内容正文:
第四讲 物质的聚集状态 常见晶体类型及性质
(基础落实课)
|内|容|与|目|标|
1.了解物质的常见聚集状态及特点。
2.了解晶体与非晶体的区别和鉴别。
3.了解晶胞的特征和晶体结构的测定方法。
4.了解常见晶体类型的构成粒子、粒子间作用及其物理性质(溶解性、导电性和熔沸点等)。
逐点清(一) 晶体与晶胞
[再认再现·旧知新学]
(一)物质的聚集状态
(二)晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的区别
比较
晶体
非晶体
结构特征
结构粒子周期性有序排列
结构粒子无序排列
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
测定其是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
2.获得晶体的三条途径
(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
(三)晶胞
1.概念:晶胞是描述晶体结构的基本单元。
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:所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
3.平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算
[边练边学·实践提能]
一、晶体与非晶体的比较
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体(√)
(2)晶体有规则的几何外形,非晶体没有(×)
(3)晶胞是晶体中的最小的结构单元(×)
(4)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高(×)
(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.水的状态除了气、液和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,下列有关玻璃态水的叙述正确的是( )
A.水由液态变为玻璃态,体积缩小
B.水由液态变为玻璃态,体积膨胀
C.玻璃态是水的一种特殊状态
D.在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
解析:选C 玻璃态水无固定形状,不存在晶体结构,因密度与普通液态水相同,故水由液态变为玻璃态时体积不变。
二、根据晶胞确定化学式或配位数
3.某晶体的一部分如图所示,这个晶体中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
解析:选B 图示晶胞中,含A粒子个数为6×=,含B粒子个数为6×+3×=2,含C粒子个数为1,N(A)∶N(B)∶N(C)=∶2∶1=1∶4∶2。
4.(2022·湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ca2+的配位数为6
B.与F-距离最近的是K+
C.该物质的化学式为KCaF3
D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
解析:选B Ca2+配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数,Ca2+位于体心,F-位于面心,所以Ca2+的配位数为6,A正确;F-与K+的最近距离为棱长的,F-与Ca2+的最近距离为棱长的,所以与F-距离最近的是Ca2+,B错误;K+位于顶点,所以K+个数=×8=1,F-位于面心,F-个数=×6=3,Ca2+位于体心,所以Ca2+个数=1,综上,该物质的化学式为KCaF3,C正确;F-与Cl-半径不同,替换后晶胞棱长将改变,D正确。
5.萤石(CaF2)的晶胞如图所示。
(1)白球代表的粒子为______。
(2)Ca2+和F-的配位数分别为________、________。
(3)晶体中F-配位的Ca2+形成的空间结构为________形;Ca2+配位的F-形成的空间结构为________形。
答案:(1)F- (2)8 4 (3)正四面体 立方体
逐点清(二) 常见晶体类型的结构
[再认再现·旧知新学]
1.分子晶体——干冰和冰
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。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等
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
金刚石晶体
①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共价键有2 mol。
②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
二氧化硅晶体
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。
低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链,具有手性
3.金属晶体
(1)金属键
①“电子气理论”是把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而把所有的金属原子维系在一起,形成“巨分子”。
②金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。
③利用“电子气理论”可以解释金属材料具有延展性、导电性和导热性。
(2)金属晶体的物理性质
延展性
当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但排列方式不变,金属晶体中的化学键没有被破坏,所以金属有良好的延展性
导电性
在外加电场的作用下,金属晶体中的“自由电子”做定向移动而形成电流,呈现良好的导电性
导热性
“自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞,从而引起两者能量的交换
注意:金属晶体具有导电性,但导电的物质不一定是金属,如石墨晶体导电但不是金属晶体。
4.离子晶体
NaCl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-
CsCl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
CaF2型
在晶体中,F-的配位数为4,Ca2+的配位数为8,晶胞中含4个Ca2+,含8个F-。晶胞中F-在体对角线的处
5.混合型晶体——石墨晶体
(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。
6.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。
[边练边学·实践提能]
1.有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
C.在金刚石晶体中,最小的环上有6个C原子
D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
解析:选D 以顶点Na+研究,与之最近的Cl-处于晶胞棱心且关于Na+对称,即距Na+最近的Cl-有6个,故A正确;在CaF2晶体中,Ca2+位于晶胞顶点和面心,数目为8×+6×=4,即每个晶胞平均占有4个Ca2+,故B正确;金刚石晶体中,由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子,每个碳原子形成四个共价键,从而形成空间网状结构,由金刚石的晶胞结构图可以看出最小的环上有6个碳原子,故C正确;该气态团簇分子中含有4个E、4个F原子,分子式应为E4F4或F4E4,故D错误。
2.(1)在金刚石晶体中最小碳环含有________个C原子;每个C原子被________个最小碳环共用。
(2)在干冰中粒子间作用力有________________________________________________。
(3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为______。
(4)在NaCl晶体中,每个Na+周围有____个距离最近且相等的Na+,每个Na+周围有____个距离最近且相等的Cl-,其空间结构为___________________________________________。
(5)在CaF2晶体中,每个Ca2+周围距离最近且等距离的F-有________个;每个F-周围距离最近且等距离的Ca2+有________个。
(6)碳的一种单质的结构如图所示。该单质的晶体类型为________,依据电子云的重叠方式,原子间存在的共价键类型有________,碳原子的杂化轨道类型为________。
答案:(1)6 12
(2)共价键、范德华力 (3)2NA
(4)12 6 正八面体形 (5)8 4
(6)混合型晶体 σ键和π键 sp2
逐点清(三) 四种晶体类型的组成与性质
[再认再现·旧知新学]
(一)四种晶体类型的比较
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
组成粒子
分子或原子
原子
金属阳离子和自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
分子间作用力、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
电和热的良导体
晶体不导电,水溶液或熔融态导电
(二)晶体类型的两类判断依据
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)、稀有气体、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
依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
(三)晶体熔、沸点的比较
1.不同类型晶体
熔沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
2.同种类型晶体
离子晶体
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl
共价晶体
原子半径越小、键长越短、键能越大,晶体的熔、沸点越高,如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
3.分子晶体
(1)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。
(2)具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常地高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
(3)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。
(4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。
4.金属晶体:一般来说,金属阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al。
[边练边学·实践提能]
一、常见晶体类型及性质的判断
1.根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 ℃),判断下列说法错误的是( )
晶体
NaCl
MgO
SiCl4
AlCl3
晶体硼
熔点/ ℃
801
2 852
-70
180
2 500
A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强
B.SiCl4晶体是分子晶体
C.AlCl3晶体是离子晶体
D.晶体硼是共价晶体
解析:选C NaCl和MgO是离子化合物,形成离子晶体,熔、沸点越高说明晶格能越大,离子键越强,A项正确;SiCl4是共价化合物,熔、沸点较低,为分子晶体,硼为非金属单质,熔、沸点很高,是共价晶体,B、D项正确;AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物,但其晶体熔、沸点较低,属于分子晶体,C项错误。
2.(2023·山东卷·节选)-40 ℃时,F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下,HOF为无色气体,固态HOF的晶体类型为________,HOF水解反应的产物为__________(填化学式)。
解析:常温常压下HOF为无色气体,说明其沸点较低,为分子晶体。比较元素的电负性大小可知,HOF中F为-1价,则其水解反应为HOF+H2O===HF+H2O2,水解产物为HF、H2O2。
答案:分子晶体 HF、H2O2
二、晶体熔沸点的比较
3.(1)(2023·辽宁卷·节选)噻吩()沸点低于吡咯()的原因是_______________
________________________________________________________________________。
(2)(2022·海南卷·节选)邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成酞菁的原料,后者熔点高于前者,主要原因是___________________________
________________________________________________________________________。
(3)(2022·浙江选考·节选)四种晶体的熔点数据如下表:
物质
CF4
SiF4
BF3
AlF3
熔点/℃
-183
-90
-127
>1 000
CF4和SiF4熔点相差较小,BF3和AlF3熔点相差较大,原因是____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)吡咯分子间可以形成氢键
(2)两者均为分子晶体,后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,熔点更高
(3)CF4和SiF4都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差较小;BF3通过分子间作用力形成分子晶体,AlF3通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,所以熔点相差较大
思维建模|晶体熔沸点高低的比较方法
(1)首先看物质的状态,一般情况下固体>液体>气体;二是看物质所属晶体类型,一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)同类晶体熔沸点比较思路为共价晶体→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。
[课时跟踪检测]
A级——强基训练
1.下列关于物质聚集状态的叙述错误的是( )
A.在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列
B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C.物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等
D.等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
解析:选D 液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响,在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列,A正确;内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体,B正确;物质的聚集状态有晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等,C正确;等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,D错误。
2.下列关于晶体的叙述不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质
B.固体粉末一定不具有晶体的性质
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
解析:选B 晶体的自范性是指在适宜条件下,晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质,故A不选;许多固体粉末仍是晶体,具有晶体的性质,故B选;构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列,则晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果,故C不选;晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同,即为各向异性,具有特定的方向性,故D不选。
3.金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质,下列说法正确的是( )
A.金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B.在金刚石中每个C原子连接4个六元环,石墨中每个C原子连接3个六元环
C.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D.金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4,而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3
解析:选A B.金刚石中每个C连接12个六元环,错误;C.金刚石中碳杂化方式为sp3,错误;D.金刚石中C原子数与C—C数之比为1∶2,石墨中C原子数与C—C数之比为2∶3,错误。
4.下列有关晶体类型的判断正确的是( )
A
SiI4:熔点120.5 ℃,沸点271.5 ℃
共价晶体
B
B:熔点2 300 ℃,沸点2 550 ℃,硬度大
金属晶体
C
锑:熔点630.74 ℃,沸点1 750 ℃,晶体导电
共价晶体
D
FeCl3:熔点282 ℃,易溶于水,也易溶于有机溶剂
分子晶体
解析:选D SiI4熔沸点较低,应属于分子晶体,A错误;B的熔沸点较高,应属于共价晶体,B错误;锑属于金属晶体,C错误。
5.在下列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________。
(5)其中形成的晶体是分子晶体的是________________________。
(6)其中含有极性共价键的共价晶体是________。
答案:(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2 (5)H2O2、CO2、CCl4、C2H2、晶体氩 (6)SiO2、SiC
6.完成下列问题。
(1)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A.固态时能导电,能溶于盐酸
B.能溶于CS2,不溶于水
C.固态时不导电,熔融态时能导电,可溶于水
D.固态、熔融态时均不导电,熔点为3 500 ℃
试推断它们可能的晶体类型:A.________;D.________。
(2)下列图中A~D是常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:
A.________;B.________;C.________;D.________。
答案:(1)金属晶体 共价晶体
(2)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
B级——对标高考
7.玻璃是常见的非晶体,在生产生活中有着广泛的用途,如图是玻璃的结构示意图,下列有关玻璃的说法错误的是( )
A.玻璃内部微粒排列是无序的
B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升
C.光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶体
D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
解析:选C 玻璃是非晶体,非晶体内部微粒排列无序,A正确;玻璃是非晶体,无固定的熔沸点,加热,温度不断上升,B正确;实验室中用X射线衍射实验区别晶体和非晶体,D正确。
8.(2024·昆明模拟)某物质的晶体中含有A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未能画出)。则晶体中A、B、C的原子个数比为( )
A.1∶3∶1 B.2∶3∶1
C.2∶2∶1 D.1∶3∶3
解析:选A A:8×=1,B:6×=3,C:1。
9.(2024·酒泉模拟)铁的氧化物有多种,科研工作者常使用FexOy来表示各种铁氧化物。如图为某种铁的氧化物样品的晶胞结构,其化学式为( )
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe11O8
解析:选C 根据晶胞模型,Fe原子位于顶角、棱上、内部,根据均摊法,Fe原子的个数为4×+2×+5=6,氧原子位于晶胞内部,有8个,则原子个数比为6∶8=3∶4,化学式为Fe3O4。
10.(2023·湖北卷)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
性质差异
结构因素
A
沸点:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃)
分子间作用力
B
熔点:AlF3(1 040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华)
晶体类型
C
酸性:CF3COOH(pKa=0.23)远强于CH3COOH(pKa=4.76)
羟基极性
D
溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g)
阴离子电荷
解析:选D 正戊烷中不含支链,新戊烷中含支链,分子间作用力:正戊烷>新戊烷,所以正戊烷沸点高于新戊烷,A正确;AlF3为离子晶体,AlCl3为分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体,B正确;F的电负性大于H,—CF3为吸电子基团,导致CF3COOH中羟基极性比CH3COOH大,更易电离出H+,C正确;NaHCO3溶解度小于Na2CO3,是因为NaHCO3晶体结构中的HOCO2—与另一个HOCO2—通过氢键形成双聚或多聚离子,导致其不易溶于水,D错误。
11.(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4
B.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
解析:选D 由配合物[MA2L2]的分子结构可知,中心原子M形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A正确;由晶胞结构可知,晶胞中配合物分子位于晶胞顶点和上下底面面心,数目为8×+2×=2,B正确;该晶体为配合物分子组成的分子晶体,晶体中相邻分子间存在范德华力,C正确,D错误。
12.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
解析:选D S的价层电子排布为3s23p4,位于元素周期表p区,A正确;由均摊法可知S:8×+1=2,H:6×+12×=6,该物质的化学式为H3S,B正确;由题知该物质是一种新型超导材料,该晶体为离子晶体,D错误。
13.F、K和Ni三种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ni位于元素周期表d区
B.该物质的化学式为K2NiF4
C.Ni的配位数为6
D.该晶体属于分子晶体
解析:选D Ni是28号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,位于元素周期表d区,A正确;晶胞中含有K原子的个数为8×+2=4,F原子的个数为16×+4×+2=8,Ni原子的个数为8×+1=2,化学式为K2NiF4,B正确;由题图可知,每个Ni周围距离最近的F有6个,故Ni的配位数为6,C正确;该晶胞由阳离子和阴离子构成,属于离子晶体,D错误。
14.PCl5晶体的晶胞结构如图。下列说法正确的是( )
A.该晶体为分子晶体
B.晶胞体心上微粒为PCl4
C.晶胞顶点上微粒的空间结构为正八面体
D.晶体中粒子配位数为6
解析:选C 由图可知,PCl5晶体的晶胞结构与氯化铯晶体的晶胞结构相似,存在PCl、PCl两种离子,两种离子分别为四面体和八面体结构。该晶体为离子晶体,配位数为8。
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a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+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 g·cm-3
解析:选C 由晶胞结构图可知,K在晶胞的顶点,数目为×8=1,Ca在晶胞的体心,数目为1,B在晶胞的面上,数目为×12=6,C也在晶胞的面上,数目为×12=6,故晶体的最简化学式为
KCaB6C6,A项正确;由晶胞结构图可知,与Ca2+最近且距离相等的K+有8个,而晶胞中Ca2+、K+数目之比为1∶1,故与K+最近且距离相等的Ca2+也有8个,B项正确;由晶胞结构图可知,B、C原子围成的多面体,有6个面位于晶胞的六个面上,上半部分和下半部分还各有4个面,故该多面体共有14个面,C项错误;该晶胞的摩尔质量为217 g·mol-1,体积为(a×10-10)3cm3,故该晶体的密度为 g·cm-3,D项正确。
16.(1)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。
卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为____________。解释X的熔点比Y高的原因________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)H2O、PH3、KH按熔点由高到低的顺序排列为_______________________,熔点差异的原因:___________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)CsCl CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体
(2)KH>H2O>PH3 KH为离子晶体,H2O、PH3均为分子晶体,H2O分子间存在氢键
17.如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体,晶胞棱上的球代表Ba,顶点的球代表Y,四方锥中心和八面体中心的球代表Fe,其余小球代表O。
(1)该晶体的化学式为________。
(2)其中Y的配位数为________。
解析:(1)由晶胞结构可知,Y位于顶点,原子数为×8=1;Ba位于棱上,原子数为×8=2;O原子有12个位于面上,2个位于晶胞内,原子数为×12+2=8;3个Fe原子位于晶胞内,该晶体的化学式为YBa2Fe3O8。
(2)从晶胞结构知Y位于晶胞顶点,距离Y最近的原子共有8个,即Y的配位数为8。
答案:(1)YBa2Fe3O8 (2)8
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