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第3节晶体结构与性质[考试说明] 1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中组成微粒、微粒间作用力的区别。
2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。
3.了解分子晶体结构与性质的关系。
4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
了解金属晶体常见的堆积方式。
6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
[命题规律]本节是选修3的重要组成部分，在高考中占有极其重要的地位。
高考主要考查晶体类型的判断；晶体熔、沸点高低的比较；晶胞组成的计算；有关晶体密度的计算，而晶体密度的计算具有一定难度。
考点1晶体和晶胞知识梳理1.晶体与非晶体2．获得晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3．晶胞(1)概念描述晶体结构的□11基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙相邻晶胞之间没有□12任何间隙。
②并置所有晶胞□13平行排列、□14取向相同。
③形状一般而言晶胞都是平行六面体。
(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。
(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。
(×)错因：非晶体也可能具有规则的外形，如玻璃有规则的几何外形，所以具有规则外形的固体不一定是晶体。
(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性地排列。
(√)错因：__________________________________________________________(3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔、沸点。
(×)错因：区分晶体与非晶体最可靠的方法是对固体进行X－射线衍射实验。
第十一章第三节１.(2019·湖北八校第一次联考)KＩO3是一种重要的无机化合物，可作食盐中的补碘剂。
回答下列问题：(1）基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是__＿＿____，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为____＿_＿_。
K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cｒ的低，原因是＿＿＿_＿＿_____＿＿_＿＿＿___＿___＿____＿_＿＿__。
(2）K+与Cl-具有相同的电子构型，r(Ｋ＋）小于ｒ（Cｌ－）,原因是_＿_＿______＿___＿＿___＿_ ______＿____＿__＿_＿＿__＿__＿___＿_________＿＿___＿_______＿。
（３)KＩO3中阴离子的空间构型是__＿_＿____, 中心原子的杂化形式为＿____＿_＿。
(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素,可能呈现金属性。
下列事实能够说明这个结论的是_＿＿＿__＿＿(填序号）。
Ａ.已经制得了IＢr、ＩCl等卤素互化物和Ｉ2O5等碘的氧化物Ｂ．已经制得了Ｉ(NO3)3、Ｉ（ＣlＯ)３·H2O等含Ｉ3＋离子的化合物C．碘易溶于KI等碘化物溶液,形成I错误!离子D．I4O９是一种碘酸盐(5）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构，边长为a nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。
与K紧邻的O个数为___＿＿___,已知阿伏加德罗常数的值为N A,则KＩO3的密度为＿_＿_＿_＿__＿______＿_____(列式表示)g·cm－3。
（６）若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0) ，位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为错误!，在ＫIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0，0,0),则K原子的坐标参数为__＿_____。
新编高考化学备考资料第三节晶体结构与性质1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
(中频)3.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
了解金属晶体常见的堆积方式。
4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
(高频)5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
(高频)6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。
晶体常识1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X射线对固体进行X-射线衍射实验2.晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙；②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
分子晶体和原子晶体1．分子晶体(1)结构特点①晶体中只含分子。
②分子间作用力为范德华力，也可能有氢键。
③分子密堆积：一个分子周围通常有12个紧邻的分子。
(2)典型的分子晶体①冰：水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
②干冰：CO2分子之间存在范德华力，每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子。
2．原子晶体(1)结构特点①晶体中只含原子。
②原子间以共价键结合。
③三维空间网状结构。
(2)典型的原子晶体——金刚石①碳原子取sp3杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为109°28′。
②每个碳原子与相邻的4个碳原子结合。
金属晶体1．“电子气理论”要点(1)该理论把金属键描述为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，从而把所有金属原子维系在一起。
(2)金属晶体是由金属阳离子、自由电子通过金属键形成的一种“巨分子”。
高考化学复习第三讲晶体结构与性质1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。
4．了解分子晶体结构与性质的关系。
5．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
6．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
了解金属晶体常见的堆积方式。
7．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
2016，卷甲37T(3)(4)；2016，卷乙37T(6)；2016，卷丙37T(4)(5)；2015，卷Ⅰ 37T(4)(5)；2015，卷Ⅱ 37T(2)(5)；2014，卷Ⅰ 37T(1)(3)(4)；2014，卷Ⅱ 37T(4)(5)晶体晶体的结构与性质[学生用书P270][知识梳理]一、晶体1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置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、取向相同。
4．晶格能(1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。
(2)影响因素①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
二、四种晶体类型的比较三、晶体熔、沸点的比较1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)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．同种晶体类型熔、沸点的比较(1)原子晶体原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→熔、沸点越高。
2021届新高考化学一轮复习：第11章第3节晶体结构与性质含解析课时作业时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题6分，共54分)1．关于晶体的叙述中，正确的是()A．共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体答案A2．下列说法正确的是()A．钛和钾都采取图1的堆积方式B．图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置，此方式在三维空间里堆积，仅得简单立方堆积C．图3是干冰晶体的晶胞，晶胞棱长为a cm，则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个D．图4是一种金属晶体的晶胞，它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC……堆积的结果答案D解析图1表示的堆积方式为六方最密堆积，K采用体心立方堆积，A错误；图2在二维空间里的非密置层放置，在三维空间也能得到体心立方堆积，B错误；干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞，配位数为12，即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个，C错误；该晶胞类型为面心立方，金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC…的方式堆积，D正确。
3．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A ．熔点：NaF>MgF 2>AlF 3B ．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC ．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF 2D ．硬度：MgO>CaO>BaO答案A 解析由于r (Na ＋)>r (Mg 2＋)>r (Al 3＋)，且Na ＋、Mg 2＋、Al 3＋所带电荷依次增大，所以NaF 、MgF 2、AlF 3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。
r (F －)<="" －)4.某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。
A 为阴离子，在正方体内，B 为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为()A ．B 2AB ．BA 2C ．B 7A 4D ．B 4A 7答案B 解析A 在正方体内，晶胞中的8个A 离子完全被这1个晶胞占有，B 分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有18，面心上的离子被1个晶胞占有12，所以1个晶胞实际占有的B 离子为8×18＋6×12＝4，则该晶体的化学式为BA 2。
第十一章 第三节真题体验·直击高考【全国卷真题体验】1．(1)[2018·全国卷Ⅰ，36(5)]①由下图可知，Li 原子的第一电离能为________kJ·mol －1，O ＝O 键键能为______kJ·mol －1，Li 2O 晶格能为______kJ·mol －1。
②Li 2O 晶胞如图所示。
已知晶胞参数为0.4665 nm ，阿伏加德罗常数的值为N A ，则Li 2O 的密度为________g·cm －3(列出计算式)。
(2)[2018·全国卷Ⅲ，36(5)] ①ZnF 2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________。
②金属Zn 晶体中的原子堆积方式如右图所示，这种堆积方式称为__________。
六棱柱底边边长为a cm ，高为c cm ，阿伏加德罗常数的值为N A ，Zn 的密度为____________g·cm －3(列出计算式)。
【答案】(1)①520 498 2908 ②8×7＋4×16N A (0.4665×10－7)3(2)①离子键 ②六方最密堆积(A 型) 65×6N A ×6×34×a 2c 【解析】(1)①根据示意图可知Li 原子的第一电离能是1040 kJ·mol －1÷2＝520 kJ·mol －1；0.5 mol 氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ ，所以O ＝O 键键能是249 kJ·mol －1×2＝498 kJ·mol －1；根据晶格能的定义结合示意图可知Li 2O 的晶格能是2908 kJ·mol －1。
②根据晶胞结构可知锂原子全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li 2O的密度是ρ＝m V ＝8×7＋4×16N A (0.4665×10－7)3 g·cm －3。
第十一章 第三节1．(2019·湖北八校第一次联考)KIO 3是一种重要的无机化合物，可作食盐中的补碘剂。
回答下列问题：(1)基态K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
K 和Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K 的熔点、沸点等都比金属Cr 的低，原因是___________________________________。
(2)K ＋与Cl －具有相同的电子构型，r (K ＋)小于r (Cl －)，原因是_____________________ ___________________________________________________。
(3)KIO 3中阴离子的空间构型是_________， 中心原子的杂化形式为________。
(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素，可能呈现金属性。
下列事实能够说明这个结论的是________(填序号)。
A ．已经制得了IBr 、ICl 等卤素互化物和I 2O 5等碘的氧化物B ．已经制得了I(NO 3)3、I(ClO)3·H 2O 等含I 3＋离子的化合物C ．碘易溶于KI 等碘化物溶液，形成I －3离子D ．I 4O 9是一种碘酸盐(5)KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a nm ，晶胞中K 、I 、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。
与K 紧邻的O 个数为________，已知阿伏加德罗常数的值为N A ，则KIO 3的密度为______________________(列式表示)g·cm －3。
(6)若KIO 3晶胞中处于左下角顶角的K 原子的坐标参数为(0,0,0) ，位于下底面面心位置的O 原子的坐标参数为⎝⎛⎭⎫12，12， 0，在KIO 3晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，设左下角顶角的I 原子的坐标参数为(0,0,0)，则K 原子的坐标参数为________。
【答案】(1)N 球形 K 的原子半径比Cr 的原子半径大且价电子数少，金属键较弱(2)K ＋核电荷数较大(3)三角锥形 sp 3 (4)B 、D(5)12 39＋127＋16×3N A (a ×10－7)3或214N A (a ×10－7)3(6)⎝⎛⎭⎫12，12，122．(2017·陕西西铁一中一模)(1)按已知的原子结构规律，27号元素在周期表中的位置是__________，其价电子的轨道排布图为______________。
(2)若en 代表乙二胺(NH 2CH 2CH 2NH 2)，则配合物[Pt(en)2]Cl 4中心离子的配位原子数为______。
(3)BeCl 2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。
它们的结构简式如下，指出Be 的杂化轨道类型。
Cl —Be —Cl__________________(4)磷化硼(BP)是通过三溴化硼和三溴化磷在高温氢气氛围下(＞750 ℃)反应制得。
BP 晶胞如图所示。
①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。
三溴化硼__________，三溴化磷__________。
②在BP 晶胞中B 的堆积方式为________。
计算当晶胞晶格参数为478 pm(即图中立方体的每条边长为478 pm)时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离____________。
【答案】(1)第四周期第Ⅷ族(2)4 (3)sp sp 2 sp 3 (4)①BBrBrBr ②面心立方最密堆积 23932【解析】(1)27号元素原子核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 74s 2，处于第四周期第Ⅷ族，其价电子的轨道排布式为3d 74s 2，价电子排布图为。
(2)配合物[Pt(en)2]Cl 4中心离子与N 原子形成配位键，中心离子的配位原子数为4。
(3)Be 原子形成2个Be —Cl 键，没有孤对电子，杂化轨道数目为2，Be 原子杂化方式为sp ；Be 原子形成3个B —Cl 键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，Be 原子杂化方式为sp 2；Be 原子形成4个B —Cl 键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，Be 原子杂化方式为sp 3。
(4)①三溴化硼分子中硼原子的价层电子对数为3＋3－1×32＝3，没有孤电子对，所以分子空间构型为平面三角形。
三溴化磷分子中磷原子的价层电子对数为3＋5－1×32＝4，P 原子有一对孤电子对，所以分子空间构型为三角锥形。
②由晶胞结构可知，在BP 晶胞中B 的堆积方式为面心立方最密堆积。
P 原子与周围的4个B 原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，为体对角线的1/4，立方体的每条边长为478 pm ，则晶胞体对角线长为3×478 pm ，则P 原子与B 原子最近距离为3×478 pm ×14＝23932pm 。
3．Ⅰ.(2018·河南信阳四模节选)常见铀的化合物有UF 4、UO 2及(NH 4)4[UO 2(CO 3)3]等。
回答下列问题：(1)UF 4用Mg 或Ca 还原可得金属铀。
与钙同周期基态原子的未成对电子数为2 的元素共有_________种；原子序数为镁元素的二倍的元素的基态原子价电子排布图为______________。
(2)已知：i.2UO 2＋5NH 4HF 2――→150 ℃ 2UF 4·NH 4F ＋3NH 3↑＋4H 2O ↑；ii.HF －2的结构为[F －H…F]－。
①NH 4HF 2中含有的化学键有______ (填选项字母)。
A ．氢键B ．配位键C ．共价键D ．离子键E ．金属键 ②与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有______种。
(3)已知：3(NH 4)4[UO 2(CO 3)3] ――→800 ℃3UO 2＋10NH 3↑＋9CO 2↑＋N 2↑＋9H 2O ↑ ①写出与NH ＋4互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式________、________。
②分解所得的气态化合物的分子键角由小到大的顺序为________________(填化学式)。
(4)C 元素与N 元素形成的某种晶体的晶胞如左下图所示(8个碳原子位于立方体的顶点，4 个碳原子位于立方体的面心，4 个氮原子在立方体内)，该晶体硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬新材料。
①晶胞中 C 原子的配位数为________。
该晶体硬度超过金刚石的原因是_________ __________________________________________________________。
②已知该晶胞的密度为d g/cm 3，N 原子的半径为r 1 cm ，C 原子的半径为r 2 cm ，设N A 为阿伏加德罗常数，则该晶胞的空间利用率为__________________(用含d 、r 1、r 2、N A 的代数式表示，不必化简)。
Ⅱ.(2019·广东广州调研节选)MgB 2晶体结构如右上图所示。
B 原子独立为一层，具有类似于石墨的结构，每个B 原子周围都有________个与之等距离且最近的B 原子；六棱柱底边边长为a cm ，高为c cm, 阿伏加德罗常数的值为N A ，该晶体的密度为________________g·cm －3(列出计算式)。
【答案】Ⅰ. (1) (2)①B 、C 、D ②3(3)①CH 4、SiH 4、GeH 4(任写一种) BH －4、AlH －4(任写一种) ②H 2O<NH 3<CO 2 (4)①4该晶体和金刚石二者均为原子晶体，该晶体中的C —N 键的键长比金刚石中的C —C 键的键长短，键能大，故硬度较金刚石大②4N A ×4πr 313 cm 3＋3N A ×4πr 323 cm 392dcm 3 Ⅱ.3 46×3N A ×6×34×a 2c 【解析】(1)第四周期中未成对电子数为2 的元素有22Ti 、28Ni 、32Ge 、34Se 共四种；原子序数为镁元素的二倍的元素是24号元素Cr 。
(2)①已知HF －2的结构为[F —H …F]－，所以NH 4HF 2为离子化合物，即类似于铵盐，所以含有的化学键有离子键、共价键和配位键，即正确选项为B 、C 、D ；②根据同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势的一般规律，结合N 原子最外层2p 能级上呈半满状态，导致其第一电离能比氧元素的大，所以与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有N 、F 和Ne 三种。
(3)①已知NH ＋4是含有5个原子8个价电子的微粒，与其互为等电子体的分子有CH 4、SiH 4 、GeH 4等，互为等电子体的离子有BH －4、AlH －4；②分解所得的气态化合物有NH 3，是sp 3杂化的三角锥形，有1个孤对电子，CO 2是sp 2杂化的直线型，没有孤对电子，H 2O 是sp 3杂化的V 形结构，有2个孤对电子，根据杂化类型，结合电子对互斥原理可知，它们的键角由小到大的顺序为H 2O<NH 3<CO 2。
(4)①该晶胞中与C 原子最近的原子为N 原子，与C 原子最近且等距的N 原子位于1/8小立方体的中心，且只有4个，1个C 原子只能与4个N 原子形成4个共价单键，所以C原子的配位数为4；该晶体硬度超过金刚石的原因是二者都是原子晶体，但该晶体中的C —N 键的键长比金刚石中的C —C 键的键长短，键能大，所以硬度比金刚石的大；②由晶胞结构可知，该晶胞中含有的C 原子＝18×8＋12×4＝3，含有的N 原子＝4，所以其化学式为C 3N 4，则该分子的体积为⎣⎡⎦⎤43πr 31×4＋43πr 32×3cm 3，由晶胞的密度和化学式可得该晶胞的体积为92dN Acm 3，所以该晶胞的空间利用率为43πr 31×4＋43πr 32×392dN A×100%。
4．(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为______。
(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu 同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心，Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与Au 原子数量之比为______；该晶体中，原子之间的强相互作用是______。
