第四讲 晶体结构与性质(时间：45分钟 满分：100分)考 点题 号晶体的类型和性质2、3、6、8晶体的微观结构分析和计算1、4、5、7、9、10、11一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分。每个小题只有一个选项符合题意)1．下列有关晶体的叙述中，错误的是( )。 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＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个C．金属晶体中，以“……ABCABCABC……”形式的堆积称为面心立方堆积D．干冰晶体中，每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子共有12个解析 NaCl晶体中，Na＋周围最近的Na＋在小立方体的面对角线上，故有12个Na＋最近且等距离。答案 B2．下列关于晶体的说法，一定正确的是( )。CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心、面心和顶角)A．分子晶体中都存在共价键B．如上图，CaTiO3晶体中每个Ti4＋和12个O2－相紧邻C．SiO2晶体中每个硅原子与两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 稀有气体为单原子分子，晶体中不存在共价键。据图可知CaTiO3晶体中，Ti4＋位于晶胞的顶角，O2－位于晶胞的面心，故Ti4＋的O2－配位数为12。SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相连。汞常温下为液态，其熔点比一般分子晶体还低。7\n答案 B3．(2022·广安质检)下面的排序不正确的是( )。A．晶体熔点的高低：>B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅C．熔点由高到低：Na>Mg>AlD．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI解析 A项形成分子间氢键的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质，正确；B项均为原子晶体，原子半径越小，键长越短共价键越牢固，硬度越大，键长有：C—C<C—Si<Si—Si，故硬度相反，正确；C项均为金属晶体，熔点大小取决于原子半径大小以及阳离子所带电荷数，其规律是离子半径越小，所带电荷数越多，熔点越高，则熔点Al>Mg>Na，C不正确；晶格能越大，则离子键越强，离子所带电荷相同时离子键的强弱与离子半径有关，半径越小，则离子键越强，D项正确。答案 C4．现有四种晶体的晶胞，其离子排列方式如下图所示，其中化学式不属MN型的是( )。解析 由均摊法可得A、C、D晶胞的M与N的个数比为1∶1，而B晶胞中M与N的个数比为1∶3，故B项不属于MN型。答案 B5．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是( )。A．BaTi8O12B．BaTi4O6C．BaTi2O4D．BaTiO3解析7\n 由晶胞结构示意图可知，Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti有属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每个O有属于该晶胞。即晶体中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶∶＝1∶1∶3。答案 D6．(2022·南充调研)某无机化合物的二聚分子结构如图，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子最外层都达到8电子稳定结构。下列关于该化合物的说法不正确的是( )。A．化学式是Al2Cl6B．不存在离子键和非极性共价键C．在固态时所形成的晶体是分子晶体D．是离子化合物，在熔融状态下能导电解析 由题意知该化合物为分子晶体，A为Cl，B为Al，分子的结构式为，存在极性键和配位键。答案 D7．已知NaCl的摩尔质量为58.5g·mol－1，其晶体密度为dg·cm－3，若图中钠离子与最接近的氯离子的核间距离为acm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为( )。A．117a3dB．58.5/(2a3d)C．234/(a3d)D．58.5/(4a3d)解析 a3·dNA＝×58.5，NA＝。答案 B二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(14分)铜及其合金是人类最早使用的金属材料。(1)铜原子的核外电子排布式是________________。(2)铜的熔点比钙的高，其原因是________________；如图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和Cu的原子个数之比为________。7\n(3)Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。①[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。A．配位键B．金属键C．极性共价键D．非极性共价键E．离子键②[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为________。解析 (1)铜元素原子的核外电子排布满足“全空、半满、全满稳定”的原理。(2)金属的物理性质主要取决于金属键的强弱，一般金属键越强，金属的硬度越大、熔点越高；该晶胞中顶点的原子按计，面上的原子按计。(3)[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋和NH3之间形成配位键，NH3内形成极性共价键。[Cu(NH3)4]2＋的立体构型可以参照甲烷的立体构型考虑，若为正四面体形，则[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代后所得配合物只有一种，若为平面正方形则[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代后所得配合物有两种。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(2)晶体中铜的金属键强度大于钙的 1∶5(3)①AC ②平面正方形9．(14分)(2022·资阳联考)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素d的基态原子电子排布式________________________________________________________________________。(2)b元素的氧化物中b与氧元素之间的共价键类型是________。其中b原子的杂化方式是________。(3)a单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。7\n若已知a的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，a的相对原子质量为Mr，则一个晶胞中a原子的数目为________，该晶体的密度为________(用字母表示)。解析 (1)根据洪特规则的特例，d轨道半充满时更稳定，其Cr原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2硅氧之间的共价键是“头对头”的方式，所以是σ键，其中Si的杂化方式是sp3杂化。(3)由分摊法计算：8×＋6×＝4；该晶胞的质量m＝4×，该晶胞的体积V＝3＝16d3，晶胞密度ρ＝＝。答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 (2)σ键或极性共价键 sp3杂化 (3)4 10．(15分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)Ni原子的核外电子排布式为_____________________________；(2)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69pm和78pm，则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”)；(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、________；(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为________。解析 (1)核外电子排布式与价电子排布式要区别开。(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。(3)因为NiO晶体结构类型与NaCl相同，而NaCl晶体中Na＋、Cl－7\n的配位数都是6，所以，NiO晶体Ni2＋、O2－的配位数也是6。(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La：8×＝1，Ni：1＋8×＝5。所以该合金的化学式为LaNi5。答案 (1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2(2)> (3)6 6 (4)LaNi511．(15分)(2022·攀枝花模拟)可以由下列反应合成三聚氰胺：CaO＋3CCaC2＋CO↑，CaC2＋N2CaCN2＋C，CaCN2＋2H2O===NH2CN＋Ca(OH)2，NH2CN与水反应生成尿素[CO(NH2)2]，尿素合成三聚氰胺。(1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式：_____________________________________________。CaCN2中阴离子为CN，与CN互为等电子体的分子有N2O和________(填化学式)，由此可以推知CN的空间构型为________。(2)尿素分子中C原子采取________杂化。尿素分子的结构简式是________。(3)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过________结合，在肾脏内易形成结石。(4)CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca2＋的配位数为________。CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO3401kJ·mol－1、NaCl786kJ·mol－1。导致两者晶格能差异的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 (1)Ca的最外层是2个电子，与它同一周期的元素在第四周期，内层排满电子则K到M层分别为2、8、18个电子，则它的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s27\n或[Ar]3d104s2；与CN互为等电子体，必须符合原子数相等，价电子总数相等，故可以是CO2，因为CO2是直线形分子，则CN的空间构型是直线形。(2)尿素分子的结构简式为，分子中的C原子采用sp2杂化方式，碳氧之间的共价键有1个σ键、1个π键。(3)三聚氰酸与三聚氰胺分子之间通过分子间氢键相互结合而形成结石。(4)由晶胞图可看出，1个Ca2＋周围有6个O2－，则晶体中Ca2＋的配位数为6；CaO晶体的晶格能远大于NaCl晶体的晶格能的原因是CaO晶体中Ca2＋、O2－的带电量大于NaCl晶体中Na＋、Cl－的带电量。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 CO2 直线形 (2)sp2 (3)分子间氢键(4)6 CaO晶体中Ca2＋、O2－的带电量大于NaCl晶体中Na＋、Cl－的带电量7
