎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 二者区 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 描述晶体结构的基本单元。‎ ‎(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。‎ ‎4．晶胞组成的计算——均摊法 ‎(1)原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。‎ ‎(2)方法 ‎①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。‎ ‎②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，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)被三个六边形共有，每个六边形占。‎ ‎(1)冰和碘晶体中相互作用力相同(　　)‎ ‎(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列(　　)‎ ‎(3)凡有规则外形的固体一定是晶体(　　)‎ ‎(4)固体SiO2一定是晶体(　　)‎ ‎(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块(　　)‎ ‎(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(　　)‎ ‎(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√‎ ‎1．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：‎ 试写出：‎ ‎(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。‎ ‎(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。‎ ‎(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________。‎ ‎(4)乙晶体中每个A周围结合B的个数为________。‎ 答案　(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8　(4)12‎ ‎2.下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。‎ 答案　＋3‎ 解析　R：8×＋1＝2‎ G：8×＋8×＋4×＋2＝8‎ Q：8×＋2＝4‎ R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。‎ 由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。‎ ‎3．(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。‎ ‎(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为________。‎ 答案　(1)MgB2　(2)BO 解析　(1)每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出，每个单元中，都有一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以B∶O＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化学式为BO。‎ ‎4．Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为________。‎ 答案　CuH 解析　根据晶胞结构可以判断：Cu()：2×＋12×＋3＝6；H()：6×＋1＋3＝6，所以化学式为CuH。‎ 考点二　常见晶体结构模型的微观结构分析 ‎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4个C形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。‎ ‎(2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。‎ ‎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12个。‎ ‎(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。‎ ‎3．离子晶体 ‎(1)NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。‎ ‎(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。‎ ‎4．石墨晶体 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，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。‎ ‎5．常见金属晶体的原子堆积模型 结构型式 常见金属 配位数 晶胞 面心立方最密堆积 Cu、Ag、Au ‎12‎ 体心立方堆积 Na、K、Fe ‎8‎ 六方最密堆积 Mg、Zn、Ti ‎12‎ ‎1．判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。‎ ‎(1)干冰晶体②；‎ ‎(2)氯化钠晶体①；‎ ‎(3)金刚石③；‎ ‎(4)钠④；‎ ‎(5)冰晶体⑤；‎ ‎(6)铜晶体⑥。‎ ‎2．下列是几种常见的晶胞结构，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)‎ E．体心立方(含________个原子)‎ F．面心立方(含________个原子)‎ 答案　A．4　4　B．4　C．4　8　D．8　E．2　F．4‎ ‎3．(常见晶体结构模型)填空。‎ ‎(1)在金刚石晶体中最小碳环含有________个C原子；每个C原子被________个最小碳环共用。‎ ‎(2)在干冰中粒子间作用力有_____________________________________________________。‎ ‎(3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为________。‎ ‎(4)在NaCl晶体中，每个Na＋周围有________个距离最近且相等的Na＋，每个Na＋周围有 ‎________个距离最近且相等的Cl－，其立体构型为____________。‎ ‎(5)在CaF2晶体中，每个Ca2＋周围距离最近且等距离的F－有________个；每个F－周围距离最近且等距离的Ca2＋有________个。‎ 答案　(1)6　12　(2)共价键、范德华力　(3)2NA (4)12　6　正八面体形　(5)8　4‎ ‎1．Cu与F形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为a g·cm－3，则Cu与F最近距离为________________________________________________________________________‎ ‎________________pm。(NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简；图中为Cu，为F)‎ 答案　 ×1010‎ 解析　设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：8×＋6×＝4；F：4，其化学式为CuF。a·x3·NA＝4M(CuF)，‎ x＝。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为 ＝x。所以最短距离为x·＝·×1010 pm。‎ ‎2．如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g·cm－3，试计算Na＋与S2－的最短距离为________________ cm(NA表示阿伏加德罗常数的值，只写出计算式)。‎ 答案　 解析　晶胞中，●个数为8×＋6×＝4，○个数为8，‎ 其个数之比为1∶2，所以●代表S2－，○代表Na＋。‎ 设晶胞边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×78‎ a＝ 面对角线为× cm 面对角线的为× cm 边长的为× cm 所以其最短距离为 ‎ cm ‎＝ cm。‎ ‎3．用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为_____________________________________cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。‎ 答案　12　× ≈1.28×10－8‎ 解析　设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64‎ a＝ 面对角线为a 面对角线的为Cu原子半径 r＝× cm≈1.28×10－8cm。‎ 考点三　四种晶体的性质与判断 ‎1．四种晶体类型比较 类型 比较　　‎ 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 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 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 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，水溶液或熔融态导电 ‎2.离子晶体的晶格能 ‎(1)定义 气态离子形成1 mol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 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。‎ ‎(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子(　　)‎ ‎(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(　　)‎ ‎(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(　　)‎ ‎(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(　　)‎ ‎(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)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×‎ ‎1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。‎ ‎(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________________________________________。‎ ‎(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________________。‎ ‎(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________。‎ ‎(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。‎ ‎(5)其中含有极性共价键的非极性分子是___________________________________________。‎ ‎(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________。‎ ‎(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________________。‎ ‎(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_____________________________________________。‎ ‎(9)不含共价键的分子晶体是__________，只含非极性键的原子晶体是____________。‎ 答案　(1)NaCl、Na2S　(2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S　(4)Na2S2　(5)CO2、CCl4、C2H2‎ ‎(6)C2H2　(7)H2O2　(8)SiO2、SiC　(9)晶体氩　晶体硅、金刚石 ‎2．比较下列晶格能大小。‎ ‎(1)NaCl________KCl；‎ ‎(2)CaF2________MgO；‎ ‎(3)Na2S________Na2O；‎ ‎(4)CaO________KCl。‎ 答案　(1)＞　(2)＜　(3)＜　(4)＞‎ 题组一　晶体类型与性质综合判断 ‎1．(1)[2015·全国卷Ⅰ，37(4)]CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于______晶体。‎ ‎(2)[2015·全国卷Ⅱ，37(2)节选]O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。‎ ‎(3)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F 上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有____________________________(填序号)。‎ a．离子晶体 b．分子晶体 c．原子晶体 d．金属晶体 答案　(1)分子 ‎(2)分子晶体　离子晶体 ‎(3)abd ‎2．(1)用“>”或“<”填空：‎ 第一电离能 离子半径 熔点 酸性 Si____S O2－____Na＋‎ NaCl____Si H2SO4____HClO4‎ ‎(2)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。‎ ‎①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)。‎ ‎②SiO2的晶体类型为________________。‎ ‎(3)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是________。‎ A．SiX4难水解 B．SiX4是共价化合物 C．NaX易水解 D．NaX的熔点一般高于SiX4‎ 答案　(1)<　>　<　<‎ ‎(2)①高　②原子晶体 ‎(3)BD 解析　(1)同周期元素的第一电离能随原子序数的递增呈增大趋势，但s、p、d等轨道处于全空、半满、全满的稳定状态时，则出现反常现象。Si、S元素基态原子的价电子排布式分别为3s23p2、3s23p4，其中3p轨道均处于不稳定状态，因此Si的第一电离能小于S。O2－与Na＋的核外电子排布相同，其电子排布式均为1s22s22p6，离子核外电子排布相同时，原子序数越大，离子半径越小，因此O2－的离子半径大于Na＋。NaCl为离子晶体，Si为原子晶体，因此Si的熔点高于NaCl。一般来说，元素的非金属性越强，该元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，Cl元素的非金属性强于S元素，则HClO4的酸性强于H2SO4。‎ ‎(2)①Mg、Ba同主族，Mg2＋的半径小于Ba2＋，MgO的晶格能比BaO大，故MgO的熔点比BaO高。‎ ‎②SiO2为空间立体网状结构，其熔、沸点很高，属于原子晶体。‎ ‎(3)A项，硅的卤化物(SiX4)的水解比较强烈，如SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl、SiF4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HF，错误；B项，硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成，属于共价化合物，正确；C项，钠的卤化物(NaX)属于强酸强碱盐，不发生水解，错误；D项，钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，正确。‎ ‎3．(2018·新疆喀什模拟)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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)原子　共价键　(2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(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＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高 解析　(1)A组熔点很高，为原子晶体，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中含有分子间氢键，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，其熔点与晶格能有关。‎ ‎1．判断晶体类型的方法 ‎(1)主要是根据各类晶体的特征性质判断 如低熔、沸点的化合物形成分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物形成离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质形成原子晶体；晶体能导电、传热、具有延展性的为金属晶体。‎ ‎(2)根据物质的分类判断 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体中单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体中化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。‎ ‎2．比较物质的熔、沸点高低的方法 ‎(1)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。‎ ‎(2)同类晶体熔、沸点比较思路：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。‎ 题组二　结构决定性质简答题突破 ‎4．(2017·海南中学月考)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：‎ 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/kJ·mol－1‎ ‎356‎ ‎413‎ ‎336‎ ‎226‎ ‎318‎ ‎452‎ ‎(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能小于烷烃分子中C—C键和C—H键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多 ‎(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键 ‎5．(2018·北京顺义检测)(1)冰的熔点远高于干冰，除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)NaF的熔点________(填“＞”“＝”或“＜”)BF的熔点，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)CO熔点________(填“＞”或“＜”)N2的熔点，原因是______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)SiO2比CO2熔点高的原因是_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)H2O分子间形成氢键 ‎(2)＞　两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低 ‎(3)＞　CO为极性分子而N2为非极性分子，CO分子间作用力较大 ‎(4)增大　三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高 ‎(5)SiO2为原子晶体而CO2为分子晶体 结构决定性质类简答题答题模板 叙述结构→阐述原理→回扣结论 ‎1．[2017·全国卷Ⅰ，35(4)(5)](4)KIO3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________。‎ ‎(5)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。‎ 答案　(4)0.315(或×0.446)　12‎ ‎(5)体心　棱心 解析　(4)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。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。‎ ‎(5)由(4)可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。‎ ‎2．[2016·全国卷Ⅰ，37(6)①]原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为；C为。则D原子的坐标参数为________。‎ 答案　 解析　由Ge单晶晶胞结构示意图，可知D原子与A原子及位于3个相邻面面心的3个原子构成了正四面体结构，D原子位于正四面体的中心，再根据A、B、C三个原子的坐标参数可知D原子的坐标参数为(，，)。‎ ‎3．[2015·全国卷Ⅰ，37(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：‎ ‎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。‎ 答案　①3　2　②12　4‎ 解析　①由图可知，石墨烯中每个碳被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个环所共有。六元环呈船式或椅式结构，最多有4个原子共平面。‎ ‎4．[2017·全国卷Ⅱ，35(3)(4)]我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：‎ ‎(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。‎ ‎①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为________，不同之处为________。(填标号)‎ A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 ‎②R中阴离子N中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为 Π)，则N中的大π键应表示为________。‎ ‎③图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NH)N—H…Cl、________、________。‎ ‎(4)R的晶体密度为d g·cm－3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为________________________________。‎ 答案　(3)①ABD　C　②5　Π ③(H3O＋)O—H…N(N)　(NH)N—H…N(N)‎ ‎(4)(或×10－21)‎ 解析　(3)①根据图(b)，阳离子是NH和H3O＋，NH中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为(5－1－4×1)/2＝0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，立体构型为正四面体形，H3O＋中心原子是O，含有3个σ键，孤电子对数为(6－1－3×1)/2＝1，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形，因此相同之处为ABD，不同之处为C；②根据图(b)N中σ键总数为5个；根据信息，N的大π键应表示为Π；③根据图(b)还有氢键：(H3O＋)O—H…N(N)、(NH)N—H…N(N)。(4)根据密度的定义：d＝ g·cm－3，解得y＝＝(或×10－21)。‎ ‎5．(2017·全国卷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_________________________________________________。‎ 元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。‎ ‎(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。‎ ‎(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________________________________________________________________________，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(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________。‎ ‎(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＝0.420 nm，则r(O2－)为__________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)　O　Mn ‎(2)sp　sp3‎ ‎(3)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子，水含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大 ‎(4)离子键、π键 ‎(5)0.148　 0.076‎ 解析　(1)Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有5个未成对电子，而O原子的价电子排布式为2s22p4，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。‎ ‎(2)根据价层电子对互斥理论，CO2为直线形分子，C原子为sp杂化，而CH3OH中C原子的立体构型为四面体，C原子为sp3杂化。‎ ‎(3)影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，故H2O的沸点高于甲醇，CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大，沸点比H2更高。‎ ‎(4)Mn(NO3)2为离子化合物，Mn2＋ 与NO之间是离子键，根据NO的结构式，N与O之间存在双键，故除了σ键还存在π键。 ‎ ‎(5)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)≈0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。‎