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2020创新设计一轮复习化学（人教版）讲义：第十一章第3讲晶体结构与性质
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第3讲 晶体结构与性质
【2020·备考】
最新考纲：1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
核心素养：1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3.变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。
考点一 晶体的常识和常见四种晶体性质
(频数：★★★ 难度：★★☆)
名师课堂导语 本考点主要考查晶体类型判断，以及借助晶体类型比较熔沸点高低。
1.晶体
(1)晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区
别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
(2)晶胞
①概念：描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——无隙并置
a.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
b.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
(3)晶格能
①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：
kJ·mol－1。
②影响因素
a.离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
b.离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
③与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
②晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。
③晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。
2.四种晶体类型的比较
比较
类型
分子晶体
原子晶体
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
常见溶剂
难溶
大多易溶
于水等极
性溶剂
导电、传热性
一般不导电，溶于水后有的导电
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)
3.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：原子晶体＞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
①原子晶体：
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
②离子晶体：
a.一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。
b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
③分子晶体：
a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。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，CH3OH＞CH3CH3。
d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞
④金属晶体：
金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。
①原子晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。
②原子晶体熔化时破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。
③原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2 852 ℃。
[速查速测]
1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高(×)
(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同(×)
(3)固体SiO2一定是晶体(×)
(4)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体(√)
(5)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(√)
2.(教材改编题)(RJ选修3·P848、9、10整合)下列说法正确的是(双选)( )
A.Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型
B.氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键
C.HF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键
D.某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体
答案 CD
3.(思维探究题)判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序，并说明原因。
______________________________________________________________。
答案 CaO＞BaO＞NaCl＞KCl四种物质皆为离子晶体，晶格能越大，晶体熔、沸点越高；离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，因为r(K＋)＞r(Na＋)，r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)，所以熔点的高低顺序为CaO＞BaO＞NaCl＞KCl
[A组 基础知识巩固]
1.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析 ①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。
答案 D
2.(2019·新疆喀什模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于____________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析 (1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。
答案 (1)原子 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高
【归纳总结】
晶体的熔、沸点比较
首先看物质的状态，一般情况下固体>液体>气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。
同类晶体熔、沸点比较思路为：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。
[B组 考试能力过关]
3.按要求完成以下题目
(1)(2018·课标全国Ⅰ)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过下图的BornHaber循环计算得到。
Li2O晶格能为________kJ·mol－1。
解析 晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJ·mol－1
答案 2 908
(2)(2017·全国卷Ⅰ)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
(3)(2016·全国卷Ⅲ)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________________________________。
答案 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
(4)(2015·全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，该固体属于________晶体。
答案 分子
(5)(2015·全国卷Ⅱ)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。
回答下列问题：
单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是_____________________________________________________________________；
A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
答案 O3 O3的相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体
考点二 五类常见晶体模型与晶胞计算
(频数：★★★ 难度：★★★)
名师课堂导语 本考点是高考必考点，主要考查晶体堆积方式和晶胞的计算，特别是晶胞的计算是考查重点，要重点落实。
1.典型晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②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”。
(3)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。
(4)石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，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。
2.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
(1)原则：晶胞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
在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示摩尔质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
[速查速测]
1.(教材改编题)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＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个
C.氯化铯晶体中，每个Cs＋周围等距且紧邻8个Cl－
D.干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻12个CO2分子
解析 氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有12个。
答案 B
2.下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。
A.NaCl(含________个Na＋，________个Cl－)
B.干冰(含________个CO2)
C.CaF2(含________个Ca2＋，________个F－)
D.金刚石(含________个C)
E.体心立方(含________个原子)
F.面心立方(含________个原子)
答案 A.4 4 B.4 C.4 8 D.8 E.2 F.4
3.(思维探究题)列表比较金属晶体的简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型的配位数，原子空间利用率、堆积方式和晶胞的区别以及列举代表物。
答案
堆积模型
采用这种堆积
的典型代表
空间
利用率
配位数
晶胞
简单立方堆积
Po(钋)
52%
6
体心立方堆积
Na、K、Fe
68%
8
六方最密堆积
Mg、Zn、Ti
74%
12
面心立方
最密堆积
Cu、Ag、Au
74%
12
[A组 基础知识巩固]
1.Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。
(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析 (1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。
答案 (1)4 (2)ZnS
2.用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。
解析 设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64
a＝
面对角线为a
面对角线的为Cu原子半径r＝
×cm≈1.28×10－8cm。
答案 12 ×≈1.28×10－8
3.某离子晶体晶胞的结构如图所示。
X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析：
(1)晶体的化学式为________。
(2)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
解析 (1)采用均摊法，X的个数＝4×＝，Y在体内，个数是1个，则X与Y的个数比是1∶2，晶体化学式为XY2或Y2X。
(2)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109°28′。
(3)由题意知，该晶胞中含有个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a＝，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。
答案 (1)XY2或Y2X (2)109°28′ (3)
【方法技巧】
晶体结构的相关计算
1.晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×。
2.空间利用率＝。
3.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＝a。
(2)体对角线长＝a。
(3)体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。
(4)面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。
[B组 考试能力过关]
4.按要求完成以下题目
(1)(2018·课标全国Ⅰ)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
解析 1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm－3。
答案
(2)(2018·课标全国Ⅱ)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。
解析 该晶胞中Fe2＋位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，S位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为×4 g÷(a×10－7 cm)3＝×
1021 g·cm－3。根据晶胞结构，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。
答案 ×1021 a
(3)(2018·课标全国Ⅲ)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为________：六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______________________________________________g·cm－3(列出计算式)。
解析 由图示，原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积＝6×a2cm2，六棱柱的体积＝6×a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12×＋2×＋3＝6，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度ρ＝＝ g·cm－3。
答案 六方最密堆积(A3型)
(4)(2017·全国卷Ⅰ)①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________ nm，与K紧邻的O个数为________。
②在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
解析 ①根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即 nm＝0.315 nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。由②可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心。由②可知I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。
答案 ①0.315或×0.446 12 ②体心 棱心
(5)(2017·全国卷Ⅲ)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。
解析 由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)＝0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。
答案 0.148 0.076
(6)(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________ nm。
解析 ①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子的个数为8×＝1，则铜原子和镍原子的数量比为3∶1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg·cm－3，根据ρ＝，则晶胞参数a＝×107 nm。
答案 ①3∶1 ②×107
[A级 全员必做题]
1.下列有关晶体结构或性质的描述正确的是( )
A.冰中存在极性键、范德华力，不存在氢键
B.因金属性K>Na，故金属钾的熔点高于金属钠
C.1 mol的金刚石与1 mol石墨晶体中所含的C—C键的数目相同
D.氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠
解析 冰中存在极性键，范德华力和氢键，A错误；因原子半径：K>Na，故金属钾的熔点低于金属钠，B错误；金刚石中每个C原子形成4个C—C键，1 mol C形成2 mol共价键，石墨中每个C原子与其他3个C原子形成3个C—C键，1 mol C形成1.5 mol共价键，C错误；氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠，D正确。
答案 D
2.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＞AlF3
B.晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr
C.阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2
D.硬度：MgO＞CaO＞BaO
解析 由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A错误；F－、Cl－、Br－的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D正确。
答案 A
3.下表中是几种物质的熔点。
物质
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
BCl3
熔点/℃
920
801
1 291
190
－107
物质
Al2O3
SiO2
CO2
熔点/℃
2 073
1 723
－57
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、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
解析 A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；D项，Na2O、MgO、Al2O3均为离子晶体，正确。
答案 B
4.下列有关性质的比较，不正确的是( )
A.晶体熔点由高到低：>
B.硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
C.晶体熔点由高到低：Na>Mg>Al
D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI
解析 A项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要高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：C—CMg>Na，C不正确；离子键越强，则晶格能越大，阳离子相同时，离子键的强弱与阴离子半径有关，半径越小，则离子键越强，D项正确。
答案 C
5.有下列离子晶体空间结构示意图：•为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为( )
解析 A项，M的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1，故化学式为M4N；B项，M的个数为4×＝，N的个数为1，故化学式为MN2；C项，M的个数为3×＝，N的个数为1，故化学式为M3N8；D项，M的个数为8×＝1，N的个数为1，故化学式为MN。
答案 B
6.(2019·福州模拟)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( )
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn＋中n＝1
D.晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－
解析 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12×＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。
答案 A
7.如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是( )
A.键角为120° B.化学组成为SiO
C.硅原子采用sp2杂化 D.化学组成为SiO
解析 硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中4个Si—O键完全相同，Si—O键的键角为109°28′，故A错误；硅原子核外最外层为4个电子，根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有4个Si—O键，其中含1个硅原子和4个氧原子，所以硅的化合价为＋4价，氧为－2价，硅氧离子的组成为SiO，故B错误，D正确；硅原子核外最外层为4个电子，与氧原子形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方式为sp3杂化，故C错误。
答案 D
8.下列有关说法不正确的是( )
A.四水合铜离子的模型如图1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2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3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4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12
解析 A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。
答案 C
9.太阳能电池板材料除单晶硅外，还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学物质。
(1)基态钙原子的电子排布式为________，
金属钴的堆积方式与镁相似，都属于六方最密堆积，其配位数是________。
(2)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有________种不同的结构类型，该结构单元含有________个B—B键。
(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似，B的杂化方式是________，其不导电的原因是__________________________________________________________________。
(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示。
①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有________个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有________个，这几个N原子形成的空间形状是________。
②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点，其原因是____________________________________________________________________。
(5)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为a nm，密度为ρ g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴的相对原子质量可表示为________。
解析 (1)基态钙原子核外有20个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。镁、钴是六方最密堆积，其配位数为12。(2)晶体硼的结构类型取决于两个10B原子的相对位置，两个10B相邻、相间或相对，所以共有3种结构类型；1个硼原子形成5根B—B键，则1个硼原子占有的B—B键为5×＝2.5，该结构单元含有B—B键的数目为2.5×12＝30。(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合，硼原子的杂化类型为sp2杂化；六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(4)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。(5)该晶胞中Co的个数为8×＋1＝2，则该晶胞的质量为g＝ρ g·cm－3×(a×10－7cm)3，M＝5a3ρNA×10－22。
答案 (1)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2 12
(2)3 30
(3)sp2杂化 层状结构中没有自由移动的电子
(4)①12 6 正八面体 ②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能
(5)5a3ρNA×10－22
10.现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：
(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________，W位于周期表的________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理，写出X2Y的电子式：________________________________________________________，
其中心原子的杂化轨道类型是________，1 mol X2Y含有的π键数目为________。
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为________；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示)，该阳离子的化学式为________；该化合物加热时首先失去的成分是________，判断理由是________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为__________________________________________________。
设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个W的核间距为a cm，则该晶体的密度为________g·cm－3。(用含有a和NA的代数式表示)
解析 A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故A为H；X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为O；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素，在元素周期表中属于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连，N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式为；中心原子N的杂化类型为sp，1分子N2O中的π键数目为2，故1 mol N2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，则阴离子为SO，结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2＋、4个NH3、2个H2O，故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N原子的数目为8×＝1，Cu原子的数目为12×＝3，所以其化学式为Cu3N。设晶胞边长为b cm，则2×()2＝a2，b＝a，故该晶体的密度ρ＝g·cm－3。
答案 (1)1s22s22p4 ds
(2) sp 2NA
(3)SO [Cu(NH3)4(H2O)2]2＋ H2O
H2O与Cu2＋配位键比NH3与Cu2＋配位键弱
(4)Cu3N g·cm－3
[B级 拔高选做题]
11.铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。
(1)基态钴原子的核外电子排布式为________。
(2)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2＋。1 mol CN－中含有π键的数目为________，与CN－互为等电子体的分子有________，铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括________。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力
(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立体构型为________，碳原子的杂化类型为________。
(4)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69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”)，判断依据是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示：
①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，，)；C为(0，1，1)。则D原子的坐标参数为________。
②若该晶体的密度是ρ g·cm－3，则晶胞中两个最近的Fe的核间距为________cm。(用含ρ的代数式表示，不必化简)
解析 (1)基态钴原子核外有27个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(2)CN－中C、N之间为叁键，根据1个叁键中含有1个σ键和2个π键知，1 mol CN－含有2NA个π键。K＋、[Fe(CN)6]3－之间为离子键，Fe3＋与CN－之间为配位键，CN－中C、N之间为共价键。(3)HCHO的结构式为，C无孤电子对，立体构型为平面三角形，C的杂化轨道数为3，杂化类型为sp2杂化。(4)NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO>FeO。(5)①D位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为(1，，)。②该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1。设两个最近的Fe核间距为x cm，晶胞的边长为a cm，则a＝2x，故a＝x。则ρ g·cm－3×(x cm)3＝，x＝。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(2)2NA CO、N2 def
(3)平面三角形 sp2杂化
(4)> NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高
(5)①(1，，) ②
12.磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。
(1)Fe3＋的电子排布式是____________________________________________。
(2)NO和NH3中氮原子的杂化方式为________________________________
_________________________________________________________________。
(3)NH3的沸点高于PH3，其主要原因是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(4)与N3－具有相同电子数的三原子分子的空间构型是________。
(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni(NH3)6]2＋蓝色溶液，则1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键的物质的量为________ mol。
(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为________，如果Fe的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为________g·cm－3(不必化简)。
解析 (1)Fe为26号元素，则Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)NO为平面三角形，氮原子为sp2杂化；NH3为三角锥形的分子，氮原子为sp3杂化。
(4)N3－电子数为10，与N3－具有相同电子数的三原子分子为H2O，分子的空间构型为V形。
(5)在[Ni(NH3)6]2＋中，每个氮原子与3个氢原子形成σ键，同时还与镍原子形成配位键，也是σ键，因此1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键为4 mol×6＝24 mol。
(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个立方体中含有的铁原子数为8×＋1＝2，如果Fe的原子半径为a cm，则立方体的边长为 cm，对应的体积为( cm)3，阿伏加德罗常数的值为NA，所以铁单质的密度表达式为 g·cm－3。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)sp2、sp3 (3)NH3分子间存在氢键 (4)V形
(5)24 (6)8
【2020·备考】
最新考纲：1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
核心素养：1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3.变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。
考点一 晶体的常识和常见四种晶体性质
(频数：★★★ 难度：★★☆)
名师课堂导语 本考点主要考查晶体类型判断，以及借助晶体类型比较熔沸点高低。
1.晶体
(1)晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区
别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
(2)晶胞
①概念：描述晶体结构的基本单元。
②晶体中晶胞的排列——无隙并置
a.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
b.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
(3)晶格能
①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：
kJ·mol－1。
②影响因素
a.离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
b.离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
③与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
②晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。
③晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。
2.四种晶体类型的比较
比较
类型
分子晶体
原子晶体
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
常见溶剂
难溶
大多易溶
于水等极
性溶剂
导电、传热性
一般不导电，溶于水后有的导电
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)
3.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：原子晶体＞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
①原子晶体：
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
②离子晶体：
a.一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。
b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
③分子晶体：
a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。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，CH3OH＞CH3CH3。
d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞
④金属晶体：
金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。
①原子晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。
②原子晶体熔化时破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。
③原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2 852 ℃。
[速查速测]
1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高(×)
(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同(×)
(3)固体SiO2一定是晶体(×)
(4)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体(√)
(5)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(√)
2.(教材改编题)(RJ选修3·P848、9、10整合)下列说法正确的是(双选)( )
A.Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型
B.氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键
C.HF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键
D.某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体
答案 CD
3.(思维探究题)判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序，并说明原因。
______________________________________________________________。
答案 CaO＞BaO＞NaCl＞KCl四种物质皆为离子晶体，晶格能越大，晶体熔、沸点越高；离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，因为r(K＋)＞r(Na＋)，r(Ba2＋)＞r(Ca2＋)，所以熔点的高低顺序为CaO＞BaO＞NaCl＞KCl
[A组 基础知识巩固]
1.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是( )
①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析 ①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。
答案 D
2.(2019·新疆喀什模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于____________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析 (1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。
答案 (1)原子 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高
【归纳总结】
晶体的熔、沸点比较
首先看物质的状态，一般情况下固体>液体>气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。
同类晶体熔、沸点比较思路为：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。
[B组 考试能力过关]
3.按要求完成以下题目
(1)(2018·课标全国Ⅰ)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过下图的BornHaber循环计算得到。
Li2O晶格能为________kJ·mol－1。
解析 晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJ·mol－1
答案 2 908
(2)(2017·全国卷Ⅰ)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
(3)(2016·全国卷Ⅲ)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________________________________。
答案 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体
(4)(2015·全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，该固体属于________晶体。
答案 分子
(5)(2015·全国卷Ⅱ)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。
回答下列问题：
单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是_____________________________________________________________________；
A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
答案 O3 O3的相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体
考点二 五类常见晶体模型与晶胞计算
(频数：★★★ 难度：★★★)
名师课堂导语 本考点是高考必考点，主要考查晶体堆积方式和晶胞的计算，特别是晶胞的计算是考查重点，要重点落实。
1.典型晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②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”。
(3)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。
(4)石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，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。
2.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
(1)原则：晶胞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
在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示摩尔质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
[速查速测]
1.(教材改编题)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＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个
C.氯化铯晶体中，每个Cs＋周围等距且紧邻8个Cl－
D.干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻12个CO2分子
解析 氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有12个。
答案 B
2.下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。
A.NaCl(含________个Na＋，________个Cl－)
B.干冰(含________个CO2)
C.CaF2(含________个Ca2＋，________个F－)
D.金刚石(含________个C)
E.体心立方(含________个原子)
F.面心立方(含________个原子)
答案 A.4 4 B.4 C.4 8 D.8 E.2 F.4
3.(思维探究题)列表比较金属晶体的简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型的配位数，原子空间利用率、堆积方式和晶胞的区别以及列举代表物。
答案
堆积模型
采用这种堆积
的典型代表
空间
利用率
配位数
晶胞
简单立方堆积
Po(钋)
52%
6
体心立方堆积
Na、K、Fe
68%
8
六方最密堆积
Mg、Zn、Ti
74%
12
面心立方
最密堆积
Cu、Ag、Au
74%
12
[A组 基础知识巩固]
1.Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。
(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析 (1)从晶胞图分析，含有Zn离子为8×＋6×＝4。(2)S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。
答案 (1)4 (2)ZnS
2.用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。
解析 设晶胞的边长为a cm，则a3·ρ·NA＝4×64
a＝
面对角线为a
面对角线的为Cu原子半径r＝
×cm≈1.28×10－8cm。
答案 12 ×≈1.28×10－8
3.某离子晶体晶胞的结构如图所示。
X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析：
(1)晶体的化学式为________。
(2)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
解析 (1)采用均摊法，X的个数＝4×＝，Y在体内，个数是1个，则X与Y的个数比是1∶2，晶体化学式为XY2或Y2X。
(2)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109°28′。
(3)由题意知，该晶胞中含有个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a＝，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。
答案 (1)XY2或Y2X (2)109°28′ (3)
【方法技巧】
晶体结构的相关计算
1.晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×。
2.空间利用率＝。
3.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＝a。
(2)体对角线长＝a。
(3)体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。
(4)面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。
[B组 考试能力过关]
4.按要求完成以下题目
(1)(2018·课标全国Ⅰ)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
解析 1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm－3。
答案
(2)(2018·课标全国Ⅱ)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。
解析 该晶胞中Fe2＋位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，S位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为×4 g÷(a×10－7 cm)3＝×
1021 g·cm－3。根据晶胞结构，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。
答案 ×1021 a
(3)(2018·课标全国Ⅲ)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为________：六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______________________________________________g·cm－3(列出计算式)。
解析 由图示，原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积＝6×a2cm2，六棱柱的体积＝6×a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12×＋2×＋3＝6，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度ρ＝＝ g·cm－3。
答案 六方最密堆积(A3型)
(4)(2017·全国卷Ⅰ)①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________ nm，与K紧邻的O个数为________。
②在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
解析 ①根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即 nm＝0.315 nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。由②可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心。由②可知I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。
答案 ①0.315或×0.446 12 ②体心 棱心
(5)(2017·全国卷Ⅲ)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。
解析 由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)＝0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。
答案 0.148 0.076
(6)(2016·全国卷Ⅱ)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________ nm。
解析 ①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子的个数为8×＝1，则铜原子和镍原子的数量比为3∶1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg·cm－3，根据ρ＝，则晶胞参数a＝×107 nm。
答案 ①3∶1 ②×107
[A级 全员必做题]
1.下列有关晶体结构或性质的描述正确的是( )
A.冰中存在极性键、范德华力，不存在氢键
B.因金属性K>Na，故金属钾的熔点高于金属钠
C.1 mol的金刚石与1 mol石墨晶体中所含的C—C键的数目相同
D.氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠
解析 冰中存在极性键，范德华力和氢键，A错误；因原子半径：K>Na，故金属钾的熔点低于金属钠，B错误；金刚石中每个C原子形成4个C—C键，1 mol C形成2 mol共价键，石墨中每个C原子与其他3个C原子形成3个C—C键，1 mol C形成1.5 mol共价键，C错误；氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠，D正确。
答案 D
2.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＞AlF3
B.晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr
C.阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2
D.硬度：MgO＞CaO＞BaO
解析 由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A错误；F－、Cl－、Br－的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D正确。
答案 A
3.下表中是几种物质的熔点。
物质
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
BCl3
熔点/℃
920
801
1 291
190
－107
物质
Al2O3
SiO2
CO2
熔点/℃
2 073
1 723
－57
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、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
解析 A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确；D项，Na2O、MgO、Al2O3均为离子晶体，正确。
答案 B
4.下列有关性质的比较，不正确的是( )
A.晶体熔点由高到低：>
B.硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅
C.晶体熔点由高到低：Na>Mg>Al
D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI
解析 A项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要高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：C—C
答案 C
5.有下列离子晶体空间结构示意图：•为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为( )
解析 A项，M的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1，故化学式为M4N；B项，M的个数为4×＝，N的个数为1，故化学式为MN2；C项，M的个数为3×＝，N的个数为1，故化学式为M3N8；D项，M的个数为8×＝1，N的个数为1，故化学式为MN。
答案 B
6.(2019·福州模拟)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( )
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn＋中n＝1
D.晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－
解析 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12×＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×＝1，B项正确；由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1价，C项正确；D项正确。
答案 A
7.如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是( )
A.键角为120° B.化学组成为SiO
C.硅原子采用sp2杂化 D.化学组成为SiO
解析 硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中4个Si—O键完全相同，Si—O键的键角为109°28′，故A错误；硅原子核外最外层为4个电子，根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有4个Si—O键，其中含1个硅原子和4个氧原子，所以硅的化合价为＋4价，氧为－2价，硅氧离子的组成为SiO，故B错误，D正确；硅原子核外最外层为4个电子，与氧原子形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方式为sp3杂化，故C错误。
答案 D
8.下列有关说法不正确的是( )
A.四水合铜离子的模型如图1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2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3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4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12
解析 A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。
答案 C
9.太阳能电池板材料除单晶硅外，还有氮、硼、硒、钛、钴、钙等化学物质。
(1)基态钙原子的电子排布式为________，
金属钴的堆积方式与镁相似，都属于六方最密堆积，其配位数是________。
(2)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有________种不同的结构类型，该结构单元含有________个B—B键。
(3)六方相氮化硼的结构与石墨相似，B的杂化方式是________，其不导电的原因是__________________________________________________________________。
(4)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示。
①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有________个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有________个，这几个N原子形成的空间形状是________。
②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点，其原因是____________________________________________________________________。
(5)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示)，若该晶胞的边长为a nm，密度为ρ g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴的相对原子质量可表示为________。
解析 (1)基态钙原子核外有20个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。镁、钴是六方最密堆积，其配位数为12。(2)晶体硼的结构类型取决于两个10B原子的相对位置，两个10B相邻、相间或相对，所以共有3种结构类型；1个硼原子形成5根B—B键，则1个硼原子占有的B—B键为5×＝2.5，该结构单元含有B—B键的数目为2.5×12＝30。(3)六方相氮化硼中1个硼与3个氮原子结合，硼原子的杂化类型为sp2杂化；六方相氮化硼不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(4)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个，与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能，因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。(5)该晶胞中Co的个数为8×＋1＝2，则该晶胞的质量为g＝ρ g·cm－3×(a×10－7cm)3，M＝5a3ρNA×10－22。
答案 (1)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2 12
(2)3 30
(3)sp2杂化 层状结构中没有自由移动的电子
(4)①12 6 正八面体 ②氮化钛晶体中阴阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴阳离子的电荷数，氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能
(5)5a3ρNA×10－22
10.现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：
(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________，W位于周期表的________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理，写出X2Y的电子式：________________________________________________________，
其中心原子的杂化轨道类型是________，1 mol X2Y含有的π键数目为________。
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为________；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示)，该阳离子的化学式为________；该化合物加热时首先失去的成分是________，判断理由是________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为__________________________________________________。
设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个W的核间距为a cm，则该晶体的密度为________g·cm－3。(用含有a和NA的代数式表示)
解析 A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故A为H；X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为O；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素，在元素周期表中属于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连，N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式为；中心原子N的杂化类型为sp，1分子N2O中的π键数目为2，故1 mol N2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，则阴离子为SO，结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2＋、4个NH3、2个H2O，故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N原子的数目为8×＝1，Cu原子的数目为12×＝3，所以其化学式为Cu3N。设晶胞边长为b cm，则2×()2＝a2，b＝a，故该晶体的密度ρ＝g·cm－3。
答案 (1)1s22s22p4 ds
(2) sp 2NA
(3)SO [Cu(NH3)4(H2O)2]2＋ H2O
H2O与Cu2＋配位键比NH3与Cu2＋配位键弱
(4)Cu3N g·cm－3
[B级 拔高选做题]
11.铁、钴、镍并称铁系元素，性质具有相似性。
(1)基态钴原子的核外电子排布式为________。
(2)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2＋。1 mol CN－中含有π键的数目为________，与CN－互为等电子体的分子有________，铁氰化钾晶体中各种微粒间的相互作用不包括________。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力
(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的立体构型为________，碳原子的杂化类型为________。
(4)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69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”)，判断依据是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示：
①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，，)；C为(0，1，1)。则D原子的坐标参数为________。
②若该晶体的密度是ρ g·cm－3，则晶胞中两个最近的Fe的核间距为________cm。(用含ρ的代数式表示，不必化简)
解析 (1)基态钴原子核外有27个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(2)CN－中C、N之间为叁键，根据1个叁键中含有1个σ键和2个π键知，1 mol CN－含有2NA个π键。K＋、[Fe(CN)6]3－之间为离子键，Fe3＋与CN－之间为配位键，CN－中C、N之间为共价键。(3)HCHO的结构式为，C无孤电子对，立体构型为平面三角形，C的杂化轨道数为3，杂化类型为sp2杂化。(4)NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高，故熔点：NiO>FeO。(5)①D位于该晶胞侧面的面心，可知其坐标参数为(1，，)。②该晶胞中Fe的个数为8×＋6×＝4，N的个数为1。设两个最近的Fe核间距为x cm，晶胞的边长为a cm，则a＝2x，故a＝x。则ρ g·cm－3×(x cm)3＝，x＝。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(2)2NA CO、N2 def
(3)平面三角形 sp2杂化
(4)> NiO、FeO都是离子晶体，氧离子半径相同，Ni2＋半径比Fe2＋小，半径越小离子晶体的晶格能越大，晶格能越大熔点越高
(5)①(1，，) ②
12.磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。
(1)Fe3＋的电子排布式是____________________________________________。
(2)NO和NH3中氮原子的杂化方式为________________________________
_________________________________________________________________。
(3)NH3的沸点高于PH3，其主要原因是_____________________________________
____________________________________________________________________。
(4)与N3－具有相同电子数的三原子分子的空间构型是________。
(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni(NH3)6]2＋蓝色溶液，则1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键的物质的量为________ mol。
(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为________，如果Fe的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为________g·cm－3(不必化简)。
解析 (1)Fe为26号元素，则Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)NO为平面三角形，氮原子为sp2杂化；NH3为三角锥形的分子，氮原子为sp3杂化。
(4)N3－电子数为10，与N3－具有相同电子数的三原子分子为H2O，分子的空间构型为V形。
(5)在[Ni(NH3)6]2＋中，每个氮原子与3个氢原子形成σ键，同时还与镍原子形成配位键，也是σ键，因此1 mol [Ni(NH3)6]2＋含有的σ键为4 mol×6＝24 mol。
(6)铁元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型为体心立方堆积，即在立方体的中心有一个铁原子，与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点，所以铁的配位数为8，每个立方体中含有的铁原子数为8×＋1＝2，如果Fe的原子半径为a cm，则立方体的边长为 cm，对应的体积为( cm)3，阿伏加德罗常数的值为NA，所以铁单质的密度表达式为 g·cm－3。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)sp2、sp3 (3)NH3分子间存在氢键 (4)V形
(5)24 (6)8
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