专题04 过渡晶体和混合晶体的结构及迁移(重难点讲义)化学鲁科版选择性必修2
2025-12-27
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学鲁科版选择性必修2 物质结构与性质 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第1节 认识晶体 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 晶体结构与性质 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.72 MB |
| 发布时间 | 2025-12-27 |
| 更新时间 | 2025-12-27 |
| 作者 | 慕白舒然 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-12-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55667475.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦过渡晶体(离子-共价、共价-分子等)和混合晶体(如石墨)的结构特征、微粒间作用力及性质关联,先梳理典型晶体构成粒子与作用力,再分析过渡晶体键型过渡和混合晶体区域作用力差异,构建从典型到复杂晶体的认知支架。
通过对比表格和结构-性质分析(如石墨层内共价键与层间范德华力解释性质)培养科学思维,结合Al₂O₃、石墨等典例强化结构决定性质的化学观念。课中辅助教师清晰授课,课后助力学生题型训练查漏补缺,提升应用能力。
内容正文:
专题04 过渡晶体和混合晶体的结构及迁移
1.学会过渡晶体(离子-共价、金属-共价过渡等)和混合晶体(如石墨)的区别,明确其结构特征。
2.分析两类晶体中微粒间作用力的组成,掌握结构与熔沸点、导电性等性质的关联。
3.理解晶体类型迁移的影响因素,能解释相关物质的性质差异及迁移规律。
1、 过渡晶体
晶体类别
细分类型
构成粒子
粒子间主要作用力
核心性质特点
典型实例
典型晶体
离子晶体
阴、阳离子
离子键
1. 熔点、沸点较高2. 熔融态或水溶液能导电3. 硬度较大、脆
NaCl、KOH、CaO
共价晶体
原子
共价键
1. 熔点、沸点极高2. 硬度大3. 一般不导电(石墨除外)
金刚石、晶体硅、SiO₂
分子晶体
分子
分子间作用力(范德华力 / 氢键)
1. 熔点、沸点低2. 硬度小3. 熔融态不导电(部分水溶液导电)
CO₂、H₂O、干冰、冰
金属晶体
金属阳离子、自由电子
金属键
1. 导电性、导热性好2. 有延展性3. 熔点差异大
Fe、Cu、Al、Hg
过渡晶体
离子 - 共价过渡晶体
阴、阳离子(含共价键成分)
离子键 + 共价键
1. 熔点较高(偏向共价晶体)2. 熔融态导电性弱或不导电3. 兼具离子性和共价性(如两性)
Al₂O₃、AlCl₃、Al(OH)₃
共价 - 分子过渡晶体
分子(分子内为共价键)
共价键(分子内)+ 分子间作用力
1. 熔点低(偏向分子晶体)2. 分子内共价键强,分子间作用力弱
I₂、白磷(P₄)
层状过渡晶体(混合型)
原子(层状排列)
共价键(层内)+ 范德华力(层间)+ 大 π 键(部分)
1. 熔点高(层内共价键)2. 质软、易滑动(层间作用力弱)3. 能导电(自由电子)4. 物理性质各向异性
石墨
2、 混合晶体
1.石墨的晶体类型定位
石墨是典型的混合晶体(层状过渡晶体),不属于单一典型晶体,兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体的结构特征和性质。
2.石墨核心结构特点(决定性质的关键)
结构层面
具体描述
对应的作用力
整体结构
平面正六边形层状排列(每层为无限延伸的正六边形网状结构)
-
层内结构
每个 C 原子采取 sp² 杂化,与相邻 3 个 C 原子形成共价键(键长 142pm),剩余 1 个未杂化的 p 电子在层内形成离域大 π 键(电子可自由移动)
共价键 + 离域大 π 键
层间结构
相邻两层之间无化学键连接,仅靠范德华力结合
范德华力(较弱)
3.石墨关键性质及结构解释
性质特征
具体表现
结构层面的原因
对应典型晶体的性质
熔点
极高(3652℃,高于金刚石)
层内 C-C 共价键键能大,破坏共价键需极高能量
共价晶体的高熔点特征
硬度与触感
质软、有滑腻感,可做润滑剂
层间范德华力弱,外力作用下易发生层间滑动
分子晶体的软质特征
导电性
能导电(导体),且各向异性(平行于层的方向导电性好,垂直于层的方向导电性差)
层内离域大 π 键的电子可自由移动;层间电子难以跨越范德华力屏障
金属晶体的导电特征
溶解性
不溶于水和多数有机溶剂
层内共价键稳定,层间范德华力虽弱但整体结构不易被溶剂破坏
共价晶体的难溶特征
3、 过渡晶体和混合晶体的区别与比较
过渡晶体
混合晶体
核心定义
粒子间作用力为单一典型作用力的过渡形态(如离子键与共价键过渡),无明确分层 / 分区特征
晶体内部存在多种不同类型的作用力,且作用力按区域 / 结构单元分布(如层内、层间作用力不同)
本质特征
化学键的 “过渡性”(单一作用力的渐变,无明确界限)
作用力的 “混合性”(多种作用力并存,有明确分布区域)
结构特点
整体结构均匀,无明显分区,作用力类型随成键条件渐变
结构常呈分区 / 分层特征,不同区域对应不同作用力
典型作用力类型
离子键与共价键过渡、共价键与分子间作用力过渡等
共价键 + 范德华力、共价键 + 大 π 键 + 范德华力等(多种作用力并存)
高中核心实例
Al₂O₃(离子 - 共价过渡)、AlCl₃(离子 - 共价过渡)、I₂(共价 - 分子过渡)
石墨(层内共价键 + 大 π 键,层间范德华力)
性质来源
性质介于两种典型晶体之间,由过渡作用力的占比决定
性质兼具多种典型晶体特征,不同性质对应不同区域的作用力
性质特点
无明显各向异性(结构均匀)
常表现为各向异性(不同方向作用力不同,如石墨的导电性差异)
类型归属
广义上属于过渡晶体的范畴,是过渡晶体的细分类型
狭义上独立于单纯过渡晶体,是 “多种作用力分区共存” 的特殊过渡晶体
题型01过渡晶体结构与性质
【典例】下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
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.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
D.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
【变式】下列关于晶体的说法不正确的是
A.①干冰②氯化铯③金刚石三种晶体的微粒配位数由大到小排序为①>③>②
B.干冰中只存在范德华力,不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子
C.属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理
D.液晶具有液体的流动性,在导热性、光学性质等又具有类似晶体的各向异性
题型02 混合晶体结构与性质
【典例】结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚可以通过离子键来识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的硬度变大
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外,疏水基向内的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
【变式】石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时,嵌入石墨层间,当嵌入最大量时,晶体部分结构的俯视示意图如图所示,下列说法错误的是
A.石墨属于混合晶体 B.石墨中含有共价键
C.石墨晶体中,层间存在化学键和范德华力 D.图中与的个数比是6:1
题型03过渡晶体和混合晶体的综合迁移
【典例】氧化石墨烯是一种很好的绝缘体,一旦遇到火灾,就会转变为导电状态,从而触发报警装置,自动发出火灾警报。有关氧化石墨烯的说法错误的是
A.电负性: B.高温时部分碳氧键容易断裂
C.氧化石墨烯的水溶性优于石墨烯 D.键角1大于单层石墨烯中的
【变式】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。
【巩固训练】
1.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
2.化学与科技、医药、生活密切相关。下列说法错误的是
A.用于3D打印的高聚物光敏树脂是纯净物
B.石墨的导电性具有一定的方向性
C.DNA的双螺旋结构靠大量氢键相连而稳定存在于生命体中
D.竹子可用于造纸,纸的主要成分是纤维素
3.如图,石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为
A.2 B.3 C.4 D.6
4.几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表所示:
氧化物
离子键成分的百分数/
62
50
41
33
根据表格信息,可推知:前四周期元素组成的离子晶体中,离子键成分的百分数最高的是
A. B. C. D.
5.(25-26高三上·江西赣州·阶段练习)化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A.发动机的耐高温材料Si3N4是共价晶体,具有硬度大、熔点低的特点
B.战斗机的隐形涂层含石墨烯(石墨的单层结构),12g石墨烯中含有1.5molσ键
C.用脱硫煤代替原煤作燃料有利于实现碳中和
D.航天器返回舱外层的隔热陶瓷瓦使用的是耐高温金属材料
6.(24-25高二下·黑龙江·阶段练习)结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,可用于识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的延展性变差
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
7.(24-25高二下·广东江门·期末)硼原子与氮原子结合可以形成多种晶体。其中六方相氮化硼与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,耐磨性高。它们的晶体结构如图所示。下列有关说法不正确的是
A.两种氮化硼晶体均属于共价晶体
B.六方相氮化硼晶体层间不存在化学键
C.在一定条件下,六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼
D.两种氮化硼晶体中的硼原子的杂化方式有和
8.(24-25高二下·山西吕梁·期中)下列关于晶体的说法正确的是
A.用红热的铁针刺玻璃表面凝固的石蜡,石蜡在不同方向熔化的快慢不同
B.石墨为过渡型晶体
C.白磷、硫磺、高锰酸钾、硫酸钾、炭黑均为晶体,能自发形成多面体外形
D.X-射线衍射谱是测定晶体结构的重要手段
9.(24-25高二下·广东茂名·期中)石墨晶体是层状结构,如图为其晶体结构的俯视图,下列说法中错误的是
A.C—C键的键角为 B.石墨晶体中存在的作用力只有共价键
C.每个六边形中含有2个碳原子 D.石墨有类似金属晶体的导电性
10.(24-25高二下·浙江·期中)有关下列四种晶体结构或性质的说法中不正确的是
A.图①是NaCl晶胞,每个周围等距且紧邻的有6个
B.图②是碘晶体晶胞,为密堆积结构,每个周围等距且紧邻的有8个
C.图③晶体熔沸点高、硬度大,可用作砂轮磨料
D.图④所示的石墨属于混合晶体,具有良好的导电性
11.(24-25高二下·浙江·期中)物质微观结构决定宏观性质,并影响用途。下列结构或性质不能解释其用途的是
选项
结构
性质
用途
A
等离子体含电子、阳离子和电中性粒子
有良好的导电性和流动性
可制造显示器
B
大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子
有良好的导电性,难挥发
可用作原电池的电解质
C
碳化硅中Si原子与C原子通过共价键相连
硬度高、熔点高、耐腐蚀
可用作砂纸和砂轮的磨料
D
石墨中层与层之间存在微弱的范德华力
质地软,层间易滑动
可用作导电材料
A.A B.B C.C D.D
12.(24-25高二下·山东临沂·期中)石墨烯就是一种多孔碳材料,可以由石墨剥离得到,因其独特的物理和化学特性,在多个领域展现出广泛的应用前景。
(1)研究表明单层石墨烯为二维平面结构,某化学兴趣小组对石墨烯的微观结构展开了讨论,提出了如图两种结构,请判断哪种结构是石墨烯的合理结构 ,并说明理由: 。
(2)石墨烯是一种如图所示的二维平面结构。晶体学中有如下要点:①用结构基元代表晶体结构中最小重复单元;②在二维周期结构中,结构基元要求为平行四边形;③将结构基元并置排列,即可得到二维周期结构。请在图中画出石墨烯在二维平面内的结构基元 ,一个晶胞中有 个原子。
(3)石墨烯非常稳定,请写出一个石墨烯所拥有的特性 。石墨烯因其比表面积大(比表面积指单位质量物料所具有的总面积),附着能力强,常用作各种载体。已知石墨烯中C-C键为apm,则单层石墨烯的比表面积为 m2/g(NA表示阿伏伽德罗常数的数值,忽略碳原子的厚度)。
(4)我国科学家利用氧化石墨烯(用GO表示,结构如图)研制出了火灾自动报警耐火墙纸。火情发生时,室温下是绝缘体的GO就会转化为导体触发警报。
从结构的角度分析,GO在常温下是绝缘体,但是火情发生时能导电的原因 。
(5)阿霉素(结构如图)是一种抗肿瘤抗生素。用阿霉素与氧化石墨烯的复合材料实现了氧化石墨烯对阿霉素的有效负载和可控释放。
阿霉素能够负载在氧化石墨烯上的原因可能是 。
【强化训练】
1.(2025·广东·高考真题)由结构不能推测出对应性质的是
选项
结构
性质
A
的VSEPR模型为平面三角形
具有氧化性
B
钾和钠的原子结构不同,电子跃迁时能量变化不同
钾和钠的焰色不同
C
乙烯和乙炔分子均含有键
两者均可发生加聚反应
D
石墨层中未参与杂化的p轨道中的电子,可在整个碳原子平面中运动
石墨具有类似金属的导电性
A.A B.B C.C D.D
2.(2025·湖北·高考真题)下列关于物质性质或应用解释错误的是
选项
性质或应用
解释
A
石蜡油的流动性比水的差
石蜡油的分子间作用力比水的小
B
溶于水显碱性
可结合水中的质子
C
可以氧化
中O显正电性
D
石墨作为润滑剂
石墨层间靠范德华力维系
A.A B.B C.C D.D
3.(2024·湖北·高考真题)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
A.A B.B C.C D.D
4.(2025·浙江·高考真题)某化合物的晶胞如图所示,下列说法不正确的是
A.晶体类型为混合晶体 B.与二价铁形成配位键
C.该化合物与水反应有难溶物生成 D.该化合物热稳定性比高
5.(23-24高二下·山东潍坊·期中)二维磁性材料卤化铬混合晶体如图,在纯氧中发生光氧化反应生成长链状和。下列说法错误的是
A.键的极性:
B.熔点:
C.图示二维晶胞的组成为
D.中
6.(2024·四川自贡·一模)结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,可用于识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的硬度变大
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
7.(24-25高三上·山西·期末)金属钛号称“第三金属”,具有密度小、耐腐蚀(与Al相似)、强度高等优点,广泛用于航空、航天领域。工业上以高纯二氧化钛为原料,制取海绵钛的工艺流程如图所示:
下列说法错误的是
A.石墨是一种混合晶体
B.“反应一”的化学方程式为
C.高温条件下,反应二通入的保护气可以是氮气
D.不可以用稀盐酸除去海绵钛中的杂质镁
8.(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
9.(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
10.(23-24高三上·山东淄博·开学考试)氮元素可以形成很多重要的化合物。回答下列问题:
(1)分子中氮原子和氢原子的价电子排布图分别为 (填字母序号)。
a. b. c. d.
(2)和分子中均含有以原子为中心原子的大π键。
①分子中 分子中(
填“>”、“<”或“=”);
②实验测定分子中氮氮键键长为112.6pm、氮氧键键长为118.6pm,且原子均满足最外层稳定结构。写出分子的结构式 ;
(3)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质。下列氮的氧化物属于顺磁性物质的是 。
a.NO b. c. d.
(4)硼氮化合物有多种晶型,其中六方氮化硼(类似石墨结构-左图)和立方氮化硼(类似金刚石结构-右图)如图所示。
①下列说法正确的是 ;
a.六方氮化硼是混合晶体,立方氮化硼是共价晶体,熔点都很高
b.的电负性大于,电子集中在原子上,因此六方氮化硼是电绝缘体
c.氮硼键键长:六方氮化硼>立方氮化硼
d.立方氮化硼晶胞中含有键的数目为
②立方氮化硼中“”键键长为(),表示阿伏伽德罗常数的值。立方氮化硼的密度为 (写表达式)。
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专题04 过渡晶体和混合晶体的结构及迁移
1.学会过渡晶体(离子-共价、金属-共价过渡等)和混合晶体(如石墨)的区别,明确其结构特征。
2.分析两类晶体中微粒间作用力的组成,掌握结构与熔沸点、导电性等性质的关联。
3.理解晶体类型迁移的影响因素,能解释相关物质的性质差异及迁移规律。
1、 过渡晶体
晶体类别
细分类型
构成粒子
粒子间主要作用力
核心性质特点
典型实例
典型晶体
离子晶体
阴、阳离子
离子键
1. 熔点、沸点较高2. 熔融态或水溶液能导电3. 硬度较大、脆
NaCl、KOH、CaO
共价晶体
原子
共价键
1. 熔点、沸点极高2. 硬度大3. 一般不导电(石墨除外)
金刚石、晶体硅、SiO₂
分子晶体
分子
分子间作用力(范德华力 / 氢键)
1. 熔点、沸点低2. 硬度小3. 熔融态不导电(部分水溶液导电)
CO₂、H₂O、干冰、冰
金属晶体
金属阳离子、自由电子
金属键
1. 导电性、导热性好2. 有延展性3. 熔点差异大
Fe、Cu、Al、Hg
过渡晶体
离子 - 共价过渡晶体
阴、阳离子(含共价键成分)
离子键 + 共价键
1. 熔点较高(偏向共价晶体)2. 熔融态导电性弱或不导电3. 兼具离子性和共价性(如两性)
Al₂O₃、AlCl₃、Al(OH)₃
共价 - 分子过渡晶体
分子(分子内为共价键)
共价键(分子内)+ 分子间作用力
1. 熔点低(偏向分子晶体)2. 分子内共价键强,分子间作用力弱
I₂、白磷(P₄)
层状过渡晶体(混合型)
原子(层状排列)
共价键(层内)+ 范德华力(层间)+ 大 π 键(部分)
1. 熔点高(层内共价键)2. 质软、易滑动(层间作用力弱)3. 能导电(自由电子)4. 物理性质各向异性
石墨
2、 混合晶体
1.石墨的晶体类型定位
石墨是典型的混合晶体(层状过渡晶体),不属于单一典型晶体,兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体的结构特征和性质。
2.石墨核心结构特点(决定性质的关键)
结构层面
具体描述
对应的作用力
整体结构
平面正六边形层状排列(每层为无限延伸的正六边形网状结构)
-
层内结构
每个 C 原子采取 sp² 杂化,与相邻 3 个 C 原子形成共价键(键长 142pm),剩余 1 个未杂化的 p 电子在层内形成离域大 π 键(电子可自由移动)
共价键 + 离域大 π 键
层间结构
相邻两层之间无化学键连接,仅靠范德华力结合
范德华力(较弱)
3.石墨关键性质及结构解释
性质特征
具体表现
结构层面的原因
对应典型晶体的性质
熔点
极高(3652℃,高于金刚石)
层内 C-C 共价键键能大,破坏共价键需极高能量
共价晶体的高熔点特征
硬度与触感
质软、有滑腻感,可做润滑剂
层间范德华力弱,外力作用下易发生层间滑动
分子晶体的软质特征
导电性
能导电(导体),且各向异性(平行于层的方向导电性好,垂直于层的方向导电性差)
层内离域大 π 键的电子可自由移动;层间电子难以跨越范德华力屏障
金属晶体的导电特征
溶解性
不溶于水和多数有机溶剂
层内共价键稳定,层间范德华力虽弱但整体结构不易被溶剂破坏
共价晶体的难溶特征
3、 过渡晶体和混合晶体的区别与比较
过渡晶体
混合晶体
核心定义
粒子间作用力为单一典型作用力的过渡形态(如离子键与共价键过渡),无明确分层 / 分区特征
晶体内部存在多种不同类型的作用力,且作用力按区域 / 结构单元分布(如层内、层间作用力不同)
本质特征
化学键的 “过渡性”(单一作用力的渐变,无明确界限)
作用力的 “混合性”(多种作用力并存,有明确分布区域)
结构特点
整体结构均匀,无明显分区,作用力类型随成键条件渐变
结构常呈分区 / 分层特征,不同区域对应不同作用力
典型作用力类型
离子键与共价键过渡、共价键与分子间作用力过渡等
共价键 + 范德华力、共价键 + 大 π 键 + 范德华力等(多种作用力并存)
高中核心实例
Al₂O₃(离子 - 共价过渡)、AlCl₃(离子 - 共价过渡)、I₂(共价 - 分子过渡)
石墨(层内共价键 + 大 π 键,层间范德华力)
性质来源
性质介于两种典型晶体之间,由过渡作用力的占比决定
性质兼具多种典型晶体特征,不同性质对应不同区域的作用力
性质特点
无明显各向异性(结构均匀)
常表现为各向异性(不同方向作用力不同,如石墨的导电性差异)
类型归属
广义上属于过渡晶体的范畴,是过渡晶体的细分类型
狭义上独立于单纯过渡晶体,是 “多种作用力分区共存” 的特殊过渡晶体
题型01过渡晶体结构与性质
【典例】下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中,错误的是
A.等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
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.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
D.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
【答案】A
【详解】A.等离子体是由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合体,整体呈中性的物质状态,A错误;
B.氧化镁晶体中离子键的百分数为50%,还有50%的共价键,则氧化镁晶体是一种过渡晶体,B正确;
C.纳米晶体的特殊性质原因之一是它具有很大的比表面积,C正确;
D.液晶尽管失去固态物质的刚性,却获得了液体的易流动性,并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列,形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态,D正确;
故选A。
【变式】下列关于晶体的说法不正确的是
A.①干冰②氯化铯③金刚石三种晶体的微粒配位数由大到小排序为①>③>②
B.干冰中只存在范德华力,不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子
C.属于过渡晶体,但当作共价晶体来处理
D.液晶具有液体的流动性,在导热性、光学性质等又具有类似晶体的各向异性
【答案】A
【详解】A.干冰(CO2)为面心立方结构,配位数12;氯化铯(CsCl)为体心立方结构,配位数8;金刚石为四面体结构,配位数4,正确顺序应为①>②>③,A错误;
B.干冰为分子晶体,分子间仅存在范德华力,无氢键,面心立方堆积中每个分子周围有12个紧邻分子,B正确;
C.SiO2属于过渡晶体,但性质上更偏向共价晶体,故当作共价晶体来处理,C正确;
D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,既具有液体的流动性,又具有晶体的某些物理性质,如在导热性、光学性质等物理性质方面具有类似晶体的各向异性,D正确;
故选A。
题型02 混合晶体结构与性质
【典例】结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚可以通过离子键来识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的硬度变大
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外,疏水基向内的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
【答案】A
【详解】A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,超分子具有分子识别特征,其通过配位键识别特定的碱金属离子,A项错误;
B.在纯金属中加入其他元素会使合金中原子层错位滑动变得更困难,从而提高合金硬度,B项正确;
C.表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的胶束,由于油污等污垢是疏水的,全被包裹在胶束内,从而达到去污效果。烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外疏水基向内的胶束,C项正确;
D.石墨晶体中每个碳原子以sp2杂化方式与同层其他碳原子形成平面网状结构,每个碳原子的配位数为3,碳原子之间形成的共价键键长较短,键能较大,因此石墨熔点很高。石墨层间则通过范德华力相互作用,同时石墨有类似金属晶体的导电性,因此可视作“混合晶体”,D项正确;
故选A。
【变式】石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时,嵌入石墨层间,当嵌入最大量时,晶体部分结构的俯视示意图如图所示,下列说法错误的是
A.石墨属于混合晶体 B.石墨中含有共价键
C.石墨晶体中,层间存在化学键和范德华力 D.图中与的个数比是6:1
【答案】C
【详解】A.石墨是晶体内同时存在着共价键、分子间作用力等多种作用力,具有分子晶体和共价晶体的结构和性质的混合型晶体,故A正确;
B.在石墨晶体中,每个碳原子与3个碳原子形成三个共价键,而每个共价键被2个碳原子所共用,则每个碳原子形成1.5个共价键,所以石墨中含有共价键,故B正确;
C.石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,不存在化学键,故C错误;
D.从图可以看出,每个Li+都位于1个平面正六边形的中心,即平均每6个C原子对应1个Li+,所以此时C与Li+的个数比是6:1,故D正确;
故选C。
题型03过渡晶体和混合晶体的综合迁移
【典例】氧化石墨烯是一种很好的绝缘体,一旦遇到火灾,就会转变为导电状态,从而触发报警装置,自动发出火灾警报。有关氧化石墨烯的说法错误的是
A.电负性: B.高温时部分碳氧键容易断裂
C.氧化石墨烯的水溶性优于石墨烯 D.键角1大于单层石墨烯中的
【答案】D
【详解】A.元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性强弱顺序为O>C>H,则电负性大小顺序为O>C>H,A正确;
B.氧化石墨烯是一种很好的绝缘体,一旦遇到火灾,就会转变为导电状态,从而触发报警装置,自动发出火灾警报说明火灾时高温使部分碳氧键断裂,含氧官能团减少,结构趋近石墨烯,从而导电触发报警,B正确;
C.由图可知,氧化石墨烯含有的羟基、羧基可与水形成分子间氢键,而石墨烯不能与水形成分子间氢键,所以氧化石墨烯水溶性优于石墨烯,C正确;
D.单层石墨烯中碳原子形成六元并环结构,杂化方式为sp2杂化,∠C-C-C键角120°;氧化石墨烯中“键角1”处碳原子形成四个键,其杂化方式为sp3,∠C-C-C键角小于120°,所以键角1小于石墨烯中的∠C-C-C,D错误;
故选D。
【变式】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
【详解】(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。
【巩固训练】
1.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
【详解】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。
2.化学与科技、医药、生活密切相关。下列说法错误的是
A.用于3D打印的高聚物光敏树脂是纯净物
B.石墨的导电性具有一定的方向性
C.DNA的双螺旋结构靠大量氢键相连而稳定存在于生命体中
D.竹子可用于造纸,纸的主要成分是纤维素
【答案】A
【详解】A.光敏树脂是高聚物,属于混合物,故A错误;
B.石墨是片层状结构,其层内导电性强,层间导电性弱,具有一定的方向性,故B正确;
C. DNA的双螺旋结构靠大量氢键相连而稳定存在于生命体中,故C正确;
D.竹子可用于造纸,纸的主要成分是纤维素,故D正确;
故选A。
3.如图,石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为
A.2 B.3 C.4 D.6
【答案】A
【详解】据均摊法,从图中可知,每个顶点上的碳原子为三个正六边形共有,因而每个正六边形占有的碳原子数目为,故选A。
4.几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表所示:
氧化物
离子键成分的百分数/
62
50
41
33
根据表格信息,可推知:前四周期元素组成的离子晶体中,离子键成分的百分数最高的是
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据表格信息,电负性差值越大的两种元素组成的化合物中离子键百分数越大。前四周期元素中,钾电负性最小,氟电负性最大,A项符合题意。
5.(25-26高三上·江西赣州·阶段练习)化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A.发动机的耐高温材料Si3N4是共价晶体,具有硬度大、熔点低的特点
B.战斗机的隐形涂层含石墨烯(石墨的单层结构),12g石墨烯中含有1.5molσ键
C.用脱硫煤代替原煤作燃料有利于实现碳中和
D.航天器返回舱外层的隔热陶瓷瓦使用的是耐高温金属材料
【答案】B
【详解】A.Si3N4是共价晶体,共价晶体具有高熔点而非低熔点,A错误;
B.石墨烯中每个碳原子形成3个σ键,每个σ键由2个碳原子共享,因此1mol碳原子对应1.5molσ键,12g石墨烯(1mol碳原子)含1.5molσ键,B正确;
C.脱硫煤减少SO2排放,但未减少CO2排放,与碳中和无关,C错误;
D.陶瓷瓦属于无机非金属材料,不属于金属材料,D错误;
答案选B。
6.(24-25高二下·黑龙江·阶段练习)结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,可用于识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的延展性变差
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
【答案】C
【详解】A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,超分子具有分子识别特征,可用于识别特定的离子,A正确;
B.在纯金属中加入其他元素,由于不同原子直径不同,会使合金中原子层错位滑动变得更困难,从而使延展性变差,B正确;
C.表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的胶束,由于油污等污垢是疏水的,全被包裹在胶束内,从而达到去污效果,烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外疏水基向内的胶束,C错误;
D.石墨层间则通过范德华力相互作用,同时石墨有类似金属晶体的导电性,因此可视作“混合晶体”,石墨晶体中每个碳原子以sp2杂化方式与同层其他碳原子形成平面网状结构,每个碳原子的配位数为3,碳原子之间形成的共价键键长较短,键能较大,因此石墨熔点很高,D正确;
故答案为:C。
7.(24-25高二下·广东江门·期末)硼原子与氮原子结合可以形成多种晶体。其中六方相氮化硼与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,耐磨性高。它们的晶体结构如图所示。下列有关说法不正确的是
A.两种氮化硼晶体均属于共价晶体
B.六方相氮化硼晶体层间不存在化学键
C.在一定条件下,六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼
D.两种氮化硼晶体中的硼原子的杂化方式有和
【答案】A
【详解】A.六方相氮化硼晶体中存在共价键和范德华力,与石墨类似,属于混合型晶体,立方相氮化硼晶体与金刚石类似,属于共价晶体,A错误;
B.六方相氮化硼晶体层间不存在化学键,存在分子间作用力,B正确;
C.在一定条件下,六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼,类似石墨、金刚石之间转化,C正确;
D.六方相氮化硼中硼原子的杂化类型为sp2,立方相氮化硼中硼原子的杂化类型为sp3,D正确;
故选A。
8.(24-25高二下·山西吕梁·期中)下列关于晶体的说法正确的是
A.用红热的铁针刺玻璃表面凝固的石蜡,石蜡在不同方向熔化的快慢不同
B.石墨为过渡型晶体
C.白磷、硫磺、高锰酸钾、硫酸钾、炭黑均为晶体,能自发形成多面体外形
D.X-射线衍射谱是测定晶体结构的重要手段
【答案】D
【详解】A.石蜡是非晶体,玻璃也是非晶体,非晶体的导热性各向同性,因此石蜡在不同方向熔化快慢相同,A错误;
B.石墨层内的作用力为共价键,层间的作用力为范德华力,同时具有导电性,属于混合型晶体,B错误;
C.炭黑通常为无定形结构,即为非晶体,C错误;
D.X射线衍射通过布拉格方程分析晶体结构,是测定晶体结构的核心手段,D正确;
故选D。
9.(24-25高二下·广东茂名·期中)石墨晶体是层状结构,如图为其晶体结构的俯视图,下列说法中错误的是
A.C—C键的键角为 B.石墨晶体中存在的作用力只有共价键
C.每个六边形中含有2个碳原子 D.石墨有类似金属晶体的导电性
【答案】B
【详解】A.石墨中C采取sp2杂化,每个碳原子形成3个碳碳共价键,形成正六边形,而正六边形的内角为120°,故C—C键的键角为120°,A正确;
B.石墨晶体内存在的作用力有共价键和范德华力,B错误;
C.由均摊原理知每个六元环上含有碳原子数目为,C正确;
D.石墨中每个C上未参与杂化的2p电子可在层内整个碳原子平面中运动,因此,石墨有类似金属晶体的导电性,D正确。
故选B。
10.(24-25高二下·浙江·期中)有关下列四种晶体结构或性质的说法中不正确的是
A.图①是NaCl晶胞,每个周围等距且紧邻的有6个
B.图②是碘晶体晶胞,为密堆积结构,每个周围等距且紧邻的有8个
C.图③晶体熔沸点高、硬度大,可用作砂轮磨料
D.图④所示的石墨属于混合晶体,具有良好的导电性
【答案】B
【详解】A.图①是NaCl晶胞,氯化钠晶体中钠离子的配位数是6,每个Na+周围等距且紧邻的Cl-有6个,故A正确;
B.图②是碘晶体晶胞,为密堆积结构,每个I2周围等距且紧邻的I2有12个,故B错误;
C.SiC为共价晶体,熔沸点高、硬度大,可用作砂轮磨料,故C正确;
D.图④所示的石墨属于混合晶体,在平面内有自由电子可以自由移动,具有良好的导电性,故D正确;
故选:B。
11.(24-25高二下·浙江·期中)物质微观结构决定宏观性质,并影响用途。下列结构或性质不能解释其用途的是
选项
结构
性质
用途
A
等离子体含电子、阳离子和电中性粒子
有良好的导电性和流动性
可制造显示器
B
大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子
有良好的导电性,难挥发
可用作原电池的电解质
C
碳化硅中Si原子与C原子通过共价键相连
硬度高、熔点高、耐腐蚀
可用作砂纸和砂轮的磨料
D
石墨中层与层之间存在微弱的范德华力
质地软,层间易滑动
可用作导电材料
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.等离子体含有带电粒子,导电性和流动性使其适用于显示器,A不符合题意;
B.离子液体的大离子结构使其难挥发且导电,适合作为电解质,B不符合题意;
C.碳化硅的共价键结构赋予高硬度和高熔点,适合作为磨料,C不符合题意;
D.石墨的导电性源于层内离域π电子,而选项描述的结构(层间范德华力)对应性质为质地软,与导电用途无直接关联,D符合题意;
故选D。
12.(24-25高二下·山东临沂·期中)石墨烯就是一种多孔碳材料,可以由石墨剥离得到,因其独特的物理和化学特性,在多个领域展现出广泛的应用前景。
(1)研究表明单层石墨烯为二维平面结构,某化学兴趣小组对石墨烯的微观结构展开了讨论,提出了如图两种结构,请判断哪种结构是石墨烯的合理结构 ,并说明理由: 。
(2)石墨烯是一种如图所示的二维平面结构。晶体学中有如下要点:①用结构基元代表晶体结构中最小重复单元;②在二维周期结构中,结构基元要求为平行四边形;③将结构基元并置排列,即可得到二维周期结构。请在图中画出石墨烯在二维平面内的结构基元 ,一个晶胞中有 个原子。
(3)石墨烯非常稳定,请写出一个石墨烯所拥有的特性 。石墨烯因其比表面积大(比表面积指单位质量物料所具有的总面积),附着能力强,常用作各种载体。已知石墨烯中C-C键为apm,则单层石墨烯的比表面积为 m2/g(NA表示阿伏伽德罗常数的数值,忽略碳原子的厚度)。
(4)我国科学家利用氧化石墨烯(用GO表示,结构如图)研制出了火灾自动报警耐火墙纸。火情发生时,室温下是绝缘体的GO就会转化为导体触发警报。
从结构的角度分析,GO在常温下是绝缘体,但是火情发生时能导电的原因 。
(5)阿霉素(结构如图)是一种抗肿瘤抗生素。用阿霉素与氧化石墨烯的复合材料实现了氧化石墨烯对阿霉素的有效负载和可控释放。
阿霉素能够负载在氧化石墨烯上的原因可能是 。
【答案】(1) B 图A中碳原子采用sp3杂化不可能为平面结构,图B中碳原子采用sp2杂化是平面结构
(2) (三种画法都正确,其他合理画法也可) 2
(3) 导电性
(4)由于含氧基团的加入使C原子的杂化方式发生变化,破坏了原来的大键,故常温下氧化石墨烯不导电;火焰产生的高温可以移除氧化石墨烯中的含氧基团,重新形成大键,故恢复其导电性(两个方面都要解释)
(5)阿霉素和氧化石墨烯形成氢键作用
【详解】(1)石墨烯中每个碳原子连接3个碳原子,形成平面六元环网状结构,B是石墨烯的合理结构;理由是图A中碳原子采用sp3杂化不可能为平面结构,图B中碳原子采用sp2杂化是平面结构;
(2)
石墨烯在二维平面内的结构基元:(三种画法都正确,其他合理画法也可);由图可知一个晶胞中有2个原子;
(3)石墨烯具有导电性;石墨烯C—C键键长apm,将石墨烯中一个六元环分为六个边长为apm的正三角形,已知1pm=1×10-12m,则单个六元环几何面积为,在石墨烯晶体中,每个最小的六元环占有的碳原子数=6×=2;12g的石墨烯含有0.5mol六元环,阿伏加德罗常数为NAmol-1,则12g石墨烯中六元环的个数是0.5NA,石墨烯是单层石墨,忽略原子厚度,所以石墨烯表面积是该单层石墨正反两个面面积之和,即每个六元环面积要计算两遍,所以石墨烯的比表面积为。
(4)GO在常温下是绝缘体,但是火情发生时能导电的原因由于含氧基团的加入使C原子的杂化方式发生变化,破坏了原来的大键,故常温下氧化石墨烯不导电;火焰产生的高温可以移除氧化石墨烯中的含氧基团,重新形成大键,故恢复其导电性(两个方面都要解释);
(5)阿霉素含有羟基、氨基,阿霉素能够负载在氧化石墨烯上的原因可能是阿霉素和氧化石墨烯形成氢键作用。
【强化训练】
1.(2025·广东·高考真题)由结构不能推测出对应性质的是
选项
结构
性质
A
的VSEPR模型为平面三角形
具有氧化性
B
钾和钠的原子结构不同,电子跃迁时能量变化不同
钾和钠的焰色不同
C
乙烯和乙炔分子均含有键
两者均可发生加聚反应
D
石墨层中未参与杂化的p轨道中的电子,可在整个碳原子平面中运动
石墨具有类似金属的导电性
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.SO3的VSEPR模型为平面三角形,反映其分子几何结构,但氧化性由硫的高价态(+6)决定,与结构无直接关联,A符合题意;
B.钾和钠原子结构差异导致电子跃迁能量不同,焰色不同,结构与性质对应合理,B不符合题意;
C.乙烯和乙炔均含π键,π键断裂是加聚反应的基础,结构与性质对应合理,C不符合题意;
D.石墨层中离域p电子使其导电,结构与性质对应合理,D不符合题意;
答案选A。
2.(2025·湖北·高考真题)下列关于物质性质或应用解释错误的是
选项
性质或应用
解释
A
石蜡油的流动性比水的差
石蜡油的分子间作用力比水的小
B
溶于水显碱性
可结合水中的质子
C
可以氧化
中O显正电性
D
石墨作为润滑剂
石墨层间靠范德华力维系
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.石蜡油的成分主要是高碳烷烃,相对分子质量大,分子间作用力大,导致粘度大,因此石蜡油流动性比水小的原因是分子间作用力比水分子间作用力大,A错误;
B.NH3中N有一对孤电子,能与水提供的H+结合,从而释放OH-,因此NH3溶于水显碱性,B正确;
C.F的电负性大于O,OF2中F显负电性,O显正电性,H2O中O显负电性,H2O中O容易转移电子给OF2中O,因OF2可以氧化H2O,C正确;
D.石墨是层状结构,石墨层间靠范德华力维系,范德华力较弱,导致层与层之间容易滑动,故石墨具有润滑性,D正确;
答案选A。
3.(2024·湖北·高考真题)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.甘油分子中有3个羟基,分子间可以形成更多的氢键,且O元素的电负性较大,故其分子间形成的氢键较强,因此甘油是黏稠液体,A正确;
B.王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解,在这个过程中浓盐酸没有增强浓硝酸的氧化性,而是通过形成配合物增强了铂的还原性,B不正确;
C.冰晶体中水分子间形成较多的氢键,由于氢键具有方向性,因此,水分子间形成氢键后空隙变大,冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,冰的密度小于干冰,C正确;
D.石墨属于混合型晶体,在石墨的二维结构平面内,第个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合,形成六元环层。碳原子有4个价电子,而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键,还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上,层内碳原子的这些p轨道相互平行,相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键,这些p轨道的电子可以在整个层内运动,因此石墨能导电,D正确;
综上所述,本题选B。
4.(2025·浙江·高考真题)某化合物的晶胞如图所示,下列说法不正确的是
A.晶体类型为混合晶体 B.与二价铁形成配位键
C.该化合物与水反应有难溶物生成 D.该化合物热稳定性比高
【答案】D
【详解】A.由图可知该物质Fe和Cl之间以配位键相连,Cl离子桥接形成无限平面链状结构,NH3在平面上下对亚铁离子进行配位,整个链为电中性,故链内由共价键结合,链间只能靠范德华力结合,与石墨类似,属于混合晶体,A正确;
B.与二价铁通过配位键形成[Fe(NH3)2]2+,B正确;
C.与水反应可以生成Fe(OH)2沉淀,方程式为+2H2O=Fe(OH)2↓+2NH4Cl,C正确;
D.配合物中有氨气作为配体,根据熵增原理加热易分解,故稳定性比差,D错误;
答案选D。
5.(23-24高二下·山东潍坊·期中)二维磁性材料卤化铬混合晶体如图,在纯氧中发生光氧化反应生成长链状和。下列说法错误的是
A.键的极性:
B.熔点:
C.图示二维晶胞的组成为
D.中
【答案】D
【详解】A.电负性:Cl>Br>I,电负性差值越大,键的极性越大,故键的极性:Cr-Cl>Cr-Br>Cr-I,故A正确;
B.原子半径:Cl<Br<I,键长:Cr-Cl<Cr-Br<Cr-I,键能:Cr-Cl>Cr-Br>Cr-I,熔点:CrCln>CrBrn>CrIn,故B正确;
C.二维磁性材料卤化铬CrXn混合晶体图可知,其四分之一为二维晶胞,X位于边上和面内,个数为8×1/2+2=6,2个Cr
位于面内,其组成为CrX3,故C正确;
D.长链状CrOm中重复单元为CrO4四面体,含有1个Cr,2个O,与其他四面体共用2个O原子,O原子个数为2+2×1/2 = 3,
则化学式为CrO3,即m=3,故D错误;
故选D
【点睛】本题考查晶胞计算,明确均摊法在晶胞计算中的应用,侧重考查空间想象能力及计算能力,掌握基础为解题关键。
6.(2024·四川自贡·一模)结构决定物质性质是研究化学的重要方法,下列对结构与性质的描述不正确的是
A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,可用于识别特定的碱金属离子
B.②中在纯金属中加入其它元素,使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的硬度变大
C.③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束,而用作表面活性剂
D.④中石墨晶体是层状结构,每个碳原子配位数为3,属于混合晶体,熔沸点高
【答案】C
【详解】A.①属于超分子的一种,冠醚空腔的直径大小不同,超分子具有分子识别特征,可用于识别特定的离子,A项正确;
B.在纯金属中加入其他元素会使合金中原子层错位滑动变得更困难,从而提高合金硬度,B项正确;
C.表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的胶束,由于油污等污垢是疏水的,全被包裹在胶束内,从而达到去污效果。烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外疏水基向内的胶束,C项错误;
D.石墨晶体中每个碳原子以sp²杂化方式与同层其他碳原子形成平面网状结构,每个碳原子的配位数为3,碳原子之间形成的共价键键长较短,键能较大,因此石墨熔点很高。石墨层间则通过范德华力相互作用,同时石墨有类似金属晶体的导电性,因此可视作“混合晶体”,D项正确;
答案选C。
7.(24-25高三上·山西·期末)金属钛号称“第三金属”,具有密度小、耐腐蚀(与Al相似)、强度高等优点,广泛用于航空、航天领域。工业上以高纯二氧化钛为原料,制取海绵钛的工艺流程如图所示:
下列说法错误的是
A.石墨是一种混合晶体
B.“反应一”的化学方程式为
C.高温条件下,反应二通入的保护气可以是氮气
D.不可以用稀盐酸除去海绵钛中的杂质镁
【答案】C
【详解】A.石墨属于混合晶体,A项正确;
B.由流程图可知,和高温反应生成和,化学方程式为,B项正确;
C.镁和氮气高温条件下能发生化合反应,故保护气不能是氮气,C项错误;
D.钛耐腐蚀(与Al相似),但稀盐酸会与其表面的氧化膜反应,进而腐蚀金属,D项正确;
答案选C。
8.(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
【详解】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。
9.(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
【详解】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。
10.(23-24高三上·山东淄博·开学考试)氮元素可以形成很多重要的化合物。回答下列问题:
(1)分子中氮原子和氢原子的价电子排布图分别为 (填字母序号)。
a. b. c. d.
(2)和分子中均含有以原子为中心原子的大π键。
①分子中 分子中(
填“>”、“<”或“=”);
②实验测定分子中氮氮键键长为112.6pm、氮氧键键长为118.6pm,且原子均满足最外层稳定结构。写出分子的结构式 ;
(3)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质。下列氮的氧化物属于顺磁性物质的是 。
a.NO b. c. d.
(4)硼氮化合物有多种晶型,其中六方氮化硼(类似石墨结构-左图)和立方氮化硼(类似金刚石结构-右图)如图所示。
①下列说法正确的是 ;
a.六方氮化硼是混合晶体,立方氮化硼是共价晶体,熔点都很高
b.的电负性大于,电子集中在原子上,因此六方氮化硼是电绝缘体
c.氮硼键键长:六方氮化硼>立方氮化硼
d.立方氮化硼晶胞中含有键的数目为
②立方氮化硼中“”键键长为(),表示阿伏伽德罗常数的值。立方氮化硼的密度为 (写表达式)。
【答案】(1)bc
(2) > N=N=O
(3)ac
(4) ac
【详解】(1)
NH3分子中N原子的价层电子对数为3+=4,N原子采用sp3杂化,其价电子排布图为 ;氢原子为1号元素,其价电子排布图为 ,故选bc;
氮原子和
(2)①分子为直线形,为V形分子,故中>分子中;
②N2O与CO2分子为等电子体,具有相似的结构,其空间构型是直线型,实验测定分子中氮氮键键长为112.6pm、氮氧键键长为118.6pm,且原子均满足最外层稳定结构,结构式为N=N=O,N,O原子采取sp杂化,生成两个σ键,两个三中心四电子π键;
(3)NO、、、中含有未成对电子的是NO、,故属于顺磁性物质的是ac;
(4)①a.六方氮化硼类似石墨结构是混合晶体,立方氮化硼类似金刚石结构是共价晶体,熔点都很高,a正确;
b.六方氮化硼类似石墨结构,层间存在π电子,六方氮化硼是电导体,b错误;
c.方氮化硼类似石墨结构、立方氮化硼类似金刚石结构,类比石墨、金刚石中碳碳的键长,氮硼键键长:六方氮化硼>立方氮化硼,c正确;
d.据“均摊法”, 立方氮化硼晶胞中含个N、4个B,1个N原子平均形成2个键,则立方氮化硼晶胞中含有键的数目为,d错误;
故选ac;
②立方氮化硼中“”键键长为(),其键长为体对角线的四分之一,则晶胞边长为;结合①中d分析可知,立方氮化硼的密度为。
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