晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案

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　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[考綱要求]　1..理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。2.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力的區(qū)別，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成?？键c(diǎn)一　晶體常識(shí)1．晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列結(jié)構(gòu)微粒無序排列性質(zhì)特征自范性有無熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)2.得到晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。 3．晶胞(1)概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體中晶胞的排列——無隙并置①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。深度思考判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”(1)固態(tài)物質(zhì)一定是晶體(　　)(2)冰和固體碘晶體中相互作用力相同(　　)(3)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性的排列(　　)(4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體(　　)(5)固體SiO2一定是晶體(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×題組一　晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算1．如圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞，則甲晶體中x與y的個(gè)數(shù)比是________，乙中a與b的個(gè)數(shù)比是________，丙中一個(gè)晶胞中有________個(gè)c離子和________個(gè)d離子。 答案　2∶1　1∶1　4　4解析　甲中N(x)∶N(y)＝1∶(4×)＝2∶1；乙中N(a)∶N(b)＝1∶(8×)＝1∶1；丙中N(c)＝12×＋1＝4，N(d)＝8×＋6×＝4。2．下圖為離子晶體空間構(gòu)型示意圖：(陽離子，陰離子)以M代表陽離子，以N表示陰離子，寫出各離子晶體的組成表達(dá)式：A________、B________、C________。答案　MN　MN3　MN2解析　在A中，含M、N的個(gè)數(shù)相等，故組成為MN；在B中，含M：×4＋1＝(個(gè))，含N：×4＋2＋4×＝(個(gè))，M∶N＝∶＝1∶3；在C中含M：×4＝(個(gè))，含N為1個(gè)。3．已知鑭鎳合金LaNin的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNin中n＝________。 答案　5解析　La：2×＋12×＝3Ni：12×＋6×＋6＝15所以n＝5。4.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是(　　)A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶4答案　B解析　A粒子數(shù)為6×＝；B粒子數(shù)為6×＋3×＝2；C粒子數(shù)為1；故A、B、C粒子數(shù)之比為1∶4∶2。5.右圖是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導(dǎo)體的晶胞結(jié)構(gòu)，其中R為＋2價(jià)，G為－2價(jià)，則Q的化合價(jià)為________。答案?。?價(jià)解析　●R：8×＋1＝2○G：8×＋8×＋4×＋2＝8 ●Q：8×＋2＝4R、G、Q的個(gè)數(shù)之比為1∶4∶2，則其化學(xué)式為RQ2G4。由于R為＋2價(jià)，G為－2價(jià)，所以Q為＋3價(jià)。6.右圖是金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，則其分子式為________。答案　M14N13解析　由于M、N原子并不存在共用關(guān)系，而是形成一個(gè)獨(dú)立的氣態(tài)團(tuán)簇分子，其分子式可由原子個(gè)數(shù)來確定，而不能用均攤法。題組二　晶胞的密度及微粒間距離的計(jì)算7．某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X()位于立方體的頂點(diǎn)，Y(○)位于立方體的中心。試分析：(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引______個(gè)X。(2)該晶體的化學(xué)式為__________。(3)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為________cm。答案　(1)4　(2)XY2或Y2X　(3)解析　(1)從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可直接看出，每個(gè)Y同時(shí)吸引4個(gè)X。(2)在晶胞中，平均包含X：4×＝，平均包含Y：1，所以在晶體中X和Y的個(gè)數(shù)之比為1∶2，晶體的化學(xué)式為XY2或Y2X。 (3)摩爾質(zhì)量是指單位物質(zhì)的量的物質(zhì)的質(zhì)量，數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對分子(或原子)質(zhì)量。由題意知，該晶胞中含有1/2個(gè)XY2或Y2X，設(shè)晶胞的邊長為acm，則有ρa(bǔ)3NA＝M，a＝，則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為cm。8.鑭鎳合金、銅鈣合金及鈰鈷合金都具有相同類型的晶胞結(jié)構(gòu)XYn，它們有很強(qiáng)的儲(chǔ)氫能力，其中銅鈣合金的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖。試回答下列問題：(1)在周期表中Ca處于周期表____________區(qū)。(2)銅原子的基態(tài)原子核外電子排布式為___________________________________。(3)已知鑭鎳合金LaNin晶胞體積為9.0×10－23cm3，儲(chǔ)氫后形成LaNinH4.5的合金(氫進(jìn)入晶胞空隙，體積不變)，則LaNin中，n＝__________(填數(shù)值)；氫在合金中的密度為______________。答案　(1)s　(2)[Ar]3d104s1　(3)5　0.083g·cm－3解析　(1)Ca位于第四周期第ⅡA族，處于s區(qū)。(2)Cu的外圍電子排布式是3d104s1，而不是3d94s2。(3)銅、鈣合金中，n(Cu)＝12×＋6×＋6＝15。n(Ca)＝12×＋2×＝3，＝＝，所以n＝5，即LaNi5H4.5。ρ·9.0×10－23cm3·NA＝M，其中氫在合金中的密度為 ≈0.249g·cm－39.如圖為Na2S的晶胞，該晶胞與CaF2晶胞結(jié)構(gòu)相似，設(shè)晶體密度是ρg·cm－3，試計(jì)算Na＋與S2－的最短距離________(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，只寫出計(jì)算式)。答案　解析　晶胞中，●個(gè)數(shù)為8×＋6×＝4，○個(gè)數(shù)為8，其個(gè)數(shù)之比為1∶2，所以●代表S2－，○代表Na＋。設(shè)晶胞邊長為acm，則a3·ρ·NA＝4×78a＝面對角線為×其為×邊長的為×所以其最短距離為＝cm。 反思?xì)w納晶胞計(jì)算的思維方法(1)晶胞計(jì)算是晶體考查的重要知識(shí)點(diǎn)之一，也是考查學(xué)生分析問題、解決問題能力的較好素材。晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算常常涉及如下數(shù)據(jù)：晶體密度、NA、M、晶體體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，密度的表達(dá)式往往是列等式的依據(jù)。解決這類題，一是要掌握晶體“均攤法”的原理，二是要有扎實(shí)的立體幾何知識(shí)，三是要熟悉常見晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能融會(huì)貫通，舉一反三。(2)“均攤法”原理特別提醒　①在使用均攤法計(jì)算晶胞中微粒個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。②在計(jì)算晶胞中粒子個(gè)數(shù)的過程中，不是任何晶胞都可用均攤法。(3)晶體微粒與M、ρ之間的關(guān)系若1個(gè)晶胞中含有x個(gè)微粒，則1mol晶胞中含有xmol微粒，其質(zhì)量為xMg(M為微粒的相對“分子”質(zhì)量)；1個(gè)晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3g(a3為晶胞的體積)，則1mol晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3NAg，因此有xM＝ρa(bǔ)3NA?？键c(diǎn)二　突破五類晶體模型1．原子晶體(金剛石和二氧化硅) (1)金剛石晶體中，每個(gè)C與另外4個(gè)C形成共價(jià)鍵，C—C鍵之間的夾角是109°28′，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有2mol。(2)SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子。2．分子晶體(1)干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個(gè)。(2)冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氫鍵”。3．離子晶體(1)NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引6個(gè)Na＋，配位數(shù)為6。每個(gè)晶胞含4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－。 (2)CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引8個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引8個(gè)Cl－，配位數(shù)為8。4．石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。5．常見金屬晶體的原子堆積模型結(jié)構(gòu)型式常見金屬配位數(shù)晶胞面心立方最密堆積A1Cu、Ag、Au12體心立方堆積A2Na、K、Fe8六方最密堆積A3Mg、Zn、Ti12特別提醒　(1)判斷某種微粒周圍等距且緊鄰的微粒數(shù)目時(shí)，要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na＋周圍的Na＋數(shù)目(Na＋用“○”表示)：每個(gè)面上有4個(gè)，共計(jì)12個(gè)。(2)?？嫉膸追N晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2 、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)題中信息給出與某種晶體空間結(jié)構(gòu)相同時(shí)，可以直接套用某種結(jié)構(gòu)。深度思考1．在晶體模型中，金剛石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意義一樣嗎？分子晶體中有化學(xué)鍵嗎？答案　不一樣，金剛石中表示的是C—C共價(jià)鍵，而干冰中的“棍”表示分子間作用力；分子晶體中多數(shù)含有化學(xué)鍵(如CO2中的C===O鍵)，少數(shù)則無(如稀有氣體形成的晶體)。2．下列排列方式中，A.ABCABCABC　B．ABABABABAB　C．ABBAABBA　D．ABCCBAABCCBA，屬于鎂型堆積方式的是____________；屬于銅型堆積方式的是__________。答案　B　A題組一　重視教材習(xí)題，做好回扣練習(xí)1．下列各物質(zhì)的晶體中，晶體類型相同的是(　　)A．O2和SiO2B．NaI和I2C．CO2和H2OD．CCl4和NaCl答案　C2．在單質(zhì)的晶體中，一定不存在(　　)A．離子鍵B．分子間作用力C．共價(jià)鍵 D．金屬離子與自由電子間的作用答案　A3．(選修3P84－7)X和Y兩種元素的核電荷數(shù)之和為22，X的原子核外電子數(shù)比Y的少6個(gè)。下列說法中不正確的是(　　)A．X的單質(zhì)固態(tài)時(shí)為分子晶體B．Y的單質(zhì)為原子晶體C．X與Y形成的化合物固態(tài)時(shí)為分子晶體D．X與碳形成的化合物為分子晶體答案　C4．下列各組物質(zhì)熔化或升華時(shí)，所克服的粒子間作用屬于同種類型的是(　　)A．Na2O和SiO2熔化B．Mg和S熔化C．氯化鈉和蔗糖熔化D．碘和干冰升華答案　D題組二　依據(jù)晶胞判斷晶體類型5．下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞示意圖(未按順序排序)。與冰的晶體類型相同的是__________(請用相應(yīng)的編號(hào)填寫)。 答案　BC解析　冰屬于分子晶體，干冰、碘也屬于分子晶體；B為干冰晶胞，C為碘晶胞。題組三　對晶胞結(jié)構(gòu)的考查6．下面有關(guān)晶體的敘述中，不正確的是(　　)A．金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子B．氯化鈉晶體中，每個(gè)Na＋周圍距離相等的Na＋共有6個(gè)C．氯化銫晶體中，每個(gè)Cs＋周圍緊鄰8個(gè)Cl－D．干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍緊鄰12個(gè)CO2分子答案　B解析　氯化鈉晶體中，每個(gè)Na＋周圍距離相等的Na＋共12個(gè)，距離相等且最近的Cl－共有6個(gè)。7．(1)將等徑圓球在二維空間里進(jìn)行排列，可形成密置層和非密置層。在圖1所示的半徑相等的圓球的排列中，A屬于________層，配位數(shù)是________；B屬于________層，配位數(shù)是________。(2)將非密置層一層一層地在三維空間里堆積， 得到如圖2所示的一種金屬晶體的晶胞，它被稱為簡單立方堆積，在這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是______，平均每個(gè)晶胞所占有的原子數(shù)目是__________。(3)有資料表明，只有釙的晶體中的原子具有如圖2所示的堆積方式。釙位于元素周期表的第________周期第______族，元素符號(hào)是______，最外電子層的電子排布式是________。答案　(1)非密置　4　密置　6(2)6　1　(3)六?、鯝　Po　6s26p4題組四　金屬晶胞中原子半徑的計(jì)算8．用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如右圖)，已知該晶體的密度為9.00g·cm－3，晶胞中該原子的配位數(shù)為________；Cu的原子半徑為________cm(阿伏加德羅常數(shù)為NA，要求列式計(jì)算)。答案　12　×＝1.27×10－8解析　設(shè)晶胞的邊長為acm，則a3·ρ·NA＝4×64a＝面對角線為a面對角線的為Cu原子半徑 r＝×＝1.27×10－8cm。練出高分1．關(guān)于晶體的下列說法正確的是(　　)A．只要含有金屬陽離子的晶體就一定是離子晶體B．離子晶體中一定含金屬陽離子C．在共價(jià)化合物分子中各原子都形成8電子結(jié)構(gòu)D．分子晶體的熔點(diǎn)不一定比金屬晶體的熔點(diǎn)低答案　D解析　A項(xiàng)，金屬晶體中含有陽離子；B項(xiàng)，銨鹽中不含金屬陽離子；C項(xiàng)，如HCl分子中不是各原子都形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。2．直接由原子構(gòu)成的一組物質(zhì)是(　　)A．二氧化硅、金剛石、晶體硼B(yǎng)．氧化鈉、金剛石、氯化氫C．碘、石墨、氯化鈉D．干冰、二氧化硅、金剛石答案　A解析　原子晶體直接由原子構(gòu)成；B項(xiàng)中，Na2O為離子晶體，HCl為分子晶體；C項(xiàng)中，碘為分子晶體，NaCl為離子晶體；D項(xiàng)中，干冰為分子晶體。3．在40GPa高壓下用激光器加熱到1800K時(shí)成功地制得了原子晶體CO2，下列有關(guān)推斷正確的是 (　　)A．原子晶體CO2易汽化，可用作制冷劑B．構(gòu)成原子晶體CO2中的微粒是CO2分子C．原子晶體CO2有很高的熔沸點(diǎn)，有很大的硬度D．每摩爾原子晶體CO2中含碳氧鍵的數(shù)目為2NA答案　C解析　該“CO2”晶體為原子晶體，不再有單個(gè)的CO2分子，具有很高的熔、沸點(diǎn)和硬度，每摩爾晶體中應(yīng)含有4NA個(gè)碳氧鍵。4．下列關(guān)于晶體的說法正確的組合是(　　)①分子晶體中都存在共價(jià)鍵②在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子③金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點(diǎn)依次降低④離子晶體中只有離子鍵沒有共價(jià)鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵⑤CaTiO3晶體中(晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示)每個(gè)Ti4＋和12個(gè)O2－相緊鄰⑥SiO2晶體中每個(gè)硅原子與兩個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合⑦晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定⑧氯化鈉熔化時(shí)離子鍵被破壞A．①②③⑥B．①②④C．③⑤⑦D．③⑤⑧ 答案　D解析?、傧∮袣怏w中不存在共價(jià)鍵；②金屬晶體中有陽離子但無陰離子；④離子晶體中可能有共價(jià)鍵，如NaOH；⑥在SiO2中每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合；⑦晶體的穩(wěn)定性與分子間作用力無關(guān)。5．下列各項(xiàng)所述的數(shù)字不是6的是(　　)A．在NaCl晶體中，與一個(gè)Na＋最近的且距離相等的Cl－的個(gè)數(shù)B．在金剛石晶體中，最小的環(huán)上的碳原子個(gè)數(shù)C．在二氧化硅晶體中，最小的環(huán)上的原子個(gè)數(shù)D．在石墨晶體的片層結(jié)構(gòu)中，最小的環(huán)上的碳原子個(gè)數(shù)答案　C解析　在二氧化硅晶體中，最小的環(huán)上的原子個(gè)數(shù)為12個(gè)。6．下表所列物質(zhì)晶體的類型全部正確的一組是(　　)原子晶體離子晶體分子晶體A氮化硅磷酸單質(zhì)硫B單晶硅氯化鋁白磷C金剛石燒堿冰D鐵尿素冰醋酸答案　C解析　 A項(xiàng)，磷酸屬于分子晶體；B項(xiàng)，氯化鋁屬于分子晶體；D項(xiàng)，鐵屬于金屬晶體，尿素屬于分子晶體。7．下列說法正確的是(NA為阿伏加德羅常數(shù))(　　)A．124gP4中含有P—P鍵的個(gè)數(shù)為4NAB．12g石墨中含有C—C鍵的個(gè)數(shù)為1.5NAC．12g金剛石中含有C—C鍵的個(gè)數(shù)為4NAD．60gSiO2中含有Si—O鍵的個(gè)數(shù)為2NA答案　B解析　A項(xiàng)，×6·NA＝6NA；B項(xiàng)，×1.5·NA＝1.5NA；C項(xiàng)，應(yīng)為2NA；D項(xiàng)，應(yīng)為4NA。8．磁光存儲(chǔ)的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開始的。右圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(白球均在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為(　　)A．Mn2BiB．MnBiC．MnBi3D．Mn4Bi3答案　B解析　Bi：6個(gè)Mn：12×＋2×＋1＋6×＝6個(gè)，其個(gè)數(shù)之比為1∶1。9．正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如下圖)。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．正硼酸晶體屬于原子晶體B．H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C．分子中硼原子最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．含1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵答案　D解析　A項(xiàng)，正硼酸應(yīng)屬于分子晶體；B項(xiàng)，H3BO3分子穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的共價(jià)鍵有關(guān)，與分子間的氫鍵無關(guān)；C項(xiàng)，分子中的硼原子不符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；D項(xiàng)，BHOOHOH中的3個(gè)氫均形成氫鍵。10．下列圖像是NaCl、CsCl、ZnS等離子晶體結(jié)構(gòu)圖或是從其中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖。試判斷屬于NaCl的晶體結(jié)構(gòu)的圖像為(　　)答案　B解析　NaCl中陰、陽離子的配位數(shù)均為6。11．(1)氯酸鉀熔化，粒子間克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子間克服了________的作用力；碘的升華，粒子間克服了________的作用力。三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是____________(填化學(xué)式)。 (2)下列六種晶體：①CO2，②NaCl，③Na，④Si，⑤CS2，⑥金剛石，它們的熔點(diǎn)從低到高的順序?yàn)開_______(填序號(hào))。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由極性鍵形成的非極性分子是________，由非極性鍵形成的非極性分子是________，能形成分子晶體的物質(zhì)是________，含有氫鍵的晶體的化學(xué)式是________________，屬于離子晶體的是________________，屬于原子晶體的是________________，五種物質(zhì)的熔點(diǎn)由高到低的順序是________________。(4)A、B、C、D為四種晶體，性質(zhì)如下：A．固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電，能溶于鹽酸B．能溶于CS2，不溶于水C．固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電，可溶于水D．固態(tài)、液態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電，熔點(diǎn)為3500℃試推斷它們的晶體類型：A．________________；B.________________；C．________________；D.________________。答案　(1)離子鍵　共價(jià)鍵　分子間　SiO2＞KClO3＞I2(2)①⑤③②④⑥(3)CO2　H2　H2、CO2、HF　HF　(NH4)2SO4　SiC　SiC＞(NH4)2SO4＞HF＞CO2＞H2(4)金屬晶體　分子晶體　離子晶體　原子晶體解析　 (1)氯酸鉀是離子晶體，熔化離子晶體時(shí)需要克服離子鍵的作用力；二氧化硅是原子晶體，熔化原子晶體時(shí)需要克服共價(jià)鍵的作用力；碘為分子晶體，熔化分子晶體時(shí)需克服的是分子間的作用力。由于原子晶體是由共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，所以原子晶體的熔點(diǎn)最高；其次是離子晶體；由于分子間作用力與化學(xué)鍵相比較要小得多，所以碘的熔點(diǎn)最低。(2)先把六種晶體分類。原子晶體：④、⑥；離子晶體：②；金屬晶體：③；分子晶體：①、⑤。由于C原子半徑小于Si原子半徑，所以金剛石的熔點(diǎn)高于晶體硅；CO2和CS2同屬于分子晶體，其熔點(diǎn)與相對分子質(zhì)量成正比，故CS2熔點(diǎn)高于CO2；Na在通常狀況下是固態(tài)，而CS2是液態(tài)，CO2是氣態(tài)，所以Na的熔點(diǎn)高于CS2和CO2；Na在水中即熔化成小球，說明它的熔點(diǎn)較NaCl低。12．碳元素在生產(chǎn)生活中具有非常重要的作用，在新物質(zhì)的制備中也發(fā)揮了舉足輕重的作用。(1)與碳同周期，且基態(tài)原子的核外未成對電子數(shù)相等的元素是________(寫出元素符號(hào))。(2)石墨烯是目前人們制造的新物質(zhì)，該物質(zhì)是由單層碳原子六邊形平鋪而成的，像一張紙一樣(如圖甲)，石墨烯中碳原子的雜化方式為________；常溫條件下丙烯是氣態(tài)，而相對分子質(zhì)量比丙烯小的甲醇，常溫條件下卻呈液態(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是________________________________________________________________________。(3)二氧化硅結(jié)構(gòu)跟金剛石結(jié)構(gòu)相似， 即二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅與硅的化學(xué)鍵之間插入一個(gè)O原子。觀察圖乙中金剛石的結(jié)構(gòu)，分析二氧化硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，Si、O形成的最小環(huán)上O原子數(shù)目是________。(4)圖丙是C60的晶胞模型(一個(gè)小黑點(diǎn)代表一個(gè)C60分子)，圖中顯示出的C60分子數(shù)為14個(gè)。實(shí)際上一個(gè)C60晶胞中含有________個(gè)C60分子。答案　(1)O　(2)sp2　甲醇分子間存在氫鍵，而丙烯分子間只有范德華力　(3)6　(4)4解析　(1)C元素和O元素基態(tài)原子的核外未成對電子數(shù)都是2。(3)金剛石空間結(jié)構(gòu)中數(shù)目最少的環(huán)中有6個(gè)原子，即六元環(huán)，共有6個(gè)C—C鍵，而二氧化硅中的硅原子相當(dāng)于金剛石中的碳原子，氧原子在硅硅鍵之間，故二氧化硅中氧原子的數(shù)目與金剛石中C—C鍵的數(shù)目相同。(4)晶胞中粒子個(gè)數(shù)的計(jì)算公式＝體內(nèi)×1＋面上×1/2＋棱上×1/4＋頂角×1/8。C60晶胞模型中顯示出的14個(gè)C60分子，8個(gè)在晶胞頂角上，6個(gè)在面上，故一個(gè)晶胞中含有的C60分子數(shù)目為8×1/8＋6×1/2＝4。13．下圖為CaF2、H3BO3(層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵結(jié)合)、金屬銅三種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，請回答下列問題： 圖Ⅲ　銅晶體中銅原子堆積模型(1)圖Ⅰ所示的CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的F－數(shù)為________________，圖Ⅲ中未標(biāo)號(hào)的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數(shù)為__________________________。(2)圖Ⅱ所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中最外能層已達(dá)8電子結(jié)構(gòu)的原子是________，H3BO3晶體中B原子個(gè)數(shù)與極性鍵個(gè)數(shù)比為____________。(3)金屬銅具有很好的延展性、導(dǎo)電性、傳熱性，對此現(xiàn)象最簡單的解釋是用________理論。(4)三種晶體中熔點(diǎn)最低的是________(填化學(xué)式)，其晶體受熱熔化時(shí)，克服的微粒之間的相互作用為____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)已知兩個(gè)距離最近的Ca2＋核間距離為a×10－8cm，結(jié)合CaF2晶體的晶胞示意圖，CaF2晶體的密度為___________________________________________________________。答案　(1)8　12　(2)O　1∶6　(3)金屬鍵　(4)H3BO3分子間作用力　(5)183.2/a3g·cm－3解析　(1)CaF2晶體中Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4，Ca2＋和F－個(gè)數(shù)比為1∶ 2，銅晶體中未標(biāo)號(hào)的銅原子周圍最緊鄰的銅原子為上層1、2、3，同層的4、5、6、7、8、9，下層的10、11、12，共12個(gè)；(2)中B原子最外層三個(gè)電子形成三條共價(jià)鍵，最外層共6個(gè)電子，H原子達(dá)到2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，只有氧原子形成兩條鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定。H3BO3晶體是分子晶體，相互之間通過氫鍵相連，每個(gè)B原子形成三條B—O極性鍵，每個(gè)O原子形成一條O—H極性價(jià)鍵，共6條極性鍵；(3)金屬鍵理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成整塊晶體的電子氣，被所有原子所共用，從而把所有的原子聯(lián)系在一起，可以用來解釋金屬鍵的本質(zhì)，金屬的延展性、導(dǎo)電性、傳熱性；(4)H3BO3晶體是分子晶體，熔點(diǎn)最低，熔化時(shí)克服了分子間作用力；(5)一個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的離子數(shù)：較小的離子數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4，而較大的離子為8個(gè)，從而確定晶胞頂點(diǎn)及六個(gè)面上的離子為Ca2＋，晶胞內(nèi)部的離子為F－，1個(gè)晶胞實(shí)際擁有4個(gè)“CaF2”，則CaF2晶體的密度為4×78g·mol－1÷[(a×10－8cm)3×6.02×1023mol－1]＝183.2/a3g·cm－3。14．碳元素不僅能形成豐富多彩的有機(jī)化合物，而且還能形成多種無機(jī)化合物，同時(shí)自身可以形成多種單質(zhì)，碳及其化合物的用途廣泛。(1)C60分子能與F2發(fā)生加成反應(yīng)，其加成產(chǎn)物為______，C60分子的晶體中，在晶胞的頂點(diǎn)和面心均含有一個(gè)C60分子，則一個(gè)C60晶胞的質(zhì)量為________。(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體，下列關(guān)于兩種晶體的比較中正確的是________(填字母序號(hào))。 a．晶體的密度：干冰＞水b．晶體的熔點(diǎn)：干冰＞冰c．晶體中的空間利用率：干冰＞冰d．晶體中分子間相互作用力類型相同(3)金剛石和石墨是碳元素形成的兩種常見單質(zhì)，下列關(guān)于這兩種單質(zhì)的敘述中正確的是________(填字母序號(hào))。a．金剛石中碳原子的雜化類型為sp3雜化，石墨中碳原子的雜化類型為sp2雜化；b．晶體中共價(jià)鍵的鍵長：金剛石中C—C＜石墨中C—C；c．晶體的熔點(diǎn)：金剛石＞石墨d．晶體中共價(jià)鍵的鍵角：金剛石＞石墨e．金剛石晶體中只存在共價(jià)鍵，石墨晶體中則存在共價(jià)鍵、金屬鍵和范德華力；f．金剛石和石墨的熔點(diǎn)都很高，所以金剛石和石墨都是原子晶體(4)金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如右圖，立方BN結(jié)構(gòu)與金剛石相似，在BN晶體中，B原子周圍最近的N原子所構(gòu)成的立體圖形為________，B原子與N原子之間共價(jià)鍵與配位鍵的數(shù)目比為________，一個(gè)晶胞中N原子數(shù)目為________。(5)C與孔雀石共熱可以得到金屬銅，銅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________，金屬銅采用面心立方最密堆積(在晶胞的頂點(diǎn)和面心均含有一個(gè)Cu原子)，則Cu的晶體中Cu原子的配位數(shù)為________。已知Cu單質(zhì)的晶體密度為ρg·cm－3，Cu的相對原子質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則Cu的原子半徑為____。答案　(1)C60F60　2880/NAg　(2)ac　(3)ae (4)正四面體　3∶1　4(5)　12　×cm解析　(1)C60中每個(gè)碳原子的連接方式為CCCC，所以C60中共有雙鍵0.5×60＝30個(gè)，則與F2加成的產(chǎn)物應(yīng)為C60F60；C60為面心立方堆積，則m·NA＝4×12×60m＝g。(2)在冰中存在氫鍵，空間利用率較低，密度較小，a、c正確。(3)石墨中C—C鍵鍵長小于金剛石中C—C鍵鍵長，所以熔點(diǎn)：石墨＞金剛石，金剛石的碳原子呈sp3雜化，而石墨中的碳原子呈sp2雜化，所以共價(jià)鍵的鍵角：石墨大于金剛石，石墨屬于混合型晶體，a、e正確。(4)在BN中，B原子周圍最近的N原子所構(gòu)成的立體圖形為正四面體形，在四個(gè)共價(jià)鍵中，其中有一個(gè)配位鍵，其個(gè)數(shù)之比為3∶1，在晶胞中，含N：8×＋6×＝4個(gè)，含B：4個(gè)。(5)根據(jù)銅的堆積方式，Cu原子的配位數(shù)應(yīng)為12，設(shè)晶胞邊長為a， 則a3·ρ·NA＝4M　a＝面對角線為，其為Cu原子半徑，即r＝×cm。