专题02 晶胞的结构与计算（期末复习讲义）高二化学下学期人教版

**基本信息** 以“基础-重难-综合”三级分层设计构建晶胞结构与计算知识体系，通过阶梯式检测实现从单一概念到复杂应用的递进巩固，适配期末复习需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |期末基础通关练|晶体与非晶体、金属晶体性质、晶体类型判断等基础概念|以选择、填空为主，聚焦核心概念辨析，强化化学观念| |期末重难突破练|晶胞微粒计算、晶体结构与性质关系、配合物机理|结合晶胞图示分析，突出空间想象与科学思维训练| |期末综合拓展练|复杂晶胞参数计算、晶体性能（催化/储氢）、跨学科应用|联系纳米材料等实际情境，提升科学探究与创新能力|

专题02晶胞的结构与计算 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 物质的聚集状态、晶体与非晶体、晶胞、晶体结构的测定 物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同；晶体与非晶体的区别。晶体中微粒的空间排布存在周期性；晶体结构的测定方法。 分子晶体与共价晶体、金属晶体与离子晶体 常见的分子、晶体、金属、离子晶体，认识分子、共价、金属与离子晶体中构成微粒之间的作用和对晶体物理性质的影响。 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较 介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体。物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。 配合物与超分子 配位键的特点；配位化合物的成键特征；配位化合物的存在与应用。 要点01 晶胞与晶体结构的测定 1.晶胞 (1)概念 描述晶体结构的基本单元。 (2)结构 常规的晶胞都是 ，整块晶体是由数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 ①“无隙”：相邻晶胞之间没有 。 ②“并置”：所有晶胞都是平行排列的， 。 (3)晶胞中粒子数目的计算 ①平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 a.晶胞的顶角原子是 晶胞共用的； b.晶胞棱上的原子是 晶胞共用的； c.晶胞面上的原子是 晶胞共用的。 ②铜晶胞(如下图所示)中的原子数为8×＋6×＝4。 ③几种晶胞中原子数目的确定 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 2.晶体结构的测定 (1)测量仪器： 。 (2)测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 (3)作用：通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 要点02 晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法 均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱结构中不同位置的粒子数的计算 (3)六棱柱结构中不同位置的粒子数的计算 如图所示，六方结构中所含微粒数目为12×＋3＋2×＝6。 要点03 晶体密度的计算 晶体密度与阿伏加德罗常数间的关系 晶体密度的单位常为g·cm－3，所以根据晶胞参数计算密度时，注意将其单位换算为cm。常用的换算方法为1 nm＝10－7 cm，1 pm＝10－10 cm 归｜纳｜总｜结 晶体密度的计算流程 要点04 晶胞结构中原子坐标的确定 1.构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体模型 (1)最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型，坐标系的构建。 简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点，以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度，由此可得如图所示的坐标系。 (2)其他晶胞也可以采用这种方式构建。如六方最密堆积模型按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°。 2.几种典型晶胞结构模型的原子坐标 (1)简单立方体模型 原子坐标：若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3(1，1，0)，7(1，1，1) (2)体心晶胞结构模型 原子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6(0，1，1)，7(1，1，1)，9 (3)面心立方晶胞结构模型 原子坐标：若1(0，0，0)，13，12，则9，11 要点05 分子晶体 1.判断分子晶体的方法 (1)依据物质的类别判断 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼、晶体锗等)、非金属的氢化物、大多数非金属的氧化物(SiO2除外)，几乎所有的酸、大多数的有机物都是分子晶体。 (2)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 组成晶体的粒子是分子(稀有气体为单原子分子)，粒子间的作用力是分子间作用力的晶体属于分子晶体。 (3)依据晶体的物理性质判断 晶体的硬度 、熔沸点 、熔融状态不导电的属于分子晶体。 2.分子晶体的物理性质 (1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)。 (2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“ ”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 归｜纳｜总｜结 (1)稀有气体单质是单原子分子，原子之间不存在共价键，固态时属于分子晶体。 (2)分子晶体熔融或汽化时，克服分子间作用力，不破坏化学键。 3.分子晶体熔、沸点高低的比较方法 要点06 典型的分子晶体 1.分子非密堆积结构的代表——冰晶体 (1)如图1所示，冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。 (2)由于氢键具有一定的 ，中央的水分子与周围4个水分子结合，边缘的4个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合，每个氧原子周围都有4个氢原子。这种排列空间利用率低，留有相当大的空隙，其密度小于液态水。 (3)冰晶体中，每个水分子与其他4个水分子形成氢键，每个水分子平均形成2个氢键(每个氢键由2个水分子均摊，即4×＝2)，故18 g冰晶体中含有的氢键数目为2NA。 2.分子密堆积结构的代表——干冰晶体 (1)晶胞中CO2分子间的作用力为 。 (2)属于晶胞的CO2分子数为8×＋6×＝4。 (3)每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有12个，即CO2的配位数为12。 (4)无数个CO2晶胞在空间“无隙并置”形成干冰晶体。 归｜纳｜总｜结 硫化氢和水分子的结构相似，但硫化氢晶体中，H2S分子之间仅存在范德华力，不存在氢键，属于分子密堆积形式，故一个H2S分子周围有12个紧邻H2S分子，配位数为12。 要点07 典型的共价晶体 1.金刚石和二氧化硅结构的比较 金 刚 石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均约为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，每个C—C键被2个碳原子共用，故碳原子数与C—C键个数之比为1∶2 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si (4)1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键 2.金刚石和二氧化硅组成与结构分析方法 (1)金刚石结构与性质的分析 在金刚石晶体中，每个碳原子的4个价层电子以sp3杂化的方式形成4个完全相同的原子轨道，与相邻的4个碳原子形成4个共价键。这样形成由5个碳原子构成的正四面体结构单元，其中4个碳原子位于正四面体的顶点，1个碳原子位于正四面体的中心。因为共价键难以变形，C—C键键能大，所以金刚石的硬度和熔点都很高。共价键中的电子被束缚在化学键中不能参与导电，所以金刚石是绝缘体，不导电。 (2)二氧化硅晶体组成的分析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子连接着4个氧原子，每个氧原子为2个硅原子所共用，因此，硅原子与氧原子个数比为1∶＝1∶2，二氧化硅晶体的化学式为SiO2。在二氧化硅晶体中，没有独立存在的SiO2分子，所以SiO2仅是代表二氧化硅晶体的元素组成的化学式，而不是二氧化硅晶体的分子式。 归｜纳｜总｜结 晶体硅、碳化硅等共价晶体中的成键数目：①晶体硅中，1 mol Si形成2 mol Si—Si键；②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol 硅均形成4 mol C—Si键。 要点08 共价晶体与分子晶体结构与性质的比较 1.共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 构成微粒 微粒间作用力 结构特点 物理性质 熔点高，硬度大，不溶于一般溶剂 熔、沸点低，硬度小，遵守“相似相溶”规律 熔化时破坏的作用力 举例 2.共价晶体的物理性质 (1)熔点很高 (2)硬度很大，金刚石是天然存在的最硬的物质 (3)一般不导电，但晶体硅是 (4)不溶于一般的溶剂 3.共价晶体与分子晶体熔点、硬度的比较 (1)对于不同类型的晶体 共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，共价晶体的硬度大于分子晶体。 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔点越高，硬度越大。 ②分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关，同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。 归｜纳｜总｜结 共价晶体、分子晶体的判断方法 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 要点09 金属键与金属晶体物理性质的关系 1.金属晶体的性质 (1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。 (2)熔、沸点： 越强，熔、沸点越高。 (3)变化规律 ①同周期主族元素金属单质，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(－38.9 ℃)；而铁常温下为固体，熔点很高(1 538 ℃)。 2.对金属晶体的组成、性质的正确理解 (1)金属单质和合金都属于金属晶体。 (2)金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。 (3)金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，两者导电的本质不同。 归｜纳｜总｜结 (1)有金属光泽的单质不一定是金属单质，如晶体硅、晶体碘也有金属光泽。 (2)金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。 (3)温度升高，金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强，金属导电能力减弱；电解质溶液中，阴、阳离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强。 要点10 离子晶体的结构与性质 1.常见离子晶体的结构 晶体类型 晶胞示意图 结构特点 NaCl 型 离子晶体中1个离子周围最邻近的带相反电荷离子的数目就是该离子的配位数 (1)每个Na＋周围最邻近距离最近且相等的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后各1个，即配位数是6)，构成正八面体；每个Cl－周围最邻近的Na＋也有6个(即配位数是6)，构成正八面体；(2)每个Na＋周围最邻近的Na＋有12个(上层4个，同层4个，下层4个)，每个Cl－周围最邻近的Cl－也有12个。(3)每个晶胞中实际拥有的Na＋数是1＋12×＝4，Cl－数是6×＋8×＝4 CsCl 型 (1)每个Cs＋周围最邻近的Cl－有8个(即配位数是8)，构成正六面体；每个Cl－周围最邻近的Cs＋也有8个(即配位数是8)，构成正六面体。(2)每个Cs＋周围最邻近的Cs＋有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体；每个Cl－周围最邻近的Cl－也有6个，构成正八面体。(3)每个晶胞中实际拥有的Cs＋数是8×＝1，Cl－数是1 CaF2 型 (1)每个Ca2＋周围最邻近的F－有8个，即Ca2＋的配位数为8；每个F－周围最邻近的Ca2＋有4个，即F－的配位数为4。(2)在CaF2晶体中，Ca2＋和F－个数比是1∶2。Ca2＋位于大立方体的顶角和面心，8个F－在大立方体内构成一个小立方体。 (3)Ca2＋与F－之间的最短距离为晶胞体对角线长的 2.离子晶体的物理性质 规律 解释 熔、沸点 一般来说，离子晶体的熔、沸点较高且难挥发 离子晶体中，阴、阳离子间存在较强的离子键，要破坏这些较强的离子键使离子晶体由固态变成液态或气态，就需要较多的能量 硬 度 离子晶体的硬度较大，难以压缩 离子晶体中阴、阳离子间存在较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 导 电 性 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电 离子晶体是由阳离子和阴离子构成的，固态时，阴、阳离子只能在各自的位置做轻微的振动，不能发生带电微粒的定向移动，所以固态的离子晶体不能导电；溶于水或在熔融状态下，离子晶体中的阴、阳离子成为自由移动的离子，可以传递电荷，因此具有导电性 溶 解 性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等)，遵循“相似相溶”规律 当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的相互作用而电离，变成在水中自由移动的离子 3.晶体熔、沸点高低的比较方法 归｜纳｜总｜结 (1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 (2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除含有离子键外，还含有共价键和氢键。 (3)离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 要点11 石墨晶体的结构与性质 1.石墨晶体的结构与性质 (1)石墨的晶体结构 ①石墨晶体中碳原子采取sp2杂化，形成三个sp2杂化轨道，分别与相邻的三个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成σ键。六个碳原子在同一平面内形成正六边形的环，伸展形成无限的平面网状结构。 ②每个碳原子还有1个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的2p轨道相互平行，所以2p电子相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。这些网状的平面结构以范德华力结合形成层状结构，层与层之间的距离较大。 (2)石墨的物理性质 ①导电性：石墨有导电性，而且由于相邻碳原子平面相隔较远，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着石墨平面的方向。 ②润滑性：石墨晶体层与层之间存在范德华力，结合力弱，层与层之间可发生相对滑动，使之具有润滑性。可用作润滑剂、铅笔笔芯等。 ③高熔、沸点：石墨的熔、沸点很高，石墨的熔点高于金刚石。 2.石墨与金刚石的比较 金刚石 石墨 晶体类型 晶体形状 微粒间 作用力 最小环形状和碳原子数 碳原子杂化及每个碳原子形成的共价键数 键角 每个环上共价键数 每个环上碳原子数 两者关系 归｜纳｜总｜结 石墨晶体中层内每个碳原子与3个碳原子形成C—C共价键，而每个碳原子对每个共价键的贡献只有1/2，故每个正六边形平均占有的碳原子数为6×＝2，碳原子个数与C—C键数之比为2∶(6×)＝2∶3，即12 g石墨晶体中含C—C σ键为1.5NA。 要点12 四种典型晶体类型的判断与比较 1.晶体类型的判断方法 (1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断 分子间通过分子间作用力形成的晶体属于 ；由原子通过共价键形成的晶体属于 ；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于 ；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于 。 (2)依据物质的分类判断 ①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱［如KOH、Ba(OH)2等］和绝大多数的盐类是 。 ②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是 。 ③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。 ④金属单质(常温下除汞外)与合金均属于 。 (3)依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或更低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。 (4)依据导电性判断 离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。 (5)依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。 2.四种典型晶体类型的比较 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体 构成微粒 微粒间作用力 性质 熔、沸点 硬度 溶解性 加工性能 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电 熔化时 键的变化 不破坏化学键，破坏分子间作用力 破坏离子键，共价键不一定破坏 破坏 金属键 破坏共价键 作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的价层电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短、原子半径小的共价键稳定 3.晶体熔、沸点高低的判断 一般来说，不同晶体类型物质的熔、沸点存在如下关系： > > 。 同类晶体熔、沸点的比较如下： (1)分子晶体 ①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就 。 ②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子的极性越大，其熔、沸点就 。 ③同分异构体的比较 一般是支链越多，熔、沸点越低。结构越对称，沸点越低。例如，沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 ④氢键的影响 若分子间可以形成氢键，则分子间作用力比结构相似的同类物质大，熔、沸点较高。例如，沸点：HF>HI>HBr>HCl。 (2)共价晶体 熔、沸点的高低取决于共价键的强弱，键能越大，键长越短，共价键越强，熔、沸点就 。 (3)离子晶体 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就 。 (4)金属晶体 熔、沸点的高低取决于金属键的强弱，离子半径越小，阳离子所带的电荷越多，金属键越强，其熔、沸点就 。 归｜纳｜总｜结 (1)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 (2)比较分子晶体的熔、沸点时，首先要看分子间是否存在氢键，若无氢键，再比较范德华力的大小。 要点13 晶胞参数的相关计算 一、晶胞中微粒半径或微粒距离的计算 1.晶胞参数的相关计算 (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)晶胞结构中棱长、微粒半径之间的关系 (其中晶胞的棱长为a) ①面对角线长＝a ②体对角线长＝a ③体心立方结构4r＝a(r为原子半径) ④面心立方结构4r＝a(r为原子半径) ⑤刚性原子球体积V(球)＝πr3(r为原子半径) 2.晶胞结构示例 晶体中配位数为4、6、8时，配位原子在空间的相对位置关系如下图所示(为阴离子，为阳离子)。 归｜纳｜总｜结 微粒间距离的计算方法 二、晶体中微粒空间占有率的计算 1.计算步骤 (1)计算晶胞中含有几个原子 (2)找出原子半径r与晶胞棱长a的关系 (3)利用公式计算微粒原子的空间利用率：η＝×100% 要点14 典型结构分类 1.简单立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含一个原子。 η＝×100%＝×100%≈52.36%。 2.体心立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含两个原子。 η＝×100%＝×100%≈68.02%。 3.面心立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞面对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含四个原子。 η＝×100%＝×100%≈74.05%。 4.金刚石型结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01%。 要点15 配位键 1.配位键的形成条件 (1)成键原子一方能提供孤电子对。提供孤电子对的，如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 (2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。 (3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键，Cu2＋形成4个配位键等。 2.配位键的表示方法 (1)表示方法 配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的分子或离子，叫做配体；B是接受孤电子对的原子或金属离子。 (2)实例 ①NH中的配位键表示为。 ②[Cu(NH3)4]2＋中的配位键表示为。 3.配位健的稳定性 (1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3>H2O。 (2)接受体形成配位键的能力：H＋>过渡金属>主族金属。 (3)配位键越强，形成的物质越稳定。如Cu2＋←OH－<Cu2＋←NH3<H＋←NH3。 4.配位键与共价键的比较 比较 共价键类型 本质 相邻原子间的 (原子轨道重叠)与原子核间的静电作用 成键条件(元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同元素) 成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子) 特征 归｜纳｜总｜结 (1)配位键一般是共价单键，属于σ键，配位键与普通共价键相似，具有方向性和饱和性。 (2)与普通共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子中(如NH)。 要点16 配合物的组成和性质 1.配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图表示： (1)中心原子或离子：能提供空轨道接受 的原子或金属阳离子。配合物的中心离子一般是带正电荷的阳离子，最常见的中心原子或离子是过渡金属的原子或离子。如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。 (2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。 ①阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。 ②分子：如H2O、NH3、CO等。 ③原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。 (3)配位数：直接同中心原子(或离子)配位的原子数目叫中心原子(或离子)的配位数，如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数是6；Cu2＋与乙二胺形成的配离子。 中配体(乙二胺)数是2。但配位数是4(配位键数目)。 2.配合物的形成对性质的影响 (1)对溶解性的影响 一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 (2)颜色的改变 当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 (3)稳定性增强 配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 归｜纳｜总｜结 (1)配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。 (2)配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。 题型01 晶胞的理解及其微粒计算 【典例1】某晶体的结构单元如图所示(正三棱柱)，晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 (　　) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 方｜法｜点｜拨 晶胞中微粒数计算原则：均摊法 顶点：占1/6（三棱柱）或1/8（立方晶胞） 棱上：占1/4（三棱柱）或1/4（立方晶胞） 面上：占1/2 内部：占1 正三棱柱晶胞特殊规则： 上、下顶点各6个 → 共12个顶点 × 1/6 = 2个完整原子 侧棱上（竖直棱）共6条 × 1/4 = 1.5个？ 注意：三棱柱的“棱”分上下底棱和侧棱，均摊分数可能不同（一般为1/4或1/6需根据连接晶胞数判断） 【变式1-1】研究发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 (　　) A.Mg2CNi3 B.MgCNi3 C.MgCNi2 D.MgC2Ni 【变式1-2】石墨烯可转化为富勒烯(C60)，科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 (　　) A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 题型02 分子晶体及其性质 【典例2】下列有关分子晶体的说法正确的是 (　　) A.固态时能导电 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.分子晶体全部为化合物 方｜法｜点｜拨 分子晶体导电性：固态时不导电（无自由移动的离子或电子）；液态可能导电（如HCl水溶液）但本身不导电。 分子间作用力： 范德华力：所有分子晶体都存在（是分子晶体的定义特征之一）。 氢键：不一定存在（只有含H与F、O、N的分子才可能形成）。 分子晶体组成：包括单质（如I₂、P₄、S₈、稀有气体）和化合物（如H₂O、CO₂、有机化合物）。 性质特点：低熔点、低沸点、硬度小、一般难导电。 【变式2-1】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是 (　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① 【变式2-2】SiCl4的分子结构与CCl4的分子结构类似，对其作出如下推断，其中正确的是 (　　) ①SiCl4晶体是分子晶体　②常温常压下SiCl4不是气体　③SiCl4的分子是由极性共价键形成的　④SiCl4的熔点高于CCl4的熔点 A.全部 B.只有①② C.只有②③ D.只有① 题型03 分子晶体的结构 【典例3】正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是 (　　) A.正硼酸晶体不属于分子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 方｜法｜点｜拨 氢键与分子稳定性的关系： 分子稳定性 → 由共价键键能决定（与氢键无关）。 氢键 → 影响物理性质（熔点、沸点、溶解度）。 8电子结构判断： B原子最外层3个电子，在H₃BO₃中形成3个单键，最外层共6个电子，不满足8电子。 氢键计数： 观察结构图：每个H₃BO₃分子中，3个—OH上的H分别与相邻分子的O形成氢键。 每个氢键由两个分子共享 → 每个H₃BO₃分子平均贡献 3 × 1/2 × 2 = 3个氢键？原解析说“1个H₃BO₃分子中含有3个氢键”，意指参与形成的氢键数目。 注意：在片层内，每个H₃BO₃通过3个O-H…O氢键与相邻分子连接，因此1 mol H₃BO₃对应3 mol氢键。 晶体类型：H₃BO₃为分子晶体（层状分子晶体）。 【变式3-1】干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.冰、干冰晶体类型不同 B.“水立方”变为“冰立方”，密度减小 C.用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D.1个干冰晶胞的质量约为 g 【变式3-2】冰晶体的晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是 (　　) A.冰晶胞内水分子间作用力只有氢键 B.每个冰晶胞平均含有4个水分子 C.氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D.已知冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1，而常见的冰的熔化热为336 J·g-1，这说明冰变成液态水时，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键) 题型04 共价晶体及其性质 【典例4】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是 (　　) A.熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 B.无色晶体，熔点为3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电 D.熔点为-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电 方｜法｜点｜拨 性质特征 分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体 熔点 低(<300℃) 很高(>1000℃) 较高(多数>500℃) 高低不等 硬度 小 大 较大 大小不等 导电性(固态) 不导电 不导电 不导电 导电 导电性(熔融) 不导电 不导电 导电 导电 溶解性 相似相溶 难溶 易溶于水 难溶(除与水反应) 【变式4-1】下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是 (　　) A.SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体 B.两者中心原子采取的杂化方式不同 C.SiO2和CO2都是非极性分子 D.SiO2晶体的熔点比CO2晶体高 【变式4-2】下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是 (　　) A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.冬奥会聚氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮 题型05 共价晶体的晶体结构 【典例5】单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是 (　　) A.是一种三维骨架结构的晶体 B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连 C.晶体中最小环上的原子数目为8 D.晶体中最小环上的原子数目为6 方｜法｜点｜拨 金刚石、硅、锗晶体结构特点： 三维骨架结构（每个原子sp³杂化）。 每个原子与4个相邻原子形成共价键（正四面体构型）。 最小环为六元环（椅式构型，类似于环己烷）。 环内原子数目：6个。 环上原子间连接关系：不是平面六边形，而是立体结构。 常见错误： 误以为最小环是四元环或八元环。 与SiO₂结构混淆（SiO₂中Si-O-Si键角、环结构类似）。 记忆要点：金刚石、硅、锗、碳化硅等共价晶体的最小环均为6元环。 【变式5-1】磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是 (　　) A.磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体 B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 【变式5-2】我国科学家预测并合成了新型碳材料：T⁃碳。可以看做金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法不正确的是 (　　) A.T⁃碳与金刚石互为同位素 B.T⁃碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同 C.T⁃碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同 D.T⁃碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键 题型06 金属键及金属晶体 【典例6】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，下列说法正确的是 (　　) 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，而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 方｜法｜点｜拨 金属键（电子气理论）核心： 金属阳离子排列成晶格，自由电子在整块晶体中自由移动。 自由电子属于整个晶体，不是单个原子或离子的“私有物”。 性质解释： 性质 微观解释 导电性 自由电子在外加电场下定向移动 导热性 自由电子与金属离子碰撞传递热量 延展性 原子层滑动时，自由电子仍可维系金属键，不断裂 金属光泽 自由电子吸收可见光后跃迁再发射 合金特点： 合金的硬度大于纯金属（原子大小不同，阻碍层间滑动）。 合金的延展性小于纯金属。 合金的熔点一般低于纯金属。 【变式6-1】物质结构理论提出：金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高。一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 (　　) A.硬度：Mg>Al B.熔点：Be>Mg C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K 【变式6-2】金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强度与金属阳 离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 (　　) A.金属镁的熔点大于金属铝 B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 C.金属铝的硬度大于金属钠 D.金属镁的硬度小于金属钙 题型07 离子晶体及其性质 【典例7】下列给出了几种氯化物的熔点和沸点： 氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70 沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57 下列叙述与表中相吻合的是 (　　) A.NaCl的沸点比SiCl4高得多是因为二者晶体类型不同 B.SiCl4晶体属于共价晶体 C.AlCl3晶体是典型的离子晶体 D.MgCl2中含有离子键和非极性共价键 方｜法｜点｜拨 从熔沸点判断晶体类型： 熔沸点范围 晶体类型 典型例子 很高(>1000℃) 共价晶体、离子晶体 金刚石、NaCl 中等(300~1000℃) 离子晶体、金属晶体 MgCl₂、Al 低(<300℃) 分子晶体 AlCl₃、SiCl₄ 极低(<0℃) 分子晶体(气体) SiCl₄ 【变式7-1】离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子间离子键的强弱，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 (　　) A.KCl>NaCl>BaO>CaO B.NaCl>KCl>CaO>BaO C.CaO>BaO>KCl>NaCl D.CaO>BaO>NaCl>KCl 【变式7-2】如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是 (　　) A.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体 B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同 C.NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8 D.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同 题型08 金属晶体、离子晶体晶胞的分析 【典例8】铁有δ⁃Fe、γ⁃Fe、α⁃Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是 (　　) δ⁃Fe　　γ⁃Fe　　α⁃Fe A.三种同素异形体的性质相同 B.γ⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 C.α⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同 方｜法｜点｜拨 类型 结构 配位数 最近邻原子数 α-Fe 体心立方(bcc) 8 最近：8；次近：6（常考最近=8） γ-Fe 面心立方(fcc) 12 12 δ-Fe 体心立方(bcc) 8 8 【变式8-1】已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为d g·cm-3。下列说法正确的是 (　　) A.晶胞中M、N的个数都为1 B.该晶胞中两个距离最近的同种离子的核间距为cm C.与M距离最近且相等的M的个数为6 D.该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞 【变式8-2】钡在氧气中燃烧时得到一种晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是 (　　) A.该晶体属于离子晶体 B.晶体的化学式为Ba2O2 C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似 D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个 题型09 过渡晶体与混合型晶体 【典例9】下列说法不正确的是 (　　) A.MgO中离子键的百分数为50%，则MgO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 方｜法｜点｜拨 常见过渡晶体归属： 晶体 键型偏向 通常归类处理 Na2O、MgO 离子性>50% 当作离子晶体 Al2O₃ 共价性较强（离子性约50%） 当作共价晶体处理（刚玉硬度大，熔点高） SiO₂ 共价性 > 离子性 当作共价晶体 BeO 共价性较强 当作共价晶体 【变式9-1】下列关于过渡晶体的说法正确的是 (　　) A.石墨属于过渡晶体 B.SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理 C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体 D.Na2O晶体中离子键的百分数为100% 【变式9-2】用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂，可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程，下列有关说法错误的是 (　　) A.石墨比物质B更稳定 B.在该条件下，石墨转化为物质B的变化是化学变化 C.物质B的硬度比石墨的大，属于共价晶体 D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化，键角均为120° 题型10 晶体类型的比较 【典例10】下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 (　　) A.晶体锗>晶体硅>金刚石 B.I2>Br2>Cl2>F2 C.H2O>NH3>HF>CH4 D.金刚石>CsCl>NaCl>钠 方｜法｜点｜拨 晶体类型 比较依据 顺序举例 共价晶体 原子半径越小→键长越短→键能越大→熔沸点越高 金刚石 > 晶体硅 > 晶体锗 分子晶体 结构相似时，相对分子质量越大→范德华力越大→熔沸点越高 I2> Br2 > Cl2 > F2 离子晶体 离子电荷越高、离子半径越小→晶格能越大→熔沸点越高 MgO > NaCl > CsCl 金属晶体 金属键强弱：价电子数越多、原子半径越小→熔沸点越高 W > Fe > Na 【变式10-1】碳元素和硅元素为同一主族元素，但它们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列关于这四种晶胞的说法正确的是 (　　) A.一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B.干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C.冰和金刚石熔、沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D.冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 【变式10-2】氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，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，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是 (　　) A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 C.两种晶体均为分子晶体 D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形 题型11 晶体结构的计算 【典例11】如图所示是氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的N中心间的距离为a cm，氯化铵的摩尔质量为M g·mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm-3)为 (　　) A. B. C. D. 方｜法｜点｜拨 确定晶胞中微粒数（均摊法）： 顶点：1/8，棱心：1/4，面心：1/2，体心：1。 对于NH₄Cl晶胞：Cl⁻位于顶点和体心？NH₄⁺位于棱心和面心？需根据具体结构确定。 计算晶胞质量： 晶胞中微粒的物质的量 = 微粒数 / NA 晶胞质量 = (微粒数 × 摩尔质量) / NA 计算晶胞体积： 已知最近邻距离a cm → 需推断晶胞边长与a的关系。 对于立方晶胞：若最近邻距离 = a，则边长 = a（简单立方）或 a/√2（面心立方最近邻为面对角线一半）等。 计算密度：ρ = 晶胞质量 / 晶胞体积 【变式11-1】根据如图几种晶体结构，下列说法错误的是 (　　) A.钛酸钙的化学式为CaTiO3 B.在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键(C—C)数目之比为1∶2 C.硒化锌晶胞中与一个Se2-距离最近且相等的Se2-有8个 D.CaF2中F-与距离最近的Ca2+所形成的键的夹角为109°28' 【变式11-2】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 题型12 晶体结构的比较与分析 【典例12】金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是 (　　) A.随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐增大 B.在锌晶体中，1个Zn2+只与2个自由电子存在强烈的相互作用 C.离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性 D.NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱 方｜法｜点｜拨 碱金属熔点变化规律： 同主族金属，从上到下原子半径增大，金属键减弱 → 熔点降低。故Li > Na > K > Rb > Cs。 金属晶体中电子气模型： 自由电子不属于某个特定离子，而是整块晶体的“共有财产”。 不能说“1个Zn²⁺只与2个电子相互作用”。 离子晶体延展性： 离子晶体不具有延展性。 原因：受外力时，同层离子错位，同种电荷相邻，产生剧烈排斥而破碎（脆性）。 离子键强弱比较（晶格能比较）： 离子电荷越高、离子半径越小 → 晶格能越大 → 离子键越强。 Mg²⁺电荷高于Na⁺，O²⁻半径小于Cl⁻ → MgO晶格能 > NaCl → NaCl离子键更弱。 【变式12-1】如图是石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图，下列说法正确的是 (　　) A.这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同 B.这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同 C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4 D.已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定 【变式12-2】如图分别是氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法正确的是 (　　) A.两种晶体熔化时克服的作用力相同 B.构成两种晶体的微粒均是原子 C.二者的硬度和熔、沸点差别较大 D.两种晶体均属于离子晶体 题型13 配位键 【典例13】下列说法不正确的是 (　　) A.配位键也是一种静电作用 B.配位键的实质也是一种共价键 C.形成配位键的电子对由成键双方原子提供 D.配位键具有饱和性和方向性 方｜法｜点｜拨 配位键定义： 由一个原子提供孤电子对，另一个原子提供空轨道形成的共价键。 用箭头“→”表示（由提供电子对原子指向接受电子对原子）。 配位键与普通共价键的异同： 项目 普通共价键 配位键 电子对来源 双方各提供一个电子 一方提供孤电子对，另一方提供空轨道 本质 共用电子对 共用电子对（相同） 方向性与饱和性 有 有 静电作用 有 有 形成后区别 与普通共价键无本质区别 与普通共价键无本质区别（成键后等价） 【变式13-1】下列不能形成配位键的组合是 (　　) A.Ag+、NH3 B.H2O、H+ C.Co3+、CO D.Ag+、H+ 【变式13-2】以下微粒含配位键的是 (　　) ①［Al(OH)4］-　②H2O　③OH-　④N　⑤Fe(CO)5　⑥Fe(SCN)3　⑦H3O+　⑧［Cu(NH3)4］2+ A.①②④⑦⑧ B.①④⑤⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥⑦ D.全部 题型14 配合物 【典例14】下列关于化学式为［TiCl(H2O)5］Cl2·H2O的配合物的说法不正确的是 (　　) A.配体是Cl-和H2O，配位数是6 B.中心离子是Ti3+，配离子是［TiCl(H2O)5］2+ C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2 D.向1 mol该配合物中加入足量的AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 方｜法｜点｜拨 配合物的组成： 中心离子、原子：提供空轨道的金属离子（如Ti³⁺）。 配体：提供孤电子对的分子或离子（如Cl⁻、H₂O、NH₃、CN⁻等）。 内界：[中心离子+配体]，写在中括号内。 外界：中括号以外的离子（如Cl⁻、SO₄²⁻等）。 结晶水：用“·H₂O”表示，不参与配位。 配位数：内界中配体的个数之和（本例：1个Cl⁻ + 5个H₂O = 6）。 沉淀反应： 只有外界离子能与Ag⁺反应生成沉淀。 内界配体（如配位Cl⁻）不会与Ag⁺反应（被“保护”在内界）。 【变式14-1】下列关于配合物的说法不正确的是 (　　) A.许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多 B.配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键相结合 C.配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对 D.中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数可能不同 【变式14-2】下列说法错误的是 (　　) A.［Ag(NH3)2］+中Ag+空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为直线形 B.配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构 C.［Cu(NH3)4］(OH)2中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键 D.［Pt(NH3)6］2+和［PtCl4］2-中，其中心离子的化合价都是+2价 题型15 超分子 【典例15】冠醚能与阳离子作用，12⁃冠⁃4与Li+作用而不与K+作用；18⁃冠⁃6与K+作用，但不与Li+或Na+作用。下列说法错误的是 (　　) A.冠醚与阳离子作用跟环的大小有关 B.超分子中O原子与K+间存在离子键 C.12⁃冠⁃4中C和O的杂化方式相同 D.18⁃冠⁃6可将KCN带入溴乙烷中 方｜法｜点｜拨 超分子与分子识别： 超分子：由两种以上分子通过非共价键（氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等）结合形成的复杂聚集体。 分子识别：主体分子（如冠醚）选择性结合客体分子（如金属离子），“锁钥关系”。 冠醚的空腔大小决定它能结合哪种碱金属离子： 12-冠-4（空腔小）→ 结合Li⁺ 15-冠-5 → 结合Na⁺ 18-冠-6（空腔大）→ 结合K⁺ 冠醚中化学键： C与O之间：共价键（配位键？不，是普通共价键）。 O与K⁺之间：静电作用（离子-偶极作用），不是离子键（因为冠醚是分子，不是阴离子）。 杂化方式判断： 12-冠-4中C均为饱和碳（sp³杂化），O原子形成两个σ键且有两对孤电子对，价层电子对数为4 → sp³杂化。 【变式15-1】“杯酚”能与C60形成超分子、但不能与C70形成超分子，利用此性质的差异，实验室可用来分离C60、C70。已知C60、C70与“杯酚”的结构如下： 下列叙述正确的是 (　　) A.C60、C70都是一种新型的化合物 B.C60、C70与“杯酚”均属于共价晶体 C.C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体 D.“杯酚”分子中既存在σ键又存在π键 【变式15-2】利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的杯酚中进行分离的流程如图所示。 下列说法错误的是 (　　) A.该流程体现了超分子具有“分子识别”的特征 B.杯酚分子中存在大π键 C.杯酚与C60形成氢键 D.C60与金刚石晶体类型不同 期末基础通关练（测试时间：10分钟） 1.（25-26高二上·吉林·期末）下列有关晶体和非晶体的说法正确的是 A．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 B．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是测物质的熔沸点 C．硫黄和玻璃均属于晶体 D．具有规则几何外形的固体均为晶体 2.（25-26高二下·新疆乌鲁木齐·期中）下列关于金属晶体的叙述正确的是 A．用铂金制作首饰不能用电子气理论解释 B．固体或熔融后易导电、熔点在1000 ℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Li、Na、K的熔点逐渐升高 D．温度越高，金属的导电性越好 3.（25-26高二上·浙江台州·期末）结构决定性质，性质反映结构。下列对物质性质的解释不正确的是 选项 性质 解释 A “缺角”的NaCl晶体在其饱和溶液中逐渐变完整 晶体具有各向异性 B 低温石英具有手性 低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链 C 石墨烯具有导电性 石墨烯中碳的p轨道相互平行而重叠，电子可在其中运动 D 离子液体室温呈液态，难挥发 离子液体中引入有机基团，阴阳离子半径变大，离子键变弱 A．A B．B C．C D．D 4.（25-26高二上·河北衡水·期末）下列各组物质，晶体类型相同的是 A．锗(Ge)和镁 B．石英和石墨 C．可燃冰和 D．NaCl和 5.（25-26高二上·吉林长春·期末）下列晶体，关于熔、沸点高低的叙述正确的是 A．金刚石<晶体硅 B． C． D． 6.（25-26高二下·新疆喀什·期中）对于配合物，下列说法不正确的是 A．配位数为4 B．提供空轨道的为 C．配位体为 D．中铜的化合价是+2价 期末重难突破练（测试时间：10分钟） 7.（25-26高二上·河北石家庄·期末）锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是     A．氧化锌的熔点高于硫化锌 B．该晶胞中Zn2+和S2-数目相等 C．晶胞中Zn2+周围距离相等且最近的S2-共有4个 D．该晶体属于分子晶体 8.（25-26高二下·湖北武汉·期中）石墨烯是从石墨中剥离出的单层结构，氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物、其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法不正确的是 A．氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯 B．石墨属于混合型晶体，层间存在范德华力 C．氧化石墨烯中，碳原子的杂化方式中有sp3杂化 D．氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 9.（25-26高二下·湖北黄冈·期中）配离子在酸性溶液中的水解机理如图，下列说法错误的是 A．键角： B．与的配位能力： C．转化过程，涉及极性键的断裂和生成 D．键的形成削弱了键，促进水解 10.（25-26高二上·吉林长春·期末）硫化锌(ZnS)是一种优良的电池负极材料，其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是 A．基态Zn原子核外电子的空间运动状态有15种 B．在ZnS晶胞和Li2S晶胞中的配位数相同 C．若Li2S的晶胞参数为a nm，则EF间的距离为nm D．充电过程中该电极反应式为 11（25-26高二上·吉林长春·期末）铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是 A．铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe B．每个晶胞平均含有14个铁原子 C．离子键强度：氧化钙<氧化镁 D．该晶胞的质量是(NA表示阿伏加德罗常数的值) 12.（25-26高二上·河北衡水·期末）观察以下模型，下列说法错误的是 氯化钠 石墨烯 硫化锌 氟化钙 A．在NaCl晶体中，距最近的有12个 B．石墨烯中碳原子和六元环个数比为3：1 C．在ZnS晶体中，的配位数为4 D．F-填充在形成的四面体空隙中，其填充率为100% 期末综合拓展练（测试时间：15分钟） 13.（25-26高二上·河北衡水·期末）-Fe可用作合成氨催化剂，其晶胞如图所示(晶胞棱长为a pm)。研究发现，-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。下列说法错误的是 A．晶胞中Fe原子的半径为 pm B．m、n截面中，催化活性较低的是n C．晶胞中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个 D．n截面单位面积含有的Fe原子为个 14.（25-26高二下·吉林四平·阶段检测）的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．含键的数目为 B．Si原子周围最近的O原子形成正四面体结构 C．晶胞中含8个分子 D．的密度为 15.（25-26高二上·重庆·期末）立方氮化硼是一种用于航空航天的热绝缘体纳米材料，与金刚石结构相似，其晶胞结构如图，晶胞棱长为anm。下列说法错误的是 A．立方氮化硼具有熔点高、硬度大的特点 B．该晶胞中B和N的配位数均为4 C．B和N的最近距离为anm D．固体储氢材料氮硼烷(NH3BH3)中，B原子的杂化轨道类型为sp2 16.（25-26高二上·辽宁沈阳·期末）砷化镓是一种立方晶系如图甲所示，将Mn掺杂到晶体中得到稀磁半导体材料如图乙所示，砷化镓的晶体密度为。下列说法错误的是 A．甲图中距离Ga原子最近的As原子个数是4 B．掺入Mn的晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为5:26:32 C．沿体对角线ab方向投影图如丙，若c在11处，则As的位置为7、9、11、13 D．该晶体中距离最近的两个镓原子之间的距离为 17.（25-26高二下·云南玉溪·期中）铈(Ce，镧系元素)的氧化物是一种常用的催化剂，能作为汽车尾气的净化器。下图展示的是两种铈的氧化物的晶胞结构(晶胞参数为x nm)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷，其中Ce的化合价有+3和+4。下列说法正确的是 A．图(a)晶胞对应氧化物化学式为 CeO B．图(a)晶胞中Ce的配位数为4 C．图(b)晶胞中化合价为+3的Ce的个数为2 D．图(a)物质的摩尔体积为cm3/mol 18.（25-26高二下·山东·期中）某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B两种正方体单元构成，且两种正方体单元中氧离子的空间位置相同。通过嵌入或脱嵌该晶胞的棱心和体心，可将该晶体设计为纳米硅基锂电池的正极材料(m、n为正整数)，已知：。 下列关于纳米硅基锂电池的说法错误的是 A．该晶胞中周围等距最近的有6个 B．当嵌入晶胞体心和所有棱心时，该锂电池正极材料的化学式为 C．若该锂电池正极材料中，则的脱嵌率为75% D．该锂电池充电时，每转移2 mol ，正极材料减重14 g 19.（25-26高二下·福建厦门·期中）金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．40 g SiC中键的数目为 B．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6 C．键的长度为a pm，则晶胞边长为 D．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高 20.（25-26高二下·山东德州·期中）叠氮酸铵()是一种具有爆炸性的无色晶体，叠氮酸铵的晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．键角： B．晶胞中有2种取向 C．晶胞中周围等距且最近的数目为8 D．该晶胞密度为 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02晶胞的结构与计算 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 物质的聚集状态、晶体与非晶体、晶胞、晶体结构的测定 物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同；晶体与非晶体的区别。晶体中微粒的空间排布存在周期性；晶体结构的测定方法。 分子晶体与共价晶体、金属晶体与离子晶体 常见的分子、晶体、金属、离子晶体，认识分子、共价、金属与离子晶体中构成微粒之间的作用和对晶体物理性质的影响。 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较 介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体。物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。 配合物与超分子 配位键的特点；配位化合物的成键特征；配位化合物的存在与应用。 要点01 晶胞与晶体结构的测定 1.晶胞 (1)概念 描述晶体结构的基本单元。 (2)结构 常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体是由数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 ①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 (3)晶胞中粒子数目的计算 ①平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 a.晶胞的顶角原子是8个晶胞共用的； b.晶胞棱上的原子是4个晶胞共用的； c.晶胞面上的原子是2个晶胞共用的。 ②铜晶胞(如下图所示)中的原子数为8×＋6×＝4。 ③几种晶胞中原子数目的确定 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 2.晶体结构的测定 (1)测量仪器：X射线衍射仪。 (2)测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 (3)作用：通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 要点02 晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法 均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞所共有，则该微粒就有个微粒属于该晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算 (2)正三棱柱结构中不同位置的粒子数的计算 (3)六棱柱结构中不同位置的粒子数的计算 如图所示，六方结构中所含微粒数目为12×＋3＋2×＝6。 要点03 晶体密度的计算 晶体密度与阿伏加德罗常数间的关系 晶体密度的单位常为g·cm－3，所以根据晶胞参数计算密度时，注意将其单位换算为cm。常用的换算方法为1 nm＝10－7 cm，1 pm＝10－10 cm 归｜纳｜总｜结 晶体密度的计算流程 要点04 晶胞结构中原子坐标的确定 1.构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体模型 (1)最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型，坐标系的构建。 简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点，以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度，由此可得如图所示的坐标系。 (2)其他晶胞也可以采用这种方式构建。如六方最密堆积模型按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°。 2.几种典型晶胞结构模型的原子坐标 (1)简单立方体模型 原子坐标：若1(0，0，0)，2(0，1，0)，则确定3(1，1，0)，7(1，1，1) (2)体心晶胞结构模型 原子坐标：若1(0，0，0)，3(1，1，0)，5(0，0，1)，则6(0，1，1)，7(1，1，1)，9 (3)面心立方晶胞结构模型 原子坐标：若1(0，0，0)，13，12，则9，11 要点05 分子晶体 1.判断分子晶体的方法 (1)依据物质的类别判断 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼、晶体锗等)、非金属的氢化物、大多数非金属的氧化物(SiO2除外)，几乎所有的酸、大多数的有机物都是分子晶体。 (2)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 组成晶体的粒子是分子(稀有气体为单原子分子)，粒子间的作用力是分子间作用力的晶体属于分子晶体。 (3)依据晶体的物理性质判断 晶体的硬度较小、熔沸点较低、熔融状态不导电的属于分子晶体。 2.分子晶体的物理性质 (1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)。 (2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 归｜纳｜总｜结 (1)稀有气体单质是单原子分子，原子之间不存在共价键，固态时属于分子晶体。 (2)分子晶体熔融或汽化时，克服分子间作用力，不破坏化学键。 3.分子晶体熔、沸点高低的比较方法 要点06 典型的分子晶体 1.分子非密堆积结构的代表——冰晶体 (1)如图1所示，冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。 (2)由于氢键具有一定的方向性，中央的水分子与周围4个水分子结合，边缘的4个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合，每个氧原子周围都有4个氢原子。这种排列空间利用率低，留有相当大的空隙，其密度小于液态水。 (3)冰晶体中，每个水分子与其他4个水分子形成氢键，每个水分子平均形成2个氢键(每个氢键由2个水分子均摊，即4×＝2)，故18 g冰晶体中含有的氢键数目为2NA。 2.分子密堆积结构的代表——干冰晶体 (1)晶胞中CO2分子间的作用力为范德华力。 (2)属于晶胞的CO2分子数为8×＋6×＝4。 (3)每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有12个，即CO2的配位数为12。 (4)无数个CO2晶胞在空间“无隙并置”形成干冰晶体。 归｜纳｜总｜结 硫化氢和水分子的结构相似，但硫化氢晶体中，H2S分子之间仅存在范德华力，不存在氢键，属于分子密堆积形式，故一个H2S分子周围有12个紧邻H2S分子，配位数为12。 要点07 典型的共价晶体 1.金刚石和二氧化硅结构的比较 金 刚 石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均约为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，每个C—C键被2个碳原子共用，故碳原子数与C—C键个数之比为1∶2 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si (4)1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键 2.金刚石和二氧化硅组成与结构分析方法 (1)金刚石结构与性质的分析 在金刚石晶体中，每个碳原子的4个价层电子以sp3杂化的方式形成4个完全相同的原子轨道，与相邻的4个碳原子形成4个共价键。这样形成由5个碳原子构成的正四面体结构单元，其中4个碳原子位于正四面体的顶点，1个碳原子位于正四面体的中心。因为共价键难以变形，C—C键键能大，所以金刚石的硬度和熔点都很高。共价键中的电子被束缚在化学键中不能参与导电，所以金刚石是绝缘体，不导电。 (2)二氧化硅晶体组成的分析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子连接着4个氧原子，每个氧原子为2个硅原子所共用，因此，硅原子与氧原子个数比为1∶＝1∶2，二氧化硅晶体的化学式为SiO2。在二氧化硅晶体中，没有独立存在的SiO2分子，所以SiO2仅是代表二氧化硅晶体的元素组成的化学式，而不是二氧化硅晶体的分子式。 归｜纳｜总｜结 晶体硅、碳化硅等共价晶体中的成键数目：①晶体硅中，1 mol Si形成2 mol Si—Si键；②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol 硅均形成4 mol C—Si键。 要点08 共价晶体与分子晶体结构与性质的比较 1.共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 构成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 结构特点 空间网状结构 分子密堆积或非密堆积 物理性质 熔点高，硬度大，不溶于一般溶剂 熔、沸点低，硬度小，遵守“相似相溶”规律 熔化时破坏的作用力 共价键 范德华力(有时破坏氢键) 举例 金刚石 冰、干冰 2.共价晶体的物理性质 (1)熔点很高 (2)硬度很大，金刚石是天然存在的最硬的物质 (3)一般不导电，但晶体硅是半导体 (4)不溶于一般的溶剂 3.共价晶体与分子晶体熔点、硬度的比较 (1)对于不同类型的晶体 共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，共价晶体的硬度大于分子晶体。 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔点越高，硬度越大。 ②分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关，同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。 归｜纳｜总｜结 共价晶体、分子晶体的判断方法 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 要点09 金属键与金属晶体物理性质的关系 1.金属晶体的性质 (1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。 (2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。 (3)变化规律 ①同周期主族元素金属单质，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(－38.9 ℃)；而铁常温下为固体，熔点很高(1 538 ℃)。 2.对金属晶体的组成、性质的正确理解 (1)金属单质和合金都属于金属晶体。 (2)金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。 (3)金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，两者导电的本质不同。 归｜纳｜总｜结 (1)有金属光泽的单质不一定是金属单质，如晶体硅、晶体碘也有金属光泽。 (2)金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。 (3)温度升高，金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强，金属导电能力减弱；电解质溶液中，阴、阳离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强。 要点10 离子晶体的结构与性质 1.常见离子晶体的结构 晶体类型 晶胞示意图 结构特点 NaCl 型 离子晶体中1个离子周围最邻近的带相反电荷离子的数目就是该离子的配位数 (1)每个Na＋周围最邻近距离最近且相等的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后各1个，即配位数是6)，构成正八面体；每个Cl－周围最邻近的Na＋也有6个(即配位数是6)，构成正八面体；(2)每个Na＋周围最邻近的Na＋有12个(上层4个，同层4个，下层4个)，每个Cl－周围最邻近的Cl－也有12个。(3)每个晶胞中实际拥有的Na＋数是1＋12×＝4，Cl－数是6×＋8×＝4 CsCl 型 (1)每个Cs＋周围最邻近的Cl－有8个(即配位数是8)，构成正六面体；每个Cl－周围最邻近的Cs＋也有8个(即配位数是8)，构成正六面体。(2)每个Cs＋周围最邻近的Cs＋有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体；每个Cl－周围最邻近的Cl－也有6个，构成正八面体。(3)每个晶胞中实际拥有的Cs＋数是8×＝1，Cl－数是1 CaF2 型 (1)每个Ca2＋周围最邻近的F－有8个，即Ca2＋的配位数为8；每个F－周围最邻近的Ca2＋有4个，即F－的配位数为4。(2)在CaF2晶体中，Ca2＋和F－个数比是1∶2。Ca2＋位于大立方体的顶角和面心，8个F－在大立方体内构成一个小立方体。 (3)Ca2＋与F－之间的最短距离为晶胞体对角线长的 2.离子晶体的物理性质 规律 解释 熔、沸点 一般来说，离子晶体的熔、沸点较高且难挥发 离子晶体中，阴、阳离子间存在较强的离子键，要破坏这些较强的离子键使离子晶体由固态变成液态或气态，就需要较多的能量 硬 度 离子晶体的硬度较大，难以压缩 离子晶体中阴、阳离子间存在较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 导 电 性 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电 离子晶体是由阳离子和阴离子构成的，固态时，阴、阳离子只能在各自的位置做轻微的振动，不能发生带电微粒的定向移动，所以固态的离子晶体不能导电；溶于水或在熔融状态下，离子晶体中的阴、阳离子成为自由移动的离子，可以传递电荷，因此具有导电性 溶 解 性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯等)，遵循“相似相溶”规律 当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的相互作用而电离，变成在水中自由移动的离子 3.晶体熔、沸点高低的比较方法 归｜纳｜总｜结 (1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 (2)离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除含有离子键外，还含有共价键和氢键。 (3)离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 要点11 石墨晶体的结构与性质 1.石墨晶体的结构与性质 (1)石墨的晶体结构 ①石墨晶体中碳原子采取sp2杂化，形成三个sp2杂化轨道，分别与相邻的三个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成σ键。六个碳原子在同一平面内形成正六边形的环，伸展形成无限的平面网状结构。 ②每个碳原子还有1个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的2p轨道相互平行，所以2p电子相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。这些网状的平面结构以范德华力结合形成层状结构，层与层之间的距离较大。 (2)石墨的物理性质 ①导电性：石墨有导电性，而且由于相邻碳原子平面相隔较远，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着石墨平面的方向。 ②润滑性：石墨晶体层与层之间存在范德华力，结合力弱，层与层之间可发生相对滑动，使之具有润滑性。可用作润滑剂、铅笔笔芯等。 ③高熔、沸点：石墨的熔、沸点很高，石墨的熔点高于金刚石。 2.石墨与金刚石的比较 金刚石 石墨 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 晶体形状 正四面体空间网状 正六边形平面层状 微粒间 作用力 共价键 共价键、范德华力 最小环形状和碳原子数 6个碳原子不共面 6个碳原子共平面 碳原子杂化及每个碳原子形成的共价键数 sp3，4 sp2，3 键角 109°28′ 120° 每个环上共价键数 6×＝1 6×＝3 每个环上碳原子数 6×＝ 6×＝2 两者关系 同素异形体 归｜纳｜总｜结 石墨晶体中层内每个碳原子与3个碳原子形成C—C共价键，而每个碳原子对每个共价键的贡献只有1/2，故每个正六边形平均占有的碳原子数为6×＝2，碳原子个数与C—C键数之比为2∶(6×)＝2∶3，即12 g石墨晶体中含C—C σ键为1.5NA。 要点12 四种典型晶体类型的判断与比较 1.晶体类型的判断方法 (1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断 分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。 (2)依据物质的分类判断 ①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱［如KOH、Ba(OH)2等］和绝大多数的盐类是离子晶体。 ②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。 ④金属单质(常温下除汞外)与合金均属于金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或更低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。 (4)依据导电性判断 离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。 (5)依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。 2.四种典型晶体类型的比较 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体 构成微粒 分子 阴、阳离子 金属离子、自由电子 原子 微粒间作用力 范德华力(少数有氢键) 离子键 金属键 共价键 性质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高 硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大 溶解性 相似相溶 多数 溶于水 不溶于水，有些与水反应 不溶于水 加工性能 不良 不良 良好 不良 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电 熔化时 键的变化 不破坏化学键，破坏分子间作用力 破坏离子键，共价键不一定破坏 破坏 金属键 破坏共价键 作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的价层电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短、原子半径小的共价键稳定 3.晶体熔、沸点高低的判断 一般来说，不同晶体类型物质的熔、沸点存在如下关系：共价晶体>离子晶体>分子晶体。 同类晶体熔、沸点的比较如下： (1)分子晶体 ①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高。 ②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子的极性越大，其熔、沸点就越高。 ③同分异构体的比较 一般是支链越多，熔、沸点越低。结构越对称，沸点越低。例如，沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 ④氢键的影响 若分子间可以形成氢键，则分子间作用力比结构相似的同类物质大，熔、沸点较高。例如，沸点：HF>HI>HBr>HCl。 (2)共价晶体 熔、沸点的高低取决于共价键的强弱，键能越大，键长越短，共价键越强，熔、沸点就越高。 (3)离子晶体 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。 (4)金属晶体 熔、沸点的高低取决于金属键的强弱，离子半径越小，阳离子所带的电荷越多，金属键越强，其熔、沸点就越高。 归｜纳｜总｜结 (1)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 (2)比较分子晶体的熔、沸点时，首先要看分子间是否存在氢键，若无氢键，再比较范德华力的大小。 要点13 晶胞参数的相关计算 一、晶胞中微粒半径或微粒距离的计算 1.晶胞参数的相关计算 (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)晶胞结构中棱长、微粒半径之间的关系 (其中晶胞的棱长为a) ①面对角线长＝a ②体对角线长＝a ③体心立方结构4r＝a(r为原子半径) ④面心立方结构4r＝a(r为原子半径) ⑤刚性原子球体积V(球)＝πr3(r为原子半径) 2.晶胞结构示例 晶体中配位数为4、6、8时，配位原子在空间的相对位置关系如下图所示(为阴离子，为阳离子)。 归｜纳｜总｜结 微粒间距离的计算方法 二、晶体中微粒空间占有率的计算 1.计算步骤 (1)计算晶胞中含有几个原子 (2)找出原子半径r与晶胞棱长a的关系 (3)利用公式计算微粒原子的空间利用率：η＝×100% 要点14 典型结构分类 1.简单立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含一个原子。 η＝×100%＝×100%≈52.36%。 2.体心立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含两个原子。 η＝×100%＝×100%≈68.02%。 3.面心立方结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞面对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含四个原子。 η＝×100%＝×100%≈74.05%。 4.金刚石型结构 设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01%。 要点15 配位键 1.配位键的形成条件 (1)成键原子一方能提供孤电子对。提供孤电子对的，如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 (2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。 (3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键，Cu2＋形成4个配位键等。 2.配位键的表示方法 (1)表示方法 配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的分子或离子，叫做配体；B是接受孤电子对的原子或金属离子。 (2)实例 ①NH中的配位键表示为。 ②[Cu(NH3)4]2＋中的配位键表示为。 3.配位健的稳定性 (1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3>H2O。 (2)接受体形成配位键的能力：H＋>过渡金属>主族金属。 (3)配位键越强，形成的物质越稳定。如Cu2＋←OH－<Cu2＋←NH3<H＋←NH3。 4.配位键与共价键的比较 比较 共价键类型 非极性键 极性键 配位键 本质 相邻原子间的共用电子对(原子轨道重叠)与原子核间的静电作用 成键条件(元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同元素) 成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子) 特征 有方向性、饱和性 归｜纳｜总｜结 (1)配位键一般是共价单键，属于σ键，配位键与普通共价键相似，具有方向性和饱和性。 (2)与普通共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子中(如NH)。 要点16 配合物的组成和性质 1.配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图表示： (1)中心原子或离子：能提供空轨道接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心离子一般是带正电荷的阳离子，最常见的中心原子或离子是过渡金属的原子或离子。如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。 (2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。 ①阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。 ②分子：如H2O、NH3、CO等。 ③原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。 (3)配位数：直接同中心原子(或离子)配位的原子数目叫中心原子(或离子)的配位数，如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数是6；Cu2＋与乙二胺形成的配离子。 中配体(乙二胺)数是2。但配位数是4(配位键数目)。 2.配合物的形成对性质的影响 (1)对溶解性的影响 一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 (2)颜色的改变 当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 (3)稳定性增强 配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 归｜纳｜总｜结 (1)配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。 (2)配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。 题型01 晶胞的理解及其微粒计算 【典例1】某晶体的结构单元如图所示(正三棱柱)，晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 (　　) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 【答案】B 【解析】该结构中含A原子个数为6×=，B原子个数为6×+3×=2，C原子个数为1，则A、B、C原子的个数比为∶2∶1=1∶4∶2。 方｜法｜点｜拨 晶胞中微粒数计算原则：均摊法 顶点：占1/6（三棱柱）或1/8（立方晶胞） 棱上：占1/4（三棱柱）或1/4（立方晶胞） 面上：占1/2 内部：占1 正三棱柱晶胞特殊规则： 上、下顶点各6个 → 共12个顶点 × 1/6 = 2个完整原子 侧棱上（竖直棱）共6条 × 1/4 = 1.5个？ 注意：三棱柱的“棱”分上下底棱和侧棱，均摊分数可能不同（一般为1/4或1/6需根据连接晶胞数判断） 【变式1-1】研究发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为 (　　) A.Mg2CNi3 B.MgCNi3 C.MgCNi2 D.MgC2Ni 【答案】B 【解析】根据晶胞结构可知，碳原子位于该晶胞的体心，所以该晶胞中含有一个碳原子，镁原子位于顶角处，因此镁原子个数为8×=1，镍原子位于面心处，因此镍原子个数为6×=3，故该晶体的化学式为MgCNi3。 【变式1-2】石墨烯可转化为富勒烯(C60)，科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm。下列说法正确的是 (　　) A.C60和石墨烯互为同分异构体 B.该富勒烯化合物的化学式为K2C60 C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为8 D.该晶胞中含K和C60个数比为3∶4 【答案】C 【解析】C60和石墨烯为同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A错误；该晶胞中含有K的个数为12×=6，C60的个数为8×+1=2，故化学式为K3C60，故B、D错误；以体心的C60为例，与其等距且距离最近的C60为顶角的8个C60，故C正确。 题型02 分子晶体及其性质 【典例2】下列有关分子晶体的说法正确的是 (　　) A.固态时能导电 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.分子晶体全部为化合物 【答案】B 【解析】分子晶体固态时不导电，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于与电负性很大的氮、氧、氟原子结合的氢原子与另一个电负性很大的原子之间，可以存在于分子之间或分子之内，故B项正确，C项错误；部分非金属单质也是分子晶体，如N2，故D项错误。 方｜法｜点｜拨 分子晶体导电性：固态时不导电（无自由移动的离子或电子）；液态可能导电（如HCl水溶液）但本身不导电。 分子间作用力： 范德华力：所有分子晶体都存在（是分子晶体的定义特征之一）。 氢键：不一定存在（只有含H与F、O、N的分子才可能形成）。 分子晶体组成：包括单质（如I₂、P₄、S₈、稀有气体）和化合物（如H₂O、CO₂、有机化合物）。 性质特点：低熔点、低沸点、硬度小、一般难导电。 【变式2-1】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是 (　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① 【答案】C 【解析】相对分子质量越大，范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高。 【变式2-2】SiCl4的分子结构与CCl4的分子结构类似，对其作出如下推断，其中正确的是 (　　) ①SiCl4晶体是分子晶体　②常温常压下SiCl4不是气体　③SiCl4的分子是由极性共价键形成的　④SiCl4的熔点高于CCl4的熔点 A.全部 B.只有①② C.只有②③ D.只有① 【答案】A 【解析】CCl4属于分子晶体，常温常压下为液体，含有共价键。①SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，正确；②CCl4在常温常压下是液体，SiCl4与CCl4结构相似，且SiCl4的相对分子质量较大，则常温常压下SiCl4不可能是气体，正确；③SiCl4中Si与Cl形成共价键，则SiCl4是由极性共价键形成的分子，正确；④对组成和结构相似的分子晶体来说，相对分子质量越大，熔点越高，则SiCl4的熔点高于CCl4的熔点，正确。 题型03 分子晶体的结构 【典例3】正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是 (　　) A.正硼酸晶体不属于分子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 【答案】D 【解析】A项，正硼酸晶体属于分子晶体；B项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关，与氢键无关；C项，分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构；D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。 方｜法｜点｜拨 氢键与分子稳定性的关系： 分子稳定性 → 由共价键键能决定（与氢键无关）。 氢键 → 影响物理性质（熔点、沸点、溶解度）。 8电子结构判断： B原子最外层3个电子，在H₃BO₃中形成3个单键，最外层共6个电子，不满足8电子。 氢键计数： 观察结构图：每个H₃BO₃分子中，3个—OH上的H分别与相邻分子的O形成氢键。 每个氢键由两个分子共享 → 每个H₃BO₃分子平均贡献 3 × 1/2 × 2 = 3个氢键？原解析说“1个H₃BO₃分子中含有3个氢键”，意指参与形成的氢键数目。 注意：在片层内，每个H₃BO₃通过3个O-H…O氢键与相邻分子连接，因此1 mol H₃BO₃对应3 mol氢键。 晶体类型：H₃BO₃为分子晶体（层状分子晶体）。 【变式3-1】干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.冰、干冰晶体类型不同 B.“水立方”变为“冰立方”，密度减小 C.用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D.1个干冰晶胞的质量约为 g 【答案】A 【解析】冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；氟利昂排放到大气中会破坏臭氧层，干冰不会，C项正确；由干冰的晶胞可知，1个晶胞中含CO2的个数为8×+6×=4，则1个干冰晶胞的质量约为 g= g，D项正确。 【变式3-2】冰晶体的晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是 (　　) A.冰晶胞内水分子间作用力只有氢键 B.每个冰晶胞平均含有4个水分子 C.氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D.已知冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1，而常见的冰的熔化热为336 J·g-1，这说明冰变成液态水时，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键) 【答案】D 【解析】冰晶胞内水分子间作用力既有氢键又有范德华力，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的水分子数为4+8×+6×=8，B项错误；氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1，1 mol冰中含有2 mol氢键，完全破坏1 mol冰中氢键需要能量37.0 kJ，常见的冰的熔化热为336 J·g-1，1 mol冰完全融化需要吸收能量6.048 kJ，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D项正确。 题型04 共价晶体及其性质 【典例4】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是 (　　) A.熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 B.无色晶体，熔点为3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电 D.熔点为-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电 【答案】B 【解析】熔点低，固态或液态不导电，硬度小，一般为分子晶体的特征，A、D项不正确；能溶于水不是共价晶体的特征，C项不正确。 方｜法｜点｜拨 性质特征 分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体 熔点 低(<300℃) 很高(>1000℃) 较高(多数>500℃) 高低不等 硬度 小 大 较大 大小不等 导电性(固态) 不导电 不导电 不导电 导电 导电性(熔融) 不导电 不导电 导电 导电 溶解性 相似相溶 难溶 易溶于水 难溶(除与水反应) 【变式4-1】下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是 (　　) A.SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体 B.两者中心原子采取的杂化方式不同 C.SiO2和CO2都是非极性分子 D.SiO2晶体的熔点比CO2晶体高 【答案】C 【解析】二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp，故B正确；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，故C错误；共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳晶体，故D正确。 【变式4-2】下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是 (　　) A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.冬奥会聚氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮 【答案】A 【解析】碳化硅是由碳原子和硅原子形成的共价晶体，故A正确；聚氨酯是有机合成高分子材料，不是共价晶体，故B错误。 题型05 共价晶体的晶体结构 【典例5】单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是 (　　) A.是一种三维骨架结构的晶体 B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连 C.晶体中最小环上的原子数目为8 D.晶体中最小环上的原子数目为6 【答案】C 【解析】单质硅是一种三维骨架结构的共价晶体，A正确；晶体中每个硅原子与4个硅原子相连，B正确；根据单质硅的晶体结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6，C错误、D正确。 方｜法｜点｜拨 金刚石、硅、锗晶体结构特点： 三维骨架结构（每个原子sp³杂化）。 每个原子与4个相邻原子形成共价键（正四面体构型）。 最小环为六元环（椅式构型，类似于环己烷）。 环内原子数目：6个。 环上原子间连接关系：不是平面六边形，而是立体结构。 常见错误： 误以为最小环是四元环或八元环。 与SiO₂结构混淆（SiO₂中Si-O-Si键角、环结构类似）。 记忆要点：金刚石、硅、锗、碳化硅等共价晶体的最小环均为6元环。 【变式5-1】磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是 (　　) A.磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体 B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 【答案】C 【解析】由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，数目为×8+6×=4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A项错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C项正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。 【变式5-2】我国科学家预测并合成了新型碳材料：T⁃碳。可以看做金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法不正确的是 (　　) A.T⁃碳与金刚石互为同位素 B.T⁃碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同 C.T⁃碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同 D.T⁃碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键 【答案】A 【解析】T⁃碳是由C元素组成的单质，与金刚石互为同素异形体，A选项错误；T⁃碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，B选项正确；T⁃碳与金刚石中的碳原子均采取sp3杂化，C选项正确；T⁃碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体结构单元替代，属于共价晶体，两者熔化时均需破坏共价键，D选项正确。 题型06 金属键及金属晶体 【典例6】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，下列说法正确的是 (　　) 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，而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频繁碰撞，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弱，硬度比纯金属大，D项错误。 方｜法｜点｜拨 金属键（电子气理论）核心： 金属阳离子排列成晶格，自由电子在整块晶体中自由移动。 自由电子属于整个晶体，不是单个原子或离子的“私有物”。 性质解释： 性质 微观解释 导电性 自由电子在外加电场下定向移动 导热性 自由电子与金属离子碰撞传递热量 延展性 原子层滑动时，自由电子仍可维系金属键，不断裂 金属光泽 自由电子吸收可见光后跃迁再发射 合金特点： 合金的硬度大于纯金属（原子大小不同，阻碍层间滑动）。 合金的延展性小于纯金属。 合金的熔点一般低于纯金属。 【变式6-1】物质结构理论提出：金属键越强，金属的硬度越大，熔、沸点越高。一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 (　　) A.硬度：Mg>Al B.熔点：Be>Mg C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K 【答案】A 【解析】Mg、Al的电子层数相同，核电荷数大的离子半径小，价电子数：Al>Mg，离子半径：Al3+<Mg2+，所以Al的金属键强于Mg，Al的硬度大于Mg，A错误；离子半径：Mg2+<Na+<K+，所以Mg的金属键强于K，故硬度：Mg>K，C正确；Ca、K位于同一周期，价电子数：Ca>K，离子半径：K+>Ca2+，Ca的金属键强于K，故熔点：Ca>K，D正确。 【变式6-2】金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强度与金属阳 离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是 (　　) A.金属镁的熔点大于金属铝 B.碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 C.金属铝的硬度大于金属钠 D.金属镁的硬度小于金属钙 【答案】C 【解析】金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，据此判断。 题型07 离子晶体及其性质 【典例7】下列给出了几种氯化物的熔点和沸点： 氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 熔点/℃ 801 714 190(5×101 kPa) -70 沸点/℃ 1 413 1 412 180 57.57 下列叙述与表中相吻合的是 (　　) A.NaCl的沸点比SiCl4高得多是因为二者晶体类型不同 B.SiCl4晶体属于共价晶体 C.AlCl3晶体是典型的离子晶体 D.MgCl2中含有离子键和非极性共价键 【答案】A 【解析】由题表可知，SiCl4的熔点和沸点都比较低，属于分子晶体，B项错误；AlCl3的熔点和沸点都不高，不属于典型的离子晶体，C项错误；MgCl2中只含离子键，不含非极性共价键，D项错误。 方｜法｜点｜拨 从熔沸点判断晶体类型： 熔沸点范围 晶体类型 典型例子 很高(>1000℃) 共价晶体、离子晶体 金刚石、NaCl 中等(300~1000℃) 离子晶体、金属晶体 MgCl₂、Al 低(<300℃) 分子晶体 AlCl₃、SiCl₄ 极低(<0℃) 分子晶体(气体) SiCl₄ 【变式7-1】离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子间离子键的强弱，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 (　　) A.KCl>NaCl>BaO>CaO B.NaCl>KCl>CaO>BaO C.CaO>BaO>KCl>NaCl D.CaO>BaO>NaCl>KCl 【答案】D 【解析】对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，离子键越强，熔点越高。一般在阴、阳离子的核间距离相当时首先看离子所带电荷数，CaO、BaO所带电荷数都大于KCl、NaCl，所以CaO、BaO的熔点大于KCl、NaCl；其次在电荷数相当时，看阴、阳离子的核间距离，r(Ba2+)>r(Ca2+)，熔点：CaO>BaO，r(K+)>r(Na+)，熔点：NaCl>KCl。 【变式7-2】如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是 (　　) A.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体 B.NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同 C.NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8 D.NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同 【答案】D 【解析】NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为1∶1，则都属于AB型的离子晶体，故A、B正确；结合题图可知，NaCl中钠离子的配位数为6，CsCl中铯离子的配位数为8，故C正确；钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。 题型08 金属晶体、离子晶体晶胞的分析 【典例8】铁有δ⁃Fe、γ⁃Fe、α⁃Fe三种同素异形体，三种晶体在不同温度下可以发生转化。如图是三种晶体的晶胞，下列说法正确的是 (　　) δ⁃Fe　　γ⁃Fe　　α⁃Fe A.三种同素异形体的性质相同 B.γ⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 C.α⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子有6个 D.将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同 【答案】C 【解析】由于三种同素异形体的结构不同，所以三者的性质不同，A项错误；γ⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为12，B项错误；α⁃Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且相等的铁原子数为6，C项正确；将铁加热到1 500 ℃分别急速冷却和缓慢冷却，会得到晶体类型不同的铁，D项错误。 方｜法｜点｜拨 类型 结构 配位数 最近邻原子数 α-Fe 体心立方(bcc) 8 最近：8；次近：6（常考最近=8） γ-Fe 面心立方(fcc) 12 12 δ-Fe 体心立方(bcc) 8 8 【变式8-1】已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为d g·cm-3。下列说法正确的是 (　　) A.晶胞中M、N的个数都为1 B.该晶胞中两个距离最近的同种离子的核间距为cm C.与M距离最近且相等的M的个数为6 D.该晶胞可能是NaCl晶体的晶胞 【答案】D 【解析】晶胞中N、M的个数分别为8×+6×=4、12×+1=4，A项错误；因为晶胞中含有4个M和4个N，则晶胞的体积为 cm3，进而计算出晶胞的边长为cm，两个距离最近的同种离子的核间距为晶胞面对角线长的一半，即为×cm，B项错误；由晶胞的结构可知与体心M距离最近且相等的M的个数为12，C项错误；由晶胞结构可知该晶胞可能为NaCl晶体的晶胞，D项正确。 【变式8-2】钡在氧气中燃烧时得到一种晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是 (　　) A.该晶体属于离子晶体 B.晶体的化学式为Ba2O2 C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似 D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个 【答案】A 【解析】晶体中含有Ba2+和，则该晶体属于离子晶体，A正确；该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个，C、D不正确；该物质的1个晶胞中含有4个Ba2+和4个，则晶体的化学式为BaO2，B不正确。 题型09 过渡晶体与混合型晶体 【典例9】下列说法不正确的是 (　　) A.MgO中离子键的百分数为50%，则MgO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，当作共价晶体来处理，C项不正确。 方｜法｜点｜拨 常见过渡晶体归属： 晶体 键型偏向 通常归类处理 Na2O、MgO 离子性>50% 当作离子晶体 Al2O₃ 共价性较强（离子性约50%） 当作共价晶体处理（刚玉硬度大，熔点高） SiO₂ 共价性 > 离子性 当作共价晶体 BeO 共价性较强 当作共价晶体 【变式9-1】下列关于过渡晶体的说法正确的是 (　　) A.石墨属于过渡晶体 B.SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理 C.绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体 D.Na2O晶体中离子键的百分数为100% 【答案】B 【解析】石墨属于混合型晶体，A项错误；SiO2属于过渡晶体，但一般按共价晶体来处理，B项正确；大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，C项错误；Na2O晶体中离子键的百分数为62%，D项错误。 【变式9-2】用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂，可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程，下列有关说法错误的是 (　　) A.石墨比物质B更稳定 B.在该条件下，石墨转化为物质B的变化是化学变化 C.物质B的硬度比石墨的大，属于共价晶体 D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化，键角均为120° 【答案】D 【解析】由题给信息可知，高温高压并有催化剂存在时，石墨转化得到的物质B为金刚石。键长：金刚石>石墨，则键能：金刚石<石墨，键能越大，键越牢固，物质越稳定，则石墨更稳定，A项正确；石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成，是化学变化，B项正确；金刚石属于共价晶体，其硬度比石墨的大，C项正确；石墨中的C采取sp2杂化，键角是120°，金刚石中的C采取sp3杂化，键角是109°28'，D项错误。 题型10 晶体类型的比较 【典例10】下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 (　　) A.晶体锗>晶体硅>金刚石 B.I2>Br2>Cl2>F2 C.H2O>NH3>HF>CH4 D.金刚石>CsCl>NaCl>钠 【答案】B 【解析】卤素单质中，相对分子质量越大对应单质的熔、沸点越高，则熔、沸点为I2>Br2>Cl2>F2，故B正确；离子晶体中，离子所带电荷数越多、离子半径越小，熔、沸点越高，钠离子、铯离子和氯离子都带一个单位电荷，且铯离子半径大于钠离子，则熔、沸点：NaCl>CsCl，故D错误。 方｜法｜点｜拨 晶体类型 比较依据 顺序举例 共价晶体 原子半径越小→键长越短→键能越大→熔沸点越高 金刚石 > 晶体硅 > 晶体锗 分子晶体 结构相似时，相对分子质量越大→范德华力越大→熔沸点越高 I2> Br2 > Cl2 > F2 离子晶体 离子电荷越高、离子半径越小→晶格能越大→熔沸点越高 MgO > NaCl > CsCl 金属晶体 金属键强弱：价电子数越多、原子半径越小→熔沸点越高 W > Fe > Na 【变式10-1】碳元素和硅元素为同一主族元素，但它们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列关于这四种晶胞的说法正确的是 (　　) A.一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B.干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C.冰和金刚石熔、沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D.冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 【答案】D 【解析】CO2分子位于晶胞的面心和顶角，所以1个干冰晶胞中有8×+6×=4个CO2分子，SiO2是共价晶体，不存在分子，A错误；干冰中1个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻，B错误；冰是分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，C错误。 【变式10-2】氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，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，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是 (　　) A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 C.两种晶体均为分子晶体 D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形 【答案】D 【解析】A项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有σ键，错误；C项，六方相氮化硼是混合型晶体，立方相氮化硼是共价晶体，错误；D项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形，正确。 题型11 晶体结构的计算 【典例11】如图所示是氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的N中心间的距离为a cm，氯化铵的摩尔质量为M g·mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm-3)为 (　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】1个晶胞中含有1个Cl-，8×=1个N，则1个晶胞中含有1个NH4Cl。1个NH4Cl的质量m= g，晶胞体积V=a3 cm3，则密度ρ===g·cm-3。 方｜法｜点｜拨 确定晶胞中微粒数（均摊法）： 顶点：1/8，棱心：1/4，面心：1/2，体心：1。 对于NH₄Cl晶胞：Cl⁻位于顶点和体心？NH₄⁺位于棱心和面心？需根据具体结构确定。 计算晶胞质量： 晶胞中微粒的物质的量 = 微粒数 / NA 晶胞质量 = (微粒数 × 摩尔质量) / NA 计算晶胞体积： 已知最近邻距离a cm → 需推断晶胞边长与a的关系。 对于立方晶胞：若最近邻距离 = a，则边长 = a（简单立方）或 a/√2（面心立方最近邻为面对角线一半）等。 计算密度：ρ = 晶胞质量 / 晶胞体积 【变式11-1】根据如图几种晶体结构，下列说法错误的是 (　　) A.钛酸钙的化学式为CaTiO3 B.在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键(C—C)数目之比为1∶2 C.硒化锌晶胞中与一个Se2-距离最近且相等的Se2-有8个 D.CaF2中F-与距离最近的Ca2+所形成的键的夹角为109°28' 【答案】C 【解析】由钛酸钙的晶胞可知，Ca的数目：8×=1，Ti的数目：1，O的数目：6×=3，所以钛酸钙的化学式为CaTiO3，故A正确；金刚石中1个C原子连接4个碳原子形成4个C—C，1个C—C被两个碳原子共有，因此C原子与C—C数目之比是1∶2，故B正确；硒化锌晶胞中，与一个Se2-距离最近且相等的Se2-有12个，故C错误；由氟化钙的晶胞可看出一个F与4个Ca可以形成正四面体结构，键角为109°28'，故D正确。 【变式11-2】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。 题型12 晶体结构的比较与分析 【典例12】金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法正确的是 (　　) A.随核电荷数的增加，碱金属单质的熔点逐渐增大 B.在锌晶体中，1个Zn2+只与2个自由电子存在强烈的相互作用 C.离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性 D.NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱 【答案】D 【解析】碱金属单质随核电荷数的增加熔点逐渐降低，A说法错误；在锌晶体中，自由电子属于整个晶体，B说法错误；NaCl晶体中Na+、Cl-的半径分别大于Mg2+、O2-的半径，且所带的电荷数少，则NaCl晶体中离子键比MgO晶体中离子键弱，D说法正确。 方｜法｜点｜拨 碱金属熔点变化规律： 同主族金属，从上到下原子半径增大，金属键减弱 → 熔点降低。故Li > Na > K > Rb > Cs。 金属晶体中电子气模型： 自由电子不属于某个特定离子，而是整块晶体的“共有财产”。 不能说“1个Zn²⁺只与2个电子相互作用”。 离子晶体延展性： 离子晶体不具有延展性。 原因：受外力时，同层离子错位，同种电荷相邻，产生剧烈排斥而破碎（脆性）。 离子键强弱比较（晶格能比较）： 离子电荷越高、离子半径越小 → 晶格能越大 → 离子键越强。 Mg²⁺电荷高于Na⁺，O²⁻半径小于Cl⁻ → MgO晶格能 > NaCl → NaCl离子键更弱。 【变式12-1】如图是石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图，下列说法正确的是 (　　) A.这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同 B.这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同 C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4 D.已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1，则金刚石比石墨稳定 【答案】C 【解析】石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体，燃烧产物相同，故A错误；石墨是混合型晶体，熔化时破坏共价键和分子间作用力，足球烯属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，故B错误；石墨中每个C形成3个共价键，金刚石中每个C形成4个共价键，则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4，故C正确；已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH=+1.9 kJ·mol-1，说明等量的两种物质，石墨具有的能量更低，所以石墨比金刚石稳定，故D错误。 【变式12-2】如图分别是氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法正确的是 (　　) A.两种晶体熔化时克服的作用力相同 B.构成两种晶体的微粒均是原子 C.二者的硬度和熔、沸点差别较大 D.两种晶体均属于离子晶体 【答案】C 【解析】KCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，干冰为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、D错误；构成KCl晶体的微粒是阴、阳离子，构成干冰晶体的微粒是分子，B错误；离子晶体的硬度和熔、沸点较大，分子晶体的硬度和熔、沸点较小，C正确。 题型13 配位键 【典例13】下列说法不正确的是 (　　) A.配位键也是一种静电作用 B.配位键的实质也是一种共价键 C.形成配位键的电子对由成键双方原子提供 D.配位键具有饱和性和方向性 【答案】C 【解析】共用电子对存在静电作用，包括静电排斥和静电吸引，配位键本质为共用电子对，所以也是一种静电作用，A正确；配位键指含有空轨道的原子或离子和含有孤电子对的原子或离子共用电子对，实质也是一种共价键，具有方向性和饱和性，B、D正确；形成配位键的原子，一方提供空轨道，另一方提供孤电子对，C错误。 方｜法｜点｜拨 配位键定义： 由一个原子提供孤电子对，另一个原子提供空轨道形成的共价键。 用箭头“→”表示（由提供电子对原子指向接受电子对原子）。 配位键与普通共价键的异同： 项目 普通共价键 配位键 电子对来源 双方各提供一个电子 一方提供孤电子对，另一方提供空轨道 本质 共用电子对 共用电子对（相同） 方向性与饱和性 有 有 静电作用 有 有 形成后区别 与普通共价键无本质区别 与普通共价键无本质区别（成键后等价） 【变式13-1】下列不能形成配位键的组合是 (　　) A.Ag+、NH3 B.H2O、H+ C.Co3+、CO D.Ag+、H+ 【答案】D 【解析】配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag+、H+、Co3+能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag+与H+都只能提供空轨道，无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。 【变式13-2】以下微粒含配位键的是 (　　) ①［Al(OH)4］-　②H2O　③OH-　④N　⑤Fe(CO)5　⑥Fe(SCN)3　⑦H3O+　⑧［Cu(NH3)4］2+ A.①②④⑦⑧ B.①④⑤⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥⑦ D.全部 【答案】B 【解析】④氨气分子中氮原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，可以形成配位键，则N含有配位键，故正确；⑤Fe(CO)5中Fe原子提供空轨道，CO提供孤电子对，可以形成配位键，故正确；⑥SCN-的电子式为，铁离子提供空轨道，硫原子提供孤电子对，可以形成配位键，故正确；⑦H3O+中O提供孤电子对，H+提供空轨道，二者形成配位键，故正确。 题型14 配合物 【典例14】下列关于化学式为［TiCl(H2O)5］Cl2·H2O的配合物的说法不正确的是 (　　) A.配体是Cl-和H2O，配位数是6 B.中心离子是Ti3+，配离子是［TiCl(H2O)5］2+ C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2 D.向1 mol该配合物中加入足量的AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 【答案】D 【解析】配合物［TiCl(H2O)5］Cl2·H2O的配体是Cl-和H2O，配位数是6，A项正确；中心离子是Ti3+，配离子是［TiCl(H2O)5］2+，B项正确；配合物［TiCl(H2O)5］Cl2·H2O中内界Cl-的个数为1，外界Cl-的个数为2，内界和外界中Cl-的数目比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，外界Cl-与Ag+反应，而内界Cl-不与Ag+反应，故只能生成2 mol AgCl沉淀，D项错误。 方｜法｜点｜拨 配合物的组成： 中心离子、原子：提供空轨道的金属离子（如Ti³⁺）。 配体：提供孤电子对的分子或离子（如Cl⁻、H₂O、NH₃、CN⁻等）。 内界：[中心离子+配体]，写在中括号内。 外界：中括号以外的离子（如Cl⁻、SO₄²⁻等）。 结晶水：用“·H₂O”表示，不参与配位。 配位数：内界中配体的个数之和（本例：1个Cl⁻ + 5个H₂O = 6）。 沉淀反应： 只有外界离子能与Ag⁺反应生成沉淀。 内界配体（如配位Cl⁻）不会与Ag⁺反应（被“保护”在内界）。 【变式14-1】下列关于配合物的说法不正确的是 (　　) A.许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多 B.配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键相结合 C.配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对 D.中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数可能不同 【答案】B 【解析】配合物中中心离子与配体间是以配位键相结合，配离子与酸根离子间是以离子键相结合，B项错误；配位数指形成配离子时配体的个数，不同离子的配位数可能相同也可能不同，D项正确。 【变式14-2】下列说法错误的是 (　　) A.［Ag(NH3)2］+中Ag+空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为直线形 B.配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构 C.［Cu(NH3)4］(OH)2中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键 D.［Pt(NH3)6］2+和［PtCl4］2-中，其中心离子的化合价都是+2价 【答案】B 【解析】Ag+的价层电子排布式为4d10，4d轨道电子全充满，则1个5s轨道和1个5p轨道参与杂化形成两个杂化轨道，这两个杂化轨道接受两个氮原子提供的孤电子对而形成两个配位键，所以中心原子与配体形成配位键的杂化轨道类型是sp杂化，空间结构为直线形，A正确；配位数为4的配合物可以为正四面体结构，也可以为平面四边形结构，B错误；［Cu(NH3)4］(OH)2属于离子化合物，含有离子键，O—H、N—H为极性共价键，Cu与N形成配位键，C正确；［Pt(NH3)6］2+中，NH3可以看为一个整体，显0价，［PtCl4］2-中，Cl显-1价，故其中心离子的化合价都是+2价，D正确。 题型15 超分子 【典例15】冠醚能与阳离子作用，12⁃冠⁃4与Li+作用而不与K+作用；18⁃冠⁃6与K+作用，但不与Li+或Na+作用。下列说法错误的是 (　　) A.冠醚与阳离子作用跟环的大小有关 B.超分子中O原子与K+间存在离子键 C.12⁃冠⁃4中C和O的杂化方式相同 D.18⁃冠⁃6可将KCN带入溴乙烷中 【答案】B 【解析】由题意得，冠醚不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，A正确；由图可知18⁃冠⁃6中O原子与相邻的2个C形成极性共价键，O带部分负电荷，与钾离子之间存在静电作用，但是冠醚分子、O原子均不是离子，故O原子与K+间不存在离子键，B错误；12⁃冠⁃4中C均为饱和碳原子，C、O的价电子对数均为4，故C和O的杂化轨道类型相同，均为sp3杂化，C正确；利用分子识别原理可以用冠醚将KCN带入有机物中，D正确。 方｜法｜点｜拨 超分子与分子识别： 超分子：由两种以上分子通过非共价键（氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等）结合形成的复杂聚集体。 分子识别：主体分子（如冠醚）选择性结合客体分子（如金属离子），“锁钥关系”。 冠醚的空腔大小决定它能结合哪种碱金属离子： 12-冠-4（空腔小）→ 结合Li⁺ 15-冠-5 → 结合Na⁺ 18-冠-6（空腔大）→ 结合K⁺ 冠醚中化学键： C与O之间：共价键（配位键？不，是普通共价键）。 O与K⁺之间：静电作用（离子-偶极作用），不是离子键（因为冠醚是分子，不是阴离子）。 杂化方式判断： 12-冠-4中C均为饱和碳（sp³杂化），O原子形成两个σ键且有两对孤电子对，价层电子对数为4 → sp³杂化。 【变式15-1】“杯酚”能与C60形成超分子、但不能与C70形成超分子，利用此性质的差异，实验室可用来分离C60、C70。已知C60、C70与“杯酚”的结构如下： 下列叙述正确的是 (　　) A.C60、C70都是一种新型的化合物 B.C60、C70与“杯酚”均属于共价晶体 C.C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体 D.“杯酚”分子中既存在σ键又存在π键 【答案】D 【解析】C60、C70都是由一种元素组成的单质，故A错误；C60、C70与“杯酚”均属于分子晶体，B项错误；C60中碳原子间形成的是共价键，但固体为分子晶体，故C错误；“杯酚”分子结构中含有苯环，故存在σ键和π键，故D正确。 【变式15-2】利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的杯酚中进行分离的流程如图所示。 下列说法错误的是 (　　) A.该流程体现了超分子具有“分子识别”的特征 B.杯酚分子中存在大π键 C.杯酚与C60形成氢键 D.C60与金刚石晶体类型不同 【答案】C 【解析】杯酚分子中含有苯环结构，存在大π键，B项正确；杯酚与C60形成的不是氢键，C项错误；金刚石是共价晶体，C60为分子晶体，二者晶体类型不同，D项正确。 期末基础通关练（测试时间：10分钟） 1.（25-26高二上·吉林·期末）下列有关晶体和非晶体的说法正确的是 A．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 B．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是测物质的熔沸点 C．硫黄和玻璃均属于晶体 D．具有规则几何外形的固体均为晶体 【答案】A 【解析】晶体具有自发形成规则几何外形的性质（自范性），而非晶体没有固定的内部结构，无法自发形成规则外形，因此没有自范性，A正确；测熔沸点可以辅助区分晶体（有固定熔沸点）和非晶体（无固定熔沸点），区分二者最可靠的方法是X射线衍射实验，B错误；硫黄（硫单质）是典型的分子晶体（如斜方硫），而玻璃是无固定结构的非晶体，C错误；晶体在理想条件下可形成规则几何外形，但人工加工（如切割）的非晶体（如玻璃球）也可能呈现规则外形，故规则几何外形不是晶体的本质判据，D错误；故选A。 2.（25-26高二下·新疆乌鲁木齐·期中）下列关于金属晶体的叙述正确的是 A．用铂金制作首饰不能用电子气理论解释 B．固体或熔融后易导电、熔点在1000 ℃左右的晶体可能是金属晶体 C．Li、Na、K的熔点逐渐升高 D．温度越高，金属的导电性越好 【答案】B 【解析】用铂金制作首饰是利用了金属的延展性，延展性属于金属通性，可以用电子气理论解释，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性，A错误；金属晶体中存在自由电子，固体和熔融状态下都可导电，且不同金属的熔点差异较大，因此符合该条件的晶体可能是金属晶体，B正确；Li、Na、K为同主族碱金属，从上到下金属阳离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C错误；温度越高，金属阳离子热运动越剧烈，对自由电子移动的阻碍作用越强，金属导电性越差，D错误；故选B。 3.（25-26高二上·浙江台州·期末）结构决定性质，性质反映结构。下列对物质性质的解释不正确的是 选项 性质 解释 A “缺角”的NaCl晶体在其饱和溶液中逐渐变完整 晶体具有各向异性 B 低温石英具有手性 低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链 C 石墨烯具有导电性 石墨烯中碳的p轨道相互平行而重叠，电子可在其中运动 D 离子液体室温呈液态，难挥发 离子液体中引入有机基团，阴阳离子半径变大，离子键变弱 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】缺角的晶体在饱和溶液中逐渐变完整，体现的是晶体的自范性（晶体能自发呈现规则多面体外形的性质），晶体各向异性指晶体不同方向的物理性质不同，与该现象无关，A错误；低温石英的结构中，顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有对称性，因此具有手性，B正确；石墨烯是平面结构，碳原子的轨道相互平行重叠，形成离域大π键，电子可自由移动，因此具有导电性，C正确；离子液体中引入了有机基团，阴阳离子半径变大，离子间作用力（离子键）变弱，因此熔点低、室温呈液态；同时离子间作用力远强于分子间作用力，因此难挥发，D正确；故选A。 4.（25-26高二上·河北衡水·期末）下列各组物质，晶体类型相同的是 A．锗(Ge)和镁 B．石英和石墨 C．可燃冰和 D．NaCl和 【答案】C 【解析】锗(Ge)是共价晶体，镁(Mg)是金属晶体，晶体类型不同，A不符合题意； 石英(SiO2)是共价晶体，石墨是层状结构晶体（层内为共价键，层间为范德华力），晶体类型不同，B不符合题意；可燃冰（甲烷水合物）是分子晶体，C60（富勒烯）是分子晶体，晶体类型相同，C正确；NaCl是离子晶体，AlCl3在固态为分子晶体（形成Al2Cl6二聚体），晶体类型不同，D不符合题意；故选C。 5.（25-26高二上·吉林长春·期末）下列晶体，关于熔、沸点高低的叙述正确的是 A．金刚石<晶体硅 B． C． D． 【答案】C 【解析】金刚石与晶体硅均为共价晶体，键长，键能，故熔沸点金刚石>晶体硅，A不符合题意；与均为分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，相对分子质量，故熔沸点，B不符合题意；与均为分子晶体，分子间存在氢键，故熔沸点，C符合题意；与均为离子晶体，离子半径，NaCl的晶格能大于KCl的晶格能，故熔沸点，D不符合题意；故选C。 6.（25-26高二下·新疆喀什·期中）对于配合物，下列说法不正确的是 A．配位数为4 B．提供空轨道的为 C．配位体为 D．中铜的化合价是+2价 【答案】C 【解析】该配合物内界中配体的数目为4，因此配位数为4，A正确；中心离子具有空轨道，作为中心离子提供空轨道接受配体的孤电子对，B正确；配位体是内界中提供孤电子对的微粒，该配合物的配位体为，是外界阴离子，不属于配位体，C错误；配离子整体带2个单位正电荷，为中性分子，因此的化合价为+2价，D正确；故选C。 期末重难突破练（测试时间：10分钟） 7.（25-26高二上·河北石家庄·期末）锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是     A．氧化锌的熔点高于硫化锌 B．该晶胞中Zn2+和S2-数目相等 C．晶胞中Zn2+周围距离相等且最近的S2-共有4个 D．该晶体属于分子晶体 【答案】D 【解析】氧化锌和硫化锌中阴、阳离子所带电荷数相等，但氧离子半径小于硫离子，因此氧化锌的熔点高于硫化锌，A项正确；该晶胞中，Zn2+位于顶点和面心，个数为，S2-位于晶胞内部，个数为4，Zn2+和S2-数目相等，B项正确；由晶胞图可知，晶胞中S2-位于Zn2+构成的正四面体的中心，则晶胞中硫离子周围最近的锌离子共4个，同理晶胞中锌离子周围最近的硫离子共4个，C项正确；硫化锌是由锌离子和硫离子构成的离子化合物，属于离子晶体，D项错误；故选D。 8.（25-26高二下·湖北武汉·期中）石墨烯是从石墨中剥离出的单层结构，氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物、其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法不正确的是 A．氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯 B．石墨属于混合型晶体，层间存在范德华力 C．氧化石墨烯中，碳原子的杂化方式中有sp3杂化 D．氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 【答案】D 【解析】氧化石墨烯含有大量羟基、醚键等亲水含氧基团，极性更强，与水分子的相互作用更强，因此在水中溶解度大于石墨烯；A正确；石墨是共价晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体，因此石墨属于混合型晶体，层间存在范德华力，B正确；氧化石墨烯中，形成单键的碳原子为杂化，形成双键的碳原子为杂化，C正确；石墨烯变为氧化石墨烯，大键遭到破坏，导电性减弱，D错误；故选D。 9.（25-26高二下·湖北黄冈·期中）配离子在酸性溶液中的水解机理如图，下列说法错误的是 A．键角： B．与的配位能力： C．转化过程，涉及极性键的断裂和生成 D．键的形成削弱了键，促进水解 【答案】A 【解析】游离中N原子存在1对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用强于成键电子对之间的排斥；当作为配体与形成配位键后，N原子的孤电子对用于形成配位键，原孤电子对变为成键电子对，对键的排斥作用减弱，因此中键角大于游离中的键角，A错误；由反应机理可知，最终取代与配位，说明配位能力：，B正确；反应过程中，极性键断裂，、配位键（均为极性键）生成，因此涉及极性键的断裂和生成，C正确；与结合形成键后，的电子对向偏移，削弱了键，使更易断裂，促进水解，D正确；故选A。 10.（25-26高二上·吉林长春·期末）硫化锌(ZnS)是一种优良的电池负极材料，其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是 A．基态Zn原子核外电子的空间运动状态有15种 B．在ZnS晶胞和Li2S晶胞中的配位数相同 C．若Li2S的晶胞参数为a nm，则EF间的距离为nm D．充电过程中该电极反应式为 【答案】B 【解析】Zn是第30号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，原子轨道数目与核外电子空间运动状态相等，s、p、d轨道分别有1、3、5，共15种空间运动状态，A正确；由晶胞结构可知，硫离子的配位数为4，晶胞中，硫离子的配位数为8，B错误；若Li2S的晶胞参数为a nm，若F的坐标分数为，则E的坐标分数为，则E、F间的距离为=，C正确；由均摊法可知，LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8 =4，由化合价代数和为零可知，Li+和Zn2+的个数比为6:1， 化学式为Li6ZnS4，即，充电过程中该电极为阴极，得电子，电极反应式为，D正确；故选B。 11（25-26高二上·吉林长春·期末）铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示(黑球代表Fe，白球代表Mg)。则下列说法错误的是 A．铁镁合金的化学式可表示为Mg2Fe B．每个晶胞平均含有14个铁原子 C．离子键强度：氧化钙<氧化镁 D．该晶胞的质量是(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】B 【解析】晶胞中含有铁原子的数目为，含有镁原子的数目为8，故化学式可表示为Mg2Fe，A正确；晶胞中Fe原子数为4个，B错误；Mg2+半径比 Ca2+ 小，MgO晶格能更大，离子键更强，C正确；一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为，D正确；故选B。 12.（25-26高二上·河北衡水·期末）观察以下模型，下列说法错误的是 氯化钠 石墨烯 硫化锌 氟化钙 A．在NaCl晶体中，距最近的有12个 B．石墨烯中碳原子和六元环个数比为3：1 C．在ZnS晶体中，的配位数为4 D．F-填充在形成的四面体空隙中，其填充率为100% 【答案】B 【解析】根据NaCl晶体结构，Na+位于晶胞的顶点和面心位置。以一个顶点的Na+为例，其最近的Na+位于相邻面的面心位置。每个顶点被8个晶胞共享，而每个面心被2个晶胞共享。对于一个顶点的Na+，其最近的Na+位于同一晶胞的3个面心，以及相邻晶胞的9个面心，因此总共有12个最近的Na+，A正确；在石墨烯中，每个C原子与相邻的3个C原子形成共价键，每个C原子为相邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为，因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1，B错误；在ZnS晶体中，Zn2+位于S2-构成的四面体空隙中。每个周围有4个S2-，同时每个S2-周围也有4个，因此，的配位数为4，C正确；在CaF2晶体中，形成面心立方结构，共形成8个四面体空隙，全部被F-占据，F-的填充率为100%，D正确；故选B。 期末综合拓展练（测试时间：15分钟） 13.（25-26高二上·河北衡水·期末）-Fe可用作合成氨催化剂，其晶胞如图所示(晶胞棱长为a pm)。研究发现，-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。下列说法错误的是 A．晶胞中Fe原子的半径为 pm B．m、n截面中，催化活性较低的是n C．晶胞中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个 D．n截面单位面积含有的Fe原子为个 【答案】D 【解析】-Fe晶胞为体心立方晶胞，体对角线上3个Fe原子相切，设Fe原子半径为r，则 pm，解得 pm，A正确；根据均摊法，位于截面顶点的Fe原子被周围4个共面的截面所共用，则1个m截面含有Fe原子的个数为，1个n截面含有Fe原子的个数为，m截面单位面积含有的Fe原子为个，n截面单位面积含有的Fe原子为个个个，故n截面的催化活性更低，B正确；-Fe晶胞为体心立方晶胞，晶胞中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有8个，C正确；1个n截面含有Fe原子的个数为，n截面单位面积含有的Fe原子为个 ，D错误；故选D。 14.（25-26高二下·吉林四平·阶段检测）的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．含键的数目为 B．Si原子周围最近的O原子形成正四面体结构 C．晶胞中含8个分子 D．的密度为 【答案】B 【解析】含键的数目为，A项错误；由晶胞结构可以看出Si原子周围最近的O原子形成正四面体结构，B项正确；属于共价晶体，晶胞中不含分子，C项错误；晶胞密度为，D项错误。故选B。 15.（25-26高二上·重庆·期末）立方氮化硼是一种用于航空航天的热绝缘体纳米材料，与金刚石结构相似，其晶胞结构如图，晶胞棱长为anm。下列说法错误的是 A．立方氮化硼具有熔点高、硬度大的特点 B．该晶胞中B和N的配位数均为4 C．B和N的最近距离为anm D．固体储氢材料氮硼烷(NH3BH3)中，B原子的杂化轨道类型为sp2 【答案】D 【解析】立方氮化硼与金刚石结构相似，均为共价晶体，原子间通过共价键结合，共价键键能大，因此具有熔点高、硬度大的特点，故A正确； 金刚石中每个碳原子配位数为4，立方氮化硼结构相似，B和N交替排列，故B和N的配位数均为4，故B正确； 晶胞棱长为a nm，体对角线长为a nm，B和N的最近距离为体对角线的，即 a nm，故C正确；NH3BH3中B原子与3个H、1个N形成4个σ键（含1个配位键），价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3，故D错误；故选D。 16.（25-26高二上·辽宁沈阳·期末）砷化镓是一种立方晶系如图甲所示，将Mn掺杂到晶体中得到稀磁半导体材料如图乙所示，砷化镓的晶体密度为。下列说法错误的是 A．甲图中距离Ga原子最近的As原子个数是4 B．掺入Mn的晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为5:26:32 C．沿体对角线ab方向投影图如丙，若c在11处，则As的位置为7、9、11、13 D．该晶体中距离最近的两个镓原子之间的距离为 【答案】B 【解析】由图甲可知，Ga位于面心和顶角上，砷位于体内，砷和镓的配位数均为4，即距离Ga原子最近的As原子个数是4，A正确；掺入Mn的晶体（图乙）中Ga有7个位于顶点，5个位于面心，个数为：；As有4个位于体内，Mn有1个位于顶点，1个位于面心，个数为：；Mn、Ga、As的原子个数比为，B错误；由砷化镓晶胞结构可知，c位于侧面的面心，沿体对角线a→b方向投影图如丙，沿体对角线投影时，立方晶系的四面体空隙（As 的位置）会投影到图丙的六边形的对称位置（7、9、11、13），与 c（11 处）的位置对应，C正确；由晶胞结构可知，晶胞中含4个Ga和4个As，晶胞中含4个GaAs，设晶胞参数为x pm，，则，距离最近的两个镓原子之间的距离为面对角线的一半，即，D正确；故选B。 17.（25-26高二下·云南玉溪·期中）铈(Ce，镧系元素)的氧化物是一种常用的催化剂，能作为汽车尾气的净化器。下图展示的是两种铈的氧化物的晶胞结构(晶胞参数为x nm)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷，其中Ce的化合价有+3和+4。下列说法正确的是 A．图(a)晶胞对应氧化物化学式为 CeO B．图(a)晶胞中Ce的配位数为4 C．图(b)晶胞中化合价为+3的Ce的个数为2 D．图(a)物质的摩尔体积为cm3/mol 【答案】C 【解析】大球为，小球为O：位于顶点和面心，均摊得数目：；O全部位于晶胞内部，图(a)中O数目为8；二者个数比为4:8=1:2，则氧化物化学式CeO2​，A错误；化学式为CeO2​，O的配位数为4（每个O周围有4个Ce），配位数之比等于原子数反比，因此Ce的配位数为8，B错误；图(b)中O缺陷1个，因此O数目为7，Ce总数目仍为4；设+3价Ce个数为，+4价为，化合物电中性： 3x+4(4−x)=2×7 解得x=2，即+3价Ce的个数为2，C正确；晶胞参数为，晶胞体积为；1个晶胞含4个CeO2​，对应物质的量为，因此摩尔体积： ，D错误；故选：C。 18.（25-26高二下·山东·期中）某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B两种正方体单元构成，且两种正方体单元中氧离子的空间位置相同。通过嵌入或脱嵌该晶胞的棱心和体心，可将该晶体设计为纳米硅基锂电池的正极材料(m、n为正整数)，已知：。 下列关于纳米硅基锂电池的说法错误的是 A．该晶胞中周围等距最近的有6个 B．当嵌入晶胞体心和所有棱心时，该锂电池正极材料的化学式为 C．若该锂电池正极材料中，则的脱嵌率为75% D．该锂电池充电时，每转移2 mol ，正极材料减重14 g 【答案】C 【分析】该晶胞由4个A单元和4个B单元构成，根据均摊法：为位于晶胞的8个顶点、6个面心和A单元的体心，数目为个，位B单元的内部，数目为16个，位于A和B单元的内部，数目为32个，因此整个晶胞中： 总数为24个，O总数为32个； 嵌入在晶胞的棱心和体心，最多嵌入：个。 【解析】根据B单元的结构，周围等距最近的为6个，A正确；完全嵌入（体心+所有棱心）时，晶胞中，因此化学式为，B正确；晶胞中总的数目为，，故，；根据电荷守恒：，得晶胞中剩余；脱嵌率，C错误；充电时，正极（阳极）发生脱嵌反应：，每转移，脱嵌出，减重，D正确；故选C。 19.（25-26高二下·福建厦门·期中）金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．40 g SiC中键的数目为 B．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6 C．键的长度为a pm，则晶胞边长为 D．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高 【答案】A 【解析】40 g SiC的物质的量为：，在SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子相连形成4个键，每个C原子也与4个Si原子形成4个键，因此1 mol SiC中含有个键，A正确；金刚砂的晶胞与金刚石类似，每个C原子周围最近的原子是Si原子，形成正四面体结构，而C原子周围等距且最近的C原子，位于晶胞的面对角线上，距离为晶胞面对角线的一半，以晶胞顶点的C原子为例，周围有12个面心位置的C原子与其等距且最近，因此数目为12，B错误；C-Si键的长度为晶胞体对角线长度的，设晶胞边长为，则，，C错误；金刚砂与金刚石结构相似，都属于共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的键能，键长越短、键能越大，熔点越高，C的原子半径小于Si，因此金刚石中键的键长比SiC中键的键长短，键能更大，所以金刚石的熔点高于SiC，D错误；故选A。 20.（25-26高二下·山东德州·期中）叠氮酸铵()是一种具有爆炸性的无色晶体，叠氮酸铵的晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是 A．键角： B．晶胞中有2种取向 C．晶胞中周围等距且最近的数目为8 D．该晶胞密度为 【答案】C 【解析】中中心N原子的价层电子对数为，无孤电子对，空间构型为正四面体，键角为；中心N原子的价层电子对数为，无孤电子对，空间构型为直线形，键角为，因此键角：，A不符合题意；由晶胞结构示意图可知，晶胞中存在两种不同的空间取向，B不符合题意；根据题干给出的晶胞结构边长a，a，0.5a，最近距离应为0.25a，晶胞中位于晶胞内部，以其中一个为中心，其周围等距且最近的位于相邻晶胞的对应位置，通过晶胞平移分析可知，等距且最近的数目为2，C符合题意；晶胞中的数目为，均位于晶胞内部，则的数目为，晶胞体积，晶胞密度，D不符合题意；故选C。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $