内容正文:
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 过渡晶体与混合晶体
教学目标
1.认识过渡晶体和混合晶体结构。
2.了解过渡晶体和混合晶体晶体的性质。
重点和难点
重点:过渡晶体和混合晶体结构
难点:过渡晶体和混合晶体晶体的性质
◆知识点一 过渡晶体
1.四类典型的晶体是指 晶体、 晶体、 晶体和 晶体。
2.过渡晶体:介于典型晶体之间的晶体。
(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键的百分数/%
62
50
41
33
从上表可知,表中的4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体,只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,因而通常当作离子晶体来处理,如 等。同样,偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理,如 、 等。
归纳总结
四类典型晶体都有过渡晶体存在。
即学即练
1.下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
D.石墨晶体中存在共价键、范德华力等多种作用力,属于混合晶体
2.下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是
A.金刚石 B.CsCl C.Al2O3 D.KF
3.某些物质的结构如图所示。下列说法正确的是
A.石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力,属于过渡型晶体
B.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
C.冰晶体中存在氢键,冰含有氢键
D.晶胞体积与8个形成的立方体的体积之比为
◆知识点二 混合型晶体
1.混合晶体的概念:晶体内同时存在若干种不同的作用力,具有若干种晶体的 和 。
(1)晶体模型
石墨结构中未参与杂化的p轨道
(2)结构特点——层状结构
①同层内碳原子采取sp2杂化,以共价键(σ键)结合,形成 。
②层与层之间靠 维系。
③石墨的二维结构内,每个碳原子的配位数为3,有一个未参与杂化的2p电子,它的原子轨道垂直于碳原子平面。
(3)晶体类型:石墨晶体中,既有共价键,又有金属键和范德华力,属于 。
(4)性质:熔点 、质软、 导电等。
易错提醒
石墨具有良好的导电性的原因
由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动,所以石墨具有导电性。
即学即练
4.碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为。右图给出了碘的单层结构,层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.碘晶体是混合型晶体
B.碘晶体升华时克服范德华力和“卤键”
C.碘晶体中有个“卤键”
D.常温下,碘晶体几乎不导电
5.金属钼(Mo)形成的某种硫化物可用作固态钠离子电池正极材料,其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复),图2为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是
A.该晶体属于混合型晶体 B.该化合物的化学式为MoS2
C.该物质也可用作润滑剂 D.S原子的配位数为6
6.石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是
①石墨中存在两种作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨中的C为杂化 ④石墨中碳原子数和C—C数目之比为 ⑤石墨和金刚石的硬度相同 ⑥石墨层内导电性和层间导电性不同
A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤ C.②③⑥ D.①②③④
1.化学键既不是纯粹的 键,也不是纯粹的 键;
2.离子键的百分数 50%,当作 晶体处理;离子键的百分数 50%,偏向共价晶体,当作 晶体处理;
3.P2O5、SO3、Cl2O7等离子键成分的百分数更小,共价键不再贯穿整个晶体,作 晶体处理。
4.一般,当电负性的差值△χ 1.7时,离子键的百分数 50%。可认为是 晶体。电负性差值越 ,离子键的百分数越 。
5.第3周期元素氧化物的晶体类型
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
离子晶体 共价晶体 分子晶体
2 纯粹的典型晶体不多,大多数晶体是它们之间的 晶体。
②一般偏向 晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的 晶体接近,通常当作 晶体来处理,如Na2O。
3 偏向 晶体的过渡晶体则当作 晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。
④P2O5、SO3、Cl2O7等则视为 晶体。
6.规律:
(1)四种典型晶体类型 存在过渡晶体;
(2)晶体性质偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理。
7.离子键的呈现规律:同周期主族元素从左到右,最高价氧化物中离子键成分的百分数逐渐 。
实践应用
1.下列说法错误的是
A.汽车尾气中含有氮氧化物是因为燃料的不完全燃烧
B.核苷酸水解得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基
C.、、、均属于介于离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
D.细胞和细胞器的双分子膜属于一种可以自组装的超分子
2.形成正确的化学观念有助于学习。下列有关化学观念正确的是
A.组成相同的物质其性质相同 B.化学反应中既有物质变化也有能量变化
C.化学反应的限度大小是不可改变的 D.晶体类型一定是纯粹的,不存在过渡晶体
3.下列说法不正确的是
A.通常当作离子晶体来处理,因为是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
B.由于石墨晶体导电,所以它是金属晶体,又由于它熔点很高,所以它是共价晶体,故石墨晶体属于混合晶体
C.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
D.石墨晶体中既有共价键,又有金属键还有范德华力,是一种混合晶体
考点一 过渡晶体概念及性质
【例1】下列晶体中属于共价型过渡晶体的是
A.Al2O3 B.Na2O C.NaOH D.石墨
易错提醒
①纯粹的典型晶体不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
②一般偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,通常当作离子晶体来处理,如Na2O。
③偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。
④P2O5、SO3、Cl2O7等则视为分子晶体。
【变式1-1】有关氯化钠、金刚石、干冰、石墨四种晶体,下列说法正确的是
A.在NaCl晶体中,每个晶胞含有4个NaCl分子
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶4
C.石墨晶体中,既有共价键,又有金属键,还有范德华力,是过渡型晶体
D.上述四种晶体中,干冰晶体的熔点最低
【变式1-2】随着科学的进步,人们对物质聚集状态的认识在不断提升。下列说法正确的是
A.20世纪前,人们把物质分为固态、液态和气态三种状态,所以所有物质都是由分子构成的
B.等离子体由阳离子和电中性粒子构成
C.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,具有流动性,不具有导电性、导热性
D.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
考点二 混合晶体结构及性质
【例2】下列说法错误的是
A.图1晶体中既存在共价键又存在范德华力,属于混合型晶体
B.图2为某气态团簇分子的结构,该气态团簇分子的化学式为TiC
C.图3为的晶胞结构,的配位数为4
D.图2晶体熔点小于图3晶体
归纳总结
石墨晶体的性质:
(1)熔点很高(层内碳原子之间全部为共价键,共价键能大);
(2)质软(具滑腻感)(原因:层与层之间依靠范德华力结合,范德华力小,层之间易于断开滑动);
(3)易导电(原因:石墨层中每个碳原子未杂化的平行P轨道上的电子形成离域大π键,其电子可在层内运动,成为自由电子)。
【变式2-1】黑磷-石墨复合负极材料的单层结构视图如图1所示。黑磷的晶体结构(如图2所示)是与石墨类似的层状结构。下列有关说法不正确的是
A.黑磷属于混合型晶体
B.黑磷区中P—P的键能不完全相同
C.石墨区中C原子的杂化方式为sp2
D.复合材料单层中,P原子和C原子之间的作用力是范德华力
【变式2-2】氮化硼(BN)晶体存在如图所示的两种结构,六方氮化硼的结构与石墨类似,立方氮化硼的结构与金刚石类似,可作研磨剂。下列说法不正确的是
A.立方氮化硼的熔点和硬度均高于SiC
B.立方氮化硼晶胞中B原子的配位数为8
C.六方氮化硼可做润滑剂,不导电,属于混合型晶体
D.立方氮化硼晶胞密度为,晶胞边长为acm,则表达式为
基础达标
1.(23-24高二下·江西抚州·阶段练习)关于几种晶体的结构,下列说法正确的是
A.干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
B.石墨晶体层内是离子键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.若金刚石的晶胞边长为acm,其中两个最近的碳原子之间的距离为
D.NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
2.(24-25高二下·浙江湖州·期末)配合物[]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如下图所示,下列说法正确的是
A.该配合物中心原子配位数为6
B.该配合物中心原子杂化方式为杂化
C.该晶胞有类似层状结构,因此是混合晶体
D.每个晶胞中有2个配合物分子
3.(23-24高二下·吉林长春·期中)存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,下列说法错误的是
A.化学键中离子键成分的百分数;
B.第ⅢA-ⅦA族元素的单质,从上到下,随原子序数增加,共价键向金属键过渡
C.第三周期元素的氯化物从左到右离子键向共价键过渡,其中是共价化合物
D.分子晶体中,成键元素的电负性差越大,分子的极性越大
4.(22-23高二下·山东德州·阶段练习)下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
D.石墨晶体属于混合晶体
5.(23-24高二下·四川成都·阶段练习)下列说法错误的是
A.气态和液态物质都是由分子构成的
B.金刚石的人工合成,既可以高压合成,也可以低压合成
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于混合型晶体
6.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习)关于晶体中作用力的叙述,错误的是
A.共价晶体中可以同时存在范德华力、共价键和配位键
B.分子晶体中可以同时存在范德华力、氢键和共价键
C.混合晶体中可以同时存在共价键、范德华力和类似金属键的作用力
D.离子晶体中可能同时存在离子键、共价键、氢键、配位键和范德华力
7.(2025高二·全国·专题练习)泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是
A.NaI晶体是过渡晶体 B.离子晶体可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键 D.共价键和离子键有明显的界线
8.(25-26高三上·内蒙古乌兰察布·开学考试)某化合物存在多条无限伸展的链状结构,链和链之间存在范德华力,其晶胞结构如图所示。下列关于该化合物的说法错误的是
A.化学式为 B.晶体类型为混合晶体
C.每个二价铁周围有4个氯和2个 D.晶体中之间存在氢键
9.(23-24高二上·浙江·期末)关于几种晶体的结构,下列说法正确的是
A.干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
B.石墨晶体层内是共价键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.若金刚石的晶胞边长为acm,其中两个最近的碳原子之间的距离为
D.NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
10.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习)下列叙述说法正确的是
A.能导电的晶体一定是金属晶体 B.离子晶体在熔融状态下可以导电
C.所有分子晶体溶于水都可以导电 D.过渡晶体和混合晶体一定不导电
综合应用
11.(24-25高二下·湖南·阶段练习)观察下列结构示意图并结合相关信息,判断有关说法正确的是
金刚石
石墨
FeSO4·7H2O
MgO
A.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式不同,金刚石中每个碳原子被6个六元环共用
B.石墨晶体中层内是共价键,层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.FeSO4·7H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序:3>1>2
D.晶体熔点:金刚石 > CaO > MgO
12.(21-22高二下·重庆万州·阶段练习)下列叙述不正确的是
A.可以通过X射线衍射实验鉴别晶体与非晶体
B.混合晶体是混合物
C.等离子体是一种呈电中性的物质聚集体,其中含有带电粒子且能自由运动
D.纳米晶体具有不同于大块晶体特性的原因是晶体的表面积增大
13.(23-24高二下·四川甘孜·期中)下列描述中不正确的是
A.金属晶体中,自由电子为许多金属离子所共有
B.和的分子结构中,每个原子最外层都具有8电子稳定结构
C.金刚石晶体中,碳原子数与C-C键数之比为1∶2
D.中离子键百分数为62%,不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
14.(24-25高二下·浙江·期中)下列物质的结构或性质不能说明其应用的是
A.杯酚可与某些富勒烯组装成超分子,故可用空腔大小适配的杯酚分离与
B.的Si、N原子间通过共价键形成空间网状结构,熔点高,硬度大,化学性质稳定,故可用于制作耐高温轴承
C.石墨是混合晶体,层与层之间是范德华力,可相对滑动,故可用作润滑剂
D.甲苯分子中的苯环能使甲基活化,故甲苯能与浓硝酸反应制取TNT
15.(24-25高二·全国·假期作业)泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是
①NaI晶体是过渡晶体
②离子晶体可能含有共价键
③NaI晶体中既有离子键,又有共价键
④共价键和离子键没有明显的界线
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
16.(24-25高二下·广西南宁·期末)镍酸镧具有优异的电学和磁学性能,是一种重要的功能材料。其立方晶胞如图1所示,晶胞边长为anm。下列说法正确的是
A.该晶胞的俯视图如图2所示 B.该晶体类似于石墨,为混合晶体
C.与Ni距离最近且相等的O有3个 D.镍酸镧晶体的密度为
拓展培优
17.(23-24高二下·广西南宁·阶段练习)氯化钠、金刚石、干冰、石墨四种晶体的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.在晶体中,每个晶胞含有4个分子
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1:4
C.上述四种晶体中,干冰晶体的熔点最低
D.石墨晶体中,既有共价键,又有金属键,还有范德华力,是过渡型晶体
18.(24-25高二下·四川内江·期中)观察下列模型,判断下列说法错误的是
氮化石墨
六方氮化硼BN
石墨炔
氧化镁
A.已知氮化石墨为平面结构,则氮化石墨中两种原子的杂化方式均为sp2杂化
B.六方氮化硼属于混合晶体,1mol 六方氮化硼含有6mol σ键
C.已知石墨炔是单晶层状结构,石墨炔中所有原子一定共面
D.MgO晶体中,每个O2-周围距离相等且最近的O2-有12个
19.(24-25高二下·上海·期末)完成下列问题。
(1)石墨属于 (选填“混合”或“过渡”)型晶体,晶体内部存在多种不同的微粒间作用力。从石墨中剥离得到石墨烯需要克服的作用力是 。
(2)石墨烯只是由一层碳原子构成的平面薄膜,结构如图所示,石墨烯中C-C的键角是 ,在石墨烯中,每个六元环占有 个C。
20.(2025高二·全国·专题练习)自然界中,纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体之间的过渡晶体。以下列出了第三周期几种氧化物晶体中离子键的百分数。
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键百分数
62%
50%
41%
33%
提示:离子键的百分数是通过电负性的差值计算出来的,电负性的差值越大,离子键的百分数越大。
(1)从原子结构角度解释,为什么一般认为MgO属于离子晶体,而SiO2属于共价晶体: 。
(2)硅位于元素周期表的 区,基态硅原子的价层电子排布式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影如图所示,已知该晶体中晶胞各边长度分别为a pm、a pm和c pm,两条底边夹角为120°,距离最近的两个B原子之间距离为a pm,该物质化学式为 ;距离每个B原子最近的Mg原子有 个。
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第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 过渡晶体与混合晶体
教学目标
1.认识过渡晶体和混合晶体结构。
2.了解过渡晶体和混合晶体晶体的性质。
重点和难点
重点:过渡晶体和混合晶体结构
难点:过渡晶体和混合晶体晶体的性质
◆知识点一 过渡晶体
1.四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。
2.过渡晶体:介于典型晶体之间的晶体。
(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键的百分数/%
62
50
41
33
从上表可知,表中的4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体,只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,因而通常当作离子晶体来处理,如Na2O等。同样,偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。
归纳总结
四类典型晶体都有过渡晶体存在。
即学即练
1.下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
D.石墨晶体中存在共价键、范德华力等多种作用力,属于混合晶体
【答案】C
【解析】A.液晶具有液体的流动性和类似晶体的各向异性,描述正确,A正确;
B.氧化镁晶体离子键占50%,共价键占50%,说明其结构介于离子晶体和共价晶体之间,属于过渡晶体,B正确;
C.金属导电是因自由电子在外加电场下定向运动,而非“产生”自由电子,C错误;
D.石墨层内为共价键,层间为范德华力,属于混合晶体,D正确;
故选C。
2.下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是
A.金刚石 B.CsCl C.Al2O3 D.KF
【答案】C
【解析】A.金刚石由C原子构成,C原子以sp3杂化的方式形成共价键三维骨架结构,是典型的共价晶体,A不符合题意;
B.Cs的金属性很强,Cl的非金属性强,二者形成的CsCl晶体中Cs+与Cl-以离子键的形式结合,是典型的离子晶体,B不符合题意;
C.Al2O3中离子键成分的百分数为41%,不是纯粹的离子晶体,也不是纯粹的共价晶体,是介于两者之间的过渡晶体,能体现过渡晶体结构与性质,C符合题意;
D.K的金属性强,F的非金属性很强,二者形成的KF晶体中K+与F-以离子键的形式结合,是典型的离子晶体,D不符合题意;
故选C。
3.某些物质的结构如图所示。下列说法正确的是
A.石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力,属于过渡型晶体
B.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
C.冰晶体中存在氢键,冰含有氢键
D.晶胞体积与8个形成的立方体的体积之比为
【答案】D
【解析】A.石墨晶体中碳原子之间为共价键,层与层之间为范德华力,属于过渡型晶体,A错误;
B.该气态团簇分子的1个分子中含有4个E原子和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4,B错误;
C.冰晶体中存在氢键,1mol冰含2mol氢键,故冰(1mol)含有氢键,C错误;
D.晶胞与8个形成的立方体的边长之比为2:1,故体积之比为,D正确;
故选D。
◆知识点二 混合型晶体
1.混合晶体的概念:晶体内同时存在若干种不同的作用力,具有若干种晶体的结构和性质。
(1)晶体模型
石墨结构中未参与杂化的p轨道
(2)结构特点——层状结构
①同层内碳原子采取sp2杂化,以共价键(σ键)结合,形成平面六元并环结构。
②层与层之间靠范德华力维系。
③石墨的二维结构内,每个碳原子的配位数为3,有一个未参与杂化的2p电子,它的原子轨道垂直于碳原子平面。
(3)晶体类型: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)性质:熔点很高、质软、易导电等。
易错提醒
石墨具有良好的导电性的原因
由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动,所以石墨具有导电性。
即学即练
4.碘晶体为层状结构,层间作用为范德华力,层间距为。右图给出了碘的单层结构,层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.碘晶体是混合型晶体
B.碘晶体升华时克服范德华力和“卤键”
C.碘晶体中有个“卤键”
D.常温下,碘晶体几乎不导电
【答案】A
【解析】A.碘晶体层内存在I2分子间的“卤键”,层间存在范德华力,都属于分子间作用力,碘晶体属于分子晶体,A错误;
B.碘晶体升华时,固态变为气态,需克服层间的范德华力和层内分子间的“卤键”,B正确;
C.127 g碘晶体为0.5 mol I2。每个“卤键”由2个I2分子共用,由图可知每个I2分子形成4个“卤键”,则卤键总数=(0.5 mol×NA×4)/2=NA,C正确;
D.碘晶体中无自由移动的电子或离子,常温下几乎不导电,D正确;
答案选A。
5.金属钼(Mo)形成的某种硫化物可用作固态钠离子电池正极材料,其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复),图2为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是
A.该晶体属于混合型晶体 B.该化合物的化学式为MoS2
C.该物质也可用作润滑剂 D.S原子的配位数为6
【答案】D
【解析】A.该晶体层内存在共价键,层间通过范德华力结合,同时具有共价晶体和分子晶体的特征,属于混合型晶体,A正确;
B.由单层俯视图可知,每个Mo原子周围有6个S原子,每个S原子周围有3个Mo原子,故Mo与S的原子个数比为,化学式为,B正确;
C.该晶体层间存在范德华力,层间易滑动,类似石墨,可用作润滑剂,C正确;
D.S原子的配位数指其周围距离最近且等距离的Mo原子数,由单层俯视图可知,每个S原子周围有3个Mo原子,故S原子的配位数为3,D错误;
故选D。
6.石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是
①石墨中存在两种作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨中的C为杂化 ④石墨中碳原子数和C—C数目之比为 ⑤石墨和金刚石的硬度相同 ⑥石墨层内导电性和层间导电性不同
A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤ C.②③⑥ D.①②③④
【答案】C
【解析】①石墨中存在三种作用力,分别是范德华力、共价键、类似金属键的作用力,不正确;
②石墨晶体兼有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征,是混合型晶体,正确;
③石墨中的C形成3个共价键,为杂化,正确;
④石墨中碳原子与相邻的3个碳原子形成共价键,石墨中碳原子数和C—C数目之比为,错误;
⑤石墨质软,金刚石的硬度大,错误;
⑥石墨层内导电性和层间导电性不同,正确。
故选C。
1.化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键;
2.离子键的百分数大于50%,当作离子晶体处理;离子键的百分数小于50%,偏向共价晶体,当作共价晶体处理;
3.P2O5、SO3、Cl2O7等离子键成分的百分数更小,共价键不再贯穿整个晶体,作分子晶体处理。
4.一般,当电负性的差值△χ>1.7时,离子键的百分数大于50%。可认为是离子晶体。电负性差值越大,离子键的百分数越大。
5.第3周期元素氧化物的晶体类型
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
离子晶体 共价晶体 分子晶体
①纯粹的典型晶体不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
②一般偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,通常当作离子晶体来处理,如Na2O。
③偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。
④P2O5、SO3、Cl2O7等则视为分子晶体。
6.规律:
(1)四种典型晶体类型都存在过渡晶体;
(2)晶体性质偏向某一晶体类型的过渡晶体通常当作该晶体类型处理。
7.离子键的呈现规律:同周期主族元素从左到右,最高价氧化物中离子键成分的百分数逐渐减小。
实践应用
1.下列说法错误的是
A.汽车尾气中含有氮氧化物是因为燃料的不完全燃烧
B.核苷酸水解得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基
C.、、、均属于介于离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
D.细胞和细胞器的双分子膜属于一种可以自组装的超分子
【答案】A
【解析】A.机动车在行驶中烃类不完全燃烧,产生一氧化碳甚至冒黑烟,汽车尾气排放的氮氧化物是在汽车发动机气缸内高温富氧环境下氮气和氧气的反应,不是汽油不完全燃烧造成的,A错误;
B.核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物,核苷酸能水解可得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基,B正确;
C.根据微粒间存在的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型,、通常当作离子晶体来处理,因为、是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,是过渡晶体而不是非过渡晶体,、均是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,C正确;
D.细胞膜与细胞器膜主要都是由磷脂双分子层和蛋白质构成的,细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质,D正确;
故答案选A。
2.形成正确的化学观念有助于学习。下列有关化学观念正确的是
A.组成相同的物质其性质相同 B.化学反应中既有物质变化也有能量变化
C.化学反应的限度大小是不可改变的 D.晶体类型一定是纯粹的,不存在过渡晶体
【答案】B
【解析】A. 组成相同的物质可能是同分异构体,其性质不相同,A错误;
B. 化学反应中既有物质变化也有能量变化,B正确;
C. 化学反应的限度大小可能随外界条件的变化而改变,C错误;
D. 晶体类型不一定是纯粹的,存在过渡晶体,D错误;
故选B。
3.下列说法不正确的是
A.通常当作离子晶体来处理,因为是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
B.由于石墨晶体导电,所以它是金属晶体,又由于它熔点很高,所以它是共价晶体,故石墨晶体属于混合晶体
C.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
D.石墨晶体中既有共价键,又有金属键还有范德华力,是一种混合晶体
【答案】B
【解析】A.一般电负性差值大于1.7为离子键,电负性差值小于1.7为共价键,Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,A正确;
B.石墨晶体中既有共价键,又有金属键和范德华力,所以是混合晶体但不属于金属晶体,B错误;
C.根据微粒间的作用力分析,分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型,C正确;
D.石墨晶体中既有共价键,又有金属键和范德华力,是一种混合晶体,D正确;
故选B。
考点一 过渡晶体概念及性质
【例1】下列晶体中属于共价型过渡晶体的是
A.Al2O3 B.Na2O C.NaOH D.石墨
【答案】A
【解析】A.Al2O3是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,偏向共价晶体,可当作共价晶体处理,A符合题意;
B.Na2O是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,偏向离子晶体,B不符合题意;
C.NaOH属于离子键构成的离子晶体,C不符合题意;
D.石墨是混合型晶体,不属于共价型过渡晶体,D不符合题意;
故选A。
易错提醒
①纯粹的典型晶体不多,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
②一般偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近,通常当作离子晶体来处理,如Na2O。
③偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理,如Al2O3、SiO2等。
④P2O5、SO3、Cl2O7等则视为分子晶体。
【变式1-1】有关氯化钠、金刚石、干冰、石墨四种晶体,下列说法正确的是
A.在NaCl晶体中,每个晶胞含有4个NaCl分子
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶4
C.石墨晶体中,既有共价键,又有金属键,还有范德华力,是过渡型晶体
D.上述四种晶体中,干冰晶体的熔点最低
【答案】D
【解析】A.氯化钠是离子晶体,晶体中只含有钠离子和氯离子,不存在氯化钠分子,故A错误;
B.在金刚石晶体中,每个碳原子与周围的4个碳原子形成碳碳键,而每个碳碳键又同时被两个碳原子共用,故碳原子与碳碳键个数的比为1:4×=1:2,故B错误;
C.石墨是介于分子晶体、共价晶体和金属晶体组成的混合型晶体,不是过渡型晶体,故C错误;
D.干冰是分子晶体,氯化钠是离子晶体,金刚石是共价晶体,石墨是介于分子晶体、共价晶体和金属晶体组成的混合型晶体,一般而言,熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,四种晶体熔点大小顺序为石墨>金刚石>氯化钠>干冰,故D正确;
故选D。
【变式1-2】随着科学的进步,人们对物质聚集状态的认识在不断提升。下列说法正确的是
A.20世纪前,人们把物质分为固态、液态和气态三种状态,所以所有物质都是由分子构成的
B.等离子体由阳离子和电中性粒子构成
C.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,具有流动性,不具有导电性、导热性
D.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
【答案】D
【解析】A.20世纪前已知物质三态,但并非所有物质由分子构成(如离子晶体、共价晶体),A错误;
B.等离子体由电子、阳离子和中性粒子组成,整体电中性,B错误;
C.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,具有流动性,同时具备导热性,C错误;
D.若氧化镁离子键百分数为50%,说明其结构介于离子与共价晶体之间,属于过渡晶体,D正确;
答案选D。
考点二 混合晶体结构及性质
【例2】下列说法错误的是
A.图1晶体中既存在共价键又存在范德华力,属于混合型晶体
B.图2为某气态团簇分子的结构,该气态团簇分子的化学式为TiC
C.图3为的晶胞结构,的配位数为4
D.图2晶体熔点小于图3晶体
【答案】B
【解析】A.图1晶体是石墨晶体,每一层内原子之间为共价键,层与层之间存在的作用力为范德华力,属于混合型晶体,A正确;
B.图2为某气态团簇分子的结构,该分子结构中有13个C,14个Ti,因此其化学式为Ti14C13,B错误;
C.以面心的为研究对象,其距离最近的4个分别位于与之相连的上下两个晶胞内,则,的配位数为4,C正确;
D.图2是分子晶体,图3是离子晶体,分子晶体的熔点小于离子晶体,D正确;
故选B。
归纳总结
石墨晶体的性质:
(1)熔点很高(层内碳原子之间全部为共价键,共价键能大);
(2)质软(具滑腻感)(原因:层与层之间依靠范德华力结合,范德华力小,层之间易于断开滑动);
(3)易导电(原因:石墨层中每个碳原子未杂化的平行P轨道上的电子形成离域大π键,其电子可在层内运动,成为自由电子)。
【变式2-1】黑磷-石墨复合负极材料的单层结构视图如图1所示。黑磷的晶体结构(如图2所示)是与石墨类似的层状结构。下列有关说法不正确的是
A.黑磷属于混合型晶体
B.黑磷区中P—P的键能不完全相同
C.石墨区中C原子的杂化方式为sp2
D.复合材料单层中,P原子和C原子之间的作用力是范德华力
【答案】D
【解析】A.每一层原子之间均由共价键结合,层与层之间均由范德华力结合,所以为混合型晶体,A正确;
B.根据黑磷中P-P键的键长不相同可知,黑磷区中P-P键的键能不完全相同,B正确;
C.石墨区中C原子与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成平面六边形结构,碳原子的杂化方式为sp2,C正确;
D.黑磷与石墨以共价键相连,D错误;
故选D。
【变式2-2】氮化硼(BN)晶体存在如图所示的两种结构,六方氮化硼的结构与石墨类似,立方氮化硼的结构与金刚石类似,可作研磨剂。下列说法不正确的是
A.立方氮化硼的熔点和硬度均高于SiC
B.立方氮化硼晶胞中B原子的配位数为8
C.六方氮化硼可做润滑剂,不导电,属于混合型晶体
D.立方氮化硼晶胞密度为,晶胞边长为acm,则表达式为
【答案】B
【解析】A.立方氮化硼和SiC均属于共价晶体,结构相似,氮原子半径小于碳原子、B原子半径小于Si原子,B-N共价键的键长小于Si-C键键长,硼氮键键能大于碳硅键键能,导致立方氮化硼的熔点和硬度均高于SiC,A正确;
B.立方氮化硼晶胞中N原子处于B构成的四面体中,N的配位数为4,由化学式BN可知,B的配位数为4,B错误;
C.六方氮化硼的结构与石墨类似,可做润滑剂,不存在大π键电子,不导电,层内B和N以共价键结合,具有共价晶体的特征,层间存在分子间作用力,属于混合型晶体,C正确;
D.据“均摊法”,晶胞中含个B、4个N,则晶体密度为,则表达式为,D正确;
故选B。
基础达标
1.(23-24高二下·江西抚州·阶段练习)关于几种晶体的结构,下列说法正确的是
A.干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
B.石墨晶体层内是离子键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.若金刚石的晶胞边长为acm,其中两个最近的碳原子之间的距离为
D.NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
【答案】D
【解析】A.干冰晶胞中CO2分子之间是分子间作用力,故A错误;
B.石墨晶体层内碳原子之间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,因此石墨属于一种混合型晶体,故B错误;
C.金刚石两个最近的碳原子之间的距离为体对角线的四分之一,若晶胞边长为a cm,则两个最近的碳原子之间的距离为 cm,故C错误;
D.NaCl中Na+的配位数为6,干冰中CO2分子的配位数为12,故D正确;
故选:D。
2.(24-25高二下·浙江湖州·期末)配合物[]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如下图所示,下列说法正确的是
A.该配合物中心原子配位数为6
B.该配合物中心原子杂化方式为杂化
C.该晶胞有类似层状结构,因此是混合晶体
D.每个晶胞中有2个配合物分子
【答案】D
【解析】A.由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知,中心原子M周围形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A错误;
B.中心原子M的配位数是4,但中心原子的价层电子对数不一定是4,故杂化方式不一定为sp3,B错误;
C.由晶胞结构可知,该晶体由[MA2L2]分子通过分子间作用力结合而成,属于分子晶体,C错误;
D.由题干图示晶胞结构可知,晶胞中配合物分子的数目为,D正确;
故答案选D。
3.(23-24高二下·吉林长春·期中)存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,下列说法错误的是
A.化学键中离子键成分的百分数;
B.第ⅢA-ⅦA族元素的单质,从上到下,随原子序数增加,共价键向金属键过渡
C.第三周期元素的氯化物从左到右离子键向共价键过渡,其中是共价化合物
D.分子晶体中,成键元素的电负性差越大,分子的极性越大
【答案】D
【解析】A.电负性:Cl>S>P,因此Na与Cl、S、P电负性差值逐渐减小,离子键成分的百分数逐渐减小,故A正确;
B.第ⅢA-ⅦA族元素,从上到下,随原子序数增加,金属性增强,非金属性减弱,其单质中的化学键由共价键向金属键过渡,故B正确;
C.第三周期元素,从左往右电负性逐渐增大,与Cl的电负性差值逐渐减小,形成的化学键由离子键向共价键过渡,其中是共价化合物,故C正确;
D.分子晶体中,成键元素的电负性差越大,分子的极性不一定越大,如CO2是极性键构成的非极性分子,故D错误;
故选D。
4.(22-23高二下·山东德州·阶段练习)下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.液晶具有液体的流动性,在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,氧化镁晶体是一种过渡晶体
C.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
D.石墨晶体属于混合晶体
【答案】C
【解析】A.液晶像液体一样具有流动性,也具有晶体的各向异性,A正确;
B.氧化镁晶体中离子键、共价键的成分各占50%,所以氧化镁晶体是一种过渡晶体,B正确;
C.金属本身就有自由电子,不是在外加电场作用下产生的,金属导电的原因是在外加电场的作用下自由电子定向运动,C错误;
D.石墨晶体结构是层状的,每一层原子之间由共价键组成正六边形结构,层与层之间由范德华力互相吸引,石墨晶体属于混合晶体,D正确;
故选C。
5.(23-24高二下·四川成都·阶段练习)下列说法错误的是
A.气态和液态物质都是由分子构成的
B.金刚石的人工合成,既可以高压合成,也可以低压合成
C.大多数晶体都是四种典型晶体之间的过渡晶体
D.石墨晶体中既有共价键和范德华力又有类似金属的导电性属于混合型晶体
【答案】A
【解析】A.常温下汞为液态,由汞原子构成,故A错误;
B.金刚石的人工合成方法有静态高温高压法、动态超高压高温合成法、低压气相沉积法,所以既可以高压合成,也可以低压合成,故B正确;
C. 四类典型晶体分别是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等,但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,故C正确;
D.石墨为层状结构,层内C原子间以共价键结合成六边形,层与层之间为范德华力,是一种混合型的晶体,故D正确;
故答案选A。
6.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习)关于晶体中作用力的叙述,错误的是
A.共价晶体中可以同时存在范德华力、共价键和配位键
B.分子晶体中可以同时存在范德华力、氢键和共价键
C.混合晶体中可以同时存在共价键、范德华力和类似金属键的作用力
D.离子晶体中可能同时存在离子键、共价键、氢键、配位键和范德华力
【答案】A
【解析】A.共价晶体中没有范德华力,A错误;
B.分子晶体中可以同时存在范德华力、氢键和共价键,例如冰晶体,B正确;
C.混合晶体中可以同时存在共价键、范德华力和类似金属键的作用力,例如石墨晶体,C正确;
D.离子晶体中可能同时存在离子键、共价键、氢键、配位键和范德华力,例如胆矾晶体,D正确;
故选A。
7.(2025高二·全国·专题练习)泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是
A.NaI晶体是过渡晶体 B.离子晶体可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键,又有共价键 D.共价键和离子键有明显的界线
【答案】A
【解析】A.当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键,所以NaI晶体中化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键,属于过渡晶体,A正确;
B.离子晶体可能含有共价键,如NaOH晶体等,但这不是泽维尔研究的结果,B错误;
C.NaI晶体中的化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键,C错误;
D.由题干信息可知,离子的核间距较大时,呈离子键,核间距较小时,呈共价键,当核间距改变时,键的性质也会改变,说明共价键和离子键没有明显的界限,D错误;
故选A。
8.(25-26高三上·内蒙古乌兰察布·开学考试)某化合物存在多条无限伸展的链状结构,链和链之间存在范德华力,其晶胞结构如图所示。下列关于该化合物的说法错误的是
A.化学式为 B.晶体类型为混合晶体
C.每个二价铁周围有4个氯和2个 D.晶体中之间存在氢键
【答案】D
【解析】A.计算晶胞中各粒子数目:Fe(II)为白色大球,位于晶胞的棱上,故其在晶胞中数目用均摊法计算为:个;Cl-为黑色小球,其位于晶胞内部(2个)、面上,故其在晶胞中数目用均摊法计算为:个;NH₃为灰色小球,位于晶胞面上和棱上,故其在晶胞中数目用均摊法计算为:个;则Fe:NH3:Cl⁻=1:2:2,化学式为Fe(NH3)2Cl2,A正确;
B.该化合物存在无限伸展的链状结构(链内以配位键结合,属于共价键范畴),链间存在范德华力,同时含共价键和分子间作用力,属于混合晶体,B正确;
C.由该物质的晶胞结构图可知,Fe2+周围有4个Cl-(每个Cl-连接2个Fe)和2个NH3(N原子配位),C正确;
D.NH3作为配体与Fe2+通过配位键结合,N的孤对电子参与成键后电子云密度降低,且链间以范德华力结合,NH3分子间距离较远,无法形成氢键,D错误;
故答案选D。
9.(23-24高二上·浙江·期末)关于几种晶体的结构,下列说法正确的是
A.干冰晶胞中CO2分子之间和金刚石晶胞中碳原子间的静电作用均是共价键
B.石墨晶体层内是共价键,层与层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.若金刚石的晶胞边长为acm,其中两个最近的碳原子之间的距离为
D.NaCl中Na+的配位数小于干冰中CO2分子的配位数
【答案】D
【解析】A.干冰晶胞中CO2分子之间是分子间作用力,故A错误;
B.石墨晶体层内碳原子之间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,因此石墨属于一种混合型晶体,故B错误;
C.金刚石两个最近的碳原子之间的距离为体对角线的四分之一,若晶胞边长为a cm,则两个最近的碳原子之间的距离为 cm,故C错误;
D.NaCl中Na+的配位数为6,干冰中CO2分子的配位数为12,故D正确;
故选:D。
10.(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习)下列叙述说法正确的是
A.能导电的晶体一定是金属晶体 B.离子晶体在熔融状态下可以导电
C.所有分子晶体溶于水都可以导电 D.过渡晶体和混合晶体一定不导电
【答案】B
【解析】A.石墨也能导电,石墨是混合型晶体,A错误;
B.离子晶体在熔融状态下有自由移动的离子,可以导电,B正确;
C.分子晶体溶于水不一定导电,例如氧气,C错误;
D.过渡晶体和混合晶体可能导电,例如石墨,D错误;
故选B。
综合应用
11.(24-25高二下·湖南·阶段练习)观察下列结构示意图并结合相关信息,判断有关说法正确的是
金刚石
石墨
FeSO4·7H2O
MgO
A.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式不同,金刚石中每个碳原子被6个六元环共用
B.石墨晶体中层内是共价键,层间是范德华力,所以石墨是一种过渡晶体
C.FeSO4·7H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序:3>1>2
D.晶体熔点:金刚石 > CaO > MgO
【答案】C
【解析】A.金刚石中C原子杂化方式为sp3,石墨中碳原子的杂化方式为sp2,金刚石中每个碳原子被被12个六元环共用,A错误;
B.石墨晶体中层内是共价键,层间是范德华力,石墨是混合型晶体,B错误;
C.键角3是硫酸根中键角,中S上的孤电子对数为0,价层电子对数为4,硫酸根为正四面体结构,键角为109°28′,键角1与键角2中的O均采用sp3杂化,但是由于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,键角1上的O提供孤电子对形成配位键,使得键角1中O上的孤电子对数比键角2中O上的孤电子对数少,导致键角1比键角2大,故键角1、2、3由大到小的顺序:3>1>2,C正确;
D.离子半径:Ca2+>Mg2+,离子半径越小、电荷数越多,离子晶体熔点越高,金刚石是共价晶体,熔点高于CaO和 MgO,则晶体熔点:金刚石>MgO>CaO,D错误;
故选C。
12.(21-22高二下·重庆万州·阶段练习)下列叙述不正确的是
A.可以通过X射线衍射实验鉴别晶体与非晶体
B.混合晶体是混合物
C.等离子体是一种呈电中性的物质聚集体,其中含有带电粒子且能自由运动
D.纳米晶体具有不同于大块晶体特性的原因是晶体的表面积增大
【答案】B
【解析】A.构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列,晶体的这一结构特征可以通过X-射线衍射图谱反映出来,因此,可以通过X射线衍射实验鉴别晶体与非晶体,故A正确;
B.石墨是混合晶体,石墨属于纯净物,故B错误;
C.等离子体是一种呈电中性的物质聚集体,其中含有带电粒子且能自由运动,使等离子体具有导电性,故C正确;
D.纳米晶体的特殊性质原因之一是它具有很大的比表面积,故D正确;
选B。
13.(23-24高二下·四川甘孜·期中)下列描述中不正确的是
A.金属晶体中,自由电子为许多金属离子所共有
B.和的分子结构中,每个原子最外层都具有8电子稳定结构
C.金刚石晶体中,碳原子数与C-C键数之比为1∶2
D.中离子键百分数为62%,不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
【答案】B
【解析】A.金属晶胞的组成微粒是金属阳离子和自由电子,根据电子气理论,电子可以在金属晶体中自由移动,因此自由电子为许多金属离子所共有,故A项正确;
B.HClO和PCl3的分子结构中,氢原子最外层不具有8电子稳定结构,是2电子稳定结构,故B项错误;
C.金刚石晶体中一个碳原子与周围四个碳原子形成空间网状正四面体结构,碳原子数与C−C键数之比为1∶=1∶2,故C项正确;
D.MgCl2中离子键的百分数为62%,说明MgCl2中存在共价键,则不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体,故D项正确;
故本题选B。
14.(24-25高二下·浙江·期中)下列物质的结构或性质不能说明其应用的是
A.杯酚可与某些富勒烯组装成超分子,故可用空腔大小适配的杯酚分离与
B.的Si、N原子间通过共价键形成空间网状结构,熔点高,硬度大,化学性质稳定,故可用于制作耐高温轴承
C.石墨是混合晶体,层与层之间是范德华力,可相对滑动,故可用作润滑剂
D.甲苯分子中的苯环能使甲基活化,故甲苯能与浓硝酸反应制取TNT
【答案】D
【解析】A.杯酚的空腔大小适配富勒烯,通过超分子作用分离C60与C70,结构与应用直接相关,A正确;
B.Si3N4的共价键空间网状结构使其具备高熔点、高硬度和稳定性,符合耐高温轴承的应用,B正确;
C.石墨层间范德华力使其易滑动,作为润滑剂的结构基础合理,C正确;
D.甲苯的硝化反应发生在苯环上,甲基作为邻对位取代基活化苯环,而非苯环活化甲基,选项描述因果关系颠倒,D错误;
故选D。
15.(24-25高二·全国·假期作业)泽维尔研究发现,当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是
①NaI晶体是过渡晶体
②离子晶体可能含有共价键
③NaI晶体中既有离子键,又有共价键
④共价键和离子键没有明显的界线
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
【答案】A
【解析】① 当用激光脉冲照射NaI,使Na+和I-两核间距为1.0~1.5 nm时,呈离子键;当两核靠近约距0.28 nm时,呈共价键,所以NaI晶体中化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键,属于过渡晶体,正确;
② 很多离子晶体中同时有离子键和共价键,如NaOH晶体,但这不是泽维尔研究的结果,错误;
③ NaI晶体中化学键既不是纯粹的离子键也不是纯粹的共价键,错误;
④ 由题干信息可知,离子的核间距较大时,呈离子键,核间距较小时,呈共价键,当核间距改变时,键的性质也会改变,说明离子键核共价键没有明显的界限,正确;
符合题意的为①④,故答案选A。
16.(24-25高二下·广西南宁·期末)镍酸镧具有优异的电学和磁学性能,是一种重要的功能材料。其立方晶胞如图1所示,晶胞边长为anm。下列说法正确的是
A.该晶胞的俯视图如图2所示 B.该晶体类似于石墨,为混合晶体
C.与Ni距离最近且相等的O有3个 D.镍酸镧晶体的密度为
【答案】D
【解析】A.根据图1的结构,由于O原子比Ni原子大,该晶胞的俯视图中四边形的顶点看到的应该是Ni和O原子,故A错误;
B.该晶胞和石墨结构不相似,不存在分层结构,故B错误;
C.Ni和周围的O构成正八面体,与Ni距离最近且相等的O有6个,故C错误;
D.该晶胞含Ni为8×=1,La为1个,O为12×=3个,镍酸镧晶体的密度为ρ==g/cm3=,故D正确;
答案选D。
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17.(23-24高二下·广西南宁·阶段练习)氯化钠、金刚石、干冰、石墨四种晶体的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.在晶体中,每个晶胞含有4个分子
B.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1:4
C.上述四种晶体中,干冰晶体的熔点最低
D.石墨晶体中,既有共价键,又有金属键,还有范德华力,是过渡型晶体
【答案】C
【解析】A.氯化钠是离子晶体,晶体中只含有钠离子和氯离子,不存在氯化钠分子,故A错误;
B.在金刚石晶体中,每个碳原子与周围的4个碳原子形成碳碳键,而每个碳碳键又同时被两个碳原子共用,故碳原子与碳碳键个数的比为1:4×=1:2,故B错误;
C.四种晶体熔点大小顺序为石墨>金刚石>氯化钠>干冰,故C正确;
D.石墨是混合型晶体,不是过渡型晶体,故D错误;
故选C。
18.(24-25高二下·四川内江·期中)观察下列模型,判断下列说法错误的是
氮化石墨
六方氮化硼BN
石墨炔
氧化镁
A.已知氮化石墨为平面结构,则氮化石墨中两种原子的杂化方式均为sp2杂化
B.六方氮化硼属于混合晶体,1mol 六方氮化硼含有6mol σ键
C.已知石墨炔是单晶层状结构,石墨炔中所有原子一定共面
D.MgO晶体中,每个O2-周围距离相等且最近的O2-有12个
【答案】B
【解析】A.氮化石墨为平面结构,则N、C原子的杂化方式均为sp2杂化,A正确;
B.六方氮化硼类似石墨,层与层间是范德华力,层内是共价键,属于混合晶体,每个原子形成3条键,每条键被两个原子共用,每个原子合1.5条键,1mol六方氮化硼含有3molσ键,B错误;
C.石墨炔分子中苯环为平面结构,碳碳三键为直线形,故石墨炔中所有原子一定共面,C正确;
D.MgO晶体中,以体心的O2-为研究对象,周围距离相等且最近的O2-位于棱心,共12个,D正确;
故选B。
19.(24-25高二下·上海·期末)完成下列问题。
(1)石墨属于 (选填“混合”或“过渡”)型晶体,晶体内部存在多种不同的微粒间作用力。从石墨中剥离得到石墨烯需要克服的作用力是 。
(2)石墨烯只是由一层碳原子构成的平面薄膜,结构如图所示,石墨烯中C-C的键角是 ,在石墨烯中,每个六元环占有 个C。
【答案】(1) 混合 范德华力
(2) 120° 2
【解析】(1)石墨晶体是层状结构,层内碳原子以共价键相连,层与层间的作用力为范德华力,石墨能导电,说明含有金属键,故石墨属于混合型晶体,石墨烯只是由一层碳原子构成的平面薄膜,从石墨中剥离得到石墨烯需要克服的作用力为范德华力。故答案为:混合;范德华力。
(2)石墨烯是平面结构,碳原子采取的为杂化,键角为120°,每个六元环有6个碳原子,每个碳原子被3个六元环共用,因此每个六元环所含有的碳原子数为个,故答案为:120°;2。
20.(2025高二·全国·专题练习)自然界中,纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体之间的过渡晶体。以下列出了第三周期几种氧化物晶体中离子键的百分数。
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键百分数
62%
50%
41%
33%
提示:离子键的百分数是通过电负性的差值计算出来的,电负性的差值越大,离子键的百分数越大。
(1)从原子结构角度解释,为什么一般认为MgO属于离子晶体,而SiO2属于共价晶体: 。
(2)硅位于元素周期表的 区,基态硅原子的价层电子排布式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影如图所示,已知该晶体中晶胞各边长度分别为a pm、a pm和c pm,两条底边夹角为120°,距离最近的两个B原子之间距离为a pm,该物质化学式为 ;距离每个B原子最近的Mg原子有 个。
【答案】(1)Mg与Si都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数Si>Mg,原子半径Si<Mg,原子核对最外层电子的吸引作用Si>Mg,电负性Si>Mg,二者电负性都小于O,电负性差值O―Si<O―Mg,所以MgO的离子性大于SiO2
(2) p 3s23p2
(3) MgB2 6
【解析】(1)镁元素与硅元素都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数硅元素大于镁元素,硅原子的原子半径小于镁原子,硅原子的原子核对最外层电子的吸引作用大于镁原子,硅元素的电负性大于镁元素,二者电负性都小于氧元素,电负性差值O―Si<O―Mg,所以氧化镁的离子性大于二氧化硅,氧化镁属于离子晶体,二氧化硅属于共价晶体,故答案为:Mg与Si都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数Si>Mg,原子半径Si<Mg,原子核对最外层电子的吸引作用Si>Mg,电负性Si>Mg,二者电负性都小于O,电负性差值O―Si<O―Mg,所以MgO的离子性大于SiO2;
(2)硅元素的原子序数为14,基态原子的价层电子排布式为3s23p2,位于元素周期表的p区,故答案为:p;3s23p2;
(3)由晶胞结构和投影图可知,晶胞中位于顶点和面心的镁原子个数为12×+2×=3,位于体内的硼原子个数为6,则晶胞的化学式为MgB2,位于面心上的镁原子与位于体内的硼原子距离最近,共有12个,则由化学式可知,距离每个硼原子距离最近的镁原子个数为12×=6,故答案为:MgB2;6。
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