?第36講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
【知識梳理】
一、晶體的結(jié)構(gòu)
1．晶體：
（1）晶體的定義：微觀粒子在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。
（2）晶體的特性：有規(guī)則的幾何外形（自范性：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)的呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形）；有確定的熔點；各向異性：在不同的方向上表現(xiàn)不同的性質(zhì)；具有特定的對稱性。
2. 晶胞：由于晶體中的微粒排列呈現(xiàn)周期性，因此研究晶體結(jié)構(gòu)時只需找出最小的重復(fù)單元加以分析，就知道整個晶體的結(jié)構(gòu)了。
（1）概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。
（2）晶體與晶胞的關(guān)系：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。
（3）均攤法求化學(xué)式：均攤法是指每個晶胞平均擁有的粒子數(shù)目。若某個粒子為N個晶胞所共有，則該粒子有1/N屬于此晶胞。以正方體晶胞為例，晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻為：頂點原子1/8屬于此晶胞、棱上原子1/4屬于此晶胞、面上原子1/2屬于此晶胞、體內(nèi)原子完全屬于此晶胞。
（4）有關(guān)晶胞各物理量的關(guān)系：若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol該晶胞中含有x mol微粒，其質(zhì)量為xM g；又1個晶胞的質(zhì)量為ρa3 g(a3為晶胞的體積，單位為cm3)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。
3.晶體的結(jié)構(gòu)：在金屬晶體、離子晶體和分子晶體的結(jié)構(gòu)中，由于金屬鍵、離子鍵和分子間作用力均沒有方向性，因此，都趨向于使原子或分子吸引盡可能多的其他原子或分子分布于周圍，并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定----即排列服從緊密堆積原理；對原子晶體，受共價鍵的方向性和飽和性的影響，其空間排列與方向性一致。
（1）金屬晶體：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體稱為金屬晶體。
①金屬Po（釙）中金屬原子堆積方式是簡單立方堆積，原子的配位數(shù)為6，一個晶胞中含有1個原子。
②金屬Na、K、Cr、Mo（鉬）、W等中金屬原子堆積方式是體心立方堆積，原子的配位數(shù)為8，一個晶胞中含有2個原子。

③金屬Mg、Zn、Ti等中金屬原子堆積方式是六方堆積，原子的配位數(shù)為12，一個晶胞中含有2個原子。

④金屬Au、Ag、Cu、Al等中金屬原子堆積方式是面心立方堆積，原子的配位數(shù)為12，一個晶胞中含有4個原子。

（2）離子晶體：陰陽離子通過離子鍵結(jié)合，在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的排列所形成的晶體。
①NaCl晶體：晶胞中每個Na+周圍吸引著6個Cl－，這些Cl－構(gòu)成的幾何圖形是正八面體，每個Cl－周圍吸引著6個Na+，Na+、Cl－個數(shù)比為1：1，每個Na+與12個Na+等距離相鄰，每個氯化鈉晶胞含有4個Na+和4個Cl－。（綠色為Cl-，桔黃色為Na+）

②CsCl晶體：晶胞中每個Cl—（或Cs+）周圍與之最接近且距離相等的Cs+（或Cl—）共有8個，這幾個Cs+（或Cl—）在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為立方體，在每個Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有6個，這幾個Cs+在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為正八面體，一個氯化銫晶胞含有1個Cs+和1個Cl— 。（綠色為Cl-，黑色為Cs+）

③ZnS晶體：晶胞中S2-以面心立方堆積，Zn2+占據(jù)S2-圍成的八個正四面體空隙中的四個互不相鄰的正四面體空隙。每個硫離子周圍距離最近且相等的鋅離子有4個，每個鋅離子周圍距離最近且相等的硫離子有4個。一個ZnS晶胞中含有4個Zn2+和4個S2-。（棕色為Zn2+，黑色為S2-）

（3）原子晶體：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱為原子晶體。
①金剛石：晶體中每個C原子和4個C原子形成4個共價鍵,成為正四面體結(jié)構(gòu)，C原子與碳碳鍵個數(shù)比為1：2，最小環(huán)由6個C原子組成，每個C原子被12個最小環(huán)所共用；每個最小環(huán)含有1/2個C原子。

②SiO2：晶體中每個Si原子周圍吸引著4個O原子，每個O原子周圍吸引著2個Si原子，Si、O原子個數(shù)比為1：2，Si原子與Si—O鍵個數(shù)比為1：4，O原子與Si—O鍵個數(shù)比為1：2，最小環(huán)由12個原子組成。

（4）分子晶體：分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。干冰屬于分子晶體，晶胞中每個CO2分子周圍最近且等距離的CO2有12個，1個晶胞中含有4個CO2。

（5）石墨屬于過渡性晶體。是分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C原子以共價鍵與周圍的3個C原子結(jié)合，層間為范德華力。晶體中每個C原子被3個六邊形共用,平均每個環(huán)占有2個碳原子。晶體中碳原子數(shù)、碳環(huán)數(shù)和碳碳單鍵數(shù)之比為2：3。
例題1、（1）Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化學(xué)式為________。

（2）下圖是由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，G為－2價，則Q的化合價為________。

（3）已知鑭鎳合金LaNin的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNin中n＝________。

(4)硼化鎂晶體在39 K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學(xué)式為________。

(5)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號為________。

（6）Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，若晶體密度為a g·cm－3，則Cu與F最近距離為________pm。(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計算表達式，不用化簡；圖中為Cu，為F)

（7）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ρ g·cm－3，試計算Na＋與S2－的最短距離為________ cm(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示 ，只寫出計算式)。

（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(如下圖)，已知該晶體的密度為9.00 g·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，要求列式計算)。

（9）Na和O能夠形成化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，化合物的化學(xué)式為________；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計算晶體F的密度(g·cm－3 )_____。

（10）下圖所示的CaF2晶體中與Ca2＋最近且等距離的F－數(shù)為________，已知，兩個距離最近的Ca2＋核間距離為a×10－8 cm，計算CaF2晶體的密度為________________。

（11）Cu（）與Cl（）形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。該化合物的化學(xué)式為________，已知晶胞參數(shù)a＝0.542 nm，此晶體的密度為__________g·cm－3。(寫出計算式，不要求計算結(jié)果。阿伏加德羅常數(shù)為NA)

（12）金剛石晶胞含有________個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率_________(不要求計算結(jié)果)。


二、晶體的性質(zhì)
1．四種晶體類型的比較
項目
離子晶體
原子晶體
分子晶體
金屬晶體
組成微粒
陰、陽離子
原子
分子
金屬離子和自由電子
微粒間作用力
離子鍵
共價鍵
分子間作用力
金屬鍵
熔沸點
較高
高
低
不同金屬差別很大
硬度
較大
大
小
不同金屬差別很大
導(dǎo)電性
水溶液及熔融
時導(dǎo)電
一般為非導(dǎo)體，
非導(dǎo)體，在水溶液中可能導(dǎo)電
導(dǎo)體
實例
NaCl、NH4Cl、
CaO、BaSO4
金剛石、晶體硅、SiO2、金剛砂SiC
He、CO2、HCl、
H2O、NH3
Fe、Cu、Al
2. 晶體類型的判斷方法
（1）依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷：離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵；原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵；分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力，即范德華力；金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。
（2）依據(jù)物質(zhì)的類別判斷：金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體；大多數(shù)非金屬單質(zhì)(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、酸、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)是分子晶體；常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等；金屬單質(zhì)(常溫汞除外)與合金是金屬晶體。
（3）依據(jù)晶體的熔點判斷：離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至1 000余度；原子晶體熔點高，常在1 000度至幾千度；分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下至很低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹?br /> （4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：離子晶體水溶液及熔化時能導(dǎo)電；原子晶體一般為非導(dǎo)體；分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要指酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電；金屬晶體是電的良導(dǎo)體。
（5）依據(jù)硬度和機械性能判斷：離子晶體硬度較大或硬而脆；原子晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。
3.晶體熔沸點的比較方法：
(1)不同類型晶體熔、沸點的比較：
①不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。
②金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點很高，汞、銫等熔、沸點很低。
(2)同種晶體類型熔、沸點的比較
①原子晶體： ―→―→―→
如熔點：金剛石＞碳化硅＞硅。
②離子晶體：一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。
③分子晶體：分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S；組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4；組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3；同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低。
④金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：Na＜Mg＜Al。
例題2、（1）晶胞有兩個基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0,0,0）；B為（，0，）；C為（，，0）。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為______。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76 pm，其密度為__________g·cm-3（列出計算式即可）。③GaF3的熔點高于1 000 ℃，GaCl3的熔點為77.9 ℃，其原因是__________________。

（2）單質(zhì)銅及鎳都是由______鍵形成的晶體。某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_____。②若合金的密度為d g/cm3，晶胞參數(shù)a=________nm。

③第ⅡA族金屬碳酸鹽分解溫度如下：

BeCO3
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
分解溫度
100 ℃
540 ℃
960 ℃
1 289 ℃
1 360 ℃
分解溫度為什么越來越高？ _______________________。
（3）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如左圖所示。該晶體的類型為_______,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·mol-1 和MAs g·mol-1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_____。甲烷晶體的晶胞如右圖所示，該晶胞中含有　　個甲烷分子，此晶體在常溫、常壓下不能存在的原因______________________。

（4）金屬鎳與鑭（La）形成的合金是一種良好的儲氫材料，如圖是一種鎳鑭合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，該合金儲氫后，含1 mol La的合金可吸附H2的數(shù)目為　　　　。

（5）一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積結(jié)構(gòu)，在晶胞中金原子位于頂點，銅原子位于面心，則該合金中金原子（Au）與銅原子（Cu）個數(shù)比為　　　?。蝗粼摼w的晶胞棱長為a pm，則該合金密度為　　　　 g/cm3。（列出計算式，不要求計算結(jié)果，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）
（6）砷化鎵為第三代半導(dǎo)體，以其為材料制造的燈泡壽命長，耗能少。已知立方砷化鎵晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞邊長為c pm，則密度為　　　　 g·cm－3（用含c的式子表示，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值），a位置As原子與b位置As原子之間的距離為　　　　pm（用含c的式子表示）。

(7)碳化硅SiC是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各種晶體：①晶體硅　②硝酸鉀?、劢饎偸、芴蓟琛、莞杀、薇鼈兊娜埸c由高到低的順序是________(填序號)。
(8)①科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯與鉀的化合物，該物質(zhì)在低溫時是一種超導(dǎo)體，其晶胞如圖所示，該物質(zhì)中K原子和C60分子的個數(shù)比為________。

②繼C60后，科學(xué)家又合成了Si60、N60。請解釋如下現(xiàn)象：熔點Si60>N60>C60，而破壞分子所需要的能量N60>C60>Si60，其原因是_________。
(9)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為________，微粒間存在的作用力是______。SiC晶體和晶體Si的熔沸點高低順序是________。
(10)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為________(填元素符號)。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點比CaO的高，其原因是_______________。Na、M、Ca 三種晶體共同的物理性質(zhì)是______(填序號)。
①有金屬光澤?、趯?dǎo)電性　③導(dǎo)熱性?、苎诱剐?br /> (11)如圖甲所示為二維平面晶體示意圖，所表示的物質(zhì)化學(xué)式為AX3的是________(填“a”或“b”)。圖乙為金屬銅的晶胞，此晶胞立方體的邊長為a pm，金屬銅的密度為ρ g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________ mol－1(用含a、ρ的代數(shù)式表示)。

(12)FeO、NiO的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Fe2＋與Ni2＋的離子半徑分別為7.8×10－2 nm、6.9×10－2 nm，則熔點FeO___(填“＜”、“＞”或“＝”)NiO，原因是_____________。磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料，其晶胞如圖2所示。P原子與B原子的最近距離為a cm，則磷化硼晶胞的邊長為________ cm(用含a的代數(shù)式表示)。


【課時練習(xí)】
1．下列關(guān)于晶體的說法中，不正確的是（　?。?br /> ①晶體中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶體中原子排列相對無序，無自范性　②含有金屬陽離子的晶體一定是離子晶體?、酃矁r鍵可決定分子晶體的熔、沸點?、躆gO的晶格能遠比NaCl大，這是因為前者離子所帶的電荷數(shù)多，離子半徑小　⑤晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列　⑥晶體盡可能采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定?、吒杀w中，一個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰；CsCl和NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6
A．①②③ B．②③④ C．④⑤⑥ D．②③⑦
2．下列有關(guān)說法不正確的是(　　)
A．水合銅離子的模型如圖所示，1個水合銅離子中有4個配位鍵
B．CaF2晶體的晶胞如圖所示，每個CaF2晶胞平均占有4個Ca2＋
C．H原子的電子云圖如圖所示，H原子核外的大多數(shù)電子在原子核附近運動
D．金屬Cu中Cu原子堆積模型如圖所示，該金屬晶體為最密堆積，每個Cu原子的配位數(shù)均為12
3．關(guān)于下列四種金屬堆積模型的說法正確的是(　　)

A．圖1和圖4為非密置層堆積,圖2和圖3為密置層堆積
B．圖1~圖4分別是簡單立方堆積、體心立方堆積、面心立方堆積、體心立方堆積
C．圖1~圖4每個晶胞所含有原子數(shù)分別為1、2、2、4
D．圖1~圖4堆積方式的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%
4．已知在晶體中仍保持一定幾何形狀的最小單位稱為晶胞。干冰晶胞是一個面心立方體，在該晶體中每個頂角各有1個二氧化碳分子，每個面心各有一個二氧化碳分子。實驗測得25℃時干冰晶體的晶胞邊長為acm，其摩爾質(zhì)量為Mg/mol，則該干冰晶體的密度為(單位：g/cm3)
A． B． C． D．
5．非整比化合物Fe0.95O具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，由于n(Fe)∶n(O)N60>C60；而破壞分子需斷開化學(xué)鍵，元素電負性越強其形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，斷鍵時所需能量越多，故破壞分子需要的能量大小順序為N60>C60>Si60(9)sp3　共價鍵　SiC＞Si(10)Mg　Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO晶格能大　①②③④(11)b　×1030(12)＜　FeO和NiO相比，陰離子相同，陽離子所帶電荷相同，但亞鐵離子半徑大于鎳離子，所以FeO晶格能小，熔點低
【解析】（1）①根據(jù)各個原子的相對位置可知，D在各個方向的1/4處，所以其坐標(biāo)是(，，)；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，在晶胞中含有的Ge原子數(shù)是8×1/8+6×1/2+4=8，所以晶胞的密度=cm3；③由于GaF3是離子晶體，GaCl3是分子晶體，所以離子晶體GaF3的熔沸點高。（2）銅和鎳屬于金屬，則單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體；①根據(jù)均攤法計算，晶胞中銅原子個數(shù)為6×1/2=3，鎳原子的個數(shù)為8×1/8=1，則銅和鎳原子的數(shù)量比為3：1；②根據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為d g/cm3，根據(jù)ρ=m÷V，則晶胞參數(shù)a=nm；③在離子晶體中，離子半徑越小晶格能越大，所以在第ⅡA族金屬碳酸鹽中，陽離子半徑越小對氧的吸引力越大，就越容易導(dǎo)致碳酸根的分解，所以在第ⅡA族金屬碳酸鹽中，隨著原子序數(shù)的增加，原子半徑增大，碳酸鹽的分解溫度也增大。（3）GaAs的熔點為1238℃，密度為ρ g·cm-3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，熔點很高，所以晶體的類型為原子晶體，其中Ga與As以共價鍵鍵合。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Ca和As的個數(shù)均是4個，所以晶胞的體積是。二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%＝；根據(jù)圖像知，甲烷分子間靠分子間作用力結(jié)合，所以甲烷晶體為分子晶體，而分子晶體熔沸點在常壓下很低，且甲烷的相對分子質(zhì)量很小，分子間作用力很小，所以在常溫常壓下甲烷以氣體形式存在而不能形成晶體。（4）由晶胞可知，晶胞中La位于頂點，平均含有8×＝1，Ni位于面心和體心，共含有8×＋1＝5，H2位于棱上和面心，共有8×＋2×＝3，則含1 mol La的合金可吸附H2的物質(zhì)的量為3 mol；（5）在晶胞中，Au原子位于頂點，Cu原子位于面心，該晶胞中Au原子個數(shù)＝8×＝1，Cu原子個數(shù)＝6×＝3，所以該合金中Au原子與Cu原子個數(shù)之比＝1∶3，晶胞體積V＝（a×10－10cm）3，每個晶胞中銅原子個數(shù)是3、Au原子個數(shù)是1，晶胞質(zhì)量為 g，則晶胞密度ρ＝ g÷（a×10－10cm）3＝ g·cm－3；（6）晶胞中Ga原子數(shù)為6×＋8×＝4，As原子數(shù)為4，則ρ＝＝＝ g·cm－3；a位置As原子與b位置As原子之間的距離為晶胞立方體體對角線的一半，則兩原子之間的距離為＝c （pm）。(7)這些晶體屬于原子晶體的有①③④、離子晶體的有②、分子晶體的有⑤⑥。一般來說，原子晶體的熔點>離子晶體的熔點>分子晶體的熔點；對于原子晶體，鍵長Si—Si>Si—C>C—C，相應(yīng)鍵能Si—Si晶體硅。(7)①K處于晶胞表面：12×＝6，C60處于晶胞頂點和體心：8×＋1＝2。故K原子和C60分子的個數(shù)比為：6∶2＝3∶1。②熔點與分子間作用力大小有關(guān)，而破壞分子則是破壞分子內(nèi)的共價鍵。(9)晶體硅中一個硅原子周圍與4個硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，因為Si—C的鍵長小于Si—Si，所以熔點碳化硅＞晶體硅。(10)SiC電子總數(shù)是20個，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔點高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。(11)a圖中1個“花球”的周圍有6個相鄰的“白球”，1個“白球”的周圍有3個相鄰的“花球”，則“花球”與“白球”的個數(shù)比為1∶2；同理可分析b圖，其中“花球”與“白球”的個數(shù)比為1∶3，則b圖所表示的物質(zhì)的化學(xué)式為AX3。根據(jù)均攤法知圖乙表示的晶胞中含有4個銅原子，所以1 mol該晶胞含4 mol銅原子，1 mol 該晶胞的體積是NA(a×10－10)3 cm3，則有10－30 ρNAa3＝4 mol×64 g·mol－1。(12)離子晶體熔、沸點與晶格能成正比，晶格能與離子比較成反比、與電荷成正比。P原子與B原子的最近距離為a cm，為晶胞體對角線長的，晶胞體對角線長等于棱長的倍，則晶胞棱長 cm＝ cm。
【課時練習(xí)】
1．D【解析】①晶體中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶體中原子排列相對無序，無自范性，故①正確；②含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體，可能是金屬晶體，故②錯誤；③分子間作用力決定分子晶體的熔、沸點，共價鍵決定穩(wěn)定性，故③錯誤；④MgO的晶格能遠比NaCl大，這是因為前者離子所帶的電荷數(shù)多，離子半徑小，故④正確；⑤晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律作周期性重復(fù)排列，故⑤正確；⑥晶體盡可能采取緊密堆積方式，以使其變得比較穩(wěn)定，故⑥正確；⑦干冰晶體中，一個CO2分子周圍有12個CO2分子緊鄰；CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為8，NaCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)都為6，故⑦錯誤；因此②③⑦錯誤；故D錯誤。
綜上所述，答案為D。
2．C【解析】A. 如圖所示，銅離子與4個水分子結(jié)合，所以1個水合銅離子中有4個配位鍵，故A正確；
B. 晶胞中Ca2＋處于晶胞的頂點和面心，則每個CaF2晶胞中Ca2＋數(shù)為8×1/8+6×1/2=4，故B正確；
C. H原子外只有一個電子，在原子核附近運動，故C錯誤；
D. 在金屬晶體的最密堆積中，對于每個原子來說，在其周圍的原子有與之同一層上有六個原子和上一層的三個及下一層的三個，故每個原子周圍都有12個原子與之相連，故D正確；
故選C。
3．D【解析】A.圖1、圖2為非密置層堆積，圖3、圖4為密置層堆積，A項錯誤；
B.圖1~圖4分別是簡單立方堆積、體心立方堆積、面心立方堆積和六方最密堆積，B項錯誤；
C.圖1~圖4每個晶胞所含有的原子數(shù)（利用均攤法計算）分別為1、2、4、2。C項錯誤；
D.圖1~圖4堆積方式的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%。D項正確；答案選D。
4．D【解析】每個頂點上的二氧化碳分子被8個晶胞共用，每個面心上的二氧化碳分子被兩個晶胞共用，所以該晶胞中二氧化碳分子個數(shù)=8×+6×=4，ρ=== g/(cm)3，故D正確；答案為D。
5．D【解析】在Fe0.95O中，設(shè)Fe3+為x個，F(xiàn)e2+為y個，則根據(jù)化合價代數(shù)和為零及原子守恒可得x+y=0.95，3x+2y=2，解得x=0.1，y=0.85，所以該物質(zhì)的化學(xué)式為Fe2+0.85Fe3+0.10O，選項D符合題意。
故答案：D。
6．B【解析】稀有氣體屬于分子晶體，但稀有氣體不含化學(xué)鍵，故A錯誤；在題目所給晶體結(jié)構(gòu)模型中每個Ti4+周圍有3個O2-與之相鄰，用均攤法不難求得晶體中每個Ti4+離子周圍共有：個O2-，故B正確；在SiO2晶體中Si、O以單鍵相結(jié)合，因此每個硅原子與4個氧原子結(jié)合，C錯誤；金屬汞的熔點比I2、蔗糖等的熔點都低，D錯誤。
【點睛】
本題考查了晶體類型，本題要掌握的是SiO2是原子晶體，晶體中每個硅原子與四個氧原子以共價鍵相結(jié)合，是四個氧原子，而不是兩個。
7．B【解析】A．晶胞中的球體代表的是1個甲烷分子，并不是1個碳原子，A選項錯誤；
B．以該甲烷晶胞為單元，位于頂點的某1個甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個，而這3個甲烷分子在面心上，因此每個都被共用2次，故與1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子有3×8×=12個，B選項正確；
C．甲烷構(gòu)成的晶體是分子晶體，熔化時需克服范德華力，C選項錯誤；
D．甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，甲烷晶胞中的球體代表1個甲烷分子,該晶胞含有甲烷的分子個數(shù)為8×+6×=4，D選項錯誤；
答案選B。
8．D【解析】A．根據(jù)圖示，中距粒子B最近且等距的粒子A有6個(紅圈標(biāo)出的6個A)，故A正確；
B．根據(jù)均攤原則，每個晶胞平均占用二氧化碳分子數(shù)是，CO2晶體中，每個晶胞平均占有12個原子，故B正確；
C．在金剛石晶體中，1個碳原子形成4個碳碳鍵，每個碳碳鍵被2個碳原子共用，所以碳原子與碳碳鍵個數(shù)的比為1∶2，故C正確；
D．是1個分子，該氣態(tài)團簇分子中有4個E、4個F，所以分子式為E4F4或F4E4，故D錯誤；
選D。
9．A【解析】A. 晶胞中所含K+的個數(shù)為=4，所含O的個數(shù)為=4，K+和O的個數(shù)比為1：1，所以超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，故A正確；
B. 晶體中每個K＋周圍有6個O，每個O周圍有6個K＋，故B錯誤；
C. 晶體中與每個K＋距離最近的K＋有12個，故C錯誤；
D. 晶體中與每個K＋距離最近的K＋有12個，故D錯誤；
故合理選項為A。
10．B【解析】面心立方最密堆積原子在晶胞中的位置關(guān)系如圖。金晶體為面心立方最密堆積，則晶胞面對角線為金原子半徑的4倍，金原子半徑為r cm，則晶胞的邊長為4r =r cm，每個金晶胞中含有4個原子，則金原子總體積為，金晶胞體積為，故空間利用率為。

故選B。
11．D【解析】由氧化鎳原子分數(shù)坐標(biāo)參數(shù)A為（0，0，0）和B為（1，1，1）可知，晶胞的邊長為1，由晶胞結(jié)構(gòu)可知，C點位于右側(cè)正方形的的面心，則C的坐標(biāo)參數(shù)為（1，，），故選D。
12．C【解析】A．根據(jù)晶胞圖示分析可知，③為六方最密堆積，④為面心立法最密堆積，配位數(shù)均為12，A錯誤；
B．金屬Zn為六方最密堆積，因此Zn采用③堆積方式，B錯誤；
C．①為簡單立方堆積，原子半徑為r，則其晶胞參數(shù)a=2r，一個晶胞中含有的原子個數(shù)為，則原子的體積為，則其空間利用率為×100%，C正確；
D．②為體心立方堆積，金屬原子半徑與正方體邊長的關(guān)系，根據(jù)晶胞的模型，晶胞中含有金屬原子的個數(shù)為8×+1=2，因此該晶胞的質(zhì)量為=，邊長與金屬半徑的關(guān)系是邊長=，即晶胞的體積為cm3，即有，推出阿伏加德羅常數(shù)為，故D錯誤；
答案選C。
13．（1）K；N（2）3Fe2++2[Fe(CN)6]3-＝Fe3[Fe(CN)6]2；1：1；def（3）（4）2∶3；cm
【解析】已知A、B、C、D、E、F是前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素，A、B屬于同一短周期元素且相鄰，A元素原子有三個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，則A為C，B為N；C、D、E、F是位于同一周期的金屬元素，基態(tài)C、F原子的價電子層中未成對電子均為1個，且C、F原子的電子數(shù)相差為10，則C為K，F(xiàn)為Cu；基態(tài)D、E原子的價電子層中未成對電子數(shù)分別為4、2，且原子序數(shù)相差為2，則D、E價電子排布分別為3d64s2、3d84s2，故D為Fe、E為Ni。綜上所述，A為C，B為N，C為K，D為Fe，E為Ni，F(xiàn)為Cu。
(1)根據(jù)上述分析：六種元素中K的金屬性最強，故第一電離能最?。籒的電負性最大。
(2)根據(jù)上述分析：A為C，B為N，C為K，D為Fe，A、B、C、D四種元素形成的一種配合物的化學(xué)式為K[Fe(CN)6]，易溶于水，可以檢驗Fe2+離子，其離子方程式為3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2；在配合物Fe(CN)63-中，CN-與鐵離子之間有6個配位鍵，在每個CN-內(nèi)部有一個共價鍵，所以1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為12NA，CN-與氮氣互為等電子體，CN-中存在C≡N鍵，故1molCN-中含有π鍵的數(shù)目為2NA，所以1 molK[Fe(CN)6]該配合物中，含有的σ鍵和π鍵的數(shù)目比為：1:1；黃血鹽晶體中各種微粒間的作用力涉及離子鍵、共價鍵、配位鍵，不涉及金屬鍵、氫鍵和分子間的作用力，故選def項；故答案：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2；1:1；def；
(3)根據(jù)上述分析：Ni2+的價層電子排布圖為，故答案：；
(4)根據(jù)上述分析：C為K，F(xiàn)為Cu，金屬K晶體為體心立方堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為右圖，晶胞中K原子配位數(shù)為8；金屬Cu晶體為面心立方最密堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為左圖，晶胞中Cu原子配位數(shù)為12，故兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為8:12=2:3，金屬K晶體的晶胞中，K原子數(shù)目=1+8=2；K原子的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為，則晶胞的質(zhì)量m=g，設(shè)該晶胞的密度為ag/cm3，則晶胞體積V==cm3，晶胞棱長=cm，設(shè)K原子的半徑為r，則晶胞體對角線長度=4r，故＝4r，解得r=，故答案：2∶3；cm。
14．（1）正四面體形；sp3；CH4(或SiH4等其他合理答案)（2）520；498；2908（3）5；啞鈴形(或紡錘形)；12；3；1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2（4）MnO的晶格能更大；(,,)
【解析】 (1)LiAlH4中的陰離子為AlH，中心Al原子的價層電子對數(shù)為=4，不含孤電子對，所以空間構(gòu)型為正四面體形，雜化方式為sp3雜化；原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的分子、離子或基團互為等電子體，所以AlH的等電子體有CH4(或SiH4等其他合理答案)；
(2)Li原子的第一電離能為氣態(tài)基態(tài)Li原子失去1個電子形成氣態(tài)基態(tài)正一價陽離子所需要的能量，據(jù)圖可知其第一電離能為kJ/mol=520kJ/mol；O=O鍵鍵能為1mol氣態(tài)氧分子解離為氣態(tài)氧原子所需的能量，據(jù)圖可知其鍵能為2×249kJ/mol=498kJ/mol；晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，所以其晶格能為2908kJ/mol；
(3)B元素為5號元素，原子核外有5個電子，每個電子的運動狀態(tài)各不相同，所以有5種不同運動狀態(tài)的電子；基態(tài)B原子中，能量最高的電子所占據(jù)的能級為2p能級，其軌道形狀為啞鈴形(或紡錘形)；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知每個B原子被5個面共用，每個面上有3個B原子，共有20個面，所以每一個此基本結(jié)構(gòu)單元由=12個B原子構(gòu)成；若該分子中有2個原子為10B(其余為11B)，從兩個10B原子的位置考慮，該分子中所有B原子所處環(huán)境完全相同，所以有3種不同類型，如圖(數(shù)字代表另一個10B)；
(4)錳元素為25號元素，基態(tài)原子核外有25個電子，所以基態(tài)錳原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2；氧離子的半徑比硫離子的半徑要小，所以MnO的晶格能更大，熔點更高；據(jù)圖可知A為坐標(biāo)原點，根據(jù)B的坐標(biāo)可知晶胞棱長為1，C原子位于體心，所以坐標(biāo)為(,,)。
15．（1）N；（2）AB；20NA（3）O＞N＞C＞H；V；5；；甘氨酸為極性分子，且分子中的氨基和羧基都能與水分子形成氫鍵(4)①②
【解析】 (1) 鋅是30號元素，位于第四周期，共有四層電子，基態(tài)原子核外的最高能層符號是N，鋅的核外電子排布式為，基態(tài)最外層電子排布式為；
(2)乳酸鋅[]屬于離子化合物，分子中含有乳酸根離子和鋅離子以離子鍵結(jié)合，乳酸分子中存在碳碳之間，碳氫之間，碳氧之間，氫氧之間的極性鍵，故乳酸鋅分子中存在的作用力有離子鍵和極性共價鍵，一個乳酸分子中含有10個σ鍵和一個π鍵，故乳酸鋅中含有個20mol σ鍵，故含有20NA個σ鍵；
(3)一水合甘氨酸鋅中所涉及的非金屬元素有C. O、N、H元素，元素的非金屬性越強，其電負性越大，非金屬性大小順序為O＞N＞C＞H，則電負性大小順序為O＞N＞C＞H；分子中氧形成了兩對共用電子對，剩余2對孤對電子，價層電子對為4對，VSEPR模型為四面體型，分子的立體構(gòu)型減去孤對電子，的空間構(gòu)型為V形；從一水合甘氨酸鋅的結(jié)構(gòu)簡式可看出Zn2+的配原子為O、N原子，根據(jù)圖知，一水合甘氨酸鋅中Zn2+的配位數(shù)為5；甘氨酸()中N原子的成鍵電子對數(shù)為3對，孤對電子對為一對，價層電子對數(shù)為4對，雜化軌道類型為雜化；甘氨酸為極性分子，且氨基和羧基都能和水分子形成分子間氫鍵，導(dǎo)致甘氨酸易溶于水；
(4)①原子1的坐標(biāo)為，原子2在左側(cè)的面心上，則原子2的坐標(biāo)為；
②已知晶體密度為，鋅離子的個數(shù)為8×+6×=4，硫離子位于體心，個數(shù)為4，硫離子的個數(shù)為晶胞參數(shù)=pm=pm=pm，若要使、相切，則其體對角線長度為2個鋅離子直徑與2個硫離子直徑之和，其體對角線長度=×pm，S2?半徑為apm，Zn2+半徑==(×-a)pm。
16．（1）1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3（2）O＞C＞Li（3）Fe的價電子排布為3d64s2，4s上的兩個電子易失去而顯+2價，3d上再失去1個電子后成半充滿狀態(tài)，所以可顯+3價（4）苯胺分子之間存在氫鍵（5）正四面體；CCl4?或ClO4-?或SO42-或SiF4?等；sp3（6）8；a
【解析】 (1)P為15號元素，其原子核外有15個電子，根據(jù)構(gòu)造原理，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3，故答案為：1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3；
(2)該電池總反應(yīng)中涉及第二周期的元素有Li、C、O元素，同一周期元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第ⅡA族、第VA族第一電離能大于其相鄰元素，Li、C、O元素分別位于第IA族、第IVA族、第VIA族，所以第一電離能大小順序是O＞C＞Li，故答案為：O＞C＞Li；
(3)Fe的價電子排布為3d64s2，4s上的兩個電子易失去而顯+2價，3d上再失去1個電子后成半充滿狀態(tài)，所以可顯+3價，所以Fe元素能顯示+2、+3價，故答案為：Fe的價電子排布為3d64s2，4s上的兩個電子易失去而顯+2價，3d上再失去1個電子后成半充滿狀態(tài)，所以可顯+3價；
(4)能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點較高，苯胺分子之間存在氫鍵，甲苯分子之間不能形成氫鍵，所以苯胺的熔沸點比甲苯高，故答案為：苯胺分子之間存在氫鍵；
(5)NH4H2PO4中，NH4+中N原子價層電子對個數(shù)=4+=4，不含孤電子對，N原子雜化軌道類型為sp3，空間構(gòu)型為正四面體；與PO43-互為等電子體的分子或離子中含有5個原子、價電子數(shù)是24，符合條件的微粒有CCl4?或ClO4-?或SO42-或SiF4?等；PO43-中磷原子價層電子對個數(shù)=4+=4，不含孤電子對，P原子雜化軌道類型為sp3；故答案為：正四面體；??CCl4?或ClO4-?或SO42-或SiF4?等；sp3；
(6)根據(jù)圖示，晶胞中體心的鋰原子與頂點的8個鋰原子距離相等且最小，鋰的配位數(shù)為8；若晶胞邊長為a?pm，該晶胞體對角線長度=apm，該晶胞中體對角線上3個原子緊密相鄰，即Li原子半徑的4倍為其體對角線長度，則鋰原子半徑=apm，故答案為：8；a。

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