物质的聚集状态与物质的性质(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法中正确的是( )①a是晶体 ②a是非晶体 ③b是晶体 ④b是非晶体A．①④ B．②④ C．①③ D．②③A [晶体有固定的熔点，由图a来分析，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，这段就代表a晶体在熔化；由b曲线可知，温度一直在升高，没有一个温度是停留的，所以找不出固定的熔点，b为非晶体。]2．下列晶体分类中正确的一组是( )选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONa水晶DBa(OH)2金刚石玻璃C [A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。]3．下列数据是对应物质的熔点(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2－10720739208011291190－571723据此做出的下列判断中错误的是( )A．铝的化合物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B 4．下列变化需克服相同类型作用力的是( )A．碘和干冰的升华B．Na2O2和C60的熔化-10-\nC．氯化氢和氯化钾的溶解D．溴的气化和NH4Cl加热分解A [A项的变化克服的都是分子间作用力，正确；Na2O2和C60的熔化分别克服的是离子键和分子间作用力，B项错误；氯化氢和氯化钾的溶解分别克服的是共价键和离子键，C项错误；溴的气化克服的是分子间作用力，NH4Cl分解破坏的是离子键和共价键。]5．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( )A．熔点：NaF>MgF2>AlF3B．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaOA [由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，硬度依次减小。]6．下列有关说法不正确的是( )A．水合铜离子的模型如图甲所示，1个水合铜离子中有4个配位键B．CaF2晶体的晶胞如图乙所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋C．H原子的电子云图如图丙所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图丁所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12C 7．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。有关说法不正确的是( )A．该晶体属于离子晶体B．该晶体的化学式为Ba2O2C．该晶体的晶胞结构与NaCl相似D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个B [由晶胞结构及“均摊法”计算，一个晶胞中含Ba2＋：8×＋6×＝4(个)，含O-10-\n：12×＋1＝4(个)，故晶体的化学式是BaO2，B项错误。]8．(1)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中原子之间的作用力是________。(2)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(见图)的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为________。解析： (1)由于是面心立方最密堆积，晶胞内N(Cu)＝6×＝3，N(Au)＝8×＝1。(2)根据CaF2结构图可以知道，氢原子在晶胞内(白球)，数目是8个，储氢后的化学式为H8AuCu3。答案： (1)3∶1 金属键 (2)H8AuCu39．(1)立方BP(磷化硼)的晶胞结构如图1所示，晶胞中含B原子数目为________。(2)科学家把C60和K掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能，其晶胞如图2所示。该化合物中的K原子和C60分子的个数比为________。(3)铁有δ、γ、α三种同素异形体，γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为______，δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为______。解析： (1)晶胞中B原子位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4。(2)晶胞中K原子数目＝2×6×＝6、C60分子数目＝1＋8×＝2，故晶胞中K原子、C60分子数目之比为3∶1。(3)利用均摊法计算得γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为8×＋6×-10-\n＝4；根据晶胞的结构可知，δ晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是体心上的铁原子，这样的原子有8个，所以铁原子的配位数为8，α晶胞中以顶点铁原子为例，与之距离最近的铁原子是与之相连的顶点上的铁原子，这样的原子有6个，所以铁原子的配位数为6，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为4∶3。答案： (1)4 (2)3∶1 (3)4 4∶310．(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是______________。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJ·mol－17867153401则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。解析： (1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数为8×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点，Cs＋的配位数为8。(2)由晶胞可知，粒子个数比为1∶1(铜为8×＋6×＝4，H为4)，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2-10-\n和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越大、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋<Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。答案： (1)2 体心 顶点 8(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl(3)F－(4)TiN>MgO>CaO>KCl 1211．下图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题：(1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为__________，图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为____________。(2)图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为________。(3)三种晶体中熔点最低的是__________(填化学式)，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为__________。(4)结合CaF2晶体的晶胞示意图，已知，两个距离最近的Ca2＋核间距离为a×10－8cm，计算CaF2晶体的密度为____________。解析： (1)CaF2晶体中Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，Ca2＋和F－个数比为1∶2，铜晶体中未标号的铜原子周围最紧邻的铜原子为上层1、2、3，同层的4、5、6、7、8、9，下层的10、11、12，共12个。(2)H3BO3中B原子，最外层共6个电子，H是2电子结构，只有氧原子形成二个键达到8电子稳定结构。H3BO3晶体是分子晶体，相互之间通过氢键相连，每个B原子形成3个B—O极性键，每个O原子形成3个O—H共价键，共6个键。(3)H3BO3-10-\n晶体是分子晶体，熔点最低，熔化时克服了分子间作用力和氢键。(4)一个晶胞中实际拥有的离子数：较小的离子数为8×＋6×＝4，而较大的离子为8个，从而确定晶胞顶点及六个面上的离子为Ca2＋，晶胞内部的离子为F－，1个晶胞实际拥有4个“CaF2”，则CaF2晶体的密度为4×78g·mol－1÷[(a×10－8cm)3×6.02×1023mol－1]＝g·cm－3。答案： (1)8 12 (2)O 1∶6(3)H3BO3 分子间作用力和氢键 (4)g·cm－312．(2019·山东济南模拟)石墨是一种混合型晶体，具有多种晶胞结构，其中一种晶胞的结构如图所示。回答下列问题：(1)基态碳原子的轨道表示式为______________________________________________。(2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号)。(3)CH是有机反应中重要的中间体，其空间构型为________。(4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为________，晶体中微粒间的作用力有________(填序号，下同)，石墨的熔点高于金刚石是因为存在________。A．离子键B．共价键C．π键D．氢键E．范德华力(5)该晶胞中的碳原子有________种原子坐标；若该晶胞底面边长为apm，高为cpm，则石墨晶体中碳碳键的键长为________pm，密度为________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。解析： (1)根据构造原理，基态碳原子的轨道表示式为。(2)同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族元素原子的2p轨道处于半充满状态，能量较低，较稳定，不易失去电子，第一电离能大于同周期相邻元素，故碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3)CH的中心碳原子的价层电子对数为3＋×(4＋1－3×1)＝4，为sp3杂化，其中三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故CH-10-\n的空间构型为三角锥形。(4)石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，键角为120°，则碳原子为sp2杂化；层内相邻碳原子间以共价键结合，未杂化的p轨道形成大π键，层间以范德华力结合，故选BCE；金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还有大π键，使其键能增大，故石墨的熔点高于金刚石。(5)每个石墨晶胞含有碳原子4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1＝4个，则有4种原子坐标；晶胞底面中，设碳碳键的键长为x，如图所示，则x2＝2＋2，解得x＝；晶胞体积为(a×10－10)2·(c×10－10)sin60°＝a2c×10－30cm3，晶胞质量为g，故石墨晶体密度为×1030g·cm－3。答案： (1)(2)N>O>C(3)三角锥形(4)sp2 BCE C(5)4 ×103013．(2019·湖北宜昌调研)钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。(2)钾的焰色反应为________色，发生焰色反应的原因是________________________________________________________________________。(3)叠氮化钾(KN3)晶体中，含有的共价键类型有____________，N的空间构型是______________。(4)CO能与金属K和Mn形成配合物K[Mn(CO)5]，Mn元素基态原子的价电子排布式为______________。(5)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，金属钾是体心立方晶系，其构型如图。其中原子坐标参数A(0,0,0)、B(1,0,0)，则C原子的坐标参数为________。(6)钾晶体的晶胞参数为a-10-\npm。假定金属钾原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切，则钾原子的半径为______pm，晶体钾的密度计算式是______g·cm－3。解析： (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述。(2)钾的焰色反应为紫色，发生焰色反应的原因是电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量。(3)N与CO2互为等电子体，根据等电子原理知，N中含有的共价键类型有σ键和π键，其空间构型为直线形。(4)Mn元素的原子核外电子数是25，基态原子的价电子排布式为3d54s2。(5)C原子位于晶胞的体心处，则C原子的坐标参数为。(6)钾晶体的晶胞参数为apm，则晶胞的体对角线长是apm，所以钾原子的半径为apm；晶胞中含有钾原子的个数是8×＋1＝2，所以晶体钾的密度计算是g·cm－3。答案： (1)电子云(2)紫 电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量(3)σ键和π键 直线形 (4)3d54s2(5) (6) 14．(2019·广东茂名五校联考)翡翠的主要成分为NaAlSi2O6，还含有其他多种金属阳离子，其中Cr3＋的含量决定其绿色的深浅。(1)NaAlSi2O6所含元素中，第一电离能最小的元素和电负性最大的元素组成的含有两种化学键的化合物是________(写化学式)。(2)基态Cr3＋的核外电子排布式为________________________________________________________________________。(3)配合物K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配体是________，C2O中碳原子的杂化轨道类型是________，与H2O互为等电子体的离子是________(任写一种)。(4)一种铝镍合金的晶胞结构如图所示，与其结构相似的化合物是________(填序号)。a．氟化钙b．金刚石c．钠d．氯化铯(5)Ca、O、Cr可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示，其中Ca2＋、O2－采用面心立方最密堆积方式。-10-\n①该晶体的化学式为________。②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm，该晶胞的参数(边长)为________pm。③阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度的计算表达式为________g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________pm。解析： (1)元素非金属性越强，电负性越大，金属性越强，电负性越小，所以Na、Al、Si、O四种元素的电负性由大到小的顺序为O>Si>Al>Na，四种元素中第一电离能最小的元素是Na，故NaAlSi2O6所含元素中，第一电离能最小的元素和电负性最大的元素组成的含有两种化学键的化合物是Na2O2，其中含有共价键和离子键。(2)Cr为24号元素，基态Cr3＋的核外电子数为24－3＝21，核外电子排布式为[Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3。(3)K[Cr(C2O4)2(H2O)2]中的配体为C2O和H2O；草酸根离子中每个C原子形成C===O、C—C和C—O键，则C原子形成的σ键数目为3，无孤电子对，即价层电子对数为3，所以为sp2杂化；原子数相同、价电子数相同的微粒互为等电子体，则与H2O互为等电子体的离子应含有3个原子且价电子总数为8，有NH、PH等。(4)由图可知铝镍合金的晶胞结构中，含Ni原子数目为1，Al原子数目为8×＝1，化学式为AlNi，每个Ni原子周围有8个Al原子，每个Al原子周围有8个Ni原子，属于体心立方堆积。a项，氟化钙中每个钙离子周围有8个氟离子，每个氟离子周围有4个钙离子；b项，金刚石为空间立体网状结构，每个C原子周围有4个C原子；c项，金属钠是体心立方堆积，钠的配位数为8，即每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个，但钠是单质，并不是化合物；d项，氯化铯晶体中，每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围有8个铯离子，故选d项。(5)①根据晶胞结构图和均摊法可知，晶胞中含O原子数为×6＝3，Ca原子数为×8＝1，Cr原子数为1，则化学式为CaCrO3；②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm，则晶胞的面对角线长是2×(100＋140)pm＝480pm，所以该晶胞的参数(边长)为240pm；③阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体密度的计算表达式为ρ＝＝＝g·cm－3；晶胞中Cr4＋位于O2－所形成的正八面体的体心，则该正八面体的边长为×240pm＝120pm。-10-\n答案： (1)Na2O2(2)[Ar]3d3(或1s22s22p63s23p63d3)(3)C2O、H2O sp2杂化 NH(或PH等)(4)d(5)①CaCrO3 ②240③ 120-10-
