2023版创新设计高考化学（新教材鲁科版）总复习一轮讲义第5章　物质结构与性质　元素周期律

第4讲　不同聚集态的物质与性质
【课标要求】　1.能说出晶体与非晶体的区别；了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。
2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。
3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
4.了解物质的聚集状态，及晶体结构的测定。

一、晶体的常识
1.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较


晶体
非晶体
结构特征
(本质区别)
内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质
内部微粒无周期性重复排列的固体物质
性质
特征
自范性
有
无
熔、沸点
固定
不固定
某些物理性
质和各向异性
各向异性
各向同性
能否发生X－
射线衍射
能
不能
举例
金刚石、食盐、干冰等
橡胶、玻璃(玻璃体)、炭黑(无定形体)、松香、石蜡、蜂蜡、沥青、塑料、非晶体SiO2等

有些SiO2是晶体，如水晶
(2)区分晶体和非晶体的方法
测定
方法
测熔点
晶体的熔点较固定，非晶体没有固定的熔点，熔化过程温度会发生变化
最可靠的
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
2.晶胞
(1)概念
晶体结构中基本的重复单元。
(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。
③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。
(3)实例——铜晶胞

顶点：8×＝1　面心：6×＝3
因此，金属铜的一个晶胞的原子数为4。
【诊断1】 判断叙述的正误(正确的划√，错误的划×)。
(1)固态物质一定是晶体(×)
(2)二氧化硅和干冰晶体熔化时所克服的作用力类型相同(×)
(3)冰晶体中，分子之间存在两种相互作用力(√)
二、常见晶体的类型与结构
1.几种常见的晶体类型
(1)分子晶体——干冰和冰
①干冰的晶体结构
干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等。

②冰的晶体结构
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”。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O。
(2)共价晶体——金刚石与SiO2

①金刚石晶体
a.金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是6元环。每个C被12个六元环共用。含有1 mol C的金刚石中形成的C—C有2 mol。
b.在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的处。每个晶胞含有8个C。
②SiO2晶体
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Si原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。1 mol SiO2晶体中含Si—O键数目为4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，具有手性。
(3)金属晶体
金属晶体的四种堆积模型分析

晶胞




配位数
6
8
12
12
一个晶胞内原
子数目
1
2
2
4
常见金属
Po
Na、K、Fe
Mg、Zn、
Ti
Cu、Ag、
Au
(4)离子晶体


①NaCl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－。
②CsCl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。
(5)混合型晶体——石墨

①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力。
②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。
③C—C的键长比金刚石的C—C的键长短，熔点比金刚石的高。
④导电性：石墨晶体中，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，p电子在整个平面中运动。但电子不能从一个平面跳跃到另一平面。故在电场中，p电子只能沿石墨平面方向定向移动。
2.四种类型晶体的比较

　　类型
比较　　
分子晶体
共价晶体
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
范德华力
(某些含氢键)
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
难溶于常见溶剂
大多数易溶于水等极性溶剂
导电、
传热性
一般不导电，有的溶于水后导电
一般不具有导电性，个别为半导体
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
物质类别
及举例
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)
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)、绝大部分盐(如NaCl)
【诊断2】 判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)分子晶体中分子之间存在范德华力，分子内部都存在共价键(×)
(2)分子晶体中，共价键的键能越大，该分子晶体的熔、沸点越高(×)
(3)金刚石、晶体硅、碳化硅均为共价晶体，其熔点：金刚石>晶体硅>碳化硅(×)
(4)SiO2、金刚石、硅、MgO熔点都很高，均属于共价晶体(×)
三、液晶、纳米材料与超分子
1.液晶
(1)定义：在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的物质。
(2)结构特点
液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性。
2.纳米材料
(1)定义：三维空间尺寸至少有一维处于纳米(1 nm＝10－9 m)尺度的、具有特定功能的材料。
(2)结构特点
①纳米材料由纳米颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构。
②组成微粒为原子排列成纳米量级的原子团。
3.超分子
(1)概念
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
(2)超分子内分子间的作用力
超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
(3)超分子的两个重要特征——分子识别、自组装。
(4)超分子的应用
在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料。
①分离C60和C70
将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，再加入甲苯溶剂，将C70溶解，过滤后分离C70，再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。
②冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。如冠醚—18可识别K＋。
【诊断3】 判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程无序(×)
(2)液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性(√)
(3)纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是长程有序(×)
(4)超分子就是有机大分子(×)


考点一　晶体类型的判断和熔、沸点高低的比较
题组一　晶体类型的判断
1.下列性质适合于分子晶体的是(　　)
A.熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液导电
B.熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C.能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃
D.熔点为97.82 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3
答案　C
解析　熔点高、易溶于水，水溶液能导电的晶体是离子晶体；熔点高、硬度大、不导电，难溶于水和有机溶剂的晶体是共价晶体；熔沸点低，能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体，熔点低、质软、能导电的晶体是金属晶体。
2.(2021·浙江选考)(1)用质谱仪检测气态乙酸时，谱图中出现质荷比(相对分子质量)为120的峰，原因是____________________________________________。
(2)金属镓(Ga)位于元素周期表中第4周期ⅢA族，其卤化物的熔点如下表：


GaF3
GaCl3
GaBr3
熔点/℃
>1 000
77.75
122.3
GaF3熔点比GaCl3熔点高很多的原因是________________________________。
答案　(1)两个乙酸分子通过氢键形成二聚体()
(2)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体；离子键强于分子间作用力

晶体类型的判断方法
❶依据物质的分类判断
①金属氧化物(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常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质是金属晶体。
❷根据各类晶体的特征性质判断
一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属于共价晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。
题组二　晶体熔、沸点高低的比较
3.下列排序不正确的是(　　)
A.熔点由高到低：Na>Mg>Al
B.硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
C.晶体熔点由低到高：CO D.熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI
答案　A
解析　金属离子的电荷数越多，半径越小，金属键越强，其熔点越高，则熔点由高到低的顺序为Al>Mg>Na，A项错误；键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C碳化硅>晶体硅，B项正确；一般情况下，晶体熔点的高低顺序为分子晶体<离子晶体<共价晶体，故熔点CO(分子晶体)NaCl>NaBr>NaI，D点正确。
4.(1)Mn与Re属于同一族，研究发现，Mn的熔点明显高于Re的熔点，原因可能是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)CuSO4的熔点为560 ℃，Cu(NO3)2的熔点为115 ℃，CuSO4熔点更高的原因是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)根据下表提供的数据判断，熔点最高、硬度最大的是________________(填化学式)。已知晶格能是阴、阳离子形成1 mol离子晶体放出的能量。

离子晶体
NaF
MgF2
AlF3
晶格能/(kJ·mol－1)
923
2 957
5 492
(4)已知金刚石结构中C—C比石墨结构中C—C的键长长，则金刚石的熔点________(填“高于”“低于”或“等于”)石墨的熔点，理由是___________________________________________________________________。
答案　(1)Mn的金属键比Re的金属键强
(2)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SO所带电荷比NO多，故CuSO4中离子键更强，熔点更高　(3)AlF3
(4)低于　键长越长，键能越小，键越不稳定，熔点越低

晶体熔、沸点高低的比较方法
❶不同类型的晶体
①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体＞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。
❷同种类型的晶体
①共价晶体
→→→
如熔点：金刚石>碳化硅>硅。
②离子晶体
一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。
③分子晶体
a.分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如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分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3Cl＞CH3CH3。
d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>C(CH3)4。
④金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na 考点二　晶胞组成与结构的计算
(一)晶胞中微粒数目及晶体化学式的计算
【典例1】　

(1)一个Cu2O晶胞(如图)中，Cu原子的数目为________。
(2)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。

图1　FexNy晶胞结构示意图　图2　转化过程的能量变化
答案　(1)4　(2)Fe3CuN
解析　(1)根据均摊法知，该晶胞中白球个数为8×＋1＝2，黑球个数为4，白球和黑球数目之比为1∶2，所以Cu为黑球，1个晶胞中含有4个Cu原子。(2)能量低更稳定，Cu代替a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8×＝1，Fe个数为6×＝3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。

❶晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
(1)原则：晶胞中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
长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算方法如图所示：


❷“均摊法”在其他结构组成计算中的应用
(1)计算一个结构中微粒的数目
非平行六面体形结构中微粒数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍是确定一个微粒为几个结构所共有。例如，石墨晶体：

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，那么一个六边形实际有6×＝2个碳原子。

又如，六棱柱结构(MgB2晶体)中，顶点上的原子为6个结构(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子为2个结构共有，因此镁原子个数为12×＋2×＝3个，硼原子个数为6。
(2)计算化学式

(二)晶体密度的计算
【典例2】　(1)(2020·全国卷Ⅱ)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NH，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2＋与图(a)中________的空间位置相同；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为________ g·cm－3(列出计算式)。

(2)(2020·天津等级考)CoO的面心立方晶胞如下图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO晶体的密度为________ g·cm－3。

答案　(1)Ti4＋　×1021
(2)
解析　(1)由图(a)和图(b)可以看出Pb2＋与Ti4＋空间位置相同；利用均摊法可知图(b)晶胞中I－个数是6×＝3，CH3NH个数是8×＝1，Pb2＋个数为1，晶胞体积为(a×10－7 cm)3，则晶胞密度ρ＝＝×1021 g·cm－3。(2)根据CoO晶胞的结构，利用均摊法得出，1个CoO晶胞中有4个Co2＋和4个O2－，故CoO晶体的密度为ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3。
(三)晶体中微粒半径或距离的计算
【典例3】　(2019·全国卷Ⅰ)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。

答案　a　a
解析　观察图(a)和图(b)知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)2＝2a2，x＝a。镁原子堆积方式类似金刚石，有y＝a。
(四)空间利用率的计算
【典例4】　GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为
___________________________________________________________________。

答案　共价晶体　共价
×100%
解析　GaAs的熔点很高，则其晶体为共价晶体，Ga和As以共价键键合。由晶胞结构可知一个晶胞中含有As、Ga原子的个数均为4个，则晶胞的体积为×4÷ρ，又知二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%。

❶阿伏加德罗常数与微粒数之间的关系

❷晶体密度的计算步骤

❸空间利用率的计算方法
(1)已知晶体密度(ρ)求空间利用率
由V晶胞ρNA＝nM，V晶胞＝
晶胞中粒子体积：V0＝n×πr3
推出空间利用率＝×100%＝
(2)铜晶胞中铜原子空间利用率的计算
下图是铜晶胞示意图，其中铜原子位于正六面体的顶点和面心，已知铜原子半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%≈74%。

(3)计算密度时不同单位的换算：1 pm＝10－10 cm，1 nm＝10－7 cm。
【题组训练】
1.(2021·全国甲卷)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋离子在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为________g·cm－3。(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝________(用x表达)。

答案　8　　2－x
解析　以ZrO2晶胞结构的上面面心的Zr4＋为研究对象，将晶体结构向上由1个晶胞延长为2个晶胞，可观察到与该Zr4＋距离最近的O2－有8个，则Zr4＋的配位数为8。该晶胞中含8个O2－，Zr4＋个数为8×＋6×＝4(个)，则1个晶胞的质量为 g，1个晶胞的体积为a2c×10－30 cm3，则该晶体的密度为 g·cm－3。该晶体中，Zr为＋4价，Zn为＋2价，O为－2价，由化合物中各元素化合价代数和为0可得，2x＋4×(1－x)－2y＝0，解得y＝2－x。
2.(1)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中Fe、N的个数比为________。

(2)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρ g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与Fe2＋紧邻且等距离的Fe2＋数目为________；Fe2＋与O2－的最短核间距为________ pm。
答案　(1)3∶1　(2)12　×1010
解析　(1)由图1晶胞结构可知，Fe位于顶点、面心和内部，N位于内部，用“均摊法”可得晶胞中Fe原子的个数为12×＋2×＋3＝6，N原子的个数为2，该晶体中Fe、N的个数之比为6∶2＝3∶1。(2)根据图2晶胞结构可知，Fe2＋位于顶点和面心，与Fe2＋紧邻且相等距离的Fe2＋有12个；用“均摊法”可得晶胞中Fe2＋的数目为8×＋6×＝4，O2－的数目为12×＋1＝4，晶体的化学式为FeO，根据晶体密度计算公式可知，晶胞的边长为 cm，Fe2＋与O2－的最短核间距为× cm＝ cm＝×1010 pm。
3.(2021·全国乙卷)(1)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是________________，中心离子的配位数为________。

(2)在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是________原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为________%(列出计算表达式)。
答案　(1)N、O、Cl　6

(2)Al　×100
解析　(1)当共价键中共用的电子对是由其中一个原子(离子)独自提供，另一个原子(离子)提供空轨道时，就形成配位键，观察该物质的化学式可知，该配合物中提供电子对形成配位键的原子为N、O、Cl，中心离子的配位数为6。(2)由题图可知，1个晶胞中所含灰球的个数为8×＋1＝2(个)，白球的个数为8×＋2＝4(个)，已知该物质的化学式为AlCr2，故灰球代表铝原子，位于顶角和体心，白球代表铬原子，位于棱上和晶胞内。由题给晶胞图可知，该晶胞的体积为a2 c，则金属原子空间占有率＝×100%，即×100%。
微专题17　原子分数坐标与投影图
【核心归纳】
1.原子分数坐标
(1)概念：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，称为原子分数坐标。
(2)原子分数坐标的表示方法
晶胞中的任一个原子的中心位置均可用3个分别小于1的数在立体坐标系中表示出来，如位于晶胞原点A(顶角)的原子的坐标为(0，0，0)；
B点原子分数坐标为(，，)；
C点原子分数坐标为(，0，)；
D点原子分数坐标为(，0，0)。

2.典型晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图
(1)金属P0立方体模型粒子坐标与投影图

①粒子坐标：若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3的原子分数坐标为(1，1，0)，7为(1，1，1)。
②x、y平面上的投影图：。
(2)钾型晶胞结构模型的原子坐标与投影图

①粒子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6的原子分数坐标为(0，1，1)，7为(1，1，1)，9为(，，)。
②x、y平面上的投影图：。
(3)铜型晶胞结构模型的原子坐标和投影图

①粒子坐标：若1(0，0，0)，13(，，0)，12(1，，)，则15的原子分数坐标为(，1，)，11为(，，1)。
②x、y平面上的投影图：。
(4)金刚石晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图

①若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)，(，，)。
②x、y平面上的投影图：
(5)沿体对角线投影(以体心立方和面心立方为例)
①钾型晶胞

②铜型晶胞

③锌型晶胞

【典例】　已知金刚石的晶胞如下：

(1)若a为原点坐标，晶胞边长为a，原子1的分数坐标为(，，)，则原子2、3、4的分数坐标分别为________、________、________。
(2)金刚石沿体对角线垂直在纸面上的投影图是________。(从A～D图中选填)。

答案　(1)(，，)　(，，)　(，，)　(2)D
解析　(1)根据晶胞边长为a和原子1的坐标，可确定原子2、3、4分别相应体对角线的处(离最近顶点)，可推出2、3、4原子的分数坐标分别是(，，)，(，，)，(，，)。(2)A项是体心立方晶胞沿体对角线的投影图；B项是金刚石晶胞结构删除面心上碳原子后的沿体对角线的投影图；C项是Zn型(六方最密堆积)晶胞沿z轴的投影图；D项是金刚石晶胞沿体对角线的投影图。

确定目标原子分数坐标参数的思维模板

题组一　原子分数坐标的确定
1.锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛，锗单质具有金刚石型结构，如下图所示：

晶胞有两个基本要素：一是原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。上图中A点的原子分数坐标为(0，0，0)，则B、C两点的原子分数坐标为________、________。
二是晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________ g·cm－3(列出计算式即可)
答案　(，，)　(，，0)　
解析　根据晶胞结构和坐标系，因A为原子，则B的原子分数坐标为 (，，)；C的原子分数坐标为(，，0)。依据均摊原理可知晶胞中含锗原子数为8×＋6×＋4＝8晶胞的体积为(a×10－10)3cm3＝(565.76)3×10－30 cm3，则晶体的密度ρ＝＝ g/cm3。
2.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。CsSiB2O7属于正交晶系(长方体形)。晶胞参数为a pm、b pm、c pm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为________。CsSiB2O7的摩尔质量为M g·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为________ g·cm－3(用代表式表示)。

答案　4　×1030
解析　原子分数坐标为(0.5，0.2，0.5)的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为(0，0.3，0.5)及(1.0，0.3，0.5)的Cs位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为(0，0.7，1.0)、(1.0，0.7，1.0)、(0，0.7，0)及(1.0，0.7，0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个，代入晶胞密度求算公式可得ρ＝＝＝×1030 g/cm3。

长方体系原子分数坐标与原子处于晶胞位置间的关系
依据坐标点0或1.0两个数值出现的次数判断；
①若两个数值共出现三次，则该坐标点位于长方体的顶点位置。
②若两个数值共出现两次，则该坐标点位于长方体的棱上。
③若两个数值只出现一次，则该坐标点位于长方体的面上。
④若两个数值一次也未出现，则该坐标点位于长方体的体内。
题组二　晶胞投影图
3.以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中含原子的位置，称作原子分数坐标。如图1所示为磷化硼晶体的晶胞，图2是晶胞沿着体对角线方向的投影图。

(1)图1中，原子1的分数坐标是(，，0)，则原子2的分数坐标为________。
(2)图2中“N”表示________(填元素符号)。
答案　(1)(，，)　(2)B
解析　(1)题图1中原子1的分数坐标是(，，0)，原子1位于底面面心，原子2位于体对角线的处，则原子2的分数坐标为(，，)。(2)根据晶胞结构分析，磷化硼晶体的晶胞沿着体对角线方向可以观察到P形成的六边形，其中的1个B与体对角线上的2个P重合，形成六边形的中心，所以“N”表示B。
4.(2021·河北卷)分别用表示H2PO和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是H2PO、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：

(1)若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为________ g·cm－3(写出表达式)。
(2)晶胞在x轴方向的投影图为________(填标号)。

答案　(1)　(2)B
解析　(1)由题给KH2PO4晶体的四方晶胞图可知，每个晶胞中，K＋个数为6×＋4×＝4(个)，H2PO个数为8×＋4×＋1＝4(个)，则1个KH2PO4晶体的四方晶胞中有4个KH2PO4，晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积，其中晶胞体积为a2c×10－30cm3，晶胞的质量为 g，所以晶体的密度为 g·cm－3。(2)由题图(a)可知，晶胞在x轴方向的投影图，应为B选项中的图。

1.(2021·湖南卷)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：
(1)晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)；
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。
SiX4的熔、沸点

SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/K
183.0
203.2
278.6
393.7
沸点/K
187.2
330.8
427.2
560.7
0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是________________________________
(填化学式)，沸点依次升高的原因是___________________________________；
(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。

①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示________原子(填元素符号)，该化合物的化学式为________；
②已知该晶胞的晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度ρ＝________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。
答案　(1)SiC
(2)SiCl4　SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体，且结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大
(3)①O　Mg2GeO4　②
解析　(1)晶体硅和碳化硅均为共价晶体，碳原子半径比硅原子半径小，则C—Si键键长比Si—Si键键长短，故碳化硅的熔点较高。(2)0 ℃相当于273 K，由题表中的数据可知，只有SiCl4的熔点低于273 K，沸点高于273 K，则SiCl4在0 ℃时为液态。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，则分子间作用力依次增大，沸点逐渐升高。(3)①由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为8×＋4×＋6×＋3＝8(个)；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为1∶4，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。②1个晶胞的质量＝ g＝ g，1个晶胞的体积＝abc×10－21 cm3，则晶体的密度ρ＝＝ g·cm－3。
2.(2021·山东卷)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个XeF2分子。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，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为r pm，则B点原子的分数坐标为____________；晶胞中A、B间距离d＝____________ pm。

答案　2　(0，0，)　 pm
解析　图中大球的个数为8×＋1＝2，小球的个数为8×＋2＝4，根据XeF2的原子个数比知大球是Xe原子，小球是F原子，该晶胞中有2个XeF2分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为1，B点在棱的处，其坐标为(0，0，)；图中y是底面对角线的一半，y＝a，x＝－r，所以d＝＝ pm。
3.(2021·广东卷)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。
①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_________________________________________。
②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为________；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝________。
③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为________g·cm－3(列出算式)。

答案　①图b不是晶体中最小结构的重复单元　②4　1∶1∶2　③
解析　①题图b中上、下两个面的面心原子分别为Hg和Ge，晶胞结构不对称，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞单元。②由题图c可知，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4；该晶胞中Hg原子数＝4×＋6×＝4(个)，Ge原子数＝8×＋4×＋1＝4(个)，Sb原子数为8，故Hg、Ge、Sb粒子个数比为4∶4∶8＝1∶1∶2。③该晶胞的组成为Hg4Ge4Sb8，由于最简式的式量为Mr，则晶胞的质量为 g，晶胞的体积为x2y×10－21 cm3，则晶体的密度为 g·cm－3＝ g·cm－3。



1.下列说法错误的是(　　)
A.分子晶体中一定存在分子间作用力
B.共价晶体中只含有共价键
C.任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子
D.单质的晶体中一定不存在离子键
答案　C
解析　相邻原子之间只通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫作共价晶体，共价晶体中只含有共价键，故B正确；金属晶体中，含有阳离子却不含有阴离子，故C错误；金属单质中只有金属键，非金属单质中可能存在共价键，单质的晶体中一定不存在离子键，故D正确。
2.(2021·威海模拟)下列关于熔沸点的说法错误的是(　　)
A.沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S
B.熔点：钠＜生铁＜纯铁＜碳化硅
C.沸点：C(CH3)4＞CH3(CH2)3CH3
D.熔点：SrO＜CaO＜MgO
答案　C
解析　A.结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，水分子间形成氢键，沸点较高，则沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，故A正确；B. 生铁是合金，熔点比纯铁低，碳化硅是共价晶体，熔点较高，熔点：钠＜生铁＜纯铁＜碳化硅，故B正确；C.碳原子相同的烃，支链越多，沸点越低，沸点：C(CH3)4＜CH3(CH2)3CH3，故C错误；D. 离子晶体中离子的半径越大，离子间作用力越小，熔点越低，熔点：SrO＜CaO＜MgO，故D正确。
3.(2021·辽宁卷)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是(　　)
A.S位于元素周期表p区

B.该物质的化学式为H3S
C.S位于H构成的八面体空隙中
D.该晶体属于分子晶体
答案　D
解析　 S为16号元素，是第ⅥA族元素，在元素周期表中位于p区，A项正确；根据均摊法可知，该晶胞中含S原子数为1＋×8＝2，含H原子数为×6＋×12＝6，故该物质的化学式为H3S，B项正确；以体心的S为研究对象，其位于面心上的6个H原子构成的八面体空隙中，C项正确；该物质为超导材料，而分子晶体不导电，D项错误。
4.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是(　　)


AlCl3
SiCl4
晶体硼
金刚石
晶体硅
熔点/℃
190
－68
2 300
＞3 550
1 415
沸点/℃
178
57
2 550
4 827
2 355
A.SiCl4是分子晶体
B.晶体硼是共价晶体
C.AlCl3是分子晶体，加热能升华
D.金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱
答案　D
解析　SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在低于熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知，金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强。
5.(2021·肇庆模拟)我国科学家发现“杯酚”能与C60形成超分子，从而识别C60和C70，下列说法正确的是(　　)

A.“杯酚”中的8个羟基之间能形成氢键
B.“杯酚”与C60之间通过共价键形成超分子
C.溶剂氯仿和甲苯均为非极性分子
D.“杯酚”不能与C70形成包合物是由于C70是非极性分子
答案　A
解析　由流程图可知：“杯酚” 是8个酚和8个甲醛分子形成的环状分子，其空腔可以容纳C60分子，从而实现C60与C70的分离。A.在“杯酚”中存在8个羟基，由于O原子半径小元素的电负性大，因此羟基之间能形成氢键，A正确；B.“杯酚”与C60之间没有形成共价键而是通过分子间作用力结合形成超分子，B错误；C.CHCl3不是正四面体，结构不对称，属于极性分子；甲苯相当于甲基取代了苯上的一个氢原子，这导致其结构不对称，故为极性分子，C错误；D.“杯酚”不能与C70形成包合物是由于C70不能与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，并非是由于C70是非极性分子，D错误。
6.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% B.×100%
C.×100% D.×100%
答案　B
解析　面心立方最密堆积原子在晶胞中的位置关系如图。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4r×＝2r cm，每个金晶胞中含有4个原子，则金原子总体积为4×πr3 cm3，金晶胞体积为(2r cm)3，故空间利用率为×100%＝×100%。

7.(2021·漳州模拟)超硬材料氮化硼常用于制作刀具和磨料，一种纳米立方氮化硼晶体的晶胞结构如图所示。下列有关该晶体的说法不正确的是(　　)

A.其化学式为BN
B.与金刚石成键、结构均相似，具有很高的硬度
C.B原子周围距离最近且相等的N原子有2个
D.X射线衍射是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法
答案　C
解析　A.一个晶胞中有B原子个数＝8×＋6×＝4，N原子个数＝4，原子个数比B∶N＝1∶1，故化学式为BN，故A正确；B.B原子与N原子间都是共价键，为共价晶体，所以与金刚石成键、结构均相似，具有很高的硬度，故B正确；C.B原子周围距离最近且相等的N原子有4个，故C错误；D.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射，故D正确。
8.(2021·襄阳模拟)由Mn、Sn、C元素构成的一种磁性材料，它的晶胞结构及部分原子的坐标参数如图所示。

下列说法错误的是(　　)
A.该晶胞中碳原子的坐标参数为(，，)
B.该晶体的化学式为SnMn3C
C.Mn基态原子的价电子排布式为3d54s2
D.离锡原子最近且等距的锰原子有8个
答案　D
解析　A.该晶胞中碳原子位于体心处，其坐标参数为(，，)，A正确；B.该晶体Sn原子个数是8×＝1，Mn原子个数是6×＝3，碳原子个数是1，则晶体的化学式为SnMn3C，B正确；C.Mn的原子序数是25，其基态原子的价电子排布式为3d54s2，C正确；D.离锡原子最近且等距的锰原子位于面心处，共有12个，D错误。
9.(2021·菏泽模拟)水合硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工业上用途广泛，主要用于印染、纤维、杀虫剂及制备某些含铜的化合物。下列叙述错误的是(　　)
A.[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4中SO的空间构型为正四面体
B.[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋的配位数是6
C.NH3分子中H—N—H键的键角小于H2O分子中H—O—H键的键角
D.NH3和H2O与Cu2＋的配位能力：NH3＞H2O
答案　C
解析　A.SO的S原子价层电子对个数＝4＋＝4，杂化类型为sp3杂化，空间构型为正四面体，故A正确；B.[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋的配体为NH3和H2O，配位数是6，故B正确；C.H2O中O原子有两对孤对电子，NH3分子中N原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致NH3分子中H—N—H键角比H2O中H—O—H键角大，故C错误；D.硫酸铜溶液中加入过量氨水后生成了[Cu(NH3)4]2＋，说明NH3和H2O与Cu2＋的配位能力：NH3＞H2O，故D正确。
10.(2021·石家庄模拟)钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如图(a)]，此后，把结构与之类似的晶体(化学式与钛酸钙相同)统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示，其中A为CH3NH，另两种离子为I－和Pb2＋。下列说法错误的是(　　)

A.钛酸钙的化学式为CaTiO3
B.图(b)中，X为Pb2＋
C.CH3NH中含有配位键
D.晶胞中与每个Ca2＋紧邻的O2－有12个
答案　B
解析　A.Ca2＋位于8个顶点，故为8×＝1个，Ti4＋位于体心，故为1个，O2－位于6个面心，故为6×＝3个，所以化学式为CaTiO3，故A正确；B.图(b)中，A、B、X分别位于晶胞的顶点、体心和面心，根据均摊法可以确定其中有1个A、1个B和3个X，根据晶体呈电中性确定，CH3NH和Pb2＋均为1个，有3个I－，故X为I－，故B错误；C.类比NH成键情况可知，CH3NH中含有H＋与—NH2形成的配位键，故C正确；D.Ca2＋位于顶点，与邻近的3个面的面心上的O2－紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因此与每个Ca2＋紧邻的O2－有3×8÷2＝12个，故D正确。
11.(2021·莆田模拟)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于冶金工业，也用作催化剂和杀菌剂。
(1) CuCl晶胞如图1所示，图2为晶胞沿y轴的投影1∶1平面图，注：a pm表示两个原子在投影平面上的核间距离，而非实际距离。

①晶胞中Cl原子的配位数为________。
②晶胞中最近的两个Cu原子之间的距离为________pm(用a来表示)。
③原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，图中b位置原子的坐标参数为(，，)，则d位置原子的坐标参数为________________。
④CuCl的熔点为426 ℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908 ℃，密度为7.1 g·
cm－3，CuF比CuCl熔点高的原因是_________________________________
___________________________________________________________________。
(2)天然硅酸盐组成复杂阴离子的基本结构单元是SiO四面体，如图(a)，通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构，图(b)为一种无限长双链的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为________________，化学式为________________。

答案　(1)①4　②2a　③(，，)　④由两者的熔点可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力
(2)2∶5.5　[Si4O11]
解析　(1)①由CuCl晶胞可知，晶胞中与Cl原子距离最近且相等的Cu原子的个数为4，则Cl原子的配位数为4。②由CuCl晶胞以及晶胞沿y轴的投影1∶1平面图可知，晶胞中最近的两个Cu原子之间的距离为晶胞面对角线的一半，应为2a pm。③已知图中b位置原子的坐标参数为(，，)，则d位置原子的坐标参数为(，，)。④由两者的熔点以及CuCl熔化时几乎不导电可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力，故CuF比CuCl熔点高。
(2)n个SiO2通过共用顶点氧离子可形成双链结构，找出重复的结构单元，如图：，由于是双链，其中顶点氧占，Si原子数为4，O原子数为4×＋6×＋4＋2＝11，其中Si与O的原子数之比为2∶5.5，化学式为[Si4O11]。
12.(2021·天津卷)铁单质及其化合物的应用非常广泛。
(1)基态Fe原子的价层电子排布式为________________________。
(2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为________。每个晶胞B中含Fe原子数为________。

(3)Fe3＋可与H2O、SCN－、F－等配体形成配位数为6的配离子，如[Fe(H2O)6]3＋、[Fe(SCN)6]3－、[FeF6]3－。某同学按如下步骤完成实验：

①[Fe(H2O)6]3＋为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是____________________，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3＋的浅紫色，可采取的方法是___________________________________________________________________。
②已知Fe3＋与SCN－、F－的反应在溶液中存在以下平衡：
Fe3＋＋6SCN－[Fe(SCN)6]3－(红色)　K1
Fe3＋＋6F－[FeF6]3－(无色)　K2，
向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为_____________________________________________________。
答案　(1)3d64s2　(2)8　4　(3)①由Fe3＋水解产物的颜色所致　向该溶液中加HNO3　②[Fe(SCN)6]3－＋6F－[FeF6]3－＋6SCN－
解析　(1)Fe为26号元素，所以基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2；(2)由图可知，晶胞A中Fe的配位数为8，所以每个Fe原子紧邻的原子数为8。根据原子均摊法，每个晶胞B中含Fe原子数为8×＋6×＝4；(3)①由于Fe3＋水解产物的颜色导致溶液Ⅰ却呈黄色，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3＋的浅紫色，可向该溶液中加HNO3，抑制铁离子的水解；②向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色，说明[Fe(SCN)6]3－和氟离子转化为[FeF6]3－，其离子方程式为[Fe(SCN)6]3－＋6F－[FeF6]3－＋6SCN－。

13.(2021·保定模拟)“原子坐标参数”可以表示晶胞内部各原子的相对位置。CaF2是典型的离子晶体，A、B两点坐标如图所示，晶胞边长为a cm。下列说法错误的是(　　)

A.Ca2＋周围最近且等距离的F－为4个
B.Ca2＋和F－最近核间距为a cm
C.C点的坐标参数为(，，)
D.CaF2的熔点高于CaCl2
答案　A
解析　A.由结构图可知Ca2＋周围最近且等距离的F－为8个，A错误；B.Ca2＋和F－最近核间距为＝a，B正确；C.观察A、B、C的相对位置，可知C点x轴坐标为，y轴坐标为，z轴坐标为，所以C点的坐标参数为(，，)，C正确；D.由于CaF2和CaCl2都是离子化合物，熔点高低与离子键强度有关，阳离子相同，F－比Cl－半径小，所以CaF2的离子键强，熔点高，D正确。
14.(双选)(2021·泰安模拟)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1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(　　)

A.S2－位于立方体的顶点和面心
B.Cu2S晶胞中，Cu＋填充了晶胞中一半四面体空隙
C.CuS晶胞中，S2－配位数为8
D.Cu2S晶胞的密度为 g·cm－3
答案　AD
解析　A.根据图可知S2－位于立方体的顶点和面心，故A正确；B.晶胞中S2－的个数为 6×＋8×＝4，化学式为Cu2S，则Cu＋的个数为8，所以占据了8个四面体空隙，即全部的四面体空隙，故B错误；C.CuS晶胞中Cu2＋位于四面体空隙中，所以Cu2＋的配位数为4，化学式为CuS，所以S2－配位数也为4，故C错误；D.Cu2S晶胞的质量为＝ g，晶胞的体积为a3 pm3＝a3×10－30 cm3，所以密度为 ＝ g·cm－3，故D正确。
15.(2021·1月湖南适应性考试)ⅤA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。
(1)①P4S3常用于制造火柴，P和S的第一电离能较大的是____________。
②As4S4俗称雄黄，其中基态As原子的核外电子排布式为[Ar]__________，有__________个未成对电子。
③P、S、As电负性由大到小的顺序是__________________________________。
(2)NH3、PH3、AsH3中沸点最高的是____________，其主要原因是___________________________________________________________________。
(3)①白磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5，其中气态PCl3分子的立体构型为____________。
②研究发现固态PCl5和PBr5均为离子晶体，但其结构分别为[PCl4]＋、[PCl6]－和[PBr4]＋、Br－，分析PCl5和PBr5结构存在差异的原因是___________________________________________________________________。

(4)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm，α＝β＝r＝90°，则：
①锑酸亚铁的化学式为______________________________________。
②晶体的密度为__________________________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案　(1)①P　②3d104s24p3　3　③S>P>As　(2)NH3　NH3分子间存在氢键　(3)①三角锥形　②Br－半径较大，无法形成[PBr6]－　(4)①Fe(SbO3)2
②
解析　(1)①P元素3p能级轨道半满，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能较大的是P；②As元素为33号元素，位于第四周期第ⅤA族，原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3；核外有4p轨道上3个未成对电子；③非金属性：S>P>As，所以电负性：S>P>As。(2)PH3、AsH3分子间只存在范德华力，而NH3分子间还存在氢键，所以NH3沸点最高。(3)①PCl3中心P原子价层电子对数为3＋＝4，含1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形；②Br－半径较大，而Cl－半径较小，所以P周围可以容纳6个Cl－，而无法容纳6个Br－，无法形成[PBr6]－。(4)①据图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为8×＋2＝4，O原子的个数为4×＋10＝12个，Fe2＋的个数为8×＋1＝2，所以锑酸亚铁的化学式为Fe(SbO3)2。②晶胞的质量为 g＝ g，晶体的体积为abc nm3＝abc×10－21cm3，所以晶体的密度为＝ g·cm－3。