第3章 晶体结构与性质 整理与提升-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

105 整理与提升 一单元体系构建 晶体的特征 自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质 各向异性：反映晶体内部质点排列的有序性 熔融态物质凝固 获得晶体的途径 气态物质凝华 溶质从溶液中析出 晶胞 描述晶体结构的基本单元，常规晶胞都是平行六面体 晶驰中原子占有率（甲行六面体）：顶点为日：棱心为子：面心为分：体心为1 由分子构成，相邻分子以分子间作用力结合 分子晶体 性质特点：熔点低、硬度小、溶解性相似相溶 分子晶体结构特点 只有范德华力时密堆积 存在氢键时不密堆积 体结构与性 冰和干冰的晶胞结构 原子间以共价键结合，是三维的空间网状结构 共价晶体 物理特性：熔点高、硬度大 常见共价晶体：金刚石、晶体硅、二氧化硅等 金属晶体 金属键：电子气理论 利用电子气理论解释金属的导电性、延展性 离子晶体 由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体 物理性质：熔点高、硬度大、难压缩 过渡晶体与混合型晶体 大多数晶体属于过渡晶体 石墨是混合型晶体 配位键、配 配位键：电子对给予一接受《 合物、超分 配位化合物…含有… 子 超分子：两种或多种分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体 三高考真题体验 一、选择题 1.(2025·安徽，2)以下研究文物的方法达不到目的的是 A.用4C断代法测定竹简的年代 B.用X射线衍射法分析玉器的晶体结构 C.用原子光谱法鉴定漆器表层的元素种类 D.用红外光谱法测定古酒中有机分子的相对分子质量 106 2.(2025·河北高考)SmCo.(k>1)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。SCo.的六方晶胞示意图如 90X900 图，晶胞参数a=500pm、c=400pm,M、N原子的分数坐标分别为 1209 (信石号)，（后名号》，设水，是阿欣加德罗常数的位。 下列说法错误的是 A.该物质的化学式为SmCos B体心原子的分数坐标为(222】 C晶体的密度为 8903 W4x10-2g·cm-3 D.原子Q到体心的距离为100√41pm 3.(2025·河南高考)自旋交叉化合物在分子开关、信息存储等方面具有潜在的应用价值。某自旋 交叉化合物的结构及在氦气气氛下的热重曲线分别如图1和图2所示。该化合物的相对分子质 量M=870+32x(x为整数)。 下列说法正确的是 ) 90 O·xCH.OH 80 70 100200300400500600温度PC 图1 图2 A.x=1 B.第一电离能C<N<O C.该化合物中不存在离子键 D.该化合物中配位数与配体个数相等 4.(2025·安徽，12)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为。·急 dpm。如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)。N为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A.碘晶体是混合型晶体 。“卤键 B.液态碘单质中也存在“卤键” C.127g碘晶体中有N、个“卤键” D.碘晶体的密度为，2×254 abd×Nx10-3og·cm-3 5.(2025·湖北，9)S02晶胞是长方体，边长a≠b≠c,如图所示。下列说法正确 的是 A.一个晶胞中含有4个0原子 B.晶胞中S02分子的取向相同 C.1号和2号S原子间的核间距为号：+6m D.每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 6.(2025·湖北，9)N和P为同主族相邻元素。下列关于物质性质或现象的解释错误的是() A.KNO3的熔点比KPO4的低，因为KNO3的离子键更强 B.磷单质通常不以P,形式存在，因为磷磷之间难以形成三键 107 女 O C.次磷酸HO一P→0比硝酸HO一N→0的酸性弱，因为前者的H一0键极性小 H D.P形成P℉，而N形成NF3,因为P的价层电子轨道更多且半径更大 7.(2025·云南，13)(Li.45La.5)Sc03是优良的固态电解： 负载 OLa+或Li 或Ce或 N 质材料，Ce4+取代部分La3+后产生空位，可提升Li*传位° 固态电质 导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(02未画出) A< ● ,电极 及其作为电解质的电池装置如图。下列说法错误的是 a电极 A.每个晶胞中02-个数为12 B.该晶胞在ya平面的投影为 C.Ce4+取代后，该电解质的化学式为(Li.4sLa.s5-,Ce,)ScO D.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 8.（2025·黑吉辽，9)Na,W03晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当0.44≤x≤0.95时，其立 方晶胞结构如图。设N、为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 () 0N或空位 00 · A.与W最近且等距的0有6个 B.x增大时，W的平均价态升高 C.密度为243.5×100 a·N,g·cm3时，x=0.5 D.空位数不同，吸收的可见光波长不同 二、综合大题 1.(2025·广东高考)(1)“选择萃取”中，镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有 H. A.镍与N、O形成配位键 B.配位时N2+被还原 C.配合物与水能形成分子间氢键 D.烷基链具有疏水性 (2)Ni,Cu,N: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d:d-N=2:1,则x:y:z= ;晶体 中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为 2.(2025·甘肃，16(5))某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域 A:Cs B:Pb 的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数a≠b≠c,a=B=y= C:Br 90°。Cs与Pb之间的距离为 pm(用带有晶胞参数的代数式表示)； 108 该化合物的化学式为 ,晶体密度计算式为 g/cm3(用带有阿伏加德罗常数N的 代数式表示，M。、Mp和M分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。 3.(2025·云南，15(7))一种锑锰(MnSb)合金的立方晶胞结构如图。 。M ①该晶胞中，每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。 ②N,为阿伏加德罗常数的值，晶胞边长为anm,则晶体的密度为 g·cm3(列出计算式即可)。 4.(2025·北京，15节选)通过MgCl2和[Mg(NH)6]CL2的相互转化可实现NH3的高效存储和 利用。 (1)将Mg的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 3s 3p (2)NH3分子中H一N一H键角小于10928'，从结构角度解释原因： (3)[Mg(NH3)。]Cl2的晶胞是立方体结构，边长为anm,结构示意图如图。 Q ①[Mg(NH)6]CL2的配体中，配位原子是 [Mg(NHT ● ②已知[Mg(NH)6]Cl的摩尔质量为Mg·mol',阿伏加德罗常数为Na, 该晶体的密度为 g·cm3。(1nm=l0-7cm) 5.(2025·山东，16)Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)在元素周期表中，Fe位于第 周期 族。基态Fe原子与基态Fe3+离子未成对 电子数之比为 (2)尿素分子(H,NCONH,)与Fe3+形成配离子的硝酸盐[Fe(H,NCONH)。](NO3)3俗称尿素铁， 既可作铁肥，又可作缓释氮肥。 ①元素C、N、0中，第一电离能最大的是 ,电负性最大的是 ②尿素分子中，C原子采取的轨道杂化方式为 ③八面体配离子[Fe(H,NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6，碳氮键的键长均相等，则与Fe3 配位的原子是 (填元素符号)。 (3)α-F可用作合成氨催化剂，其体心立方晶胞如图所示（晶胞边长为 a pm) ①a-Fe晶胞中Fe原子的半径为 pm ②研究发现，o-Fe晶胞中阴影所示m,n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有Fe原 子个数越多，催化活性越低。m,n截面中，催化活性较低的是 ,该截面单位面积含有 的Fe原子为 个·pm-2。 素养等级测评 请同学们认真完成考案（三）（四）体积为。2×10”cm,则晶胞质量为41×10”g/cm3,故D 错误。 整理与提升 高考真题体验 1.D4C断代法通过测定有机物中4C的残留量确定年代，竹 简为植物制品，适用此方法，A正确：X射线衍射法通过衍射 图谱分析物质晶体结构，玉器为晶体矿物，适用此方法，B正 确；原子光谱法通过特征谱线鉴定元素种类，可用于分析漆器 表层元素，C正确：红外光谱法用于分析分子官能团和结构， 无法直接测定相对分子质量（需质谱法），D达不到目的。 2.D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，品胞中数日为8×日+8×4+2=5，结合题 意知，白球为Sm、黑球为Co,该物质化学式为SmCo,A正确； 休心原子位于品胞的中心其分数坐标为（分分，号），B正 确；每个晶胞中含有1个“SmCo,”,晶胞底面为菱形，晶胞体 1 积为受dc,则晶体密度为p ×(150+59×5)g 9c*0*m 890√/3 3Nx10-g·m,C正确：原子Q的分数坐标为(0,2， 1）,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 原子Q到体心的距离=√250+200pm=50√41pm,D 错误。 3.A该化合物在氦气的气氛中加热，先失去CH0H,若x=1, 32 CH,0H的质量分数为g70+32×100%≈3.5%，结合图像可 知，该化合物中：=1，故A项说法正确：同周期元素从左到 右，第一电离能呈增大趋势，但N原子2p轨道为半充满稳定 结构，第一电离能N>O>C,故B项说法错误；该化合物中， 配离子与NO,之间为离子键，故C项说法错误；该化合物中， 根据O、N原子成键数可知，O一Fe为共价键，N一Fe为配位 键，配位数为与中心原子或离子配合的原子总数，因此配位数 为6，配体为与中心原子或离子形成配位键的分子或离子个 数，因此配体个数为2，故D项说法错误。 4.A碘晶体中，分子间是“卤键”（类似氢键），层与层间是范德 华力，与石墨不同（石墨层内只存在共价键）所以碘晶体是分 子晶体，A错误：由图可知，题目中的“卤键”类似分子间作用 力，只不过强度与氢键接近，则液态碘单质中也存在类似的分 子间作用力，即“卤键”，B正确：由图可知，每个2分子能形 成4条“卤键”，每条“卤键”被2个碘分子共用，所以每个碘 分子能形成2个“卤键”，127g碘晶体物质的量是0.5mol, “卤键”的个数是0.5mol×2×N mol-=WA,C正确：碘晶体 为层状结构，所给区间内4个碘原子处于面上，则每个晶胞中 17 碘原子的个数是8×号=4，品胞的体积是ahbc×I0”cm,密 度 2×254 abd×Na×10og·cm3,D正确。 5.D由晶胞图可知，S02分子位于长方体的棱心和体心，1个 晶胞中含(12×子+1)个s0,分子，含有8个0原子，A错 误；由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，B 错误；1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的 一半，即√云+Bpm,C错误；以体心的S原子为例，由于 a≠b≠c,每个S原子周围与其等距且紧邻（距离最小）的S原 子有4个，D正确。 5.A熔点的差异源于离子键的强度。K,PO,中PO带3个负 电荷，而KNO,中NO只带1个负电荷；离子电荷越高，静电 引力越强，离子键越强，熔点越高。因此，KPO4的离子键比 KNO3更强，A错误；氮因原子半径小，P轨道有效重叠，能形 成稳定的N三N三键；磷原子半径大，p轨道重叠差，难以形 成稳定的P三P三键，因此倾向于形成P,四面体结构，B正 确；含氧酸的酸性与O一H键极性有关。中心原子电负性越 高，O一H键极性越大，越易解离H;氮电负性高于磷，因此 HNO3中O一H键极性大，酸性强；HPO,中P电负性低， 0一H键极性小，酸性弱，C正确；氮价层仅有2s和2p轨道， NF的中心原子N形成sp杂化后有3个σ键和1个孤对电 子：磷有3d轨道可参与spd杂化，且原子半径大，能容纳5个 配体，故形成PF;,D正确。 ,C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8×子+4×子=4，由晶体的 化学式(Lin.5La.s)Sc03可知，0原子的个数是Sc的3倍，因 此，每个晶胞中0-个数为12，A正确；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；Ce4+取代 00 ★● La+后，阳离子数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代 数和为0可知，C错误；山*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i发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的i*数目相等，D正确。 .BW位于立方体的顶角，以顶角W为例，在此晶胞内，离该 顶角最近且距离相等的0原子位于该顶角所在3条棱的棱 心，由于该顶角在8个晶胞里，而棱上的原子被4个晶胞共 有，所以与W最近且距离相等的0原子有3×8×子=6，放A 正确；0元素化合价为-2价，负化合价总数为-6，设W元素 的平均化合价为y,据正负化合价代数和为0可得-6+y+x =0,y=6-x,x的值增大y减小，即W元素的平均化合价降 低，故B错误：0.44≤x≤0.95时，立方晶胞中W个数为8× 810个数为12×三3，若x=0,5,晶胞质量为m于 184+16x3+23xg,晶胞体积为(a×10)3,则密度p= N 184+16×3+23×0.5 (a×10-0)3—g·cm-3=243.5×10 NA g·cm3,所 a3·NA 以密度为243.5×100 ,N,g·cm时，t=0.5,故C正确；NaW0, 晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，即空位数不同，吸收 的可见光波长不同，故D正确。 1.(1)AD(2)3:1:112 【解析】(1)“选择萃取”中，镍形成如图的配合物。镍易进 入有机相的原因有：镍与N、0形成配位键，可以使镍进入有 H. 机相，A正确：配体 中提供孤对电子的0原子带一 CH。 个单位负电，可以视作是得到一个电子的阴离子，其余配体不 带电，整个配合物不显电性，形成配合物后，中心离子还是 N2+,N2+化合价不变，B错误；配合物与水形成氢键，不能解 释镍进入有机相，C错误；烷基具有疏水性，可以使其进入有 机相，D正确。(2)根据同种位置原子相同，相邻原子间的最 近距离之比do:d-N=万：1，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号，面心的原子与 体心的原子距离为了，则可以确定，晶胞中面心原子为i, 有6×了=3个，顶点原子为u,有8×日=1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N原子，数目为3×8 ×=2 2.0+B+C Mc.+Mp+3MB 2 CsPbBr,Nxabe 【解析】某含Pb化合物室温下晶胞如题图所示，Cs位于体 心，个数为1，%位于预点，个数为8×日=1，Br位于棱心，个 数为12×子=3，该化合物的化学式为CP4B,C位于体心， Pb位于顶点，Cs与Pb之间的距离为体对角线的一半，由于晶 胞参数a≠b≠c,a=B=y=90°，Cs与P%之间的距离为 va+b+e 2 m,该品体密度计算式为M。+Mm+3Me VA×abc×10o g/cm3。 3.①12②122+55×3 Va×a3×10-2u 【解析】①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Mm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38=12个。②由晶胞结构和均持法可知，该晶隐中 平均占有1个Sb和3个M,因此，该晶胞的质量为 122+55×3 g,该晶胞的体积为(anm)3=a×1021cm3,晶体 NA (122+55×3)g 的密度为N×a×10cm 122+55×3 =Na×a×10-ag·cm3。 4.(1)t (2)NH3中氮原子的价层电子对数 3s 3p 为4，孤电子对数为1：孤电子对对成键电子对的排斥能力大 于成键电子对对成键电子对的排斥能力，故NH3分子中H一 N一H的键角小于109281 .17 (3)①N②4×102 a N 【解析】(1)Mg是第12号元素，其基态最外层电子的电子 排布式为32，故其基态原子最外层轨道表示式为什可 38 。(2)NH中氮原子的价层电子对数为4，孤电 3p 子对数为1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电 子对对成键电子对的排斥能力，故NH,分子中H一N一H的 键角小于109°28'。(3)①[Mg(NH,)6]C2的内界为 [Mg(NH)6]2+,故其配体为NH,由于N原子有孤电子对， 所以配位原子为N;②根据均摊法，该晶胞中[Mg(NH)。]2+ 的个数为8×宫+6×子=4，的个数为8，故每个品胞中 含有4个[Mg(NH,)6]C,则晶体的密度为p=V 地二 4M 心8 -4M×102g·cm3。 (a×107)'cmaNa 5.(1)四Ⅷ4：5(2)①N0②sp2③0 ()0g②号 【解析】(1)Fe为26号元素，位于元素周期表中第四周期Ⅷ 族；基态Fe原子电子排布式为[Ar]3d4s2,未成对电子数为 4,基态Fe3+电子排布式为[Ar]3,未成对电子数为5。(2) ①同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但N原子 2p轨道为半充满稳定结构，第一电离能N>0>C;同周期元 素从左到右，电负性逐渐增大，因此电负性0>N>C。②尿素 分子(H,NCONH2)中C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取 的轨道杂化方式为s即'杂化。③八面体配离子 [Fe(H,NCONH.2)6]3+中Fe3+的配位数为6，碳氮键的键长均 相等，因此N原子不会参与形成配位键，说明C三0中O原子 参与配位，所以与Fe3+配位的原子是O。(3)①a-Fe为体心 立方晶胞，晶胞边长为apm,体对角线长度为5apm,体心立 方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=√3a,因此Fe 原子的半径为2pm。②m我面面积3。=dpm,每个角原 子被4个相邻晶胞共享（二维共享），如图所示： 个晶胞的顶点原子贡献子个原子给该晶面，所含原子数为4 ×行=1，单位面积原子数为宁个m,n载面面积为a× 2a=2a2pm2,每个角原子被4个相邻晶胞共享，体心原子 完金属于本藏面，所含原子数为(4×子)+1=2，单位面积 原子数为2=。 个·pm2,因此催化活性较低的是n截面， a 该我面单位面积含有的e原子为巨个·m。