备战2021年高考化学一轮复习 易错28 晶胞的结构与性质(全国通用）

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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.常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。
4.金属单质是金属晶体。
5.一般来说，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原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。
【错题纠正】
例题1、(1)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
①图(a)为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_______。
②FeS2晶体的晶胞如图(b)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于Seq \\al(2－,2)所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。
(2)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，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NA，Zn的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
【解析】(1)①S8和SO2均为分子晶体，S8的相对分子质量大于SO2，因此S8的分子间作用力大，熔沸点比SO2的高。
②分析晶胞结构可知，Fe2＋位于棱边和体心，Seq \\al(2－,2)位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的Fe2＋个数＝12×eq \f(1,4)＋1＝4，每个晶胞中含有的Seq \\al(2－,2)个数＝6×eq \f(1,2)＋8×eq \f(1,8)＝4，即每个晶胞中含有4个FeS2。一个晶胞的质量＝eq \f(4M,NA) g，晶胞的体积＝(a×10－7)3 cm3，该晶体密度＝eq \f(4M,NAa×10－73) g·cm－3＝eq \f(4M,NAa3)×1021 g·cm－3。正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正八面体的边长为eq \f(\r(2),2)a nm。
(2)金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为a cm，则六棱柱上下面的面积均为6×eq \f(\r(3),4)a2 cm2，则六棱柱的体积为6×eq \f(\r(3),4)a2c cm3，锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数＝12×eq \f(1,6)＋2×eq \f(1,2)＋3＝6，因此一个晶胞中Zn的质量＝eq \f(65×6,NA) g，由此可知，Zn的密度＝eq \f(65×6,NA×6×\f(\r(3),4)×a2c) g·cm－3。
【答案】(1)①S8相对分子质量大，分子间范德华力强②eq \f(4M,NAa3)×1021 eq \f(\r(2),2)a(2)六方最密堆积(A3型) eq \f(65×6,NA×6×\f(\r(3),4)×a2c)
例题2、（1）利用新制的Cu(OH)2检验醛基时，生成红色的Cu2O，其晶胞结构如图所示。
该晶胞原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(1,0,0)；C为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。则D原子的坐标参数为________，它代表________原子。若Cu2O晶体的密度为d g·cm－3，Cu和O的原子半径分别为rCupm和rO pm，阿伏加德罗常数值为NA，列式表示Cu2O晶胞中原子的空间利用率为_________________________。
（2）铁原子有两种堆积方式，相应地形成两种晶胞(如图甲、乙所示)，其中晶胞乙的堆积方式是________，晶胞甲中原子的空间利用率为________(用含π的代数式表示)。
(3)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
【解析】(1)根据晶胞的结构，D在A和C中间，因此D的坐标是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，白色的原子位于顶点和体心，个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，D原子位于晶胞内，全部属于晶胞，个数为4，根据化学式，推出D为Cu；空间利用率是晶胞中球的体积与晶胞体积的比值，晶胞中球的体积为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(4,3)πr\\al(3,Cu)＋2×\f(4,3)πr\\al(3,O)))×10－30 cm3，晶胞的体积可以采用晶胞的密度进行计算，即晶胞的体积为eq \f(2×144,NA×d) cm3，因此空间利用率为eq \f(πdNA2r\\al(3,Cu)＋r\\al(3,O)×10－30,108)×100%。（2）晶胞乙中原子位于晶胞的顶点和面心，所以属于面心立方最密堆积；晶胞甲中含有铁原子个数为eq \f(1,8)×8＋1＝2，假设铁原子半径为r，晶胞的边长为a，则有(4r)2＝(eq \r(2)a)2＋a2，解r＝eq \f(\r(3),4)a，原子的空间利用率为eq \f(2×\f(4,3)πr3,a3)＝eq \f(2×\f(4,3)π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),4)a))3,a3)＝eq \f(\r(3),8)π。(3)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为eq \f(8×7＋4×16,NA0.466 5×10－73)g·cm－3。
【答案】(1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；Cu；eq \f(πdNA2r\\al(3,Cu)＋r\\al(3,O)×10－30,108)×100%(答案合理即可)（2）面心立方最密堆积；eq \f(\r(3),8)π（3）eq \f(8×7＋4×16,NA0.466 5×10－73)
【知识清单】
1. 晶胞化学式的计算
晶体中微粒的排列具有周期性，晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数，从而确定晶体的化学式。“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最为常见。
（1）立方晶胞：每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞；每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞；每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有属于该晶胞；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
（2）六方晶胞：每个顶点上的粒子被6个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
（3）三棱晶胞：每个顶点上的粒子被12个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
2.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为：原子晶体>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，离子晶格能越大，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
②原子晶体：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：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；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；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；同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
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. 晶体密度及微粒间距离的计算
(1)晶体微粒与M、ρ之间的关系：若1个晶胞中含有x个微粒，则1 ml晶胞中含有x ml 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，ρ为晶胞的密度)，则1 ml晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。
（2）金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)：面对角线长＝eq \r(2)a；体对角线长＝eq \r(3)a；体心立方堆积4r＝eq \r(3)a(r为原子半径)；面心立方堆积4r＝eq \r(2)a(r为原子半径)。
（3）空间利用率的计算：空间利用率＝eq \f(晶胞占有的微粒体积,晶胞体积)。
【变式练习】
1. （1）甲烷是重要的清洁能源，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。
常温常压下不存在甲烷晶体。从微粒间相互作用的角度解释，其理由是______。甲烷分子的配位数为________。A分子中碳原子的坐标参数为(0,0,0)，则B分子中碳原子的坐标参数为________。甲烷晶体的密度为________g·cm－3。
（2）S与Zn所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
在该晶胞中，Zn的配位数为________。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0,0,0)；b为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；c为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。则d的坐标参数为________。已知该晶胞的密度为ρ g·cm－3，则其中两个S原子之间的距离为________pm。(列出计算式即可)
2. (1)碳的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图①所示，则其化学式可表示为________。
(2)图②为碳的一种同素异形体C60分子，每个C60分子中含有σ键的数目为________。
(3)图③为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)，B为(12,0,12)，C为(12,12,0)；则D原子的坐标参数为________。
(4)立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞的密度是______________g·cm－3(列出计算式即可，阿伏加德罗常数的值为NA)。
【易错通关】
1．钯(Pd)、锌及其化合物在合成酮类物质中有极其重要的作用，如图为合成的反应过程：
回答下列问题：
(1)I原子价电子排布式为_________，其能量最高的能层是______(填能层符号)。
(2)H、C、O三种元素的电负性由大到小的顺序为__________。
(3) 中碳原子的杂化方式为__________。
(4)ZnCl2溶液中加入足量氨水，发生的反应为ZnCl2+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]Cl2+4H2O
①上述反应涉及的物质中，固态时属于分子晶体的是________。
②NH3的空间构型为_____________。
③1 ml[Zn(NH3)4]Cl2中含有______ml σ键。
(5)金属钯的堆积方式如图所示：
①该晶胞中原子的空间利用率为_________(用含π的式子表示)。
②若该晶胞参数a=658 pm，则该晶胞密度为______(列出计算表达式)g/cm3。
2．最新发现用聚乙二醇双丙烯酸酯纯化钙钛矿薄膜表面缺陷，能改善钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。
（1）已知乙二醇的结构简式为。
①乙二醇中三种元素电负性由强到弱的顺序为_____________。
②乙二醇能以任意比溶于水的微观原因为_____________________。
③乙二醇中碳原子和氧原子的杂化类型分别为_________、_________。
（2）基态钛原子核外电子排布式为________________；同周期与其未成对电子数相等的基态原子还有_________种。
（3）立方钙钛矿的晶胞结构如图：
①该晶胞的化学式为________；晶胞中Ca的配位数为________。
②晶胞中部分原子坐标为W（0，0，0），M（1/2，1/2，1/2），N（1/2，0，0），则X点的坐标为___________。
③若晶胞参数为，则该晶胞的密度为_________（表示阿伏加德罗常数的值，列出代数式）。
3．近年来，KCF3、KFeF3等因具有独特的电性、磁性和光致发光性而引起人们极大的研究兴趣。回答下列问题：
(1)基态F原子的价层电子排布图为________。
(2)K、Fe、C三种基态原子的未成对电子数之比为________；C与Fe中第四电离能更大的是________ (填元素符号)，原因为________________。
(3)Fe、C可形成多种配合物，如Fe(SCN)3、[Fe(CN)6]4－、[C(NH3)6]2＋等。
①SCN－的立体构型为________，其中C原子的杂化形式为________。
②HCN中σ键和π键的数目之比为________。
③NH3比NF3更易作配体的原因为_____________________。
(4)KCF3具有钙钛矿型结构，其晶体的部分结构如图所示。其中[CF6]正八面体通过共顶角F原子连接，K填充在其间空隙，K为12配位。
①KCF3的晶胞为________ (填“立方晶胞”或“六方晶胞”)。
②阿伏加德罗常数的值为NA，晶体密度为ρ g·cm－3，则C与F之间的最短距离为________pm(用代数式表示)。
4．含铁化合物的应用研究是科学研究的前沿之一，回答下列问题：
Ⅰ、铁铝铅榴石常用作宝石和研磨材料，其化学式为Fe3Al2Pb3(SiO4)5，可写作氧化物形式：FexOy·Al2O3·3PbO·5SiO2。
(1)FexOy中铁元素有+2、+3两种价态，N(Fe3+)：N(Fe2+)=______。
(2)硅属于______区元素；基态铁原子的电子排布式为_____________。
(3)氧的第一电离能_____氮(填“大于”或“小于”)；工业上用γ−Al2O3冶炼铝，其熔点很高，熔融时需用助熔剂，γ−Al2O3属于______晶体。
(4)SiO2是原硅酸和硅酸的酸酐。
①原硅酸的结构式如图1，硅原子的价电子对的空间构型为___________。
②原硅酸失去一分子水后形成硅酸，结构式如图2，硅原子的杂化方式为_________。
③SiO2晶体结构如图3，硅原子的配位数为_________。
Ⅱ、已知：NA为阿伏加德罗常数的值；图Ⅰ、图Ⅱ表示的晶胞均为立方晶胞。
(5)下面晶胞化学式为SrFeO3的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(6)图Ⅰ所示晶胞密度为dg·cm－3，则该晶胞的边长为_____nm(用含NA的式子表示)。
5．研究物质的结构，用来探寻物质的性质，是我们学习化学的重要方法。回答下列问题：
(1)Fe、Ru、Os在元素周期表中处于同一列，人们已经发现和应用了Ru、Os的四氧化物。量子化学理论预测铁也存在四氧化物，但最终人们发现铁的化合价不是+8而是+6。OsO4分子空间形状是_____，铁的“四氧化物”分子中，铁的价电子排布式是_____，氧的化合价是______。
(2)NH3分子中H—N—H键角为106.7°，在[Ag(NH3)2]+中，H—N—H键角近似109.5°，键角变大的原因是________。
(3)氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。近年来，人们发现了双氢键，双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。下列不可能形成双氢键的是______。
a．Be—H···H—O b．O—H···H—N c．B—H···H—N d．Si—H···H—Al
(4)冰晶石(Na3A1F6)主要用作电解氧化铝的助熔剂，也用作研磨产品的耐磨添加剂。其晶胞结构如图所示，晶胞是正四棱柱形状，Na(I)位于侧棱中心和底面中心，Na(II)位于四个侧面上，位于顶点和体心。
已知晶胞边长为anm，bnm，冰晶石晶体的密度为_______g·cm-3(Na3AlF6的摩尔质量为210g·ml-1)。
6．我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”、“中国紫”，近年来，人们对这些颜料的成分进行了研究，发现其成分主要为BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。
(1)“中国蓝”、“中国紫”中均有Cun＋离子，n＝___________，基态时该阳离子的价电子排布式为___________。
(2)“中国蓝”的发色中心是以Cun＋为中心离子的配位化合物，其中提供孤对电子的是____元素。
(3)已知Cu、Zn的第二电离能分别为1957.9 kJ·ml－1、1733.3 kJ·ml－1，前者高于后者的原因是________________________________________。
(4)铜常用作有机反应的催化剂。例如，2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。
①乙醇的沸点高于乙醛，其主要原因是_________________________________；乙醛分子中π键与σ键的个数比为___________。
②乙醛分子中碳原子的杂化轨道类型是___________。
(5)铜的晶胞如图所示。铜银合金是优质的金属材料，其晶胞与铜晶胞类似，银位于顶点，铜位于面心。
①该铜银合金的化学式是___________________。
②已知：该铜银晶胞参数为a cm，晶体密度为ρ g·cm－3。则阿伏加德罗常数(NA)为_______ml－1(用代数式表示，下同)。
③若Ag、Cu原子半径分别为b cm、c cm，则该晶胞中原子空间利用率φ为___________。(提示：晶胞中原子空间利用率＝×100%)
7．氮元素是重要的非金属元素，可形成卤化氮、氮化物、叠氮化物及配合物等多种化合物。
（1）NF3、NBr3、NCl3的沸点由高到低的顺序是___，原因是__。
（2）Mg3N2遇水发生剧烈反应，生成一种有刺激性气味的气体。该反应的化学方程式为___。
（3）叠氮酸(HN3)是一种弱酸，可部分电离出H+和N。请写出两种与N互为等电子体的分子的化学式：___。
（4）NaN3与KN3相比，NaN3的晶格能___(填“>”、“＝”或“<”)KN3的晶格能。
（5）某元素X形成的离子X+中K、L、M三个电子层均充满了电子。它与N3-形成晶体的结构如图所示。X+的符号是___，晶体中距离每个N3-最近的X+有___个。
8．钙及其化合物在工业上、建筑工程上和医药上用途很大。回答下列问题
(1)基态Ca原子M能层有_____个运动状态不同的电子，Ca的第一电离能__________(填“大于”或“小于”)Ga。
(2)Mn和Ca属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Mn的熔点沸点等都比金属Ca高，原因是____________________。
(3)氯气与熟石灰反应制漂白粉时会生成副产物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的阴离子空间构型是__________、中心原子的杂化形式为___________。
(4)碳酸盐的热分解示意图如图所示
热分解温度：CaCO3_______ (填“高于”或“低于”)SrCO3，原因是_________。从价键轨道看，CO2分子内的化学键类型有__________。
(5)萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物，晶胞如图所示。Ca2+的配位数为__________，萤石的一个晶胞的离子数为__________，已知晶胞参数为0.545nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则萤石的密度为__________g·cm－3(列出计算式)。
9．铂钴合金是以铂为基含钴二元合金，在高温下，铂与钴可无限互溶，其固溶体为面心立方晶格。铂钴合金磁性极强，磁稳定性较高，耐化学腐蚀性很好，主要用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。
(1)基态钴原子的价电子排布图为___________。
(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl－和吡啶结合形成的铂配合物，有顺式和反式两种同分异构体(如图)。科学研究表明，顺式分子具有抗癌活性。
①吡啶分子是大体积平面配体，其结构简式如图所示。每个吡啶分子中含有的σ键数目为_________。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是___________。
②二氯二吡啶合铂中存在的微粒间作用力有_________(填字母)。
a. 范德华力 b. 氢键 c. 金属键 d. 非极性键
③反式二氯二吡啶合铂分子是_________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(3)某研究小组将平面型的铂配合物分子进行层状堆砌，使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行，构成能导电的“分子金属”，其结构如图所示。
①“分子金属”可以导电，是因为_________能沿着其中的金属原子链流动。
②“分子金属”中，铂原子是否以sp3的方式杂化？_________(填“是”或“否”)，其理由是__________________。
(4)筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体CO2，该晶体具有层状结构
(如图所示，小球表示C原子，大球表示O原子)。图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CO2的化学组成的是__________(填字母)。
(5)金属铂晶体中，铂原子的配位数为12，其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所示。若金属铂的密度为dg·cm-3，则晶胞参数a=_________nm(列计算式)。
10．三硫化四磷是黄绿色针状结晶，其结构如图所示．不溶于冷水，溶于叠氮酸、二硫化碳、苯等有机济剂，在沸腾的NaOH稀溶液中会迅速水解。回答下列问题：
（1）Se是S的下一周期同主族元素，其核外电子排布式为_______。
（2）第一电离能：S____（填“＞”或“＜”，下同）P，电负性：S____P
（3）三硫化四磷分子中P原子采取______杂化，与PO3-互为等电子体的化合物分子的化学式为______。
（4）二硫化碳属______（填“极性”或“非极性”）分子。
（5）用NA表示阿伏伽德罗常数的数值，0.1ml三硫化四磷分子中含有的孤电子对数为____。
（6）纯叠氮酸（HN3）在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是________。
（7）氢氧化钠具有NaCl型结构，其晶胞中Na+与OH-之间的距离为acm ，晶胞中Na+的配位数为_______，用NA表示阿伏伽德罗常数的数值，NaOH的密度为_____g/cm3。
参考答案
【变式练习】
1.(1) 甲烷是分子晶体，分子间作用力很小，导致其熔、沸点低于常温；12；(－0.5a,0.5a，a)；eq \f(64×1021,a3NA)（2）4；eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；eq \f(\r(2),2)× eq \r(3,\f(4×97,ρNA))×1010
【解析】(1)甲烷是分子晶体，分子间作用力很小，导致其熔、沸点低于常温；甲烷分子的配位数为12。晶胞中甲烷分子个数＝8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，晶胞体积V＝(a×10－7cm)3，ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(\f(M,NA)×4,V)＝eq \f(4×16,NAa×10－73)g·cm－3＝eq \f(64×1021,a3NA) g·cm－3。(2)该晶胞中Zn的原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，S的原子个数为4，故Zn、S的配位数相同，根据S的配位数为4，可知Zn的配位数为4；根据d的位置，可知其坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；根据S原子的位置可知，两个S原子之间的距离为晶胞边长的eq \f(\r(2),2)，设晶胞边长为a pm，则该晶胞的质量为eq \f(65×4＋32×4,NA) g＝ρ g·cm－3×(a×10－10 cm)3，解得a＝eq \r(3,\f(4×97,ρNA))×1010，故两个S原子之间的距离为eq \f(\r(2),2)× eq \r(3,\f(4×97,ρNA))×1010 pm。
2. (1)KC8 (2)90 (3)(6,6,6)(4)eq \f(4×25,361.5×10－103×NA)
【解析】(1)可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是4，占有的钾原子数为eq \f(1,6)×3＝eq \f(1,2)，故碳原子数和钾原子数之比是4∶eq \f(1,2)＝8∶1，化学式表示为KC8。(2)每个碳原子形成3个σ键，每个σ键为2个碳原子共有，平均每个碳原子形成1.5个σ键，则一个C60分子中含有σ键个数为1.5×60＝90。(4)金刚石晶胞中碳原子数目为4＋8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝8，立方氮化硼结构与金刚石相似，其晶胞与金刚石晶胞含有相同原子总数，由氮化硼化学式BN可推知，一个晶胞中含有4个B原子、4个N原子，晶胞质量为4×eq \f(25,NA) g，晶胞的体积是(361.5×10－10)3 cm3，故立方氮化硼晶胞的密度为4×eq \f(25,NA) g÷(361.5×10－10)3 cm3＝eq \f(4×25,361.5×10－103×NA) g·cm－3。
【易错通关】
1.（1）5s25p5；O（2）O＞C＞H（3）sp2、sp3杂化（4）①NH3•H2O、H2O②三角锥形③16（5）①②
【解析】(1)I元素处于第五周期第VIIA族，价电子排布式为5s25p5，其能量最高的能层是第五层，能层符号是O；
(2)元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞C＞H，则电负性由大到小的顺序：O＞C＞H；
(3)中苯环及羰基中碳原子形成3个σ键，其它碳原子均形成4个σ键，分别采取sp2、sp3杂化；
(4)①反应涉及的物质中，固态时属于分子晶体的是NH3•H2O、H2O；
②NH3中N原子有1对孤对电子，形成3个N-H键，立体构型为三角锥形；
③[Zn(NH3)4]Cl2是离子化合物，阳离子 [Zn(NH3)4]2-中含有4个配位键、12个N-H，共含有16个σ键，故1 ml[Zn(NH3)4]Cl2中含有16 mlσ键；
(5)①晶胞中Pd原子数目=8×+6×=4，设Pd原子半径为r，则晶胞边长为，晶胞中Pd原子总体积为4×，晶胞体积为()3，则原子的空间利用率；
②晶胞密度=(4×g)÷(658×10-10)3=。
2.（1）①②乙二醇易与水形成分子间氢键，所以能以任意比溶于水③；（2）或；3（3）①②12③（0，0，1/2）；
【解析】（1）①乙二醇中三种元素分别为H、C、O，通常非金属性越强，电负性越大，电负性由强到弱的顺序为；
②乙二醇易与水形成分子间氢键，所以能以任意比溶于水；
③乙二醇中碳和氧均以单键形式相连，所以杂化类型均为；
（2）钛原子序数为22，基态钛原子核外电子排布式为或；有2个未成对电子，同周期也有2个未成对电子的基态原子的外围排布式分别为、和，即还有Ni、Ge和Se三种；
（3）①由晶胞结构可知:钙位于体心、钛位于顶点，则其个数为，氧位于棱边的中点，则其个数为，故晶胞的化学式为，立方体晶胞共有12个边长，每条边长的中点是一个氧原子，共12个氧原子，包围着中心的钙离子，Ca的配位数为12；
②由晶胞结构及其他点的坐标分析可得X点的坐标为（0，0，）；
③若晶胞参数为，则该晶胞的密度等于晶体的密度，，即为。
3.（1）（2）1: 4: 3；Fe；C3+的价层电子排布式为3d6，而Fe3+的价层电子排布式为3d5，为相对稳定的半充满结构，更难再失去一个电子（3）①直线形；sp②1:1③H原子吸引电子能力弱于F原子，使NH3比NF3中的N原子更容易提供孤电子对（4）①立方晶胞②
【解析】(1)氟元素的原子序数为9，其基态F原子的价层电子排布图为；
(2)基态K原子的价层电子排布式为4s1，基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，基态C原子的价层电子排布式为3d74s2，则三种基态原子的未成对电子数之比为1∶4∶3；C3+的价层电子排布式为3d6，而Fe3+的价层电子排布式为3d5，3d5为相对稳定的半充满结构，更难再失去一个电子，第四电离能更大；
(3) ①SCN-中C原子的价层电子对数目为2，杂化形式为sp，该离子的立体构型为直线形；
②HCN的结构式为，单键为σ键，三键中有一个是σ键，2个是π键，则σ键和π键的数目之比为1∶1；
③因为H原子吸引电子能力弱于F原子，使NH3中的N原子比NF3中的N原子更容易提供孤电子对，更易形成配体；
(4) ①[CF6]正八面体通过共顶角F原子连接，K填充在其间空隙，据图可知，KCF3的晶胞为立方晶胞；
②若C处于晶胞顶角位置，则K处于立方晶胞的体心位置，C与F之间的最短距离为晶胞参数的一半，设晶胞参数为a pm，列式得：，解得a=×1010pm，则C与F之间的最短距离为××1010pm。
4.（1）2∶1（2）p；1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)（3）小于；离子（4）①正四面体②sp2③4（5）II（6）
【解析】(1)根据Fe3Al2Pb3(SiO4)5改写作氧化物形式：Fe3O4∙Al2O3∙3PbO∙5SiO2，则Fe3O4中铁元素有+2、+3两种价态，根据化合物元素的正负化合价代数和为0，N(Fe3+)：N(Fe2+)＝2∶1；故答案为：2∶1。
(2)硅价电子排布式为3s23p2，属于p区元素；铁为26号元素，基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)；故答案为：p；1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。
(3)同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第VA大于第VIA族，第IIA族大于第IIIA族，因此氧的第一电离能小于氮；γ−Al2O3是离子化合物，其熔点很高，熔融时需用助熔剂，γ−Al2O3属于离子晶体；故答案为：小于；离子。
(4)①原硅酸的结构式如图1，硅原子的价电子对有4对，无孤对电子对，因此空间构型为正四面体形；故答案为：正四面体形。
②原硅酸失去一分子水后形成硅酸，结构式如图2，硅原子有3个σ键，无孤对电子，因此价层电子对数为3，其杂化方式为sp2；故答案为：sp2。
③SiO2晶体结构如图3，一个硅原子与周围四个氧原子连接，因此硅原子的配位数为4；故答案为：4。
(5)Ⅰ中Fe有1个，O有，Sr有，Ⅱ中Fe有1个，O有，Sr有，因此晶胞化学式为SrFeO3的是II；故答案为：II。
(6)图Ⅰ所示晶胞的化学式为SrFeO2，密度为d g∙cm−3，，因此该晶胞的边长为nm；故答案为：。
5.（1）正四面体；3d2；1，-2（2）[Ag(NH3)2]+中有配位键N-Ag键，是成键电子对，NH3中有孤电子对，孤电子对比成键电子对的斥力大，配离子中N-H键的排斥力变小，故[Ag(NH3)2]+中H-N-H键角变大（3）bd（4）
【解析】(1) Fe、Ru、Os在元素周期表中处于同一列，Fe的价电子排布式为3d64s2，则Os的价电子数为8，在Os的四氧化物中Os的化合价为+8价，即Os的价电子全部用于成键，则OsO4分子空间形状是正四面体；铁的四氧化物分子中，铁的化合价不是+8而是+6，故铁失去6个电子，铁的价电子排布式是3d2；根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，则铁的“四氧化物”中氧的化合价为-1，-2；
(2)NH3分子中H—N—H键角为106.7°，在[Ag(NH3)2]+中，H—N—H键角近似109.5°，键角变大的原因是[Ag(NH3)2]+中有配位键N-Ag键，是成键电子对，NH3中有孤电子对，孤电子对比成键电子对的斥力大，配离子中N-H键的排斥力变小，故[Ag(NH3)2]+中H-N-H键角变大；
(3)氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用，双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用；
a．Be—H中氢原子带负电，H—O中氢原子带正电，符合双氢键定义，a不选；
b．O—H、H—N中氢原子均带正电，b选；
c．B—H中氢原子带负电，H—N中氢原子带正电，符合双氢键定义，c不选；
d．Si—H、H—Al中氢原子均带负电，d选；
综上所述，答案为bd；
(4)根据冰晶石(Na3A1F6)结构可知，晶胞是正四棱柱形状，Na(I)位于侧棱中心和底面中心，Na(II)位于四个侧面上，位于顶点和体心，则一个晶胞中含有=2个 ；已知晶胞边长为anm，bnm，冰晶石晶体的密度为。
6.（1）2；3d9（2）O（3）Cu失去一个电子后的价层电子排布式为3d10，达到全充满稳定结构；Zn失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1，Zn+ 4s1上的电子比Cu+3d10上的电子易失去（4）①乙醇分子间存在氢键；1:6②sp2、sp3（5）①AgCu3或Cu3Ag②③
【解析】(1)根据化合物中所有元素化合价代数和为0，可计算出Cu的化合价为+2，所以Cun＋离子，n＝2，Cu的价电子排布式为3d104s1, Cu2+价电子排布式为3d9；
(2)“中国蓝”中Ba2+、Si都不存在孤对电子，而O原子中存在孤对电子，所以只能氧原子来提供孤对电子；
(3) Cu失去一个电子后的价层电子排布式为3d10，达到全充满稳定结构；Zn失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1，Zn+ 4s1上的电子比Cu+3d10上的电子易失去，所以Cu的第二电离能高于Zn的第二电离能；
(4)①乙醇分子间存在氢键，而乙醛分子间没有氢键，所以乙醇的沸点高于乙醛；乙醛分子中还有一个碳氧双键，所以含有1个π键6个σ键，个数比为1:6；
②乙醛中甲基上的C形成4条σ键，无孤电子对，因此采取sp3杂化类型，醛基中的C形成3条σ键和1条π键，无孤电子对，采取sp2杂化类型。
(5) ①用均摊法，6个铜原子位于立方体面心，8个银原子位于顶点，则该晶胞含个铜原子，个银原子，所以化学式为AgCu3或Cu3Ag；
②AgCu3或Cu3Ag的摩尔质量为（64×3+108）g/ml=300g/ml, 根据密度公式得 ，所以 ；
③原子空间利用率
7.（1）NBr3>NCl3>NF3；三种物质的晶体均为分子晶体，相对分子质量大则分子间的作用力大，沸点高，因此沸点由高到低的顺序为NBr3>NCl3>NF3（2）Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑（3）N2O、CO2（4）>（5）Cu+；6
【解析】（1）NF3，NBr3、NCl3都是分子晶体，且结构相似，它们相对分子质量大小关系为：NBr3＞NCl3＞NF3，相对分子质量大则分子间的作用力大，沸点高，所以它们的沸点由高到低的顺序是：NBr3＞NCl3＞NF3；
（2）Mg2N2遇水发生剧烈反应，生成一种有刺激性气味的气体为氨气，根据元素守恒，可写出化学方程式：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑；
（3）N3-中有三个原子，价电子数为16，根据等电子原理可知，与它互为等电子体的分子有：N2O、CO2、CS2、BeCl2等；
（4）因为钠离子的半径比钾离子的半径小，所以NaN3的晶格比KN3的晶格能大；
（5）X+中K、L、M三个电子层均充满了电子，所以X+核外有28个电子，即X的核电荷数为29，所以X为铜元素，X+为Cu＋，根据晶体结构图可知，每个与其距离最近的Cu+有6个；
8．钙及其化合物在工业上、建筑工程上和医药上用途很大。回答下列问题
(1)基态Ca原子M能层有_____个运动状态不同的电子，Ca的第一电离能__________(填“大于”或“小于”)Ga。
(2)Mn和Ca属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Mn的熔点沸点等都比金属Ca高，原因是____________________。
(3)氯气与熟石灰反应制漂白粉时会生成副产物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的阴离子空间构型是__________、中心原子的杂化形式为___________。
(4)碳酸盐的热分解示意图如图所示
热分解温度：CaCO3_______ (填“高于”或“低于”)SrCO3，原因是_________________。从价键轨道看，CO2分子内的化学键类型有__________。
(5)萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物，晶胞如图所示。Ca2+的配位数为__________，萤石的一个晶胞的离子数为__________，已知晶胞参数为0.545nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则萤石的密度为__________g·cm－3(列出计算式)。
8.（1）8；大于（2）Mn原子半径较小且价电子数较多，金属键较强（3）三角锥形；sp3（4） 低于；r(Ca2+)【解析】 (1)原子核外电子的运动状态是由能层、能级（电子云）、电子云伸展方向、电子自旋决定的。基态Ca原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，所以M能层上有8个运动状态不同的电子。由于Ca原子的价层电子排布为4s2，已达全充满状态，比较稳定；而Ga原子价层电子排布为4s24p1，不太稳定，所以Ca的第一电离能大于Ga的第一电离能。
(2) Mn和Ca属于同一周期，同周期从左至右原子半径逐渐减小；Mn原子价层电子排布为3d54s2，Ca原子价层电子排布为4s2，价电子数Mn比Ca多，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。所以，金属Mn的熔点沸点等都比金属Ca高的原因是：Mn原子半径较小且价电子数较多，金属键较强。
(3) Ca(ClO3)2中的阴离子化学式为ClO3-，中心原子氯的孤电子对数=(7+1-3×2)=1，σ键数=3，中心原子氯的价层电子对数=1+3=4，根据价层电子对互斥理论，ClO3-的空间构型是三角锥形，中心原子氯的杂化形式为sp3。
(4)由碳酸盐的热分解示意图看出，CaCO3热分解生成CaO，SrCO3热分解生成SrO，CaO和SrO都是离子晶体，因为离子半径r(Ca2+)(5)萤石的化学式为CaF2，即晶胞中钙离子与氟离子个数比为1:2，从晶胞示意图看，每个晶胞中实际占有黑球的个数=8×+6×=4，晶胞中实际占有白球的个数为8，据此可知黑球代表Ca2+，白球代表F-。将该面心立方晶胞分割成8个小立方体（），每个小立方体的4个顶点上是Ca2+，体心是F-，现选取一个顶点（Ca2+）作为考查对象，经过该顶点的小立方体有8个，即与该顶点的Ca2+距离相等且最近的F-共有8个，所以Ca2+的配位数为8。萤石的一个晶胞中实际占有4个Ca2+和8个F-，所以萤石一个晶胞的离子数为12。1个Ca2+的质量==g，1个F-的质量==g，则萤石的密度ρ===g/cm3。
9.（1）（2）①11；N>Cl>C②ad③非极性分子（3）①电子②否；若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构（4）B（5）或
【解析】（1）过渡金属的价电子包含3d能级与4s能级的电子，答案为：；
（2）①相邻两原子间的第一条共价键为σ键，图中给定的为二氯二吡啶合铂，则吡啶分子（），分子式为C5H5N，C-H键、C-N及C-C第一条为σ键，共计11条；第一电离能同周期中，有增大的趋势，处于充满或半充满状态时大于其后的电离能，由大到小的顺序为：N>Cl>C；
②二氯二吡啶合铂中，C-C间存在非极性键，Pt-N间存在配位键，分子间存在范德华力，答案为ad；
③根据图像可知，反式二氯二吡啶合铂分子的结构为完全对称，正负电荷中心重合，分子是非极性分子；
（3）①已知，每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行，构成能导电的“分子金属”，则Pt金属的价电子可在金属Pt间传递而导电；
②“分子金属”中，铂原子的配位数为4，若铂原子以sp3的方式杂化，则为四面体构型，如图中给定的信息可知，“分子金属”为平面构型，答案为否；若铂原子轨道为sp3杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构；
（4）根据晶体的化学式可知，C：O=1：2，A.C原子数为1，O原子为4×=2，符合比例；B. C原子数为1，O原子为4×=1，不符合比例；C. C原子数为1+4×=2，O原子为4，符合比例；D. C原子数为4×=1，O原子为4×=2，符合比例；答案为B；
（5）金属铂晶体中，铂原子的配位数为12，为最密堆积，根据投影图可知，则晶体为面心立方最密堆积，一个晶胞中含有的铂原子个数为：8×+6×=4，金属铂晶体的棱长为a，ρ==，则a=或；
10.（1）[Ar]3d104s24p4（2）<；>（3）sp3；SO3 （4）非极性（5）NA（6）HN3分子间存在氢键（7）6；
【解析】（1）Se是S的下一周期同主族元素，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4；
（2）同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族元素大于相邻元素；同一主族元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小；同一周期中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，同一主族中，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，第一电离能：S＜P；电负性：S＞P；
（3）P4S3中P原子成3个P-S键、含有一对孤对电子，杂化轨道数为4，P原子采取sp3杂化；与PO3-互为等电子体的化合物分子的化学式为SO3；
（4）二硫化碳与二氧化碳的结构相似，正负电荷中心重合，属于非极性分子；
（5）根据图知，每个P上1对孤对电子对，每个S有2对孤对电子对，1ml共10对孤对电子对，0.1ml含有NA孤对电子对数；
（6）纯叠氮酸（HN3）在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是HN3分子间存在氢键，使沸点反常的升高；
（7）以体心Na+研究，与之相邻的Cl-位于面心，晶胞中Na+的配位数为6，晶胞中Na+与Cl-之间的距离为a cm，则晶胞棱长为2a cm，晶胞体积为（2a cm）3，晶胞中Na+离子数目为1+12×=4、Cl-离子数目为8×+6×=4，则晶胞质量为4×g，则晶胞密度为4×g÷（2a cm）3=g．cm-3。
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
＞60
(分解)0
－10.0
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
45.0
337.0