3.3 金属晶体与离子晶体【上好课】高二化学深度学习辅导讲义（人教版选择性必修2）

本讲义聚焦晶体结构与性质核心内容，系统梳理金属键与金属晶体、离子晶体、过渡与混合型晶体的构成及性质，通过四种典型晶体比较和晶胞参数分析，构建从化学键本质到晶体性质的完整知识支架。 资料以典例解析与变式训练培养科学思维，结合晶胞结构模型分析强化科学探究能力，融入高考真题链接提升应用能力。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生巩固物质结构决定性质的化学观念，有效查漏补缺。

第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 要点 1 金属键与金属晶体 1．金属键 (1)定义：______________和_______之间存在的强烈的相互作用称为金属键。 (2)本质：金属原子脱落下来的_______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_______维系在一起。这一理论称为“电子气理论”。 (3)成键粒子：__________和_______。 (4)存在：金属单质或合金。 2．金属晶体 (1)概念：金属阳离子与自由电子(“电子气”)之间通过_______形成的晶体叫做金属晶体。 (2)通性：金属晶体有优良的_______性、_______性和_______性。 (3)用“电子气理论”解释金属的性质 ①延展性：当金属收到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但金属原子的排列方式不变，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。 ②导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的电子气做定向移动形成电流，呈现良好的导电性。 ③导热性：电子气中自由电子在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者的能量交换。 3．金属晶体的物理性质 (1)金属键的强弱和对金属性质的影响 ①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键_______；反之，金属键_______。 ②金属键越强，金属的熔、沸点_______，硬度_______。 (2)金属晶体的熔、沸点规律 ①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点_______。 ②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点_______。 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点_______。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。 要点 2 离子晶体 1．离子晶体 (1)定义：由_______和_______相互作用而形成的晶体。 (2)构成微粒：_______和_______。 ①大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。 ②阳离子、阴离子之间以_______结合，有些离子晶体中可能存在_______、_______等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。 2．物理性质 硬度_______，难压缩；熔点和沸点_______；固体_____导电，但在熔融状态或水溶液中_____导电。 3．常见离子晶体的结构特点 (1)NaCl晶体 每个Na+周围距离最近的Cl-有____个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成_______，每个Cl-周围距离最近的Na+有 _____个，构成_______。 ①每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是_______个。 ②每个晶胞中实际拥有的Na+数是______个，Cl-数是______个。 ③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化钠晶体的密度为___________g·cm-3。 (2)CsCl晶体 每个Cs+周围距离最近的Cl-有_____个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有_____个，它们均构成正六面体。 ①每个晶胞中实际拥有的Cs+数是_____个，Cl-数是____个。 ②每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有_____个，构成_______。 ③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为____________g·cm-3。 要点 3 过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (1)过渡晶体 纯粹的典型晶体并不多，大多数晶体是四类典型晶体之间的_______晶体。四类晶体都有过渡型。 (2)对晶体类型的认识 ①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_______晶体来处理，如Na2O等。 ②偏向共价晶体的过渡晶体则当作_______晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 ③P2O5、SO3、Cl2O7都是_______晶体，表明离子键成分的百分数更小了，而且共价键不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。 2．混合型晶体——石墨晶体 (1)晶体模型 (2)结构特点和晶体类型 ①同层内，碳原子采用_______杂化，以_______相结合形成______________结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以_______相结合。 ③石墨晶体中，既有_______，又有_______，属于___________ (3)石墨晶体的物理性质 ①石墨的典型物理性质是_______性、_______性和高熔、沸点，其熔点比金刚石的_______。 ②由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿_______的方向。 要点 4 四种典型晶体的比较 1．四种晶体类型的概念与特点 (1)分子晶体：_______间通过______________结合形成的晶体，此类晶体熔点、沸点_____，硬度_____。 (2)共价晶体：_______通过_______形成的晶体，整块晶体是一个三维的_______网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是_____硬度、_____熔点、_____沸点。 (3)离子晶体： ①___________通过_______形成的晶体，此类晶体的熔点、沸点_______。 ②配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。 (4)金属晶体 ①含义：金属原子通过_______形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。 ②金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而将所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。 2．四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 粒子间的相互作用力 硬度 有的很大，有的很小 熔、沸点 有的很高，有的很低 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，溶于水后有的能导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体_______，水溶液或熔融态_______ 3．晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点 ①不同类型的晶体的熔、沸点高低，取决于组成晶体的微粒间的作用力大小，粒子间的作用力越大，晶体的熔、沸点_______；粒子间的作用力越小，晶体的熔、沸点_______。 ②一般共价晶体的熔、沸点_______，分子晶体的熔、沸点_______。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2_______NaCl_______干冰。 ③有的离子晶体熔点很高，如MgO。 ④有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键_______，熔、沸点_______。如KF_____KCl_____KI；CaCl2_____KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长_______，键能_______，熔、沸点_______。如金刚石_____碳化硅_____晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键_______，熔、沸点_______。如Al_____Mg_____Na_____K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点_______。 ④分子晶体： a．分子晶体的熔沸点高、低由分子间作用力（氢键、范德华力）的强弱决定。 比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点_______，若形成分子内氢键，则熔、沸点_______。 b．对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力_______，晶体的熔、沸点_______。如CI4_____CBr4_____CCl4_____CF4。 c．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就______，如熔、沸点：CO_____N2。 d．在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就_____，如沸点：正戊烷_____异戊烷_____新戊烷。 要点 5 晶胞参数、坐标参数的分析和应用 1．晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 ②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 ③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为、。 3．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 该晶胞的质量用密度表示：m=ρ·a3 用摩尔质量表示：m=M 则有：ρ·a3 =M ρ= 。 4．晶胞中粒子配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 (2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如图中心的灰球(Cl-)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6，同样方法可确定Na+的配位数也为6。 5．晶体中原子空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 命题点 1 金属键理论及金属晶体的物理性质 典例1 如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是(　　) A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小 变式1下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在 B．金属键在一定外力作用下，会因形变而消失 C．钙的熔、沸点低于钾 D．温度越高，金属的导电性越弱 变式2根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是(　　) 选项 晶体的相关性质 A 由分子间作用力结合而成，熔点低 B 固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右 C 由共价键结合成空间网状结构，熔点高 D 固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 命题点 2 离子晶体的结构和性质 典例2自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是(　　) A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 变式1某离子晶体的晶体结构示意图如图，晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为－2价。则下列说法错误的是(　　) A．晶体中与每个A＋距离最近的A＋有12个 B．晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1∶1 C．该离子晶体化学式为A2O2 D．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3∶1 变式2 有关晶体的结构如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有8个 B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有6个Ca2＋ C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数比为1∶2 D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE 命题点 3 过渡晶体和混合型晶体 典例3下列说法错误的是(　　) A．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O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 B．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 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 变式1 航天飞机表层的防热瓦曾成为航天飞机能否安全着陆的制约因素，防热瓦是以石墨材料为主要成分的十分疏松的泡沫陶瓷。下列有关说法合理的是(　　) A．石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨是共价晶体 B．石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨熔点很高 C．石墨中碳碳键之间的夹角是109°28′ D．C60也可代替石墨用作航天飞机表层的防热瓦材料 变式2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石墨层与层间靠范德华力维系　②石墨中的C为sp2杂化　③石墨的熔点、沸点都比金刚石低　④石墨和金刚石的硬度相同　⑤石墨层内导电性和层间导电性不同 A．全对 B．①②③ C．①②⑤ D．②③④ 命题点 4 常见类型晶体的判断和性质比较 典例4(1)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。 ①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)。 ②SiO2的晶体类型为________________。 (2)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．SiX4难水解 B．SiX4是共价化合物 C．NaX都易水解 D．NaX的熔点一般高于SiX4 变式1 下表给出几种化合物的熔点和沸点： 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4 熔点/℃ 801 714 190 －22.9 沸点/℃ 1 465 1 412 178 76.8 关于表中4种化合物有下列说法，其中正确的是(　　) ①AlCl3在加热时可升华 ②CCl4属于分子晶体 ③1 500 ℃时NaCl可形成气体分子 ④AlCl3是典型的离子晶体 A．①②④　　 B．③④ C．①②③ D．①②③④ 变式2下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是(　　) A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅 B． C．MgO＞H2O＞O2＞Br2 D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 命题点 5 晶胞参数及晶体的计算 典例5Zn与S形成某种化合物的晶胞如图所示。 (1)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。例如图中原子1的坐标为(0，0，0)，则原子2的坐标为_____________。 (2)已知晶体密度为d g·cm－3，S2－半径为a pm，若要使S2－、Zn2＋相切，则Zn2＋半径为________pm(写计算表达式)。 变式1 铜与氧元素形成的晶胞如图所示： 晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a，b的坐标参数依次为(0，0，0)、，则d的坐标参数为________，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，NA是阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数为________________________cm(列出计算式即可)。 变式2CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。 其中原子坐标参数A为，则B、C的原子坐标参数分别为__________、__________。该晶胞中CdSe键的键长为__________。已知Cd和Se的原子半径分别为rCd nm和rSe nm，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。 点拨 1金属键的特性及影响因素 (1)金属键的特征 金属键无方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。 (2)金属键的影响因素 一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 点拨 2金属晶体的常见的方式 (1)金属原子在二维空间中排列的两种方式 金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间)，可有两种排列方式——a：非密置层，b：密置层(如图所示)。 密置层排列时，平面的利用率比非密置层的高。 (2)金属晶体的原子在三维空间里的3种常见堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子) 堆积方式 图式 实例 简单立方堆积 钋 体心立方堆积 钠、钾、铬、钼、钨等 面心立方堆积 金、银、铜、铅等 点拨 3 离子晶体的认识易错点 (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。 (2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。 (3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。 (4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。 点拨 4 石墨晶体的结构特点 (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)石墨的二维平面结构内，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。 (4)石墨晶体中C原子数与C—C数之比为2∶3，即12 g石墨晶体中含1.5NA个C—C共价键。 点拨 5 对典型类型的晶体的认识误区 (1)离子晶体阳离子、阴离子之间以离子键结合，有些离子晶体中可能存在共价键、氢键等。 (2)只有分子晶体中存在单个分子。 (3)某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如MgO(2 852 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。 (4)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。 (5)个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨(3 410 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。 (6)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。 点拨 6 比较不同类型晶体熔、沸点的思路 (1)首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体； (2)再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 (3)同类晶体熔、沸点比较思路： 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； 金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。 ◆能力强化练 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点-23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于离子晶体 2．根据表中给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列有关说法中正确的是(　　) MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 710 190 －68 2300 沸点/℃ 1418 183 57 2500 A．SiCl4是分子晶体 B．单质B一定是共价晶体 C．MgCl2不一定是离子晶体 D．AlCl3的沸点比熔点低，所以测量错误 3．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。 有关说法不正确的是(　　) A．该晶体属于离子晶体 B．晶体的化学式为Ba2O2 C．该晶体晶胞结构与NaCl相似 D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个 4．如图是氯化铯晶体的晶胞结构示意图(晶胞是指晶体中最小的重复单元)，其中黑球表示氯离子、白球表示铯离子。已知晶体中2个最近的铯离子的核间距离为a cm，氯化铯的摩尔质量为M g·mol－1，则氯化铯晶体的密度为(　　) A． g·cm－3 B． g·cm－3 C． g·cm－3 D． g·cm－3 5．石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3 B．石墨烯中每个六元碳环平均占有3个碳原子 C．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 D．石墨烯具有导电性 6．下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是(　　) Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 920 ℃ 97.8℃ 1 291℃ 190 ℃ 2 073℃ －107℃ －57℃ 1 723℃ A．含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体 B．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 C．活泼金属元素与活泼非金属元素一定能形成离子化合物 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 7．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 8．金晶体的晶胞如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是(　　) A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积 C．一个晶胞的体积是16d3 D．金晶体的密度是 9．石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为CxK，其平面图形如图所示。x的值为(　　) A．8 B．12 C．24 D．60 10．原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为。则D原子的坐标参数为(　　) A． B． C． D． 11．如图甲是NaCl的晶体结构。在NaCl的晶体结构中，Na＋和Cl－可以被看成是不等径的刚性圆球，并彼此相切(如图乙)。离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和(如图丙)。 已知a为常数。试回答下列问题： (1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引________个Cl－，Na＋数目与Cl－数目之比为________。 (2)Na＋半径与Cl－半径之比＝________(已知＝1.414，＝1.732，＝2.236)。 (3)NaCl晶体中不存在分子，但在温度达到1 413 ℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在，现有29.25 gNaCl晶体，加强热使温度达到1 450 ℃，测得气体体积为5.6 L(标准状况)，则此时氯化钠气体的分子式为________。 ◆综合拔高练 12．磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷——石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。 根据图1和图2的信息，下列说法不正确的是(　　) A．黑磷区中P—P的键能不完全相同 B．黑磷与石墨都属于混合型晶体 C．图2黑磷区中P原子的杂化方式为sp3，石墨区中C原子的杂化方式为sp2 D．石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子不共平面 13．某合金的立方晶胞结构如图。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是a pm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　) A．该合金的化学式为MnCdTe2 B．距离最近的Cd与Te的距离是a pm C．晶胞中四面体空隙的占有率为100% D．该晶体的摩尔体积Vm=m3·mol-1 14．磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1 100 ℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图1，下列说法正确的是(　　) A．熔点：BP>BN B．晶体中P周围距离最近且相等的P有8个 C．若图中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，则②处的B原子分数坐标为(，，) D．磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图2 15．(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶体硅　②硝酸钾　③金刚石　④碳化硅　⑤干冰　⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是___________________________(填序号)。 (2)下列离子晶体的结构示意图，如图所示。 以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式。 A.________，B.________，C.________，D.________。 (3)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的空间结构。 ①FeS2晶体中具有的化学键类型是____________。 ②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是______________g·cm－3。 16．(1)据报道只含镁、镍和碳三种元素的某晶体具有超导性。 ①该晶体的晶胞结构如图所示，写出该晶体的化学式____________。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有________个。 ②该晶体的晶胞结构的另一种表示中，碳原子位于各顶角位置，则Ni位于________(填“棱心”“面心”或“体心”)。 ③若晶胞中Ni、Mg之间的最短距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度ρ＝________(用含a、NA的代数式表示)g·cm－3。 (2)金属铂立方晶胞的二维投影图如图所示(铂的相对原子质量为195)。若金属铂的密度为d g·cm－3，设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数a＝_______________pm(阿伏加德罗常数的值为NA，列出计算式即可)。 17．现有原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W五种元素，其中X是原子半径最小的元素，Y原子在基态时其最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q原子在基态时其2p能级上有2个未成对电子，W元素的原子中3d能级上有4个未成对电子。回答下列问题： (1)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是________________________________。 (2)元素W能形成多种配合物，如：W(CO)5等。 ①基态W3＋的M层电子排布式为____________。 ②W(CO)5在常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断W(CO)5晶体属于________(填晶体类型)晶体，该晶体中W的化合价为________。 (3) Q和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图所示，与一个阴离子距离最近且相等的所有阳离子为顶角构成的几何体为________。已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞边长为________cm。(用含ρ、NA的代数式表示) 18．石墨晶体的结构如图1所示，石墨的一个六方晶胞如图2所示。 (1)每个晶胞中的碳原子个数为　　　　。  (2)画出晶胞沿c轴的投影　　　　。  (3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li+，写出它的化学式：　　　　。  (4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为　　　　pm，密度为　　　g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。  ◆高考真题练 19．（2025·湖南卷）掺杂的铋酸钡具有超导性。替代部分形成(摩尔质量为)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有6个 B．晶胞中含有的铋离子个数为8 C．第一电离能： D．晶体的密度为 20．（2025·云南卷）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是 A．每个晶胞中个数为12 B．该晶胞在yz平面的投影为 C．取代后，该电解质的化学式为 D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等 21．（2025·陕西、山西、青海、宁夏卷）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为，阿伏加德罗常数的值为，下列说法错误的是 A．沿晶胞体对角线方向的投影图为 B．和B均为杂化 C．晶体中与最近且距离相等的有6个 D．和B的最短距离为 22．（2025·河北卷）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．体心原子的分数坐标为 C．晶体的密度为 D．原子Q到体心的距离为 23．（2025·云南卷，节选）一种锑锰合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。 ②为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm，则晶体的密度为 (列出计算式即可)。 24．（2025·广东卷，节选）晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知：同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离之比，则 ；晶体中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为 。 25．（2025·甘肃卷，节选）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为 pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为 ，晶体密度计算式为 (用带有阿伏加德罗常数的代数式表示和分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 要点 1 金属键与金属晶体 1．金属键 (1)定义：金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。 (2)本质：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。这一理论称为“电子气理论”。 (3)成键粒子：金属阳离子和自由电子。 (4)存在：金属单质或合金。 2．金属晶体 (1)概念：金属阳离子与自由电子(“电子气”)之间通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。 (2)通性：金属晶体有优良的导电性、导热性和延展性。 (3)用“电子气理论”解释金属的性质 ①延展性：当金属收到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但金属原子的排列方式不变，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。 ②导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的电子气做定向移动形成电流，呈现良好的导电性。 ③导热性：电子气中自由电子在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者的能量交换。 3．金属晶体的物理性质 (1)金属键的强弱和对金属性质的影响 ①金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。 ②金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 (2)金属晶体的熔、沸点规律 ①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 ②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。 要点 2 离子晶体 1．离子晶体 (1)定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。 (2)构成微粒：阳离子和阴离子。 ①大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。 ②阳离子、阴离子之间以离子键结合，有些离子晶体中可能存在共价键、氢键等，如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等。 2．物理性质 硬度较大，难压缩；熔点和沸点较高；固体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。 3．常见离子晶体的结构特点 (1)NaCl晶体 每个Na+周围距离最近的Cl-有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl-周围距离最近的Na+有 6个，构成正八面体。 ①每个Na+(Cl-)周围距离相等且最近的Na+(Cl-)是12个。 ②每个晶胞中实际拥有的Na+数是4个，Cl-数是4个。 ③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化钠晶体的密度为 g·cm-3。 (2)CsCl晶体 每个Cs+周围距离最近的Cl-有8个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有 8个，它们均构成正六面体。 ①每个晶胞中实际拥有的Cs+数是1个，Cl-数是1个。 ②每个Cs+(Cl-)周围距离最近的Cs+(Cl-)有 6个，构成正八面体。 ③若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为 g·cm-3。 要点 3 过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (1)过渡晶体 纯粹的典型晶体并不多，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。四类晶体都有过渡型。 (2)对晶体类型的认识 ①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等。 ②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。 ③P2O5、SO3、Cl2O7都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小了，而且共价键不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。 2．混合型晶体——石墨晶体 (1)晶体模型 (2)结构特点和晶体类型 ①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以范德华力相结合。 ③石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于混合型晶体。 (3)石墨晶体的物理性质 ①石墨的典型物理性质是导电性、润滑性和高熔、沸点，其熔点比金刚石的还高。 ②由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。 要点 4 四种典型晶体的比较 1．四种晶体类型的概念与特点 (1)分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，此类晶体熔点、沸点低，硬度小。 (2)共价晶体：原子通过共价键形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。 (3)离子晶体： ①阴、阳离子通过离子键形成的晶体，此类晶体的熔点、沸点较高。 ②配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。 (4)金属晶体 ①含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。 ②金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而将所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。 2．四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 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 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，溶于水后有的能导电 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 3．晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点 ①不同类型的晶体的熔、沸点高低，取决于组成晶体的微粒间的作用力大小，粒子间的作用力越大，晶体的熔、沸点越高；粒子间的作用力越小，晶体的熔、沸点越低。 ②一般共价晶体的熔、沸点最高，分子晶体的熔、沸点最低。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2>NaCl>干冰。 ③有的离子晶体熔点很高，如MgO。 ④有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如KF>KCl>KI；CaCl2>KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 ④分子晶体： a．分子晶体的熔沸点高、低由分子间作用力（氢键、范德华力）的强弱决定。 比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点升高，若形成分子内氢键，则熔、沸点降低。 b．对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。 c．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。 d．在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 要点 5 晶胞参数、坐标参数的分析和应用 1．晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的坐标确定坐标系取向。 ②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 ③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为、。 3．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 该晶胞的质量用密度表示：m=ρ·a3 用摩尔质量表示：m=M 则有：ρ·a3 =M ρ= 。 4．晶胞中粒子配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 (2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如图中心的灰球(Cl-)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6，同样方法可确定Na+的配位数也为6。 5．晶体中原子空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 命题点 1 金属键理论及金属晶体的物理性质 典例1 如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是(　　) A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动 B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导 C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂 D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，硬度比纯金属小 【答案】C 【解析】金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下能定向移动，A项错误；金属能导热是因为自由电子在热的作用下与金属原子碰撞，从而发生热的传导，B项错误；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属的延展性弱，硬度比纯金属的硬度大，D项错误。 变式1 下列关于金属晶体的叙述正确的是(　　) A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在 B．金属键在一定外力作用下，会因形变而消失 C．钙的熔、沸点低于钾 D．温度越高，金属的导电性越弱 【答案】D 【解析】常温下，Hg为液态，故A错误；金属键无方向性，故金属键在一定范围内不因形变而消失，故B错误；钙的金属键强于钾，故熔、沸点高于钾，故C错误；温度升高，自由电子的能量增大，无规则运动加剧，影响了自由电子的定向移动，金属的导电性减弱，故D正确。 变式2 根据下列晶体的相关性质，判断可能属于金属晶体的是(　　) 选项 晶体的相关性质 A 由分子间作用力结合而成，熔点低 B 固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右 C 由共价键结合成空间网状结构，熔点高 D 固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 【答案】B 【解析】A项，由分子间作用力结合而成的晶体属于分子晶体，不符合题意；B项，金属晶体中有自由移动的电子，能导电，绝大多数金属在常温下为固体，熔点较高，所以固态或熔融态时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能属于金属晶体，符合题意；C项，相邻原子之间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体属于共价晶体，不符合题意；D项，固体不导电，说明晶体中无自由移动的电子，则不可能为金属晶体，不符合题意。 命题点 2 离子晶体的结构和性质 典例2 自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是(　　) A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 【答案】C 【解析】离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。 变式1 某离子晶体的晶体结构示意图如图，晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为－2价。则下列说法错误的是(　　) A．晶体中与每个A＋距离最近的A＋有12个 B．晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1∶1 C．该离子晶体化学式为A2O2 D．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3∶1 【答案】C 【解析】根据图片知，每个A＋周围距离最近的A＋有12个，故A正确；根据图片知，每个A＋周围有6个O，每个O周围有6个A＋，所以该晶体中，阴离子与阳离子个数之比为1∶1，该离子晶体的化学式为AO2，故B正确，C错误；该晶体中0价氧原子和－2价氧原子的个数比为3∶1，故D正确。 变式2 有关晶体的结构如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有8个 B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有6个Ca2＋ C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数比为1∶2 D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE 【答案】C 【解析】在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个，故A错误；在CaF2晶体中，Ca2＋位于晶胞的顶角和面心，晶胞中含有Ca2＋的个数为8×＋6×＝4，故B错误；在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每两个碳原子共用一个共价键，则每个碳原子形成的共价键平均为4×＝2，所以在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数比为1∶2，故C正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子，4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。 命题点 3 过渡晶体和混合型晶体 典例3 下列说法错误的是(　　) A．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O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 B．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 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 【答案】C 【解析】Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体处理，C项错误。 变式1 航天飞机表层的防热瓦曾成为航天飞机能否安全着陆的制约因素，防热瓦是以石墨材料为主要成分的十分疏松的泡沫陶瓷。下列有关说法合理的是(　　) A．石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨是共价晶体 B．石墨成为该泡沫陶瓷主要成分的主要原因是石墨熔点很高 C．石墨中碳碳键之间的夹角是109°28′ D．C60也可代替石墨用作航天飞机表层的防热瓦材料 【答案】B 【解析】石墨为混合晶体，键角为120°，熔点高，可用作防热瓦材料；C60为分子晶体，熔点低，不能用作防热瓦材料 变式2 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石墨层与层间靠范德华力维系　②石墨中的C为sp2杂化　③石墨的熔点、沸点都比金刚石低　④石墨和金刚石的硬度相同　⑤石墨层内导电性和层间导电性不同 A．全对 B．①②③ C．①②⑤ D．②③④ 【答案】C 【解析】③不正确，石墨的熔点比金刚石高；④不正确，石墨质软，金刚石的硬度大。 命题点 4 常见类型晶体的判断和性质比较 典例4 (1)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。 ①MgO的熔点比BaO的熔点________(填“高”或“低”)。 ②SiO2的晶体类型为________________。 (2)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．SiX4难水解 B．SiX4是共价化合物 C．NaX都易水解 D．NaX的熔点一般高于SiX4 【答案】(1)①高　②共价晶体 (2)BD 【解析】(1)①Mg、Ba同主族，Mg2＋的半径小于Ba2＋，MgO的离子键比BaO强，故MgO的熔点比BaO高。 ②SiO2为空间立体网状结构，其熔、沸点很高，属于共价晶体。 (2)A项，硅的卤化物(SiX4)的水解比较强烈，如SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl、SiF4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HF，错误；B项，硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成，属于共价化合物，正确；C项，钠的卤化物(NaX)除NaF外均属于强酸强碱盐，不发生水解，错误；D项，钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，正确。 变式1 下表给出几种化合物的熔点和沸点： 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4 熔点/℃ 801 714 190 －22.9 沸点/℃ 1 465 1 412 178 76.8 关于表中4种化合物有下列说法，其中正确的是(　　) ①AlCl3在加热时可升华 ②CCl4属于分子晶体 ③1 500 ℃时NaCl可形成气体分子 ④AlCl3是典型的离子晶体 A．①②④　　 B．③④ C．①②③ D．①②③④ 【答案】C 【解析】根据各物质的熔、沸点判断，AlCl3和CCl4为分子晶体；AlCl3的沸点低于熔点，所以可升华；NaCl为离子晶体，但1 500 ℃高于其沸点，故1 500 ℃时以分子形式存在。 变式2 下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是(　　) A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅 B． C．MgO＞H2O＞O2＞Br2 D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 【答案】B 【解析】A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅＜碳化硅＜二氧化硅，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C项，对于不同类型的晶体，其熔、沸点高低一般为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，MgO＞H2O＞Br2＞O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。 命题点 5 晶胞参数及晶体的计算 典例5 Zn与S形成某种化合物的晶胞如图所示。 (1)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。例如图中原子1的坐标为(0，0，0)，则原子2的坐标为_____________。 (2)已知晶体密度为d g·cm－3，S2－半径为a pm，若要使S2－、Zn2＋相切，则Zn2＋半径为________pm(写计算表达式)。 【答案】(1)　(2)× ×1010－a 【解析】(1)原子1的坐标为(0，0，0)，原子2在左侧的面心上，则原子2的坐标为。(2)已知晶体密度为d g·cm－3，锌离子的个数为8×＋6×＝4，硫离子位于晶胞内部，个数为4，则晶胞参数＝×1010 pm＝×1010 pm＝×1010 pm，若要使S2－、Zn2＋相切，则其体对角线长度为2个锌离子直径与2个硫离子直径之和，其体对角线长度＝××1010 pm，S2－半径为a pm，Zn2＋半径为＝pm。 变式1 铜与氧元素形成的晶胞如图所示： 晶胞中Cu均匀地分散在立方体内部，a，b的坐标参数依次为(0，0，0)、，则d的坐标参数为________，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，NA是阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数为________________________cm(列出计算式即可)。 【答案】　 【解析】由晶胞示意图可知，位于顶角的a和体心的b的坐标参数依次为(0，0，0)、，d位于体对角线的处，则d的坐标参数为；晶胞中Cu原子的个数为4，O原子的个数为8×＋1＝2，则化学式为Cu2O，Cu2O的摩尔质量为144 g·mol－1，该晶胞的参数为a，晶胞的质量为a3 ρ＝×144，则a＝cm。 变式2 CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。 其中原子坐标参数A为，则B、C的原子坐标参数分别为__________、__________。该晶胞中CdSe键的键长为__________。已知Cd和Se的原子半径分别为rCd nm和rSe nm，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。 【答案】B，C　a　×100% 【解析】原子坐标参数A为，根据原点定位，则B、C的原子坐标参数分别为，。晶胞的体对角线为a nm，该晶胞中CdSe键的键长为晶胞体对角线的，即键长为a nm。在晶胞中，Cd原子数为×8＋×6＝4，Se原子数为4，已知Cd和Se的原子半径分别为rCd nm和rSe nm，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%。 点拨 1金属键的特性及影响因素 (1)金属键的特征 金属键无方向性和饱和性。晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。 (2)金属键的影响因素 一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 点拨 2金属晶体的常见的方式 (1)金属原子在二维空间中排列的两种方式 金属晶体中的原子可看成直径相等的球体。把它们放置在平面上(即二维空间)，可有两种排列方式——a：非密置层，b：密置层(如图所示)。 密置层排列时，平面的利用率比非密置层的高。 (2)金属晶体的原子在三维空间里的3种常见堆积方式(图中不同颜色的小球都代表同一种金属原子) 堆积方式 图式 实例 简单立方堆积 钋 体心立方堆积 钠、钾、铬、钼、钨等 面心立方堆积 金、银、铜、铅等 点拨 3 离子晶体的认识易错点 (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。 (2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。 (3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。 (4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。 点拨 4 石墨晶体的结构特点 (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)石墨的二维平面结构内，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。 (4)石墨晶体中C原子数与C—C数之比为2∶3，即12 g石墨晶体中含1.5NA个C—C共价键。 点拨 5 对典型类型的晶体的认识误区 (1)离子晶体阳离子、阴离子之间以离子键结合，有些离子晶体中可能存在共价键、氢键等。 (2)只有分子晶体中存在单个分子。 (3)某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如MgO(2 852 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。 (4)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。 (5)个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨(3 410 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。 (6)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。 点拨 6 比较不同类型晶体熔、沸点的思路 (1)首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体； (2)再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 (3)同类晶体熔、沸点比较思路： 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； 金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。 ◆能力强化练 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点-23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于离子晶体 【答案】A 【解析】A中，C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力，B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水时破坏的是共价键；D中TiCl4属于分子晶体。 2．根据表中给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列有关说法中正确的是(　　) MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 710 190 －68 2300 沸点/℃ 1418 183 57 2500 A．SiCl4是分子晶体 B．单质B一定是共价晶体 C．MgCl2不一定是离子晶体 D．AlCl3的沸点比熔点低，所以测量错误 【答案】A 【解析】根据熔、沸点数据MgCl2是离子晶体；AlCl3的沸点比熔点低，说明AlCl3易升华，数据正确，AlCl3是分子晶体；SiCl4熔沸点低，是分子晶体；单质B熔、沸点很高，可能是共价晶体，也可能是金属晶体。故选A。 3．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，结构如图所示。 有关说法不正确的是(　　) A．该晶体属于离子晶体 B．晶体的化学式为Ba2O2 C．该晶体晶胞结构与NaCl相似 D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个 【答案】B 【解析】由晶胞结构及“均摊法”计算，一个晶胞中含Ba2＋：8×＋6×＝4个，含O∶12×＋1＝4个，故晶体化学式是BaO2。 4．如图是氯化铯晶体的晶胞结构示意图(晶胞是指晶体中最小的重复单元)，其中黑球表示氯离子、白球表示铯离子。已知晶体中2个最近的铯离子的核间距离为a cm，氯化铯的摩尔质量为M g·mol－1，则氯化铯晶体的密度为(　　) A． g·cm－3 B． g·cm－3 C． g·cm－3 D． g·cm－3 【答案】C 【解析】晶体中2个最近的铯离子的核间距离为a cm，相邻顶角上铯离子核间距离最近，为a cm，即晶胞的棱长为a cm，体积V＝a3 cm3，该晶胞中Cs＋个数＝8×＝1，Cl－个数为1，根据晶胞密度公式ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3。 5．石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3 B．石墨烯中每个六元碳环平均占有3个碳原子 C．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 D．石墨烯具有导电性 【答案】D 【解析】石墨烯是平面结构，碳原子的杂化方式为sp2，故A错误；石墨烯中每个六元碳环平均占有2个碳原子，故B错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故C错误；石墨烯中每个碳原子有1个与破坏平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有1个未成对电子，形成遍及整个平面的大π键，这些电子可以在整个网状平面上运动，该大π键具有金属键的性质，所以石墨烯具有导电性，故D正确。 6．下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是(　　) Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 920 ℃ 97.8℃ 1 291℃ 190 ℃ 2 073℃ －107℃ －57℃ 1 723℃ A．含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体 B．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 C．活泼金属元素与活泼非金属元素一定能形成离子化合物 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 【答案】C 【解析】金属单质含有金属阳离子是金属晶体，不是离子晶体，所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，故A正确；C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和共价晶体，故B正确；活泼金属Al与活泼非金属Cl形成的AlCl3属于共价化合物，所以活泼金属元素与活泼非金属元素能形成共价化合物，故C错误；Na的熔点比AlCl3低，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，故D正确。 7．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】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，共价键和离子键没有明显的界线。 8．金晶体的晶胞如图所示。设金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，在立方体的各个面的对角线上，3个金原子彼此两两相切，M表示金的摩尔质量。则下列说法错误的是(　　) A．金晶体每个晶胞中含有4个金原子 B．金属键无方向性，金属原子尽可能采取密堆积 C．一个晶胞的体积是16d3 D．金晶体的密度是 【答案】C 【解析】金原子处于顶角与面心上，晶胞中含有的金原子数目为8×＋6×＝4，故A正确；金属晶体中，金属键无方向性，金属原子采取密堆积，故B正确；在立方体的各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切，金原子的直径为d，故面对角线长度为2d，棱长为d，故晶胞的体积为(d)3＝2d3，故C错误；晶胞中含有4个原子，故晶胞质量为，晶胞的体积为2d3，故晶胞密度为＝，故D正确。 9．石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为CxK，其平面图形如图所示。x的值为(　　) A．8 B．12 C．24 D．60 【答案】A 【解析】可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×＋1＝3，该六边形内的碳原子数为24，故钾原子数与碳原子数之比为1∶8。 10．原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为。则D原子的坐标参数为(　　) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为，可知晶胞中原子坐标参数1为(1，0，1)，2为，3为；D原子位于1、2、3、B四个原子构成四面体的中心，所以D的坐标是，故C正确。 11．如图甲是NaCl的晶体结构。在NaCl的晶体结构中，Na＋和Cl－可以被看成是不等径的刚性圆球，并彼此相切(如图乙)。离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和(如图丙)。 已知a为常数。试回答下列问题： (1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引________个Cl－，Na＋数目与Cl－数目之比为________。 (2)Na＋半径与Cl－半径之比＝________(已知＝1.414，＝1.732，＝2.236)。 (3)NaCl晶体中不存在分子，但在温度达到1 413 ℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在，现有29.25 gNaCl晶体，加强热使温度达到1 450 ℃，测得气体体积为5.6 L(标准状况)，则此时氯化钠气体的分子式为________。 【答案】(1)6　1∶1　(2)0.414∶1　(3)Na2Cl2 【解析】(1)观察晶体的结构可知，每个Na＋同时吸引6个Cl－，在每个晶胞中含Na＋数目为8×＋6×＝4, 含Cl－数目为12×＋1＝4，即Na＋与Cl－数目之比为1∶1。 (2)因为r(Cl－)>r(Na＋)，则r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝，r(Na＋)∶r(Cl－)＝∶≈0.414∶1。 (3)M＝＝×22.4 L·mol－1＝×22.4 L·mol－1＝117 g·mol－1，设氯化钠气体的分子式为(NaCl)n，则58.5n＝117，解得n＝2，即氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。 ◆综合拔高练 12．磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷——石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。 根据图1和图2的信息，下列说法不正确的是(　　) A．黑磷区中P—P的键能不完全相同 B．黑磷与石墨都属于混合型晶体 C．图2黑磷区中P原子的杂化方式为sp3，石墨区中C原子的杂化方式为sp2 D．石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子不共平面 【答案】D 【解析】据图可知黑磷区中P—P的键长不完全相等，所以键能不完全相同，故A正确；黑磷与石墨，每一层原子之间由共价键组成六元环结构，层与层之间由范德华力互相吸引，所以为混合型晶体，故B正确；黑磷晶体中六元环不是平面结构，P原子形成3个P—P，有1个孤电子对，价层电子对数为4，P原子采取sp3杂化；石墨中C原子的杂化方式为sp2杂化，故C正确；石墨中C原子为sp2杂化，所以与六元环中C原子相连的原子与六元环共面，所以石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子共平面，故D错误。 13．某合金的立方晶胞结构如图。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是a pm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(　　) A．该合金的化学式为MnCdTe2 B．距离最近的Cd与Te的距离是a pm C．晶胞中四面体空隙的占有率为100% D．该晶体的摩尔体积Vm=m3·mol-1 【答案】C 【解析】根据题意可知，一个晶胞中Cd原子数目为8×+2×=2，Te原子数目为4，Mn原子数目为4×=2，则Mn、Cd、Te原子数目之比为2∶2∶4=1∶1∶2，因此该合金的化学式为MnCdTe2，故A正确；Cd原子与Te原子的最短距离为晶胞体对角线的，晶胞参数是a pm，体对角线长度是a pm，则距离最近的Cd与Te的距离是a pm，故B项正确；根据立体几何可知，晶胞中四面体空隙的占有率小于100%，故C项错误。 14．磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1 100 ℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图1，下列说法正确的是(　　) A．熔点：BP>BN B．晶体中P周围距离最近且相等的P有8个 C．若图中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，则②处的B原子分数坐标为(，，) D．磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图2 【答案】D 【解析】磷化硼(BP)结构与氮化硼相似，均为共价晶体，N原子半径小，B—N键长短，键能大，故BN熔点高，A错误；若图中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，将晶胞均分为8个小立方体，则②处的B原子在前左下角小立方体体心的位置，分数坐标为(，，)，C错误；磷化硼晶胞中顶角和面心全部为P原子，在y轴方向的投影落在顶角和棱心；4个小立方体体心位置为B原子，在y轴方向的投影均匀落在内部，在y轴方向的投影图为图2，D正确。 15．(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶体硅　②硝酸钾　③金刚石　④碳化硅　⑤干冰　⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是___________________________(填序号)。 (2)下列离子晶体的结构示意图，如图所示。 以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式。 A.________，B.________，C.________，D.________。 (3)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的空间结构。 ①FeS2晶体中具有的化学键类型是____________。 ②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是______________g·cm－3。 【答案】(1)③④①②⑥⑤　(2)MN　MN2　MN2　MN (3)①离子键、非极性共价键　② 【解析】(1)晶体属于共价晶体的有①③④，属于离子晶体的有②，属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说，共价晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点；对于共价晶体，原子半径越大，键长越长，键能越小，熔点越低，键长Si—Si>Si—C>C—C，相应键能Si—Si<Si—C<C—C，故它们的熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅；分子晶体中有氢键的熔点较高，所以熔点：冰>干冰，所以它们的熔点由高到低的顺序是③④①②⑥⑤。(2)A中M位于顶角，数目为4×＝，N位于顶角，数目为4×＝，微粒数目为1∶1，即化学式为MN；B中M分别位于晶胞的体心和顶角位置，体心占1个，顶角占8×＝1个，共2个，N分别位于面上和体内，面上4×＝2个，体内2个，共4个，即晶胞中两种微粒数目之比为1∶2，化学式为MN2；C中M位于顶角，数目为4×＝，N位于体心，数目为1，化学式为MN2；D中M位于顶角，数目为8×＝1，N位于体心，数目为1，化学式为MN。(3)①根据FeS2晶体的晶体结构可知，晶体中阳离子与阴离子个数比为1∶1，所以晶体中存在亚铁离子与S，亚铁离子与S之间是离子键，S中存在非极性共价键，所以晶体中存在离子键和非极性共价键；②晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm，所以晶胞的体积为a3 cm3，晶胞中含有阴、阳离子个数都是，所以晶体的密度为ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。 16．(1)据报道只含镁、镍和碳三种元素的某晶体具有超导性。 ①该晶体的晶胞结构如图所示，写出该晶体的化学式____________。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有________个。 ②该晶体的晶胞结构的另一种表示中，碳原子位于各顶角位置，则Ni位于________(填“棱心”“面心”或“体心”)。 ③若晶胞中Ni、Mg之间的最短距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度ρ＝________(用含a、NA的代数式表示)g·cm－3。 (2)金属铂立方晶胞的二维投影图如图所示(铂的相对原子质量为195)。若金属铂的密度为d g·cm－3，设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数a＝_______________pm(阿伏加德罗常数的值为NA，列出计算式即可)。 【答案】(1)①MgCNi3　12　②棱心　③×1030　(2) ×1010 【解析】(1)①碳原子位于晶胞体心，只有1个C原子，镁原子位于顶角，晶胞中Mg原子数为8×＝1，镍原子位于面心，每个镍原子被两个晶胞所共用，故每个晶胞中镍原子数为6×＝3，故晶体化学式为MgCNi3。Mg原子处于顶角，与之最近的Ni原子处于面心，面心上的原子被2个晶胞所共用，则共有＝12个。 ②该晶体的晶胞结构的另一种表示中，碳原子位于各顶角位置。将晶胞扩展，C原子作为新的晶胞的顶角，此时Ni原子位于棱心。 ③晶胞棱长＝a×10－10 cm，晶胞体积＝(a×10－10 cm)3＝2a3×10－30 cm3，则晶体密度ρ＝＝ g·cm－3＝×1030 g·cm－3。 (2)根据金属Pt的晶胞的二维投影图可知，晶胞为面心立方晶胞，一个晶胞中含有Pt原子的个数为8×＋6×＝4。根据m＝Vρ，则V＝＝＝a3，解得a＝ ×1010 pm。 17．现有原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W五种元素，其中X是原子半径最小的元素，Y原子在基态时其最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q原子在基态时其2p能级上有2个未成对电子，W元素的原子中3d能级上有4个未成对电子。回答下列问题： (1)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是________________________________。 (2)元素W能形成多种配合物，如：W(CO)5等。 ①基态W3＋的M层电子排布式为____________。 ②W(CO)5在常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断W(CO)5晶体属于________(填晶体类型)晶体，该晶体中W的化合价为________。 (3) Q和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图所示，与一个阴离子距离最近且相等的所有阳离子为顶角构成的几何体为________。已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞边长为________cm。(用含ρ、NA的代数式表示) 【答案】(1)NH3分子间存在氢键 (2)①3s23p63d5 ②分子　0　(3)立方体　 【解析】原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W五种元素，其中X是原子半径最小的元素，则X是H元素；Y原子在基态时其最外层电子数是其内层电子数的2倍，则Y是C元素；Q原子在基态时其2p能级上有2个未成对电子，原子序数大于碳，则Q为O元素；Z的原子序数介于碳、氧之间，则Z为N元素；W元素的原子中3d能级上有4个未成对电子，价层电子排布为3d64s2，则W为Fe元素。(1)化合物ZX3是NH3，在氨分子之间除了存在范德华力外还存在氢键，使其沸点比分子间只有范德华力的化合物CH4高。(2)①Fe原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能级上2个电子、3d能级上1个电子形成Fe3＋，基态Fe3＋的M层电子排布式为3s23p63d5。②Fe(CO)5在常温下呈液态，熔、沸点较低，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于分子晶体，在化合物中所有元素正负化合价的代数和为0，故Fe的化合价为0。(3)晶胞中白色球数目为8，黑色球数目为8×＋6×＝4，则白色球为钠离子、黑色球为氧离子，与一个氧离子距离最近且相等的钠离子有8个，形成立方体结构；在一个晶胞中含Na＋的个数是8，含有O2－的个数是4，设晶胞边长为a cm，则＝ρ，整理可得a＝ 。 18．石墨晶体的结构如图1所示，石墨的一个六方晶胞如图2所示。 (1)每个晶胞中的碳原子个数为　　　　。  (2)画出晶胞沿c轴的投影　　　　。  (3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li+，写出它的化学式：　　　　。  (4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为　　　　pm，密度为　　　g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。  【答案】(1)4　(2)　(3)LiC2 (4)　×1030 【解析】(1)每个晶胞中的碳原子个数为4×+4×+2×+2×+2×+1=4。(3)石墨中平均每个六元环含有2个碳原子，某石墨嵌入化合物中的每个六元环都对应一个Li+，故化学式为LiC2。(4)设碳碳键的键长为x pm，晶胞底面图可表示为，则x2=()2+()2，解得x=；晶胞底面的高为 pm= pm，一个晶胞体积为(m×10-10)×(×10-10)×(n×10-10) cm3=m2n×10-30 cm3，一个晶胞的质量为 g，故石墨晶体密度为×1030 g·cm-3。 ◆高考真题练 19．（2025·湖南卷）掺杂的铋酸钡具有超导性。替代部分形成(摩尔质量为)，其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．晶体中与铋离子最近且距离相等的有6个 B．晶胞中含有的铋离子个数为8 C．第一电离能： D．晶体的密度为 【答案】A 【详解】A．铋离子位于顶点，与其最近且距离相等的位于棱心，有6个，分别位于上下、前后、左右，A正确； B．晶胞中含有的铋离子个数为个，B错误； C．Ba是碱土金属，金属性强于Ca，其易失电子，第一电离能小于O，C错误； D．晶胞中Ba或K位于体心，个数为总和1，位于棱心，有，所以晶胞的质量是，晶胞体积是，则晶体的密度是：，D错误； 故选A。 20．（2025·云南卷）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是 A．每个晶胞中个数为12 B．该晶胞在yz平面的投影为 C．取代后，该电解质的化学式为 D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等 【答案】C 【详解】A．由晶胞结构可知，Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面心，由均摊法算出其原子个数为，由晶体的化学式可知，O原子的个数是Sc的4倍，因此，每个晶胞中O2-个数为12，A正确； B．由晶胞结构可知，该晶胞在yz平面的投影就是其前视图，B正确； C．Ce4+ 取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为，C错误； D．Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等，D正确； 综上所述，本题选C。 21．（2025·陕西、山西、青海、宁夏卷）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为，阿伏加德罗常数的值为，下列说法错误的是 A．沿晶胞体对角线方向的投影图为 B．和B均为杂化 C．晶体中与最近且距离相等的有6个 D．和B的最短距离为 【答案】A 【详解】 A．由晶胞图可知，晶胞中Ag位于体心，B位于顶点，C、N位于体对角线上，沿晶胞体对角线方向投影，体对角线上的原子投影到中心(重叠)，其余6个顶点原子分别投影到六元环的顶点上，其他体内的C、N原子都投影到对应顶点原子投影与体心的连线上，则投影图为，A错误； B．Ag位于体心，与周围4个N原子原键，价层电子对数为4，且与4个N原子形成正四面体，则Ag为杂化；由晶胞中成键情况知，共用顶点B原子的8个晶胞中，有4个晶胞中存在1个C原子与该B原子成键，即B原子的价层电子对数为4，为杂化，B正确； C．晶胞中Ag位于体心，与最近且距离相等的就是该晶胞上、下、左、右、前、后6个相邻的晶胞体心中的原子，为6个，C正确； D．B位于顶点，其个数为，Ag、C、N均位于晶胞内，个数分别为1、4、4，由晶胞密度可知晶胞参数a=，和B的最短距离为体对角线的一半，即，D正确； 故选A。 22．（2025·河北卷）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是 A．该物质的化学式为 B．体心原子的分数坐标为 C．晶体的密度为 D．原子Q到体心的距离为 【答案】D 【详解】A．由晶胞图知，白球位于体心，晶胞中数目为1，黑球位于顶角、棱心、体内，六方晶胞上下表面中一个角60°， 一个角为120°，晶胞中数目为，结合题意知，白球为Sm、黑球为Co，该物质化学式为，A正确； B．体心原子位于晶胞的中心，其分数坐标为，B正确； C．每个晶胞中含有1个“”，晶胞底面为菱形，晶胞体积为，则晶体密度为，C正确； D．原子Q的分数坐标为，由体心原子向上底面作垂线，垂足为上底面面心，连接该面心与原子Q、体心与原子Q可得直角三角形，则原子Q到体心的距离，D错误； 故选D。 23．（2025·云南卷，节选）一种锑锰合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。 ②为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm，则晶体的密度为 (列出计算式即可)。 【答案】12 【解析】由晶胞结构可知，该晶胞为面心立方， Sb位于晶胞的顶点，其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且距离相等，每个顶点参与形成8个晶胞，而每个面心参与形成2个晶胞，因此，该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有个。 ②由晶胞结构和均摊法可知，该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn，因此，该晶胞的质量为，该晶胞的体积为，晶体的密度为。 24．（2025·广东卷，节选）晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知：同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离之比，则 ；晶体中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为 。 【答案】 3：1：1 12 【解析】根据同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离之比，设晶胞边长为a，由几何关系可知，面心的原子与顶点的原子距离为，面心的原子与体心的原子距离为，则可以确定，晶胞中面心原子为Ni，有6×个，顶点原子为Cu，有8×个，体心的原子为N，有1个，则x：y：z=3：1：1； 根据分析，Cu原子处于顶角，距离最近且等距离的原子为面心上Ni原子，数目为； 25．（2025·甘肃卷，节选）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为 pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为 ，晶体密度计算式为 (用带有阿伏加德罗常数的代数式表示和分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 【答案】 CsPbBr3 【解析】某含Pb化合物室温下晶胞如图所示，Cs位于体心，个数为1，Pb位于顶点，个数为=1，Br位于棱心，个数为=3，该化合物的化学式为CsPbBr3，Cs位于体心，Pb位于顶点，与Pb之间的距离为体对角线的一半，由于晶胞参数，℃，与Pb之间的距离为 pm，该晶体密度计算式为，故答案为：；CsPbBr3；。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $