高考化学一轮复习第十二章物质结构与性质第40讲晶体结构与性质讲义.pdf

第 40 讲 晶体结构与性质 考纲要求 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；了解金属晶体常见的堆积方式。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。考点一 晶体的组成与性质 1晶体(1)晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 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 (2)得到晶体的途径 熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。(3)晶胞 概念：描述晶体结构的基本单元。晶体中晶胞的排列无隙并置 a无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(4)晶格能 定义：气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJmol1。影响因素 a离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。2四种晶体类型的比较 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 范德华力(某些含氢键)共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 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，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如 SiC、SiO2)金属单质与合金(如 Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如 KOH、NaOH)、绝大部分盐(如 NaCl)3.晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较 不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种晶体类型熔、沸点的比较 原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 熔、沸点越高 如熔点：金刚石碳化硅硅。离子晶体 a一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。b衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。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H2OH2TeH2SeH2S。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 SnH4GeH4SiH4CH4。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CON2，CH3OHCH3CH3。d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()(5)离子晶体一定都含有金属元素。()(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_；(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_；(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_；(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_；(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。答案：(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC 考向 1 晶体类型的判定(1)2015高考全国卷，37(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物熔点为 253 K，沸点为 376 K，其固体属于_晶体。(2)(2015高考全国卷节选)O 元素和 Na 元素的氢化物所属的晶体类型分别是_和_。解析(1)Fe(CO)5熔点为 253 K，沸点为 376 K，可知其固体应为分子晶体。(2)O 元素和 Na 元素对应的氢化物分别是 H2O 或 H2O2和 NaH，H2O、H2O2是分子晶体，而 NaH是离子晶体。答案(1)分子(2)分子晶体 离子晶体 名师点拨 晶体类型判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。(2)依据物质的分类判断 金属氧化物(如 K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是离子晶体。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。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。金属单质是金属晶体。(3)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原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。1下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()SiO2和 SO3 晶体硼和 HCl CO2和 SO2 晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫黄和碘 A B C D 解析：选 C。本题中属于分子晶体的有 SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘。属于原子晶体的有 SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子构成的，稀有气体分子内不存在化学键。2现有几组物质的熔点()数据：A 组 B 组 C 组 D 组 金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题：(1)A 组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B 组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽 导电性 导热性 延展性(3)C 组中 HF 熔点反常是由于_。(4)D 组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电(5)D组 晶 体 的 熔 点 由 高 到 低 的 顺 序 为NaClKClRbClCsCl，其 原 因 为_。解析：(1)根据表中数据可看出 A 组熔点很高，属原子晶体，是由原子通过共价键形成的；(2)B 组为金属晶体，具有四条共性；(3)HF 中含有分子间氢键，故其熔点反常；(4)D 组属于离子晶体，具有两条性质；(5)D 组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。答案：(1)原子 共价键(2)(3)HF 分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出 HF 分子间能形成氢键即可)(4)(5)D 组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)”“”或“”)BF4的熔点，其原因是_。解析(1)r(Mg2)BaO，熔点 MgOBaO。(2)两种物质都形成离子晶体，而离子晶体的熔点受离子键强弱的影响，离子键的强弱与离子半径、离子所带的电荷多少有关。两种化合物中，阴、阳离子所带电荷数均为 1，但后者的离子半径大，离子键较弱，因此前者的熔点高于后者。答案(1)高(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(教材改编题)下列数据是对应物质的熔点()，据此做出的下列判断中错误的是()Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1 291 190 BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 107 2 073 57 1 723 A.铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体 B表中只有 BCl3和 CO2是分子晶体 C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 解析：选 B。从表中各物质的熔点可以看出，Na2O、NaCl、AlF3、Al2O3是离子晶体，SiO2是原子晶体，AlCl3、BCl3、CO2形成的晶体是分子晶体。4有 A、B、C 三种晶体，分别由 H、C、Na、Cl 四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：晶体 熔点 硬度 水溶性 导电性 水溶液与 Ag反应 A 801 较大 易溶 水溶液(或熔融状态)导电 白色沉淀 B 3 550 很大 不溶 不导电 不反应 C 114.2 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀(1)晶体的化学式分别为 A_，B_，C_。(2)晶体中微粒间的作用分别为 A_，B_，C_。解析：由 A 在水溶液中(或熔融状态)导电，可知 A 为离子晶体，即为 NaCl，其中含离子键；B 的硬度很大，不溶于水，又不导电，则知 B 为原子晶体，即为金刚石，其中含共价键；C的熔点很低，可知 C 为分子晶体，即为 HCl，是靠分子间作用力形成的晶体。答案：(1)NaCl C HCl(2)离子键 共价键 分子间作用力 考点二 常见晶体模型与晶胞计算 1典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 原子晶体 金刚石 (1)每个碳与相邻 4 个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为 10928(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内(4)每个 C 参与 4 条 CC 键的 形成，C 原子数与 CC 键数之比为 12 SiO2 (1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有 1 个Si,4 个“12O”，n(Si)n(O)12(3)最小环上有 12 个原子，即6 个 O,6 个 Si 分子晶体 干冰 (1)8 个 CO2分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO2分子(2)每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个 离子晶体 NaCl 型 (1)每个 Na(Cl)周围等距且紧邻的 Cl(Na)有 6 个，每个Na周围等距且紧邻的 Na有12 个(2)每个晶胞中含 4 个 Na和 4个 Cl CsCl 型 (1)每个 Cs周围等距且紧邻的Cl有 8 个，每个 Cs(Cl)周围等距且紧邻的 Cs(Cl)有 6个(2)如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个 Cs、1 个 Cl 金属晶体 简单立方堆积 典型代表 Po，配位数为 6，空间利用率 52%面心立方最密堆积 又称为 A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为 12，空间利用率 74%体心立方堆积 又称为 A2型或钾型，典型代表 Na、K、Fe，配位数为 8，空间利用率 68%六方最密堆积 又称为 A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为 12，空间利用率 74%2.晶胞中微粒的计算方法均摊法 下图为离子晶体立体构型示意图：(阳离子，阴离子)以 M 代表阳离子，以 N 表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_、B_、C_。解析：在 A 中，含 M、N 的个数相等，故组成为 MN；在 B 中，含 M：184132(个)；含 N：124241892(个)，N(M)：N(N)329213；在 C 中含 M：18412(个)，含 N 为 1个。答案：MN MN3 MN2 考向 1 常见晶胞类型和结构特点 (1)2015高考全国卷，37(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：石墨烯晶体 金刚石晶体 在石墨烯晶体中，每个 C 原子连接_个六元环，每个六元环占有_个 C 原子。在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个 C 原子连接_个六元环，六元环中最多有_个 C 原子在同一平面。(2)(2014高考全国卷节选)Cu2O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。解析(1)由石墨烯的结构可知，每个 C 原子连接 3 个六元环，每个六元环占有的 C 原子数为1362。由金刚石的结构可知，每个 C 可参与形成 4 条 CC 键，其中任意两条边(共价键)可以构成 2 个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有 6 组，6212，因此每个 C 原子连接 12 个六元环。六元环中 C 原子采取 sp3杂化，为空间六边形结构，最多有4 个 C 原子位于同一平面。(2)Cu2O 立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则一个 Cu2O 晶胞含有氧原子个数为 41261888，那么该晶胞中含有铜原子个数为 16。答案(1)3 2 12 4(2)16 1(2016山东潍坊高三模拟)科学家把 C60和 K 掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如图所示，该物质中 K 原子和 C60分子的个数比为_。解析：K 处于晶胞表面：12126，C60处于晶胞顶角和体心：81812。故 K 原子和 C60分子的个数比为 6231。答案：31 2(2016江苏南京质检)下列是钠、钋、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。(1)辨别晶胞(请用相应的编号)钠晶胞是_；钋晶胞是_；金刚石晶胞是_；干冰晶胞是_；氯化钠晶胞是_。(2)钋晶胞的堆积方式是_，钠晶胞的堆积方式是_。(3)与冰的晶体类型相同的是_(填编号)。(4)在冰晶体中，每个水分子与相邻的 4 个水分子形成氢键(如图所示)，已知冰的升华热是51 kJmol1，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJmol1)，则冰晶体中氢键的“键能”是_ kJmol1。解析：A 为 NaCl 的晶胞，B 为干冰的晶胞，C 为钋的晶胞，D 为金刚石的晶胞，E 为钠的晶胞，与冰的晶体类型相同的是 B。(4)冰晶体中每摩尔水形成 2 mol 氢键，冰升华吸热 51 kJ，需破坏范德华力及氢键，故氢键的“键能”是51 kJ11 kJ2 mol20 kJmol1。答案：(1)E C D B A(2)简单立方堆积 体心立方堆积(3)B(4)20 考向 2 有关晶胞的计算 2015高考全国卷，37(5)O 和 Na 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a0.566 nm，F 的化学式为_；晶胞中 O 原子的配位数为_；列式计算晶体 F 的密度(gcm3)_。解析 O2半径大于 Na半径，由 F 的晶胞结构可知，大球代表 O2，小球代表 Na，每个晶胞中含有 O2个数为 8186124，含有 Na个数为 8，故 O2、Na离子个数之比为 4812，从而推知 F 的化学式为 Na2O。由晶胞结构可知，每个 O 原子周围有 8 个 Na 原子，故O原子的配位数为8。晶胞参数a0.566 nm0.566107 cm，则晶胞的体积为(0.566107 cm)3，从而可知晶体 F 的密度为462 gmol10.566107cm36.021023mol12.27 gcm3。答案 Na2O 8 462 gmol10.566107cm36.021023mol12.27 gcm3 思维建模 (2)晶体微粒与M、之间的关系 若 1 个晶胞中含有x个微粒，则 1 mol 晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又 1 个晶胞的质量为 a3 g(a3为晶胞的体积)，则 1 mol 晶胞的质量为 a3NA g，因此有xM a3NA。3前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中，A 和 B 的价电子层中未成对电子均只有 1 个，并且 A和 B的电子相差为 8；与 B 位于同一周期的 C 和 D，它们价电子层中的未成对电子数分别为 4 和 2，且原子序数相差为 2。A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物晶胞如图所示：(1)该化合物的化学式为_；D 的配位数为_；(2)列式计算该晶体的密度_gcm3。解析：(1)由题意可知：A 为 F 元素，B 为 K 元素，C 为 Fe 元素，D 为 Ni 元素。根据晶胞结构可知：F 为 161441228，K 为 81424，Ni 为 81812，则化学式为K2NiF4。Ni 的配位数为 6，所以可以求出该晶体的密度：3945921986.02102340021 30810303.4。答案：(1)K2NiF4 6(2)3945921986.02102340021 30810303.4 4(高考经典题)立方 ZnS 晶体结构如图所示，其晶胞边长为 540.0 pm，密度为_gcm3(列式并计算)，a 位置 S2离子与 b 位置 Zn2离子之间的距离为_pm(列式表示)。解析：用均摊法算出每个晶胞中含 4 个 Zn2和 4 个 S2。其质量为 465326.021023 g，其体积是(540.01010 cm)3，所以其密度为465326.021023 g540.01010 cm34.1 gcm3。若把该晶胞均分为 8 个小立方，则 b(Zn2)处于小立方体的正中心，它与顶角 a(S2)的距离为晶胞对角线的 14，即(540.0 pm 3)4135 3 pm。答案：46532 gmol16.021023mol1540.01010cm34.1 135 3 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 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 CSiO2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 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，其熔点比一般分子晶体还低。3(2016河南洛阳高三诊断)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 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 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()ATi14C13 BTi4C4 CTiC DTi14C12 出各原子的个数。6干冰和二氧化硅晶体是同属A 族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是()A二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量 BCO 键键能比 SiO 键键能小 C干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D干冰易升华，二氧化硅不能 时破坏分子间作用力；SiO2为原子晶体，熔化时破坏化学键，所以 SiO2的熔点较高。7(2016内蒙古赤峰模拟)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积 B每个晶胞含有的原子数分别为1 个、2 个、2 个、4 个 C晶胞中原子的配位数分别为6、8、8、12 D空间利用率的大小关系为，D 项错误。8(2016江苏盐城模拟)钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是()ABaTi8O12 BBaTi4O5 CBaTi2O4 DBaTiO3 解题关键：由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用。仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知：Ba2在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti4处于立方体的 8个顶角，每个 Ti4为与之相连的 8 个立方体所共用，即每个 Ti4只有18属于该晶胞；O2处于立方体的 12 条棱的中点，每条棱为 4 个立方体共用，即每个 O2只有14属于该晶胞。则晶体中 Ba2、Ti4、O2的个数比为 1(818)(1214)113。9(2016四川广安质检)下面的排序不正确的是()A晶体熔点的高低：对羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛 B硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅 C熔点由高到低：NaMgAl D晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI 氢键的物质，正确；B 项均为原子晶体，原子半径越小，键长越短共价键越牢固，硬度越大，键长有：CCCSiMgNa，不正确；D 项晶格能越大，则离子键越强，离子所带电荷相同时离子键的强弱与离子半径有关，半径越小，则离子键越强，正确。10(2016山东烟台四校联考)碳元素在生产生活中具有非常重要的作用，在新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。(1)与碳同周期，且基态原子的核外未成对电子数相等的元素是_(写出元素符号)。(2)石墨烯是目前人们制造的新物质，该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的，像一张纸一样(如图甲)，石墨烯中碳原子的杂化方式为_；常温条件下丙烯是气态，而相对分 子 质 量 比 丙 烯 小 的 甲 醇，常 温 条 件 下 却 呈 液 态，出 现 这 种 现 象 的 原 因 是_ _。(3)二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个 O 原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O 形成的最小环上 O 原子数目是_。(4)图丙是 C60的晶胞模型(一个小黑点代表一个 C60分子)，图中显示的 C60分子数为 14 个。实际上一个 C60晶胞中含有_个 C60分子。刚石空间结构中数目最少的环中有 6 个原子，即六元环，共有 6 个 CC 键，而二氧化硅中的硅原子相当于金刚石中的碳原子，氧原子在硅硅键之间，故二氧化硅中氧原子的数目与金刚石中 CC 键的数目相同。(4)晶胞中微粒个数的计算公式体内1面上12棱上14顶角18。C60晶胞模型中显示出的 14 个 C60分子，8 个在晶胞顶角上，6 个在面心上，故一个晶胞中含有的 C60分子数目为 8186124(个)。答案：(1)O(2)sp2 甲醇分子间存在氢键，而丙烯分子间只有范德华力(3)6(4)4 11不锈钢是由铁、铬、镍、碳及众多不同元素所组成的合金，铁是主要成分元素，铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于 11%，不然就不能生成致密氧化膜 CrO3以防止腐蚀。(1)基态碳(C)原子的电子排布图为_。(2)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O 中 Cr 的配位数为_。(3)与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子外围电子排布式为_。(4)Fe 的一种晶胞结构如甲、乙所示，若按甲中虚线方向切乙得到的 AD 图中正确的是_。(5)据报道，只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的晶胞结构如图所示，试写出该晶体的化学式：_。晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有_个。(6)根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列问题：元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 500 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 T 元素最可能是_区元素。若 T 为第二周期元素，F 是第三周期元素中原子半径最小的元素，则 T、F 形成的化合物的立体构型为_，其中心原子的杂化方式为_。(2)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O 中 Cr 的配位数为 6。(3)与铜属于同一周期的元素中，当基态原子外围电子的 3d 轨道、4s 轨道均为半充满状态时未成对价电子数最多，故该元素原子的外围电子排布式为 3d54s1。(6)若 T 为第二周期元素，F 是第三周期元素中原子半径最小的元素，则 T 为 B、F 为 Cl，则 T、F 形成化合物的立体构型为平面正三角形，其中心原子的杂化方式为 sp2。答案：(1)(2)6(3)3d54s1(4)A(5)MgNi3C 12(6)p 平面正三角形 sp2 12下图为 CaF2、H3BO3(层状结构，层内的 H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体的结构示意图，请回答下列问题。(1)图所示的 CaF2晶体中与 Ca2最近且等距离的 F的个数为_。(2)图所示的物质结构中最外层已达 8 电子结构的原子是_，H3BO3晶体中 B 原子个数与极性键个数比为_。(3)由图所示的铜原子的堆积模型可知，每个铜原子与其相邻的铜原子数为_。(4)三种晶体中熔点最低的是_，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 _。(3)12(4)H3BO3 分子间作用力 13(2016湖南长沙联考)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素 c 的基态原子电子排布式：_。(2)b 元素的氧化物中 b 与氧元素之间的共价键类型是_，其中 b 原子的杂化方式是_。(3)a 单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。若已知 a 的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，a 的相对原子质量为Mr，则一个晶胞中a 原子的数目为_，该晶体的密度为_(用字母表示)。子排布式是 1s22s22p63s23p63d54s1 而不是 1s22s22p63s23p63d44s2。(2)SiO2硅氧之间的共价键是“头对头”的方式，所以是 键，其中 Si 的杂化方式是 sp3。(3)由均摊法计算：8186124；该晶胞的质量m4MrNA，该晶胞的体积V(4d22)316 2 d3，晶胞密度mVMr4 2d3NA。答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)(2)键(或极性共价键)sp3(3)4 Mr4 2d3NA