2024届高考化学一轮复习专题5第25讲晶体结构与性质基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题5第25讲晶体结构与性质基础学案，共22页。
晶体与常见晶体的空间结构模型
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体比较
(2)获得晶体的途径
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。
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。
(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)。
立方(或四方或六方等)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(如三棱柱)
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。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)晶体与非晶体的本质区别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．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。]
2．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．X元素的原子序数是19
B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶2
C．Xn＋中n＝1
D．晶体中每个Xn＋周围有4个等距离且最近的N3－
C [A.从“元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出，Xn＋共有28个电子，错误；B.题图中Xn＋位于每条棱的中点，一个晶胞拥有Xn＋的个数为12×eq \f(1,4)＝3，N3－位于顶点，一个晶胞拥有N3－的个数为8×eq \f(1,8)＝1，错误；C.由于该物质的化学式为X3N，故X显＋1，正确；D.由题图可知，晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－，错误。]
3．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
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．硫化锌有两种常见的晶体，分别是六方硫化锌(晶胞结构如图甲所示)和立方硫化锌(晶胞结构如图乙所示)。下列说法错误的是( )
A．可用X­射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体
B．每个六方硫化锌晶胞中含2个S原子
C．立方硫化锌中锌的配位数为4
D．氧化锌的熔点低于六方硫化锌和立方硫化锌
D [A.晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X­射线衍射可以看到微观结构，所以可用X­射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体，正确；B.每个六方硫化锌晶胞中有4个S原子位于棱上，1个S原子位于内部，含4×eq \f(1,4)＋1＝2个S原子，正确；C.据题图可知Zn原子位于4个S原子形成的正四面体空隙中，所以立方硫化锌中锌的配位数为4，正确；
D.O2－的半径小于S2－，所以O2－与Zn2＋形成的离子键更强，晶格能更大，熔点更高，错误。]
5．一种铁的氧化物晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是( )
A．该晶体是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁
B．该物质不稳定，在空气中受热迅速被氧化为Fe2O3
C．与O2－紧邻且等距离的O2－数目为4
D．一个该晶胞中所含离子总数为8
D [A.O原子位于棱心和内部，所以一个晶胞中O的个数为12×eq \f(1,4)＋1＝4，Fe原子位于面心和顶点，个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，化学式为FeO，磁性氧化铁为Fe3O4，错误；B.FeO不稳定，在空气中受热迅速被氧化为Fe3O4，错误；C.以体心O2－看，与棱心O2－的距离最近，则与O2－紧邻且等距离的O2－数目为12，错误；D.FeO为离子化合物，阳离子数、阴离子数之和为离子总数，结合选项A可知一个该晶胞中所含离子总数为8，正确。]
晶体类型与晶体性质
1．常见晶体类型比较
①“电子气理论”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。
②利用电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性和延展性。
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金属单质和合金是金属晶体。
(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：Na 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(NH2)的晶体类型是________。苯胺与甲苯(CH3)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改编)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。下列说法错误的是( )
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4－4x
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
A [A项，1个Cu2－xSe晶胞中含4个Se，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＋，根据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，正确；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原子，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(二十五) 晶体结构与性质
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．某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。已知该晶体的密度为d g/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法中错误的是( )
A．该铁的氧化物化学式为Fe3O4
B．距离Fe3＋最近的O2－有6个
C．晶体中的O2－只能构成正四面体空隙
D．晶胞的边长为eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107 nm
C [由A方块可知，位于顶点和体心的亚铁离子个数为4×eq \f(1,8)＋1＝eq \f(3,2)，位于体内的氧离子个数为4；B方块则位于顶点的亚铁离子个数为4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，位于体内的铁离子和氧离子都为4，则由4个A方块和4个B方块组成的晶胞中亚铁离子、铁离子和氧离子的个数比为(eq \f(3,2)＋eq \f(1,2))×4∶4×4∶(4＋4)×4＝1∶2∶4，所以晶胞的化学式为Fe3O4。由分析可知，铁的氧化物化学式为Fe3O4，故A正确；由B方块可知，小立方体中位于顶点的铁离子与位于顶点的氧离子个数的距离最近，所以距离铁离子最近的氧离子有6个，故B正确；由B方块可知，晶体中的氧离子构成正四面体空隙，由B方块可知，晶体中的氧离子构成正八面体空隙，故C错误；由分析可知，晶胞中含有8个Fe3O4，设晶胞的边长为a nm，由晶胞的质量公式可得：eq \f(8×232,NA)＝10－21a3d，解得a＝eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107，故D正确。]
3．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。]
4．MgO具有NaCl型晶体结构，其晶胞如图所示，晶胞边长为a nm，下列说法正确的是( )
A．熔点：MgOCaO，错误；B.由题图可知，Mg2＋位于晶胞的体心，O2－位于面心，Mg2＋位于六个O2－构成的八面体空隙中，正确；C.以顶点为例，距离O2－最近的O2－位于晶胞的面心，共有eq \f(8×3,2)＝12个，错误；D.该晶胞含有Mg2＋个数为eq \f(1,4)×12＋1＝4，含有O2－个数为eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＝4，晶胞质量为eq \f(24×4＋16×4,NA) g，晶胞边长为a nm则其体积是(a×10－7)3 cm3，则晶胞密度为eq \f(160,NAa3×10－21) g·cm－3＝eq \f(1.60×1023,NAa3) g·cm－3，错误。]
5．铜镍合金主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。其立方晶胞结构如图所示。
则该晶体的化学式为________，铜原子构成的空间构型为________，铜原子距离最近的Ni有________个；已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，则晶胞中距离最近的Ni原子和Cu原子的核间距为________pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
[解析] 根据题图知，1个晶胞中Cu原子和Ni原子个数分别为Cu：6×eq \f(1,2)＝3，Ni：8×eq \f(1,8)＝1，则该晶体的化学式为Cu3Ni，铜原子构成的空间构型为正八面体，铜原子距离最近的Ni有4个；晶胞中距离最近的Ni原子和Cu原子的核间距为边长的eq \f(\r(2),2)，设边长为a pm，则有m＝ρV，则有：1×(64×3＋59)g＝(a×
10－10 cm)3×ρ g·cm－3×NA，a＝eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010 pm，最近距离为eq \f(\r(2),2)eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010 pm。
[答案] Cu3Ni 正八面体 4 eq \f(\r(2),2)eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010
6．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
7．β­MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积，晶胞结构如图所示。
(1)β­MnSe中Mn的配位数为________。
(2)若该晶体的晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则距离最近的两个锰原子之间的距离为________ pm，β­MnSe的密度ρ＝________g·cm－3
(列出表达式即可)。
[解析] (1)在β­MnSe 中，Mn和相邻的4个Se相连，所以Mn的配位数为4；(2)在β­MnSe 中，Mn位于晶胞内部，若将晶胞分成8个相等的小正方体，则4个Mn位于其中四个不相邻的小正方体的体心，所以距离最近的两个锰原子之间的距离是晶胞面对角线的一半。晶胞参数为a pm，则距离最近的两个锰原子之间的距离为eq \f(\r(2),2)a pm；一个晶胞中含有4个Mn和4个Se，则一个晶胞的质量为eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA)g，晶胞参数为a pm，则一个晶胞的体积为(a×10－10)cm3，所以晶体密度ρ＝eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a×10－10))3)g·cm－3。
[答案] (1)4
(2)eq \f(\r(2),2)a eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a×10－10))3)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
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
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