第3章 晶体结构与性质章末综合提升-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册同步辅导与测试(人教版)

化学 选择性必修2 认识晶体 不同聚集状态的物质与性质 几种简单 的晶体结 构模型 液晶、纳 米材料与 超分子 章未综合提升 ◆网络构建◆ 自范性 晶体的特性 对称性 各向异性 定义 晶胞 晶胞内微粒数的计算—切割法 定义 性质：导电性、导热性、延展性 面心立方最密堆积 金属晶体 结构形式 体心立方密堆积 六方最密堆积 堆积特点：等径圆球密堆积 定义 熔、沸点较高 物理性质 一般易溶于水，难溶于非极性溶剂 固态不导电，熔融态或溶于水能导电 离子晶体 晶格能：衡量离子键的强弱 NaC1型 常见类型 CsCI型 CaF型 定义 性质：熔、沸点高，难挥发，难溶于一般溶剂，一般不导电 共价晶体 常见结构：金刚石、二氧化硅、碳化硅等 结构特点：只有共价键 定义 分子晶体 性质：一般熔、沸点较低，硬度小，易挥发 常见结构：碘晶体、干冰晶体、冰晶体等 性质：导电、质软 石墨晶体 晶体类型：混合型晶体 作用力：共价键、范德华力、类似金属键的作用力 结构特点：层状结构 液晶 定义 特点：在折射率、磁化率、电导率等方面表现 出类似晶体的各向异性 组成：由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分 纳米材料 组成 性质：具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质 定义 超分子 结构特点：多种分子间通过非共价键结合 性质：具有不同于单个分子的特性 58 第三章晶体结构与性质 ◆素养提升心 课题—探究不同碳单质的晶体结构 材料3碳的另一种同素异形体石墨，其晶胞 探究目标（一）探究金刚石的结构 结构如图所示。 金刚石俗称“金刚钻”，是一种由碳元素组成的 矿物，金刚石的硬度为10、熔点3823K,其晶胞图 如图所示。 1.根据材料1可知，同层的C原子之间是什么作用 、 力？层间的碳原子之间是什么作用力？石墨属 于什么晶体？ 1.金刚石中，C原子采取什么杂化方式？一个晶胞 中含有几个碳原子？金刚石的晶体类型属于 哪种？ ：2.根据材料2石墨的单层结构，解释石墨能够导电 的原因是什么？ 2.若金刚石中C一C键长为d,求出金刚石的密： 度p。 :3.根据材料3石墨晶胞含碳原子个数为几个？已 知石墨的密度为pg·cm3,C一C键键长为 rcm,阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨晶体的 层间距为多少cm?(用含p、NAr的式子表示)。 探究目标（二）探究石墨的结构 材料1石墨具有较高的熔沸点，质软，可做润4.金刚石和石墨的物理性质差异很大，其中熔点较 滑剂。石墨是具有层状结构的晶体，其结构如图 高的是哪种？硬度较大的是哪种？试从结构上 所示。 分析其原因。 335 pmil 142pm 探究目标（三）探究C60的结构 材料2纳米碳管（如图）即管状的纳米级石墨 1985年以激光气化石墨只 晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴，按一定的能制取几毫克的C6,不足以开 螺旋角卷曲形成的无缝纳米级管。 展大量的研究。直到1990年， C60的合成才取得突破。C60有 :12个正五边形，20个正六边形， 每个五边形均与每个六边形共 单层石墨 边，而每个六边形则邻接着3个五边形和3个六边 形，将12个五边形彼此隔开。 59 化学选择性必修2 1.C6o中碳原子最可能的杂化方式是什么？碳原子：4.碱金属掺杂的C6有金属行为，1991年发现钾掺 之间是什么作用力？ 杂的C60在18K时有超导行为。如图是钾掺杂 的C6o的晶胞，根据晶胞结构推出晶体的化学式， 该品体属于哪种类型的晶品体？ 0® ®-C6o o-K ® 2.C60在室温下为紫红色固体，溶于二硫化碳，硬度： 较小，判断C6o属于什么晶体？ : , :5.C6衍生物的超分子自组装的研究一直是个热 点。下面左图是与C6组成超分子的“杯酚”，右 3.C60晶体的晶胞如图所示， 细 图是C6衍生物组装成的超分子，“杯酚”中相邻 以晶胞参数为单位长度建 酚羟基的H与O之间是什么作用力？后者N原 2 立的坐标系可以表示晶胞 -3 子与Zn离子形成的是什么作用力？ 中各原子的位置，称作原子 分数坐标，如1的原子分数坐标为(0,0,0)，2的 原子分数坐标为日0》C分子采取什么 堆积方式？每个C60分子周围最近的C6分子是： Po-Coo 多少个？3和4的原子分数坐标如何表示？ C(CH) 温馨提示 古人学问无遗力，少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 请做章末检测卷（三） 模块综合检测卷 60130+184=01965)g 18x 119g 解得：x=6。 (2)该化合物CoC1,·6H2()中C0+配位数为6，而且经定量测定得 知内界和外界各占有C1个数比为1：1，即各有1个氯离子，则内 界中含有1个氯离子和5个水分子：外界有1个氯离子，另外还有 1个结晶水，所以化学式可表示为[CoC1(H2(O)5]CI·H2()。 答案(1)6(2)[CoC1(H(O)s]C1·H2() 章末综合提升 素养提升 探究目标（一） 1,提示：p杂化：8×号十6×2+4=8：共价晶体。 2.提示：p=95 2NAd 探究目标（二 1,提示：共价键：范德华力：混合型晶体。 2.提示：石墨单层中碳原子为$杂化，未参与杂化的碳原子的p轨道 相互平行且相互重叠，使P轨道中的电子可在整个碳原子平面中运 动，因此石墨可以导电。 3.提示：4： :pNA。根帮石墨的晶胞结构，设晶胞的底面边长为 163 acm,晶胞的高为hcm,层间距为dcm,则h=2d,底面图为 课时分层检测 课时分层检测（一） 1.C[第三能层有3个能级(3s、3即、3d)没有3f能级，故A错误：第二 能层有2个能级(2s和2p),没有2d、2f能级，故B、D错误；第四能层 有4个能级(4s、4p、4d、4f),故C正确。] 2.C[原子核外电子是分层排布的，距离原子核越近能量越低，而电 子层从内到外为K、L、M、N、()、P、Q等：因此能量最高的为N层，最 低的为K层。] 3.D[M能层有s、p、d三个能级，s能容纳2个电子，p能容纳6个电 子，d能容纳10个电子。所以最多能容纳的电子数为18。] 4,A[在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不 同，A项正确：各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级 结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能 级，B项错误：各能层含有的能级数与能层序数相同，C项错误：各能 层最多容纳电子数为21，D项错误。] 5.A[基态钠原子核外电子排布式为1s22s22p3s,有核外电子能级 分别为1s,2s、2p、3s四种不同能量的电子。] 6,C[同一原子中，能层数越多，表示原子轨道离原子核的平均距离 越大，A正确：2p、3d、4f轨道的轨道数依次为3、5、7，依次增多，B正 确：同一能层形状相同的原子轨道的能量相等，其电子云的形状也 相同，D正确。] 7,B[A.金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再 将电子由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟 花，A正确：B.将电子由激发态跃迁到基态，能量以光的形式释放， 该过程中放出能量，B错误：C.焰色试验并没有化学及应发生，只是 原子发生基态与激发态的转换，腐于物理变化，C正确：D.在释放能 量的过程中，金属原子由激发态转化为基态，D正确。] 8,C[氩原子与硫离子的核外电子排布虽然相同，但核内质子数（即 核电荷数)不同。电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小， 对应相同能级上的电子的能量和距离原子核的距离是不同的，其对 应的化学性质也不同，如S一虽然达到了稳定结构，但具有较强的 还原性，和Ar的性质不同。] 9.C[A项，M能层有s、p、d共3个能级，最多容纳18个电子：B项， 3d能级最多容纳10个电子，从N能层开始有f能级，最多容纳14 个电子，不存在3f能级：C项，每个能层都从s能级开始，且s能级 最多容纳2个电子：D项，K能层只有s能级，不含有p能级。] 10.B[23V原子核外有23个电子，核外电子排布式是 1s2s2p3s3p3d4s,其价层电子排布为3d4s。] 11,D[同一能层中，以s、P,d,f排序的各能级的能量依次升高，即 4s<4p,所以D错误。] 12.D[A项为C和)，能形成C)2:B项为S和()，能形成S)2:C项 为Mg和F,能形成MgF2;D项为Na和Si,不能形成AB2型化 合物。] 13.AC[碳原子的核外电子排布中2s的一个电子跃迁到2P,碳原子 由基态变为激发态能量升高，产生吸收光谱，A、C项正确，B、D项 错误。] 1 ,则号=rXsin60,可得a=5,则底面面 60 30°a 积为(5，)×sn60°cm2,晶胞中C原子数目为1十2×号+8X 8+4× 4 =4,晶胞质每为4×12 NA g,则pg·cm-3= 16√3 (3r)2×sin60°X2dcm ,整理可得d=pNA 4.提示：熔点较高的是石墨：硬度较大的是金刚石。石墨为混合型晶 体，金刚石为共价晶体，二者熔点均取决于碳碳共价键，前者键长 短，则熔点高：石墨硬度取决于分子间作用力，而金刚石硬度取决于 碳碳共价键。 探究目标（三） 1.提示：sp2:共价键。 2,提示：分子晶体。 3提示：面心立方最密堆积12：（1,2，号)（分20）。 4.提示：K3C60:离子晶体 5.提示：氢键：配位键。 考答案与解析 14.(1)①1s22s22p3s23p2②1s22s22p1 ③[Ar]3ds[Ar]3d (2)Br(3)M3 (4)[Ar]3d104s24p3四VA 15.(1C1S2-02Ca2+ (2)1s22s22p3s23p51s22s22pf3s23p (3)S2、S()3S)号-、S)￥ 16.解析(1)氢气是一种清洁燃料，所以A为氢元素；臭氧对紫外线 有吸收作用，是保护地球地表环境的重要屏障，所以B为氧元素， 其基态原子含有K层与L层2个能层，L层为第二能层，有s、卫两 个能级（即2s和2p):氮、磷、钾是植物生长三要素，N2()俗名“笑 气”，是早期医疗中使用的麻醉剂，所以C为氮元素：单质硫在氧气 中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，所以D为硫元素。(2)C元素是 氯元素，原子结构示意图为⊙方，氯原子有2个能层，能量装高 的能级是2p。(3)氮和氢形成的原子个数比为1：2的化合物为 N2H1,氮和氧形成的原子个数比为1：2的化合物有N()2和 N()1,其中N,O1是无色气体，N)2是红棕色气体，N,H和N,() 反应生成无毒的N2和H()。 答案(1)22s和2p (2)N22p (3)2N2H1+N2(O1 点燃gN2十4H,0 课时分层检测（二） 1.B[由于泡利原理指的是一个原子轨道中最多只能容纳2个电子， 并且这2个电子的自旋方向必然相反，所以只有选项B不满足此 原理。] 2.C[在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示 质量效，则碳12原子可表示为C,A项错误：碳原子结构示意图为 6升，B项错误：碗原子核外能量最高的是2印能级，星哑铃形， C项电子云图像正确；根据核外电子排布规律，碳原子的轨道表示 ls 2s 2p 式应为个个个个D项错误。] 3.D[A项，C的核外电子排布式为1s2s22p2,p能级有3个原子轨 道，因此未成对电子数为2：B项，()的核外电子排布式为 1s2s22p,p能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为2：C项， N的核外电子排布式为1s22s22p3,p能级有3个原子轨道，因此未 成对电子数为3：D项，C】的核外电子排布式为1s2s2p3s3p,p 能级有3个原子轨道，因此未成对电子数为1。」 4,C[根据s、P、d能级原子轨道数目及洪特规则可知，A、B,C、D项 原子的未成对电子数分别为4、1、6、1，C项正确。]