訓練(五十三)　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．(2021·山東臨沂檢測)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，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳原子B．氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共有6個C．氯化銫晶體中，每個Cs＋周圍緊鄰8個Cl－D．干冰晶體中，每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子B　 [氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍距離相等的Na＋共12個，每個Na＋周圍距離相等且最近的Cl－共有6個。]2．(2021·全國百校聯(lián)盟聯(lián)考)氮化硼具有抗化學侵蝕性質(zhì)，不易被無機酸和水侵蝕，硬度很高，與金剛石接近。下圖是一種納米立方氮化硼的晶胞結(jié)構(gòu)。以下說法錯誤的是(　　)A．納米立方氮化硼熔點較低B．N原子的配位數(shù)為4C．硼原子的2s和2p原子軌道發(fā)生sp3雜化D．納米立方氮化硼屬于共價晶體，可加工制成超硬材料A　 [氮化硼的硬度與金剛石相近，則屬于共價(或原子)晶體，其熔點很高，A錯誤；由氮化硼的晶胞結(jié)構(gòu)可知，N和B原子的配位數(shù)均為4，B正確；B原子的核外電子排布式為1s22s22p1，該晶體中B原子的2s軌道和2p軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個sp3雜化軌道，形成4個共價鍵，C正確；納米立方氮化硼屬于共價晶體，其硬度很高，可加工制成超硬材料，D正確。]3．(2021·山東日照檢測)現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3 550 ℃Li：181 ℃HF：－83 ℃NaCl：801 ℃硅晶體：1 410 ℃Na：98 ℃HCl：－115 ℃KCl：776 ℃硼晶體：2 300 ℃K：64 ℃HBr：－89 ℃RbCl：718 ℃二氧化硅：1 723 ℃Rb：39 ℃HI：－51 ℃CsCl：645 ℃據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于________晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是________。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號)。①有金屬光澤　②導電性　③導熱性　④延展性(3)C組中HF熔點反常是由于____________________________________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是__________(填序號)。①硬度小　②水溶液能導電　③固體能導電　④熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因為________________________________________________________________________。解析　(1)A組熔點很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF中含有分子間氫鍵，故其熔點反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。(5)D組屬于離子晶體，其熔點與晶格能有關(guān)。答案　(1)原子　共價鍵　(2)①②③④(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)　(4)②④(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高4．(2021·河南六市聯(lián)考)(1)鈉、鉀、鉻、鉬、鎢等金屬晶體的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于1個體心立方晶胞的金屬原子數(shù)目是________。氯化銫晶體的晶胞如圖1，則Cs＋位于該晶胞的________，而Cl－位于該晶胞的________________________________，Cs＋的配位數(shù)是______。(2)銅的氫化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，寫出此氫化物在氯氣中燃燒的化學方程式：________________________________________________________________________。(3)圖3為F－與Mg2＋、K＋形成的某種離子晶體的晶胞，其中“○”表示的離子是________(填離子符號)。(4)實驗證明：KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似(如圖4所示)，已知3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：離子晶體NaClKClCaO晶格能/kJ·mol－17867153 401則這4種離子晶體(不包括NaCl)熔點從高到低的順序是______________________，其中MgO晶體中一個Mg2＋周圍和它最鄰近且等距離的Mg2＋有___________________________個。解析　(1)體心立方晶胞中，1個原子位于體心，8個原子位于立方體的頂點，故1個晶胞中金屬原子數(shù)為8×＋1＝2；氯化銫晶胞中，Cs＋位于體心，Cl－位于頂點，Cs＋的配位數(shù)為8。(2)由晶胞可知，粒子個數(shù)比為1∶1(銅為8×＋6×＝4，H為4)，化學式為CuH，＋1價的銅與－1價的氫均具有較強的還原性，氯氣具有強氧化性，產(chǎn)物為CuCl2和HCl。(3)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，黑球有1個，灰球有1個，白球有3個，由電荷守恒可知n(Mg2＋)∶n(K＋)∶n(F－)＝1∶1∶3，故白球為F－。(4)從3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)知道，離子所帶電荷越大、離子半徑越小，離子晶體的晶格能越大，離子所帶電荷數(shù)：Ti3＋>Mg2＋，離子半徑：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔點：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個Mg2＋周圍和它最鄰近且等距離的Mg2＋有12個。答案　(1)2　體心　頂點　8　(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl　(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　125．(2021·湖南名校聯(lián)考)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途?；卮鹣铝袉栴}：圖(a)(1)碳的一種單質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖(a)所示。該單質(zhì)的晶體類型為________，依據(jù)電子云的重疊方式，原子間存在的共價鍵類型有________，碳原子的雜化軌道類型為________。(2)石墨烯是從石墨材料中剝離出來的、由單質(zhì)碳原子組成的二維晶體。將氫氣加入石墨烯中可制得一種新材料石墨烷。下列判斷錯誤的是________(填字母)。A．石墨烯是一種強度很高的材料B．石墨烯是電的良導體而石墨烷則為絕緣體C．石墨烯與石墨烷均為高分子化合物D．石墨烯與H2制得石墨烷的反應屬于加成反應(3)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸點依次________(填“增大”或“減小”)，其原因是_________。(4)SiO2比CO2熔點高的原因是_________________________________________。(5)四鹵化硅SiX4的沸點和二鹵化鉛PbX2的熔點如圖(b)所示。圖(b)①SiX4的沸點依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_________________________。②結(jié)合SiX4的沸點和PbX2的熔點的變化規(guī)律，可推斷：依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化學鍵的離子性________、共價性________(填“增強”“不變”或“減弱”)。(6)碳的另一種單質(zhì)C60可以與鉀形成低溫超導化合物，晶體結(jié)構(gòu)如圖(c)所示，K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部，此化合物的化學式為________；其晶胞參數(shù)為1.4 nm，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，則晶體的密度為__________ g·cm－3。(只需列出式子)圖(c)解析　(2)石墨烯單層原子間以共價鍵相結(jié)合，強度很高，A項正確；石墨烯層與層之間有自由移動的電子，是電的良導體，而石墨烷中沒有自由移動的電子，為絕緣體，B項正確；石墨烯只含一種碳元素，為碳的單質(zhì)，C項錯誤；石墨烯與H2間的反應屬于加成反應，D項正確。(5)①四鹵化硅為分子晶體，F、Cl、Br、I的相對分子質(zhì)量逐漸增大，沸點與相對分子質(zhì)量有關(guān)，相對分子質(zhì)量越大，沸點越高。②PbX2的熔點先降低后升高，其中PbF2為離子晶體，PbBr2、PbI2為分子晶體，可知依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化學鍵的離子性減弱、共價性增強。(6)用均攤法求解。1個晶胞中含K：12×＋9＝12，C60：8×＋6×＝4，K與C60的個數(shù)比為12∶4＝3∶1，此化合物的化學式為K3C60。1個晶胞的體積為(1.4 nm)3＝(1.4×10－7)3 cm3，1個晶胞中含有4個K3C60，則ρ＝ g·cm－3。答案　(1)混合晶體　σ鍵、π鍵　sp2　(2)C　(3)增大　三種物質(zhì)均為分子晶體，結(jié)構(gòu)與組成相似，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點越高　(4)SiO2為原子晶體，而CO2為分子晶體　(5)①均為分子晶體，范德華力隨相對分子質(zhì)量增大而增大　②減弱　增強　(6)K3C60　6．(2021·湖北武漢部分校聯(lián)考)鐵被稱為“第一金屬”，鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途。(1)鐵原子核外電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用______________攝取鐵元素的原子光譜。(2)FeCl3的熔點為360 ℃，沸點為315 ℃。由此可知FeCl3屬于________晶體。FeSO4常作凈水劑和補鐵劑，SO的立體構(gòu)型是__________。(3)鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]是檢驗Fe2＋的重要試劑。①基態(tài)N原子的軌道表示式為________________。②寫出一種與鐵氰化鉀中配體互為等電子體的極性分子的化學式________________。③鐵氰化鉀中，所涉及的元素的第一電離能由大到小的順序為______________。④鐵氰化鉀中，不存在__________(填字母標號)。A．離子鍵　B．σ鍵　C．π鍵　D．氫鍵　E．金屬鍵(4)有機金屬配位化合物二茂鐵[(C5H5)2Fe]是汽油中的抗震劑。分子中的大π鍵可用符號π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為π)，則中的大∏鍵應表示為________________，其中碳原子的雜化方式為____________________。(5)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等。1 mol Fe(CO)5分子中含__________mol配位鍵。解析　(1)鐵原子核外電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取鐵元素的原子光譜。(2)FeCl3的熔點、沸點較低，故FeCl3屬于分子晶體。SO中S原子價層電子對數(shù)為4＋(6＋2－2×4)＝4，不含孤電子對，則VSEPR模型和SO的立體構(gòu)型均為正四面體形。(3)①基態(tài)N原子核外電子排布式為1s22s22p3，軌道表示式為。②鐵氰化鉀中配體是CN—，與其互為等電子體的極性分子必須含有2個原子，且價電子總數(shù)為4＋5＋1＝10，符合條件的分子有CO等。③鐵氰化鉀中涉及的元素有K、Fe、C、N，K、Fe是活潑金屬，K更活潑；C、N是非金屬元素，N原子的2p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，其第一電離能大于C，故第一電離能：N>C>Fe>K。④鐵氰化鉀由K＋和[Fe(CN)6]3—離子構(gòu)成，故存在離子鍵、σ鍵、π鍵，不存在氫鍵和金屬鍵。(4)中的大π鍵由5個碳原子參與形成，每個碳原子提供1個電子，并得到1個電子形成大π鍵，故大π鍵表示為π。雙鍵碳原子采取sp2雜化。(5)Fe(CO)5中配位體是CO，CO分子中含有配位鍵，則1個Fe(CO)5分子含有10個配位鍵，1 mol Fe(CO)5分子中含有10 mol 配位鍵。答案 　(1)光譜儀　(2)分子　正四面體形(3)①　②CO　③N>C>Fe>K　④DE(4)　sp2　(5)107．(2021·天津濱海新區(qū)四校聯(lián)考)鈦有“生物金屬”和“未來金屬”之稱，鈦及其化合物的應用正越來越受到人們的關(guān)注。(1)Ti(BH4)3是一種儲氫材料，可由TiCl4和LiBH4反應制得。①TiCl4熔點為－24 ℃，沸點為136.4 ℃，室溫下為無色液體，可溶于甲苯和氯代烴，固態(tài)TiCl4屬于________晶體。②LiBH4中BH的空間構(gòu)型是_________，B原子的雜化軌道類型是________。(2)硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子，部分結(jié)構(gòu)如圖所示。該陽離子Ti與O的原子個數(shù)之比為________，其化學式為____________。(3)鈦與鹵素形成的化合物的熔、沸點如表所示，分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現(xiàn)一定規(guī)律的原因：______________________________。 熔點/℃沸點/℃TiCl4－25136.5TiBr439230TiI4150377(4)TiO2晶胞是典型的四方系結(jié)構(gòu)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為a nm和c nm，設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶體的密度為___________(寫出表達式)g·cm－3。解析　(1)①TiCl4熔點、沸點較低，室溫下為無色液體，則固態(tài)TiCl4屬于分子晶體。②LiBH4中BH的B原子價層電子對數(shù)為4，不含孤電子對，B原子采取sp3雜化，則VSEPR模型和離子空間構(gòu)型都是正四面體形。(2)每個Ti原子與2個O原子成鍵，每個O原子與2個Ti原子成鍵，則該陽離子Ti與O的原子個數(shù)之比為1∶1。該陽離子中Ti顯＋4價，O顯－2價，故該陽離子的化學式為(TiO)2＋或(TiO)。(3)鈦與鹵素形成的化合物的熔、沸點都很低，故TiCl4、TiBr4、TiI4都屬于分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，其熔點、沸點越高。(4)晶胞參數(shù)為a nm和c nm，即a×10－7 cm和c×10－7 cm，則晶胞的體積為a2c×10－21 cm3；每個晶胞中含有Ti原子個數(shù)為8×＋1＝2個，含有O原子個數(shù)為2＋4×＝4個，則晶胞的質(zhì)量為 g，故該晶體的密度為(g)/(a2c×10－21 cm3)＝ g/cm3。答案　(1)①分子　②正四面體　sp3(2)1∶1　TiO2＋{或[TiO]}(3)TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結(jié)構(gòu)相似，其相對分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增大，因而三者的熔點和沸點依次升高(4)8．(2021·寧夏石嘴山三中檢測)Fe、Co、Ni均為第Ⅷ族元素，它們的化合物在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用。(1)基態(tài)Co原子的價電子排布式為____________。(2)已知HN3是一種弱酸，其在水溶液中的電離方程式為HN3H＋＋N，與N互為等電子體的一種分子為_______；N離子雜化類型為___________。(3)Co3＋的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2＋中，Co3＋的配位數(shù)是___________，1 mol該配離子中所含σ鍵的數(shù)目為____，配位體NH3的空間構(gòu)型為_________。(4)某藍色晶體中，Fe2＋、Fe3＋分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，而立方體的每條棱上均有一個CN—，K＋位于立方體的某恰當位置上。據(jù)此可知該晶體的化學式為____________；立方體中Fe2＋間連接起來形成的空間構(gòu)型是_____________。(5)NiO的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中離子坐標參數(shù)A為(0，0，0)，B為(1，1，0)，則C離子坐標參數(shù)為_______________。(6)一定溫度下，NiO晶體可以自發(fā)地分散并形成“單分子層”，可以認為O2－作密置單層排列，Ni2＋填充其中(如下圖)，已知O2－的半徑為a pm，每平方米面積上分散的該晶體的質(zhì)量為__________g(用含a、NA的代數(shù)式表示)。解析　(2)與N互為等電子體的一種分子為：CO2。N中心氮原子孤電子對數(shù)為0，σ鍵的數(shù)目為2，則雜化軌道數(shù)為2，故N離子雜化類型為sp。(3)Co3＋的一種配離子[Co(N3)(NH3)5]2＋中，氨氣分子和N中氮原子中有孤電子對，能夠與Co3＋形成配位鍵，共有5個氨分子和1個N離子，Co3＋的配位數(shù)是6。5 mol氨氣分子提供σ鍵為15 mol，1 mol N中含有σ鍵2 mol，形成配位鍵有6 mol，則1 mol該配離子中所含σ鍵的數(shù)目為23NA。配位體NH3的空間構(gòu)型為三角錐形。(4)Fe2＋、Fe3＋占據(jù)立方體的互不相鄰的頂點，則每個立方體上有4個Fe2＋、4個Fe3＋，根據(jù)晶體的空間結(jié)構(gòu)特點，每個頂點上的粒子有屬于該立方體，則該立方體中有個Fe2＋、個Fe3＋，CN—位于立方體的棱上，棱上的微粒有屬于該立方體，該立方體中有3個CN—，則該晶體的化學式為 [FeFe(CN)6]—。由于物質(zhì)呈電中性，需要一個鉀離子與之結(jié)合，故該晶體的化學式為KFe2(CN)6；立方體中Fe2＋間連接起來形成的空間構(gòu)型是正四面體形。(5)NiO的晶體中離子坐標參數(shù)A為(0，0，0)，B為(1，1，0)，則由圖可看出C離子坐標離x為1，離y為1/2，離z為，則C離子坐標參數(shù)為(1，，)。(6)根據(jù)結(jié)構(gòu)知，氧離子和相鄰的鎳離子之間的距離為2a，距離最近的兩個陽離子核間的距離是距離最近的氧離子和鎳離子距離的倍，所以其距離是2 am；根據(jù)圖片知，每個氧化鎳所占的面積＝2a m×2a m×sin 60°×10－24，則每平方米含有的氧化鎳個數(shù)＝1/(2a m×2a m×sin 60°×10－24)＝×1024；每個氧化鎳的質(zhì)量為 g，故每平方米含有的氧化鎳質(zhì)量為(或)g。答案　(1)3d74s2　(2)CO2　sp(3)6　23NA　三角錐形　(4)KFe2(CN)6　正四面體形(5)(1，，)　(6)(或×1024)  

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