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新高考化学一轮考点复习第5章 第5讲 晶体结构与性质 讲义 (含答案解析)
展开 这是一份新高考化学一轮考点复习第5章 第5讲 晶体结构与性质 讲义 (含答案解析),共37页。学案主要包含了物质的聚集状态与晶体常识等内容,欢迎下载使用。
物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态的存在形式
①通常物质有三态:固态、液态和气态。
②特殊物质的聚集状态:等离子体是气态物质,离子液体是液体物质。
③更多的物质聚集状态:晶态、非晶态,塑晶态、液晶态等。
(2)普通物质三态的相互转化
注:普通物质三态间的相互转化只是分子间距离发生了变化,分子在固态只能振动,在气态能自由移动,而液态则介于二者之间。
注意
(1)构成物质三态的粒子不一定都是分子,还可以是原子或离子等,如水的三态都是由分子构成的,离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
(2)物质的聚集状态除了气态、液态和固态,还有晶态、非晶态,以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
2.晶体和非晶体
(1)晶体与非晶体的区别
(2)晶体的特点:自范性、固定的熔点、物理性质的各向异性、外形和内部质点排列的高度有序性
(3)获得晶体的途径
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①熔融态物质凝固。如:从熔融态结晶出来的硫晶体
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②气态物质冷却不经过液态直接凝固(凝华)。如:凝华得到的碘晶体
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③溶质从溶液中析出。如:从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体
3.晶胞
(1)晶胞的概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元
(2)形状:一般来说,晶胞都是平行六面体,晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①“无隙”:相邻晶胞之间无任何间隙
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②“并置”:所有晶胞都是平行排列的,取向相同
(2)特点:一种晶体所有晶胞形状及内部的粒子种类、个数及粒子所处的空间位置是完全相同的
4. 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eq \f(1,n)
(2)方法:
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a.处于顶点上的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有eq \f(1,8)属于该晶胞
b.处于棱边上的粒子,同时为4个晶胞所共有,每个粒子有eq \f(1,4)属于该晶胞
c.处于晶面上的粒子,同时为2个晶胞所共有,每个粒子有eq \f(1,2)属于该晶胞
d.处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
晶胞中粒子配位数的计算
一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数
(1)晶体中原子(或分子)的配位数:若晶体中的微粒为同种原子或同种分子,则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。
(2)离子晶体的配位数:指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
注意
①判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时,要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中,Na+周围的Na+数目(Na+用“○”表示):
每个面上有4个,共计12个。
②常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等,要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时,可以直接套用某种结构。
晶胞计算公式(立方晶胞)
(1)晶体密度:a3ρNA=NM
(a:棱长;ρ:密度;NA:阿伏加德罗常数的值;N:1 ml晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的个数;M:基本粒子或特定组合的摩尔质量)。
(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)
①面对角线长=eq \r(2)a。
②体对角线长=eq \r(3)a。
③体心立方堆积4r=eq \r(3)a(r为原子半径)。
④面心立方堆积4r=eq \r(2)a(r为原子半径)。
(3)空间利用率=eq \f(晶胞中微粒体积,晶胞体积)×100%。
有关晶胞的计算方法
(1)计算晶体密度的方法
注意
①以一个晶胞为研究对象,根据m=ρ·V,其一般的计算规律和公式可表示为:eq \f(M,NA)×n=ρ×a3,其中M为晶体的摩尔质量,n为晶胞所占有的粒子数,NA为阿伏加德罗常数,ρ为晶体密度,a为晶胞参数。
②对非立方体晶胞计算晶胞体积时可以根据具体晶胞计算如长方体的体积=长×宽×高=底面积×高。
(2)计算晶体中微粒间距离的方法
(3)原子空间利用率的计算
A.已知晶体密度(ρ)求空间利用率
若1个晶胞中含有x个微粒,则1 ml晶胞中含有x ml 微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量);1个晶胞的质量为ρV g(V为晶胞的体积),则1 ml晶胞的质量为ρVNA g,因此有xM=ρVNA。
晶胞体积V=eq \f(xM,ρNA),晶胞含粒子体积V0=x×eq \f(4,3)πr3。故空间利用率=eq \f(V0,V)×100%=eq \f(x×\f(4,3)πr3,\f(xM,ρNA))=eq \f(4πr3ρNA,3M)。
B.已知晶胞结构求空间利用率
晶体中原子坐标
(1)构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型
从最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型入手,构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型。
简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的,因此可以任意选择一个原子为坐标原点。以立方体的三个棱延长线构建坐标轴,以晶胞边长为1个单位长度。由此可得如图所示的坐标系。
其他晶胞也可以采用这种方式构建。如六方最密堆积模型的晶胞按此法构建x轴和y轴,只不过夹角不是90°,而是120°或60°。
【逐点训练1】
1.(2024·湖北黄冈·二模)下列关于准晶的说法正确的是( )
A.准晶和晶体可以通过射线衍射实验加以区别
B.准晶具有良好的导电、导热性
C.自然界中不存在天然条件下形成的准晶
D.已知的准晶中都含有共价键
2.(2024·甘肃白银·模拟预测)自范性指能自发呈现多面体外形的性质,下列固体具有自范性的是( )
A.玛瑙 B.白磷 C.玻璃 D.石蜡
3.(23-24高三上·江西省乐安·开学考试)下列关于晶体的说法,不正确的是( )
①晶体中粒子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中粒子排列相对无序,无自范性;②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体;③共价键可决定分子晶体的熔、沸点;④MgO和NaCl两种晶体中,MgO的离子键弱,所以其熔点比较低;⑤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;⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定;⑦干冰晶体中,一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻
A.①②③ B.②③⑦ C.④⑤⑥ D.②③④
4.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是 ( )
A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4
5.最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如图所示,顶角和面心的原子是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学式为( )
A.Ti14C13 B.TiC C.Ti4C4 D.Ti4C3
6.(2024·全国·模拟预测)Li、Fe、Se可形成新型超导材料,晶胞如图(Fe原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为90°,X的坐标为,Y的坐标为,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.基态Fe原子的核外电子排布式为
B.坐标为的原子是Li原子
C.Se原子X与Se原子Y之间的距离为
D.该晶体的密度为
7.(2024·江西宜春·三模)氢化铝钠()等复合氢化物是重要的有机还原剂。晶胞结构如图所示,设阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是( )
A.晶体中,与Na+紧邻且等距的有6个
B.晶体的密度为
C.与之间的最短距离为nm
D.中4个共价键不同
8.(2024·辽宁丹东·二模)氮化铬的晶胞结构如图所示,A点原子坐标,密度为,摩尔质量为,晶胞参数为代表阿伏加德罗常数的值.下列说法错误的是( )
A.该晶体的化学式为B.B点原子坐标
C.原子位于N原子构成的四面体空隙中D.
考点二 常见晶体的结构与性质
1.晶体的分类
(1)分类依据:根据晶体的构成粒子和粒子间的相互作用力的不同,将晶体分为如下5种:分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体、混合晶体、过渡晶体
(2)常见类别
晶体的结构与性质
Ⅰ、分子晶体
Ⅱ、共价晶体
Ⅲ、金属晶体
Ⅳ、离子晶体
Ⅴ、混合型晶体——石墨的结构特点
1.同层内,碳原子采用sp2杂化,以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠,p轨道中的电子可在整个平面中运动。
2.层与层之间以范德华力相结合。
3.石墨晶体中,既有共价键,又有金属键和范德华力,属于混合晶体。
4.结构模型
(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。
(3)在每层内存在共价键和大π键。
(4)C—C的键长比金刚石的C—C的键长短,熔点比金刚石的高。
(5)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轨道中的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个平面。故在电场中,p轨道中的电子只能沿石墨平面方向定向移动。
Ⅵ、过渡晶体
纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分,它们既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,Na2O更偏向离子晶体,Al2O3 更偏向共价晶体。
3.几种常见的晶体类型比较
4.晶体类别的判断方法
(1)依据物质的分类判断
①金属单质、合金是金属晶体
②离子化合物是离子晶体
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③非金属单质和共价化合物大部分是分子晶体
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤常见的原子晶体:硼(B)、硅(Si)、金刚石、金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)
(2)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成的离子键构成的晶体为离子晶体;由原子形成的共价键构成的晶体为原子晶体;由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体;由金属阳离子、自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体
(3)依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大,如钨、铂等熔点很高,铯等熔点很低
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时,分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④金属晶体是电的良导体
5.晶体熔、沸点的比较
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律: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
(2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小
【逐点训练2】
1.(2024·江苏南京·二模)2024年1月,我国自主研制的AG60E电动飞机成功首飞。AG60E采用了SiC电控系统,SiC晶体属于( )
A.分子晶体 B.金属晶体 C.离子晶体 D.共价晶体
2.(2024·天津河西·一模)下列物质的有关叙述正确的是( )
A.它们的物理性质相同 B.它们充分燃烧后的产物相同
C.石墨能导电故属于金属晶体 D.分子中仅含σ键
3.(2024·福建福州·一模)观察下列模型并结合信息,判断有关说法错误的是( )
A.马脑,又名玛瑙、码瑙或马瑙,属于共价晶体,且两原子个数比为2:1
B.FeSO47H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序:3>1>2
C.固态硫S8中S原子为sp2杂化
D.HCN的结构式为
4.根据下表中给出的有关数据,判断下列说法错误的是( )
A.SiCl4是分子晶体 B.晶体硼是原子晶体
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
5.(23-24高三上·辽宁·期中)下列关于物质的熔沸点高低顺序中,正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>金刚砂 B.NaF>NaCl>NaBr
C.邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 D.生铁>纯铁>钠
6.(2024·上海·二模)下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是( )
A.HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱 B.NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低
C.Li、Na、K的熔点逐渐降低 D.SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高
7.(23-24高三上·四川·期末)下列物质的性质变化规律与分子间作用力有关的是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.金刚石的硬度大于硅,其熔、沸点也高于硅
C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
D.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
1.(2024·贵州卷)我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是( )
A.富勒烯C60是分子晶体
B.图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
2.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为。合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.I为金
B.Ⅱ中的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距
D.I、Ⅱ、Ⅲ中,与原子个数比依次为、、
3.(2024·吉林卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是( )
A.结构1钴硫化物的化学式为B.晶胞2中S与S的最短距离为当
C.晶胞2中距最近的S有4个D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体
4.(2024·甘肃卷)晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,下列说法错误的是( )
A.电负性:B.单质是金属晶体
C.晶体中存在范德华力D.离子的配位数为3
5.(2024·湖南·高考真题)是一种高活性的人工固氮产物,其合成反应为,晶胞如图所示,下列说法错误的是( )
A.合成反应中,还原剂是和C
B.晶胞中含有的个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的有8个
D.为V型结构
6.(2024·山东·高考真题)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是( )
A.金刚石(C) B.单晶硅() C.金刚砂() D.氮化硼(,立方相)
7.(2024·安徽·高考真题)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(),其立方晶胞和导电时迁移过程如下图所示。已知该氧化物中为价,为价。下列说法错误的是( )
A.导电时,和的价态不变B.若,与空位的数目相等
C.与体心最邻近的O原子数为12D.导电时、空位移动方向与电流方向相反
8.(2024·河北·高考真题)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.该铋氟化物的化学式为
B.粒子S、T之间的距离为
C.该晶体的密度为
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
9.(2023·湖北·高考真题)镧La和H可以形成一系列晶体材料,在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系,晶胞结构和参数如图所示。高压下,中的每个H结合4个H形成类似的结构,即得到晶体。下列说法错误的是( )
A.晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离:
C.在晶胞中,H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.单位体积中含氢质量的计算式为
10.(2023·辽宁·高考真题)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )
A.图1晶体密度为g∙cm-3B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为D.取代产生的空位有利于传导
11.(2023·浙江·高考真题)下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是( )
A.B.C.D.
12.(2023·河北卷)锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.该氧化物的化学式为
B.该氧化物的密度为
C.原子之间的最短距离为
D.若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
13.(2023·重庆卷)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是( )
A.中心原子的配位数是4B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间存在范德华力D.该晶体属于混合型晶体
14.(2023·江苏卷)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是
A.原子半径:B.第一电离能:
C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
15.(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是( )
A.晶体最简化学式为
B.晶体中与最近且距离相等的有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为
16.(2022·江苏·高考真题)我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料,下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.石墨能导电,可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料
17.(2024·北京卷)锡()是现代“五金”之一,广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)位于元素周期表的第5周期第IVA族。将的基态原子最外层轨道表示式补充完整: 。
(2)和是锡的常见氯化物,可被氧化得到。
①分子的模型名称是 。
②的键是由锡的 轨道与氯的轨道重叠形成σ键。
(3)白锡和灰锡是单质的常见同素异形体。二者晶胞如图:白锡具有体心四方结构;灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个原子周围与它最近且距离相等的原子有 个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和,则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。
(4)单质的制备:将与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至,由于固体之间反应慢,未明显发生反应。若通入空气在下,能迅速被还原为单质,通入空气的作用是 。
答案及解析
【逐点训练1】
1.【答案】A
【解析】A.晶体具有自范性,而准晶不具有自范性,可以通过X射线衍射实验加以区别,A项正确;B.准晶具有各向异性,不具有良好的导电、导热性,B项错误;C.自然界中存在天然条件下形成的准晶,如Al65Cu23Fe12,C项错误;D.已知的准晶中不一定含有共价键,如Al65Cu23Fe12中没有共价键,D项错误;故选A。
【思维建模】1.晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列。
2.鉴别晶体与非晶体的方法
(1)观察外观:晶体有规则的几何外形,而非晶体没有。
(2)测定熔点是否固定:晶体有固定熔点,而非晶体没有。
(3)测定是否具有各向异性:晶体有各向异性,而非晶体没有。
(4)X-射线衍射法(最科学可靠的方法):晶体能使X-射线发生衍射(得到分立的斑点或明锐的谱线),而非晶体只能散射(得到连续的谱线)。
2.【答案】B
【解析】A.晶体具有自范性,玛瑙不是晶体,A错误;B.晶体具有自范性,白磷是分子晶体,B正确;C.晶体具有自范性,玻璃不是晶体,C错误;D.晶体具有自范性,石蜡不是晶体,D错误;故选B。
3.【答案】D
【解析】晶体的自范性是粒子微观上周期性排列的宏观表现,因此非晶体排列无序,无自范性,①正确;金属晶体中含有金属阳离子,不属于离子晶体,②错误;分子晶体熔沸点取决于分子间作用力,而非共价键,③错误;MgO中离子所带电荷多,半径小,离子键强,因此熔点比NaCl高,④错误;晶体中微粒周期性排列,晶胞是晶体结构的基本单元,⑤正确;晶体微粒间的作用力使其尽可能紧密堆积,⑥正确;干冰采用分子密堆积的排列方式,1个分子紧邻12个CO2分子,⑦正确;故答案选D。
4.B。解析:A粒子数为6×eq \f(1,12)=eq \f(1,2);B粒子数为6×eq \f(1,4)+3×eq \f(1,6)=2;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。
5.A。解析:由题意知该物质是气态团簇分子,题图所示应是该物质的一个完整的分子,由14个钛原子和13个碳原子构成,A项正确。此题目极易因审题不严密,误认为是晶体而视钛与碳原子的个数比为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,8)×8+\f(1,2)×6))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)×12+1))=1∶1,错选B项或C项
6.【答案】C
【解析】A.Fe为26号元素,基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,故A错误;B.由晶胞结构可知坐标为的原子是Z原子,即Fe原子,故B错误;C.Se原子X与Se原子Y,沿x轴方向的距离为,沿y轴方向的距离为,沿z轴方向的距离为,两点间的距离为,故C正确;D.Li原子个数为:8×+1=2,Fe个数为8×=4,Se原子个数为:8×+2=4,晶胞的质量为:,晶胞体积为:a2b×10-21 cm3,密度g•cm-3,故D错误;故选:C。
【思维建模】1.晶体中微粒的排列具有周期性,晶体中最小的结构重复单元称为 "" \t "" 晶胞,利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数,从而确定晶体的化学式。
2.“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用,那么每个晶胞对这个原子分得份额就是(1/n)。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞,以立方晶胞最为常见。
(1)立方晶胞:每个顶点上的粒子被8个晶胞共用,每个粒子只有(1/8)属于该晶胞;每条棱上的粒子被4个晶胞共用,每个粒子只有(1/4)属于该晶胞;每个面心上的粒子被2个晶胞共用,每个粒子只有(1/2)属于该晶胞;晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
(2)六方晶胞:每个顶点上的粒子被6个晶胞共用;每条横棱上的粒子被4个晶胞共用;每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用;每个面心上的粒子被2个晶胞共用;晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
(3)三棱晶胞:每个顶点上的粒子被12个晶胞共用;每条横棱上的粒子被4个晶胞共用;每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用;每个面心上的粒子被2个晶胞共用;晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
7.【答案】B
【解析】A.晶体中,以体心的为例,与之紧邻且等距的位于晶胞棱上、晶胞中上层立方体左右侧面心、晶胞中下层立方体前后面面心,与紧邻且等距的有8个,结合化学式可知与紧邻且等距的有8个,A错误;B.晶胞中数目为,数目为,晶胞质量为,晶胞体积为,则晶体的密度为,B正确;C.与之间的最短距离为下底面面对角线长的一半,为nm,C错误;D.为正四面体结构,4个共价键完全相同,D错误;故选B。
8.【答案】C
【解析】A.氮化铬的晶胞结构中,N位于顶点和面心,利用均摊法总共4个,Cr位于体心和棱上,总共4个,故该晶体的化学式为,故A正确;B.A为坐标原点,故B的原子坐标为,故B正确;C.原子位于N原子构成的八面体空隙中,故C错误;D.依据密度为d,可算出晶胞参数为:,故D正确;故选C。
【逐点训练2】
1.【答案】D
【解析】SiC中的Si和C以共价键结合形成空间网状结构,和金刚石结构相似,SiC属于共价晶体,故选D。
2.【答案】B
【分析】金刚石、石墨、、碳纳米管都是碳单质,互为同素异形体。
【解析】A.同素异形体的物理性质不相同,A错误;B.组成元素都为碳元素,充分燃烧的产物都为,B正确;C.石墨能导电,但石墨属于混合晶体,C错误;D.分子中含σ键和键,D错误;答案选B。
3.【答案】C
【解析】A.玛瑙的主要成分是SiO2,属于共价晶体,且两原子个数比为2:1,A正确;B.键角3是硫酸根中键角,硫酸根为正四面体结构,键角为109°28′,键角1与键角2都是水分子中的键角,水分子中O采用sp3杂化,但是由于水中O上有孤电子对,导致键角变小,故键角3最大;键角1与键角2比较,1上的O孤电子对提供出来形成配位键,导致键角1会比键角2大,故键角1、2、3由大到小的顺序:3>1>2,故B正确;C.固态硫S8中S原子形成了2个共价键,还有2个孤电子对,故采用sp3杂化,故C错误;D.根据HCN的比例模型,结构价键规律,HCN的结构式为,故D正确;故选C。
4.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,即在未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,所以晶体硼是原子晶体,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.【答案】B
【解析】A.同属于原子晶体,熔、沸点高低,主要看共价键的强弱,显然对键能而言,晶体硅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物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CO>N2
d.在同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低,如正戊烷>异戊烷
金属晶体
看金属键的强弱,金属离子半径越小,所带电荷数越多,其金属键越强,熔、沸点就越高 如熔、沸点:Na
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