内容正文:
逐点盘查(三)——晶体结构与性质
题点(一) 晶体的类型判断
1.(2023·北京等级考)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是( )
A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键
B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化
C.三种物质的晶体类型相同
D.三种物质均能导电
解析:选A 原子间优先形成σ键,三种物质中均存在σ键,A项正确;金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化,石墨中所有碳原子均采用sp2杂化,石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化,碳碳三键上的碳原子采用sp杂化,B项错误;金刚石为共价晶体,石墨炔为分子晶体,石墨为混合晶体,C项错误;金刚石中没有自由移动电子,不能导电,D项错误。
2.已知晶体硼的熔、沸点及硬度数据和基本结构单元(由硼原子组成的正二十面体如图1所示,每个三角形均为正三角形,每个顶点为一个硼原子)如下:
晶体
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/K
3 832
1 683
2 573
沸点/K
5 100
2 628
3 823
摩氏硬度
10
7.0
9.6
(1)晶体硼属于共价晶体,其理由是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)每一个硼基本单元由________个原子组成。
(3)碳化硼,别名黑钻石,是已知最坚硬的三种材料之一,仅次于金刚石和立方氮化硼,图2为碳化硼晶胞,其化学式为________。
答案:(1)晶体硼的熔点和沸点高,硬度大
(2)12 (3)B4C
题点(二) 不同晶体的性质比较
3.[双选]下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.CF4>CBr4>CCl4>CH4
C.MgO>Na2O>O2>N2
D.金刚石>纯铁>生铁>钠
解析:选CD 它们均是共价晶体,熔、沸点与键长成反向关系,因为键长:C—C<Si—O<C—Si<Si—Si,所以熔、沸点:金刚石>二氧化硅>碳化硅>晶体硅,A错误;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,所以熔、沸点:CBr4>CCl4>CF4>CH4,B错误;一般离子晶体的熔、沸点高于分子晶体,氧化镁和氧化钠均是离子晶体,镁离子所带电荷数大于钠离子,且半径小于钠离子,因此氧化镁中晶格能大于氧化钠,熔、沸点:氧化镁大于氧化钠,氧气和氮气均是分子晶体,氧气的相对分子质量较大,熔、沸点较高,所以熔、沸点:MgO>Na2O>O2>N2,C正确;金刚石是共价晶体,熔、沸点最高,合金熔、沸点比成分金属低,因此纯铁熔、沸点高于生铁,钠的熔、沸点最低,所以熔、沸点:金刚石>纯铁>生铁>钠,D正确。
4.(1)(2022·福建等级考)晶体熔点:KrF2______XeF2(填“>”“<”或“=”),判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)(2021·海南等级考)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型,如图所示。前者的熔点明显高于后者,其主要原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)< 二者为同构型的分子晶体,XeF2的相对分子质量大,范德华力大,熔点高
(2)MnS中阴、阳离子所带电荷数比NaCl中多,离子键强度更大
内存知能激活
晶体熔、沸点高低的比较
共价晶体
原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如:金刚石>晶体硅
离子晶体
阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl
金属晶体
金属离子半径越小,所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质