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1、第五章 第4讲晶体结构与性质一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1下列关于晶体的说法不正确的是()晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体共价键可决定分子晶体的熔、沸点晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6ABC D解析：D晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故正确；含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是
2、金属晶体，故错误；分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，共价键决定稳定性，故错误；晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，故正确；晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定，故正确；干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8，NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6，故错误。2(2021潍坊期末考试)硅和碳是重要的非金属元素，有关化学键键能如下表所示：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能/kJmol1356413336226318452下列说法正确的是()A热稳定性：CH4SiH4，A项错误；金刚石与晶体硅都是
3、共价晶体，共价晶体的熔沸点主要与共价键强度有关，由表中信息可知，CC键的键能大于SiSi键，说明CC键更稳定，金刚石的熔点比晶体硅高，B项错误；共价键的键能与成键原子的核间距及成键原子的种类均有关，C项错误；由表中信息可知，CC键的键能大于SiSi键且CH键的键能大于SiH键，说明CC键和CH键更稳定，因而所形成的烷烃更稳定，种类和数量也更多，而SiSi键和SiH键键能低，易断裂，导致长链硅烷难以生成，限制了硅烷的种类和数量，D项正确。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周围距离相等的Na共有6个C氯
4、化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子解析：B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共12个。每个Na周围距离相等且最近的Cl共有6个。4已知：NaF的熔点为993 、MgF2的熔点为1261 。下列分析错误的是()ANaF和MgF2均由阴、阳离子构成B离子半径和离子所带电荷数决定离子键强弱CNaF中的离子键比MgF2中的弱DMgF2的摩尔质量比NaF的大，所以MgF2熔点高解析：D本题考查离子晶体的结构和性质。NaF与MgF2均为离子化合物，由阴、阳离子构成，A正确；离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，一般来说，离子半径越小，离子所
5、带电荷数越大，离子键越强，B正确；由于半径：r(Mg2)r(Na)且Mg2所带电荷数多，MgF2中离子键更强，C正确；两者固态时均属于离子晶体，离子晶体的熔沸点与离子键键能有关，一般来说，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键键能越大，离子晶体熔沸点越高，r(Mg2)r(Na)且Mg2所带电荷数多，故MgF2离子键键能更大，熔沸点高，离子晶体的熔沸点与摩尔质量无关，D错误。5如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A图和图 B图和图C图和图 D只有图答案：C6(2021原创)钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)、金(A
6、u)等金属材料具有广泛的用途。下面是一些晶体材料的结构示意图。下列说法正确的是()A图1中，该晶体中原子的堆积方式为体心立方堆积B图2中，1 mol镧形成的该合金能储存2 mol氢气C图3中，该晶体的化学式为BaTiO3D设图4中晶胞的边长为a cm，则该合金的密度为 gcm3解析：CA项，由晶胞结构图可知，该单质晶体中原子的堆积方式为六方最密堆积，错误。B项，根据图2可知1个该合金晶胞中含有La个数为81；Ni个数为815，所以化学式是LaNi5，1 mol该合金吸附氢气的物质的量是8 mol2 mol3 mol，错误。C项，根据均摊法计算可知，图3中晶体的化学式是BaTiO3，正确。D项，
7、图4结构中实际占有的铜原子的个数为822，金原子的个数为42，铜原子、金原子各为2个，晶胞的体积为a3 cm3，故密度m/Vgcm3 gcm3，错误。7(2021泰安一模，改编)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知：晶胞中S2的位置如图l所示，铜离子位于硫离子所构成的四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数a pm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是()AS2是体心立方堆积BCu2S晶胞中，Cu填充了晶胞中一半四面体空隙CCuS晶胞中，S2配位数为8DCu2S晶胞的密度为 gcm3解析：D根据题图1可判断S2是面心立方最密堆积，A项错误。在面心立方晶
8、胞中，每个顶点都能与三个面心原子形成一个四面体空隙，如此，晶胞内能形成8个四面体空隙，CuS晶胞中，Cu2填充了晶胞中4个四面体空隙，对称分布。Cu2S晶胞中，Cu填充了晶胞中8个四面体空隙，所以，两种晶胞的侧视图是相同的，B项错误。根据B项解析可知CuS晶胞中，S2配位数为4，Cu2S晶胞中，S2配位数为8，C项错误。Cu2S晶胞中含有4个Cu2S，故Cu2S晶胞的密度为 gcm3，D项正确。8金晶体是面心立方最密堆积，已知立方体的每个面上5个金原子紧密堆积，金原子半径为r cm，则金晶体的空间利用率为()A.100% B100%C.100% D100%解析：B面心立方最密堆积原子在晶胞中的
9、位置关系如图。金晶体为面心立方最密堆积，则晶胞面对角线为金原子半径的4倍，金原子半径为r cm，则晶胞的边长为4r2r cm，每个金晶胞中含有4个原子，则金原子总体积为4r3 cm3，金晶胞体积为(2r cm)3，故空间利用率为100%100%。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)9下列有关说法不正确的是()A四水合铜离子(Cu(H2O)42)的模型如图1所示，铜离子与水分子的氧原子形成4个配位键BCaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2CH原子的电子云图如图3所示，电子云密度大的区域电子数目多D金属Cu的晶胞结构如图4所示，晶胞中Cu原子的配位数为8解析：CD
10、四水合铜离子中，铜离子提供4个空轨道，每个水分子的氧原子提供1对孤对电子，形成4个配位键，A正确；CaF2晶体中，每个CaF2晶胞平均占有的Ca2数目为864，B正确；H原子的电子云图中，电子云密度大的区域仅表示电子出现的机会多，C错误；金属Cu的晶胞中，Cu原子的配位数为812，D错误。10.(2021潍坊二模)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O原子略去。)，Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度，则SiA与SiB的距离是()A. BdC.d Dd解析：B根据题图可知，Si原子在SiO2晶胞中位置如图，其中
11、ABCD四个Si原子形成正四面体结构，且AB距离等于CD距离，AB距离在底面投影为底面面对角线的一半，则SiA与SiB的距离dd，故B正确。11.元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是()AX元素的原子序数是19B该晶体中阳离子与阴离子个数比为13CXn中n1D晶体中每个Xn周围有2个等距离且最近的N3解析：AB从“元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn共有28个电子，A项错误；图中Xn位于每条棱的中点，一个晶胞拥有的 Xn个数为123，N3位于顶点，一个晶胞拥有N3的个数为81，
12、B项错误；由于该物质的化学式为X3N，故X显1价，C项正确；D项正确。12.以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。如图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标中正确的是()A原子2为 B原子2为C原子3为 D原子3为解析：D原子1的坐标为，则坐标系为，原子2在晶胞底面的中心，2的坐标为；原子3在坐标系z轴所在棱的一半，3的坐标为，故选D。三、非选择题13微量元素硼对植物的生长和人体骨骼的健康有着十分重要的作用。请回答下列问题：(1)区分晶体硼和无定形硼科学的方法为_。(2)下列B原子基态的价层电子排布图中正确的是_。(3)NaBH4是重要的储氢载体，阴离子的
13、空间结构为_。(4)三硫化四磷分子(结构如图1所示)是_分子(填“极性”或“非极性”)。(5)图2表示多硼酸根离子的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为_。(6)硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图3所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_。(7)立方氮化硼(BN)是新型高强度耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其晶胞结构(如图4)与金刚石类似。已知该晶体密度为a g/cm3，则晶体中两个最近N原子间的距离为_ pm。(用含a的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)解析：(2)B原子价电子有3个电子，2s能级上有2个电子，2p能级上有1个电子，其价电子排布图为。(3)NaBH
14、4是一种重要的储氢载体，阴离子的化学式为BH，则其结构式为，空间结构为正四面体形。(4)P4S3中P原子能形成3个PS键、含有一对孤对电子，杂化轨道数为4，P原子采取sp3杂化，属于极性分子；(5)从图可看出，每个BO单元，都有一个B，有一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别为2个BO单元共用，所以N(B)N(O)1(121/2)12，化学式为BO或(BO2)或BnO；(6)由于晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解，加热时，晶体中部分氢键被破坏，溶解度增大，所以硼酸晶体在冷水中溶解度很小，但在热水中较大；(7)一个晶胞中B原子数目864，含N原子数4，一个晶胞的质量 g，根据，V cm
15、3，晶胞棱长为 cm 1010 pm，仔细观察BN的晶胞结构不难发现N位于晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心，相邻的两个N原子之间的距离就是晶胞面对角线的一半，因此晶体中两个最近的N原子间的距离为 1010 pm。答案：(1)X射线衍射实验(2)A(3)正四面体形(4)极性(5)BO或(BO2)或BnO(6)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解，加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大(7) 101014.(1)氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料，其晶胞结构如图所示，为长方体。写出与AlH空间结构相同的一种分子：_(填化学式)。NaAl
16、H4晶体中，与AlH紧邻且等距的Na有_个；NaAlH4晶体的密度为_g/cm3(用含a、NA的代数式表示)。(2)(2021四川绵阳一次诊断节选)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示。氮化钼的化学式为_，如果让Li填入氮化钼晶体的八面体空隙，一个晶胞最多可以填入_个Li。氮化钼晶胞边长为a nm，晶体的密度_gcm3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。解析：(1)与AlH空间结构相同的分子有甲烷、CCl4等；NaAlH4晶体中，与AlH紧邻且等距的Na有8个：该晶胞体积为(aa2a1021
17、) cm3，该晶胞中Na个数为644，AlH个数为8414，NaAlH4晶体的密度为 g/cm3 g/cm3 g/cm3。(2)由题图和题中信息知，Mo原子位于晶胞的顶点和面心，1个晶胞含有Mo原子的个数为684，N原子位于晶胞的棱上和体心，1个晶胞含有N原子的个数为412，故氮化钼的化学式为Mo2N；如图所示，“3、6、7、8、9、12”位置的Mo原子构成一个正八面体，然后以晶胞的12条棱中的任意一条为正八面体的中心轴线进行分析，如“1、6、7、10”构成一个正八面体的，则12条棱形成12个正八面体，故1个晶胞中共有4个正八面体，其中有2个正八面体空隙被N原子填充，因此Li填入氮化钼晶体的八
18、面体空隙时，一个晶胞最多可以填入2个Li。 gcm3 gcm3。答案：(1)CH4(合理即可)8(2)Mo2N2或15钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。(1)基态钛原子的价电子排布式为_，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_种。(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料，钛的硬度比铝大的原因是_。(3)在浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl36H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为15，则该配合离子的化学式为_。(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如图所示。组成M的
19、元素中，电负性最大的是_(填名称)。M中碳原子的杂化方式为_。M中不含_(填代号)。a键 b键c离子键 d配位键(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。A、B、C、D 4种粒子，其中氧原子是_(填代号)。若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，_，_)；钛氧键的键长d_(用代数式表示)。解析：(1)钛原子核外有22个电子，基态钛原子的价电子排布式为3d24s2；基态钛原子的未成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素还有3种，分别是Ge、Se、N
20、i; (2) Ti原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3，Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，所以钛的硬度比铝大；(3)配位数为6，两种配体的物质的量之比为15，所以配体中有1个氯原子、5个水分子，所以该配合离子的化学式为TiCl(H2O)52；(4) 组成M的元素有Ti、C、H、O、Cl，其中O的非金属性最强，非金属性越强电负性越大，所以电负性最大的是氧；M中有双键碳和单键碳原子两种，所以M中碳原子的杂化方式为sp2、 sp3；单键为键、双键中1个是键、1个是键，根据M的结构图，还有配位键，没有离子键，故选c；(5) 根据均摊原则，晶胞中共有原子8436，晶胞中相同位置的原子相同，根据钛氧原子比是12，可知氧原子是BD；根据晶胞结构，若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D原子坐标是(0.19a，0.81a，0.5c)；根据图示，d22(0.31a)2，则d0.31 a。答案：(1)3d24s23(2)Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强(3)TiCl(H2O)52(4)氧sp2、sp3c(5)BD0.81a0.5c0.31a