鲁科版高考化学一轮复习第5章第28讲不同聚集状态的物质与性质教学课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮复习第5章第28讲不同聚集状态的物质与性质教学课时学案，共24页。

晶体与常见晶体的空间结构模型
1．晶体与非晶体比较
2.晶胞
(1)概念：描述晶体结构的基本的重复单元。
(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。
(3)一般形状为平行六面体，其特点为8个顶角相同，三套各4根平行棱分别相同，三套各两个平行面分别相同。
(4)晶胞中粒子数目的计算——均摊法
晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是eq \f(1,n)。
长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
(5)其他晶胞结构中粒子数的计算
①三棱柱
②六棱柱
3．常见典型的晶体模型
(1)共价晶体——金刚石与SiO2

①a.金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是六元环。每个C被12个六元环共用。含有1 ml C的金刚石中形成的C—C有2 ml。
b．在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的eq \f(1,4)处。每个晶胞含有8个C。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。1 ml SiO2晶体中含Si—O数目为4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。
(2)分子晶体——干冰和冰
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等。
②冰的晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 ml H2O的冰中，最多可形成 2 ml氢键。晶胞结构与金刚石相似，1个晶胞中含有8个H2O。
(3)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。
③CaF2型：在晶体中，F－的配位数为4，Ca2＋的配位数为8，晶胞中含4个Ca2＋，含8个F－。晶胞中Ca2＋在体对角线的eq \f(1,4)处。
①晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。
②离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
(4)混合型晶体——石墨晶体
①石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是范德华力。
②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
③在每层内存在共价键和金属键。能导电，晶体中每个C形成3个共价键，C的另一价电子在电场作用下可移动，形成电流。
④石墨C—C的键长比金刚石C—C的键长短，熔点比金刚石的高。
(5)过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)晶体区别非晶体的本质是晶体中的粒子在三维空间呈周期性有序排列。( )
(2)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。( )
(3)任何分子晶体的晶胞中每个分子最近等距离的分子有12个。( )
(4)干冰晶胞中含有4个CO2分子。( )
(5)金刚石晶胞中含有8个碳原子。( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√
晶胞中粒子数与配位数的确定
1．某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。
[解析] 能量越低越稳定，故更稳定的Cu替代型为Cu替代a位置Fe型，故晶胞中Cu为1个，Fe为3个，N为1个，故化学式为Fe3CuN。
[答案] Fe3CuN
2．已知某化合物的晶体是由如图所示最小单元密置堆积而成的，关于该化合物的叙述中错误的是 ( )
A．1 ml该化合物中有1 ml Y
B．1 ml该化合物中有3 ml Cu
C．1 ml该化合物中有2 ml Ba
D．该化合物的化学式是YBa2Cu3O6
D [Y位于顶点，1个晶胞中Y的个数为8×eq \f(1,8)＝1，则1 ml该化合物中有1 ml Y，故A正确；Cu位于体内，其个数为3，则1 ml该化合物中有3 ml Cu，故B正确；Ba位于棱上，其个数为8×eq \f(1,4)＝2，则1 ml该化合物中有2 ml Ba，故C正确；O原子在晶胞内部与面上，晶胞中O原子数目为2＋10×eq \f(1,2)＝7，Y、Ba、Cu、O的原子个数比为1∶2∶3∶7，故该晶体化学式为YBa2Cu3O7，故D错误。]
3.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y()位于立方体的中心。试分析：
(1)X的配位数为________，Y的配位数为________。
(2)X周围等距离最近的X数目为________，Y周围等距离最近的Y数目为________。
[答案] (1)8 4 (2)12 6
立方体中粒子周围最近等距离其他粒子的个数
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①A周围有4个B，B周围有12个A,②A周围有2个C，C周围有6个A,③B周围有6个D，D周围有2个B,④B周围有8个C，C周围有8个B,⑤C周围有12个D，D周围有4个C,⑥A周围有4个D，D周围有4个A))
注意：该晶胞中含有A、B、C、D的个数分别为3、1、1、3。
常见典型晶体的空间结构分析
4.金刚石结构如图所示，晶体Si、立方SiC具有类似金刚石结构。下列说法错误的是( )
A．熔、沸点：金刚石>晶体Si
B．晶体Si晶胞中含有8个Si
C．根据等电子原理推测，BN可形成类似金刚石的晶体
D．立方SiC晶胞顶点从1号位分别平移至2号位和3号位，所得晶胞中Si 位置相同
D [C—C键长比Si—Si键长短，键能大，故金刚石的熔、沸点大于Si，A正确；利用均摊法，可得金刚石晶胞中有8个C，所以晶体硅晶胞中含有8个Si，B正确；根据等电子原理，BN与 C2互为等电子体，故BN可能形成与金刚石相似的结构，C正确；1号、2号位置原子相同，但1号与3号不同，故将晶胞顶点平移至3号时SiC晶胞中Si位置不同，D错误。]
5．已知金刚石的晶胞如下：
(1)若a为原点坐标，晶胞边长为a，原子1的分数坐标为(eq \f(1,4)，eq \f(1,4)，eq \f(1,4))，则原子2、3、4的分数坐标分别为________、________、________，两碳原子核间距离最近为________(用a表示)。
(2)金刚石中最小碳环为________元环，∠CCC为________。
[答案] (1)(eq \f(1,4)，eq \f(3,4)，eq \f(3,4)) (eq \f(3,4)，eq \f(1,4)，eq \f(3,4)) (eq \f(3,4)，eq \f(3,4)，eq \f(1,4)) eq \f(\r(3),4)a (2)六 109°28′
晶体类型与晶体性质
1．常见晶体类型比较
①石墨晶体为混合型晶体，为层状结构。硬度小、质软，熔点比金刚石高，能导电。
②“电子气理论”要点
a．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，从而把所有的金属原子维系在一起。金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。
b．利用电子气理论可以解释金属晶体的导电、导热和延展性。
2．晶体类型的两种判断
(1)依据物质的分类判断
①金属氧化物(K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH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。
③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质是金属晶体。
(2)根据各类晶体的特征性质判断
一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属于共价晶体；能导电、导热、具有延展性的晶体为金属晶体。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)分子晶体中只含分子间作用力不含共价键。( )
(2)离子晶体中一定含离子键可能含共价键。( )
(3)晶体中只要有金属阳离子就一定有阴离子。( )
(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。( )
(5)石墨晶体导电是因为晶体每个C形成三个共价键，还有一个电子可以自由移动。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2．比较下列各组物质的熔点高低。
(1)H2O、H2S、S、Si：__________________________________________________。
(2)MgO、CaO、BaO：_________________________________________________。
(3)金刚石、SiC、晶体硅：_____________________________________________。
[答案] (1)Si>S>H2O>H2S (2)MgO>CaO>BaO (3)金刚石>SiC>晶体硅
晶体类型的判定
1．下列晶体分类中正确的一组是( )
[答案] C
2．分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。
(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：________________。
(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：________________。
(3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：________________。
(4)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点287.4 ℃，易水解：________________。
(5)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：________________。
(6)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：________________。
[答案] (1)共价晶体 (2)分子晶体 (3)分子晶体 (4)分子晶体 (5)共价晶体 (6)分子晶体
熔、沸点的比较
晶体熔、沸点比较的一般思路
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：共价晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。
(2)同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。
①离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
②共价晶体：原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
③分子晶体
a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>。
④金属晶体：一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na3．(1)冰的熔点远高于干冰，除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是___________________________________________________________________________________________________________________。
(2)NaF的熔点________(填“>”“＝”或“<”)BFeq \\al(－,4)的熔点，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)CO熔点________(填“>”或“<”)N2的熔点，原因是__________________________________________________________________________________________。
(4)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)金刚石的熔点比C60的高的原因是________________________________________________________________________________________________________。
[答案] (1)H2O分子间形成氢键
(2)> 两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低
(3)> CO为极性分子而N2为非极性分子，CO分子间作用力较大
(4)增大 三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高
(5)金刚石为共价晶体而C60为分子晶体
4．磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是________________________________________________________________________________________。
[解析] 苯胺是有机化合物，晶体类型是分子晶体。氮原子电负性大，苯胺分子间存在氢键，使苯胺的熔点、沸点比甲苯高。
[答案] 分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
1．(2022·山东等级考，T15)Cu2－xSe是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是( )
A．每个Cu2－xSe晶胞中Cu2＋个数为x
B．每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2－xSe晶胞，转移电子数为8
C．每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1－x
D．当NayCu2－xSe转化为NaCuSe时，每转移(1－y)ml电子，产生(1－x)ml Cu原子
BD [A项，1个Cu2－xSe晶胞中含Se 4个，Cu总量为8－4x，若Cu2＋为x，则Cu＋为(8－4x－x)，根据电荷守恒：2x＋(8－4x－x)＝2×4，即2x－5x＝0，错误；B项，根据Na2Se－2e－＋(2－x)Cu===Cu2－xSe＋2Na＋和1个Na2Se晶胞含8个Na＋可知，转移电子数为8，正确；C项，根据电极反应Cu2－xSe＋e－＋Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，故每个NaCuSe晶胞中含(4－4x)个Cu，错误；D项，根据反应式：NayCu2－xSe＋(1－y)e－＋(1－y)Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，故每转移(1－y)ml电子，产生(1－x)ml Cu，正确。]
2．(2022·辽宁选择性考试，T18节选)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g·ml－1，则M元素为________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为________。
[解析] 由图可知，“”代表M(NH3)6，“”代表BH4，面心立方最密堆积的晶胞中，“”处于8个顶角和6个面心，则每个晶胞中含“”的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4,8个“”均处于晶胞内部，则“”和“”的个数之比为4∶8＝1∶2，故该晶体的化学式为M(NH3)6·(BH4)2；又知该化合物的摩尔质量为188 g·ml－1，则有Mr(M)＋17×6＋15×2＝188，解得Mr(M)＝56，故M元素为Fe。
[答案] Fe 3d6
3．(2022·山东等级考，T16节选)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：
(1)基态Ni原子的价电子排布式为________，在元素周期表中位置为________。
(2)晶胞中N原子均参与形成配位键， Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为________；x∶y∶z＝________；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是________。
[解析] (2)根据晶胞结构可知，一个晶胞含Ni2＋：2×eq \f(1,2)＝1，Zn2＋：8×eq \f(1,8)＝1，CN－：8×eq \f(1,2)＝4，NH3：8×eq \f(1,4)＝2，C6H6：4×eq \f(1,2)＝2，该晶胞化学式为Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6。根据晶胞Ni2＋的配位数为4，且Ni与4个CN－在同一平面内，Ni2＋的杂化方式不是sp3而是sp2d，而Zn2＋的配位数为6，Zn2＋的杂化方式为sp3d2。
[答案] (1)3d84s2 第四周期第Ⅷ族
(2)2∶3 2∶1∶1 Zn2＋、Ni2＋
4．(1)(2021·山东等级考，T16节选)OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)(2020·全国Ⅱ卷，T35节选)Ti的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是____________________________________________________________________________________________。
[答案] (1)低于 OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，OF2的相对分子质量小
(2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
课时分层作业(二十八) 不同聚集状态的物质与性质
一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1．(2021·辽宁选择性考试，T7)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是( )
A．S位于元素周期表p区
B．该物质的化学式为H3S
C．S位于H构成的八面体空隙中
D．该晶体属于分子晶体
D [S为16号元素，是第ⅥA族元素，在元素周期表中位于p区，A项正确；根据均摊法可知，该晶胞中含S原子数为1＋eq \f(1,8)×8＝2，含H原子数为eq \f(1,2)×6＋eq \f(1,4)×12＝6，故该物质的化学式为H3S，B项正确；以体心的S为研究对象，其位于面心上的6个H原子构成的八面体空隙中，C项正确；该物质为超导材料，不是分子晶体，D项错误。]
2．由Mn、Sn、C元素构成的一种磁性材料，它的晶胞结构及部分原子的坐标参数如图所示。
下列说法错误的是 ( )
A．该晶胞中碳原子的坐标参数为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))
B．该晶体的化学式为SnMn3C
C．Mn基态原子的价电子排布式为3d54s2
D．离锡原子最近且等距的锰原子有8个
D [A.该晶胞中碳原子位于体心处，其坐标参数为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，eq \f(1,2))，A正确；B.该晶体Sn原子个数是8×eq \f(1,8)＝1，Mn原子个数是6×eq \f(1,2)＝3，碳原子个数是1，则晶体的化学式为SnMn3C，B正确；C.Mn的原子序数是25，其基态原子的价电子排布式为3d54s2，C正确；D.离锡原子最近且等距的锰原子位于面心处，共有12个，D错误。]
3．F2和Xe在一定条件下生成的一种氟化物是强氧化剂。其晶体的晶胞结构如图所示，则下列说法正确的是( )
A．F元素位于元素周期表s区
B．该氟化物的化学式为XeF2
C．晶胞中F位于Xe构成的八面体中心
D．晶胞中每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个
BD [F位于元素周期表第2周期第ⅦA族，位于元素周期表p区，A错误；该晶胞中含有Xe原子个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，F原子个数为8×eq \f(1,4)＋2＝4，则该晶胞的化学式为XeF2，B正确；根据晶胞结构图可知，晶胞中F不是位于Xe构成的八面体中心，C错误；该晶胞中，每个Xe原子周围距离最近且相等的F原子共有2个(上、下各1个), D正确。]
4．有资料显示，将石墨烯与氮化镓应用在手机端可以让5G信号更好，下列有关说法正确的是( )
A．12 g石墨烯中含有的六元环的物质的量为0.25 ml
B．若氮化镓的晶胞参数为a，则N—Ga键的键长为eq \f(\r(3),4)a
C．1个氮化镓晶胞含有4个Ga原子和14个N原子
D．晶体中Ga原子处于N原子形成的正四面体空隙中
BD [根据石墨烯的结构可知，每个C原子被3个六元环共用，则属于一个六元环的C原子数为2，所以1 ml石墨烯中含六元环的物质的量为0.5 ml，A错误。若氮化镓的晶胞参数为a，可计算其体对角线长度为eq \r(3)a，GaN晶胞的俯视图为，可以明显看出，N—Ga键的键长等于晶胞体对角线长度的eq \f(1,4)，为eq \f(\r(3),4)a，B正确。氮化镓晶胞中含有N原子的数目为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Ga原子位于晶胞内，Ga原子的数目为4，C错误。分析氮化镓晶胞结构图，可知与Ga原子等距离且最近的N原子有4个，形成正四面体，Ga原子处于N原子形成的正四面体空隙中，D正确。]
5．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间以单键结合。下列有关C3N4晶体的说法中错误的是( )
A．C3N4晶体与金刚石都属于共价晶体
B．C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长
C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
D．C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键
B [C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，则C3N4晶体的硬度很大，是共价晶体，故A正确；因N的原子半径比C的原子半径小，则C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，故B错误；原子间均以单键结合，则C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子，故C正确；C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键，故D正确。]
6．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是( )
A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B．在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环
C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D．金刚石中碳原子数与C—C键数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C键数之比为1∶3
A [金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误。金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误。金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，根据“切割法”，每个碳原子平均形成的共价键数为4×eq \f(1,2)＝2，故碳原子数与C—C键数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×eq \f(1,2)＝1.5，故碳原子数与C—C键数之比为2∶3，D项错误。]
7.锌与硫所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是( )
A．该晶体属于分子晶体
B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等
C．阳离子的配位数为6
D．氧化锌的熔点高于硫化锌
D [晶体中含有Zn2＋和S2－，则晶体类型为离子晶体，故A错误；该晶胞中Zn2＋的数目为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，S2－数目为4，两离子数目相等，故B错误；晶胞中Zn2＋周围等距且最近的S2－共有4个，则阳离子的配位数为4，故C错误； O2－的半径比S2－半径小，则ZnO的熔点高于ZnS，故D正确。]
二、非选择题
8．(1)氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs＋位于该晶胞的________，而Cl－位于该晶胞的________，Cs＋的配位数是________。
图1 图2 图3 图4
(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)图3为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“ ○”表示的离子是________(填离子符号)。
(4)晶格能是气态离子形成1 ml离子晶体释放的能量，单位：kJ·ml－1。实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：
则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有________个。
(5)用X射线衍射实验测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图5所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为________。每个晶胞B中含Fe原子数为________。
图5
[解析] (1)rCs＋>rCl－，Cs＋位于体心，Cl－位于顶点。
(2)由晶胞可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。
(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球为F－。
(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3＋>Mg2＋，离子半径：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有12个。
[答案] (1)体心 顶点 8 (2)2CuH＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CuCl2＋2HCl (3)F－ (4)TiN>MgO>CaO>KCl 12 (5)8 4
9.(1)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＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为________nm，与K紧邻的O个数为________。
(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。
[解析] (1)K与O间的最短距离为eq \f(\r(2),2)a＝eq \f(\r(2),2)×0.446 nm≈0.315 nm；由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K紧邻的O原子数为12个。
(2)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如图，可看出K处于体心，O处于棱心。
[答案] (1)0.315 12 (2)体心 棱心
10．(2020·全国Ⅰ卷，T35节选)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。
(a)LiFePO4 (b)Li1－xFePO4 (c)FePO4
电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。
[解析] 由题图可知，小白球表示锂原子，由图(a)知，每个晶胞中的锂原子数为8×1/8＋4×1/4＋4×1/2＝4，故一个晶胞中有4个LiFePO4单元。由图(b)知，Li1－xFePO4结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13∶16，进而推出x＝3/16。设Li13Fe16(PO4)16中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
[答案] 4 eq \f(3,16) 13∶3
11．(2022·德州模拟)ZnO存在多种晶体结构，其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构，如图为这两种晶体的局部结构。
(1)图a纤锌矿型ZnO晶体中O2－的配位数为________。
(2)闪锌矿型中Zn2＋填入O2－所形成的“正四面体”空隙中，闪锌矿晶胞中含有________个“正四面体”空隙。
(3)图b闪锌矿型晶胞密度为ρ g/cm3，则Zn2＋与O2－的距离为________nm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
[解析] (1)由图可知，a纤锌矿型ZnO晶体中O2－的配位数为4。(2)O2－所形成的“正四面体”空隙有8个。(3)根据均摊原则，闪锌矿型晶胞含有Zn原子数4×1＝4，O原子数8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，晶胞的边长是eq \r(3,\f(3.24×1023,NA)) nm，则Zn2＋与O2－的距离为eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(3.24×1023,ρNA)) nm。
[答案] (1)4 (2)8 (3)eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(3.24×1023,ρNA))
晶体
非晶体
结构特征
原子在三维空间里呈周期性有序排列
原子排列相对无序
性质
特征
对称性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
无各向异性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
比较
类型
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
石墨晶体
构成粒子
分子或原子
原子
金属阳离子和自由电子
阴、阳离子
原子
粒子间的相互作用力
分子间作用力、氢键
共价键
金属键
离子键
共价键、金属键与范德华力
硬度
较小
很大
有的很大，有的很小
较大
较小，质软
熔、沸点
较低
很高
有的很高，有的很低
较高
很高，熔点高于金刚石
溶解性
相似相溶
难溶于任
何溶剂
难溶于常见溶剂
大多易溶于水等极性溶剂
—
导电、传热性
一般不导电，溶于水后有的导电
一般不具有导电性
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液中或熔融态导电
—
选项
离子晶体
共价晶体
分子晶体
A
NaOH
固态Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
化合物
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔点/℃
377
－24.12
38.3
155
离子晶体
NaCl
KCl
CaO
晶格能/(kJ·ml－1)
786
715
3 401