第三节 晶体结构与性质
非选择题(共100分)
1.(16分)(2020·西安高新一中等校联考)1967年舒尔滋提出金属互化物的概念,其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。回答下列问题:
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于
晶体 (填“晶体”或“非晶体”)。
(2)基态铜原子有 1 个未成对电子,二价铜离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 ,在CuSO4溶液中滴入过量氨水,形成配合物的颜色为 深蓝色 。
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为 5NA ;类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—NCS)的沸点,其原因是 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能 。
(4)ZnS的晶胞结构如图1所示,在ZnS晶胞中S2-的配位数为 4 。
(5)铜与金形成的金属互化物结构如图2,其晶胞边长为a nm,该金属互化物的密度为 (用含a、NA的代数式表示)。
【解析】本题考查晶体结构、核外电子排布、配合物以及晶胞的计算等知识。(1)晶体中粒子在三维空间里呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性。(2)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,只有4s轨道上的电子未成对,Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,在CuSO4溶液中滴入过量氨水,形成的配合物为[Cu(NH3)4]2+,为深蓝色。(3)(SCN)2分子的结构式为N≡C—S—S—C≡N,1 mol该分子中含有σ键的数目为5NA,异硫氰酸(H—NCS)分子中N原子上连接有H原子,分子间能形成氢键,故沸点较高。(4)根据题图1,距离S2-最近的Zn2+有4个,即S2-的配位数为4。(5)Cu原子位于晶胞面心,数目为6×=3,Au原子位于晶胞顶点,数目为8×=1,晶胞体积V=(a×10-7)3 cm3,密度ρ= g·cm-3= g·cm-3。
第 1 页 共 5 页 专题20 晶体结构与性质
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，分子晶体的熔沸点越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大该物质越稳定
2.下列物质的晶胞(小球代表相应的原子、分子或不同离子)不符合右图的是( )
A．CsCl B．干冰
C．He D．I2
3.常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8会转化为S6、S4、S2等，当蒸气温度达到750 ℃时主要以S2形式存在，下列说法正确的是( )
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成SO2
C．常温条件下单质硫为原子晶体
D．把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
4.NaF、NaI、MgO均为NaCl型离子化合物，由下表判断这三种化合物的熔点高低顺序是( )
物质 ①NaF ②NaI ③MgO
离子所带电荷数 1 1
2
核间距(10－10m) 2.31 3.18 2.10
A.①>②>③ B．③>①>②
C．③>②>① D．②>①>③
5.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A．ZXY3 B．ZX2Y6
C．ZY4Y8 D．ZX8Y12
第 2 页 共 5 页 6. （2014•宝鸡模拟）金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，a、b、c三种晶胞内金属原子个数比为(
)
A．3∶2∶1 B．11∶8∶4
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
7.共价键、离子键、范德华力和氢键是形成晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：
①Na2O2 ②固体氨 ③NaCl ④SiO2 ⑤冰 ⑥干冰，其中含有三种作用力的是( )
学必求其心得，业必贵于专精
1．有关晶胞各物理量的关系
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量,M表示摩尔质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
2．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
典例剖析：
典例一、
【考点定位】考查核外电子排布、电离能、原子半径、杂化轨道、空间构型以及晶胞结构判断与计算等 学必求其心得，业必贵于专精
(2016·高考全国丙卷）砷化镓（GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等.回答下列问题：
(1）写出基态As原子的核外电子排布式________。
（2）根据元素周期律,原子半径Ga________As,第一电离能Ga________As。（填“大于”或“小于”）
(3）AsCl3分子的立体构型为________,其中As的杂化轨道类型为________。
（4)CaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是______________________________________________________.
(5)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示.
学必求其心得，业必贵于专精
该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合.Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs
g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________.
【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或3d104s24p3 （2)
大于 小于 (3）三角锥形 sp3
1 晶体结构与性质
一、选择题
1．下列有关晶体的说法中正确的是( )
A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．原子晶体中共价键越强，熔点越高
C．冰融化时水分子中共价键发生断裂
D．氯化钠熔化时离子键未被破坏
解析：选B。晶体中分子间作用力越大，其熔、沸点越高；分子内化学键的键能越大，分子越稳定，A错；原子晶体中共价键越强，其熔点越高，B正确；冰融化时分子间作用力受到破坏，水分子中共价键未发生断裂，C错；氯化钠晶体熔化时离子键被破坏，D错。
2．下列关于晶体的说法中，一定正确的是(
)
CaTiO3的晶体结构模型
A．分子晶体中都存在共价键
B．如上图，CaTiO3晶体中每个Ti4＋和12个O2－相紧邻
C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
解析：选B。稀有气体为单原子分子，晶体中不存在共价键。据图可知CaTiO3晶体中，Ti4＋位于晶胞的顶角，O2－位于晶胞的面心，故Ti4＋的O2－配位数为12。SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合。汞常温下为液态，其熔点比有的分子晶体还低。
3．(2016·四川南充诊断)下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是( )
原子晶体 离子晶体 分子晶体
A 氮化硅 磷酸 单质硫
B 单晶硅 氯化铝 白磷
C 金刚石 烧碱 冰
D 铁 尿素 冰醋酸
解析：选C。A项，磷酸属于分子晶体；B项，氯化铝属于分子晶体；D项，铁属于金属晶体，尿素属于分子晶体。
4．下列各项所述的数字不是6的是( )
A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Cl－的个数
B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数
C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数
D．在石墨晶体的片层结构中，最小的环上的碳原子个数
解析：选C。在二氧化硅晶体中，最小的环上有6个硅原子、6个氧原子，共12个原子。
5．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子如图所示，它的化学式是( )
