?第39講　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
【課標(biāo)要求】　1.理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。2.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中微粒結(jié)構(gòu)、微粒間作用力的區(qū)別。3.了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響。4.了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。5.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。6.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)。了解金屬晶體常見的堆積方式。7.了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計算。

考點1　晶體的常識和常見四種晶體比較

授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第271頁


一、晶體
1．晶體與非晶體

晶體
非晶體
結(jié)構(gòu)特征
結(jié)構(gòu)粒子在三維空間里呈周期性有序排列
結(jié)構(gòu)粒子無序排列
性質(zhì)
特征
自范性
有
無
熔點
固定
不固定
異同表現(xiàn)
各向異性
無各向異性
區(qū)別
方法
熔點法
有固定熔點
無固定熔點
X-射線
對固體進(jìn)行X-射線衍射實驗
2.獲得晶體的途徑
(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)晶胞：晶胞是描述晶體結(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。
4．離子晶體的晶格能
(1)定義
氣態(tài)離子形成1 mol離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ·mol－1。
(2)影響因素
①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。
②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。
(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系
晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。
二、四類晶體的比較
比較
晶體
分子晶體
原子晶體
金屬晶體
離子晶體
構(gòu)成粒子
分子
原子
金屬陽離子、自由電子
陰、陽離子
粒子間的相互作用力
范德華力(某些含氫鍵)
共價鍵
金屬鍵
離子鍵
硬度
較小
很大
有的很大，有的很小
較大
熔、沸點
較低
很高
有的很高，有的很低
較高
溶解性
相似相溶
難溶于任何溶劑
常見溶劑難溶
大多易溶于水等極性溶劑
導(dǎo)電、傳熱性
一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電
一般不具有導(dǎo)電性
電和熱的良導(dǎo)體
晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電

　(1)晶體的熔點一定比非晶體的熔點高。(　　)
(2)具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體。(　　)
(3)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。(　　)
(4)通過X-射線衍射實驗的方法可以區(qū)分晶體和非晶體。(　　)
(5)粉末狀的物質(zhì)不是晶體，具有各向異性的固體一定是晶體。(　　)
(6)某晶體的熔點為112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶劑，可推出該晶體可能為分子晶體。(　　)
(7)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×

題組一　晶體類型的判斷
1．如下表為鍺鹵化物的熔點和沸點，可知三種物質(zhì)為__________晶體。并分析其變化規(guī)律及原因_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。



GeCl4
GeBr4
GeI4
熔點/℃
－49.5
26
146
沸點/℃
83.1
186
約400
解析：根據(jù)熔、沸點看出三種物質(zhì)為分子晶體。它們的熔點和沸點大小順序均為GeCl4二氧化硅>碳化硅
B．CI4>CBr4>CCl4>CH4
C．MgO>H2O>O2>Br2
D．金剛石>生鐵>純鐵>鈉
解析：對于A選項，同屬于原子晶體，熔、沸點高低主要看共價鍵的強弱，顯然對鍵能而言，晶體硅離子晶體>分子晶體，MgO>(H2O、O2、Br2)，H2O>(Br2、O2)，Br2>O2，C項錯誤；D選項，生鐵為鐵合金，熔點要低于純鐵，D項錯誤。
答案：B
4．(1)冰的熔點遠(yuǎn)高于干冰，除因為H2O是極性分子、CO2是非極性分子外，還有一個重要的原因是
_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。
(2)NaF的熔點________(填“>”“＝”或“”或“　兩者均為離子化合物，且陰、陽離子的電荷數(shù)均為1，但后者的離子半徑較大，離子鍵較弱，因此其熔點較低
(3)>　CO為極性分子而N2為非極性分子，CO分子間作用力較大
(4)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
(5)SiO2為原子晶體而CO2為分子晶體
考點2　常見的晶體模型



一、常見金屬晶體的原子堆積模型
堆積方式
常見金屬
配位數(shù)
晶胞
面心立方最密堆積
Cu、Ag、Au
12

體心立方堆積
Na、K、Fe
8

六方最密堆積
Mg、Zn、Ti
12

二、原子晶體
1．金剛石

(1)金剛石晶體中，每個C與另外4個C形成共價鍵，C—C鍵之間的夾角是109°28′，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中，形成的共價鍵有 2 mol。
(2)在金剛石晶胞中：C原子占據(jù)立方晶胞的頂點、面心和互不相鄰的四個小立方體的中心，與每個C原子等距緊鄰的C原子有4個，它們之間的距離為。
2．二氧化硅

(1)SiO2晶體中，每個Si原子與4個O成鍵，每個O原子與 2個硅原子成鍵，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，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O鍵。
(2)將金剛石中的C原子換成Si原子，每兩個Si原子中間加一個O原子，就得到了SiO2的晶胞(圖中大球代表Si原子，小球代表O原子)。
三、離子晶體

1．氯化鈉
(1)在晶體中，每個Na＋同時吸引6個Cl－，每個Cl－同時吸引6個Na＋，配位數(shù)為6。每個晶胞含4個Na＋和4個Cl－。
(2)在NaCl晶胞中，Na＋和Cl－各自均為面心立方最密堆積。設(shè)晶胞的邊長為a，與每個Na＋等距緊鄰的Cl－有6個，它們之間的距離為；與每個Na＋等距緊鄰的Na＋有12個，它們之間的距離為。Na＋周圍與每個Na＋等距緊鄰的6個Cl－圍成的空間構(gòu)型為正八面體。
2．氯化銫
(1)在晶體中，每個Cl－吸引8個Cs＋，每個Cs＋吸引8個Cl－，配位數(shù)為 8。
(2)在CsCl晶胞中，Cs＋和Cl－各自均為簡單立方堆積。設(shè)晶胞的邊長為a，與每個Cs＋等距緊鄰的Cl－有8個，它們之間的距離為；與每個Cs＋等距緊鄰的Cs＋有6個，它們之間的距離為a。Cs＋周圍與每個Cs＋等距緊鄰的8個Cl－圍成的空間構(gòu)型為立方體。
四、分子晶體
　　　
1．干冰
(1)干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。
(2)在干冰晶胞中：CO2分子為面心立方最密堆積。設(shè)晶胞的邊長為a，與每個CO2等距緊鄰的CO2有12個，它們之間的距離為。
2．冰
冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 2 mol“氫鍵”。
五、石墨晶體
　石墨是具有層狀結(jié)構(gòu)的混合型晶體(如圖)，層內(nèi)存在金屬鍵、共價鍵，層間存在范德華力；層內(nèi)每個C原子與3個C原子連接，構(gòu)成六邊形，其鍵長、鍵角相等，每個六邊形平均占有2個C原子，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為2∶3。


　(1)金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個。(　　)
(2)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個。(　　)
(3)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個，Na＋周圍的Cl－構(gòu)成一個正八面體。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√

1．判斷下列物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)，將對應(yīng)序號填在線上。



(1)干冰晶體________；
(2)氯化鈉晶體________；
(3)金剛石________；
(4)鈉________；
(5)冰晶體________；
(6)銅晶體________。
答案：(1)②　(2)①　(3)③　(4)④　(5)⑤　(6)⑥
2．下列是幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)，填寫晶胞中含有的粒子數(shù)。



A．NaCl(含________個Na＋，________個Cl－)
B．干冰(含________個CO2)
C．CaF2(含________個Ca2＋，________個F－)
D．金剛石(含________個C)
E．體心立方(含________個原子)
F．面心立方(含________個原子)
答案：4　4　4　4　8　8　2　4
3．(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。如圖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________，平均每個晶胞所占有的原子數(shù)目是________。

答案：(1)非密置　4　密置　6
(2)6　1
　晶胞的計算


晶胞中微粒數(shù)目的計算方法——均攤法
1．原則
晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是。
2．方法
(1)長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算。

(2)非長方體晶胞中微粒視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被3個六邊形共有，每個六邊形占。
命題角度一　晶胞中粒子數(shù)目及晶體、化學(xué)式的計算
[典例1]　一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。
　
圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________。
[解析]　由題圖可知，As、Sm都在晶胞的面上，該晶胞中As的原子個數(shù)＝4×1/2＝2，Sm的原子個數(shù)＝4×1/2＝2，F(xiàn)e在晶胞的棱上和體心，F(xiàn)e的原子個數(shù)＝1＋4×1/4＝2，F(xiàn)－和O2－在晶胞的頂點和上下底面，F(xiàn)－和O2－的個數(shù)和＝2×＋8×＝2，已知F－和O2－的比例依次為x和1－x，所以該物質(zhì)的化學(xué)式為SmFeAsO1－xFx。
[答案]　SmFeAsO1－xFx
命題角度二　晶胞中微粒配位數(shù)的計算
[典例2]　O和Na兩元素能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為________；晶胞中氧原子的配位數(shù)為________。

[解析]　由晶胞結(jié)構(gòu)可知，一個晶胞中小球個數(shù)為8，大球個數(shù)為4，小球代表離子半徑較小的Na＋，大球代表離子半徑較大的O2－，故化合物F的化學(xué)式為Na2O；晶胞中與每個氧原子距離最近且相等的鈉原子有8個。
[答案]　Na2O　8

[歸納提升]
晶胞中微粒配位數(shù)的確定方法,


如：NaCl的晶胞模型如圖，Na＋配位數(shù)為6，Cl－配位數(shù)為6

金屬Po為簡單立方堆積，Po的配位數(shù)為6

金屬Na、K、Fe為體心立方堆積，配位數(shù)為8


命題角度三　晶體密度與阿伏加德羅常數(shù)的計算
[典例3]　砷與銦(In)形成的化合物(X)具有優(yōu)良的光電性能，廣泛應(yīng)用于光纖通信用激光器，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則其化學(xué)式為________；晶胞邊長a＝666.67 pm，則其密度為________g·cm－3。(邊長a可用近似計算，設(shè)NA＝6.0×1023 mol－1)。

[解析]　砷與銦(In)形成的化合物(X)的晶胞中含有As原子數(shù)＝4，含有In原子數(shù)＝8×＋6×＝4，化學(xué)式為InAs；1 mol InAs中含有 mol晶胞，因此密度＝＝4.275 g·cm－3。
[答案]　InAs　4.275
[歸納提升]
晶體密度的計算步驟

[考能突破練]
1．(1)已知錳的某種氧化物的晶胞如圖所示，其中錳離子的化合價為________。

(2)一個Cu2O晶胞(如圖)中，Cu原子的數(shù)目為
________。

解析：據(jù)圖可知，錳離子在棱上與體心，數(shù)目為12×＋1＝4，氧在頂點和面心，數(shù)目為8×＋6×＝4，所以化學(xué)式為MnO，故錳離子的化合價為＋2價。(2)由題圖可知，一個晶胞中白球的個數(shù)＝8×＋1＝2；黑球的個數(shù)＝4，因此白球代表的是O原子，黑球代表的是Cu原子，即Cu原子的數(shù)目為4。
答案：(1)＋2　(2)4
2．某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為________。


解析：能量越低越穩(wěn)定，從圖2知，Cu替代a位置Fe型晶胞更穩(wěn)定，其晶胞中Cu位于8個頂點，N(Cu)＝8×＝1，F(xiàn)e位于面心，N(Fe)＝6×＝3，N位于體心，N(N)＝1，其化學(xué)式為Fe3CuN。
答案：Fe3CuN
3．測定阿伏加德羅常數(shù)有多種方法，X-射線衍射法是其中的一種。通過對CuCl晶體的X-射線衍射圖像的分析，可得出CuCl的晶胞如圖所示，則距離每個Cu＋最近的Cl－的個數(shù)為________。

答案：4
4.

磷化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中實心球為磷原子，在一個晶胞中磷原子的空間堆積方式為________，磷原子的配位數(shù)為________，該結(jié)構(gòu)中有一個配位鍵，提供空軌道的原子是________。
答案：面心立方最密堆積　4　硼(B)
5．砷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。與砷原子緊鄰的硼原子有________個，與每個硼原子緊鄰的硼原子有________個，若其晶胞參數(shù)為b pm，則該晶體的密度為________________g·cm－3(列出表達(dá)式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

解析：由均攤法計算該晶胞中砷原子數(shù)為4，硼原子數(shù)為8×＋6×＝4，所以晶胞質(zhì)量為 g，晶胞體積為(b×10－10)3 cm3，根據(jù)密度＝質(zhì)量÷體積，所以晶體密度為 g·cm－3。
答案：4　12　


　晶胞參數(shù)及相關(guān)計算

授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第276頁

1．晶胞參數(shù)的相關(guān)計算
(1)晶胞參數(shù)
晶胞的形狀和大小可以用6個參數(shù)來表示，包括晶胞的3組棱長a、b、c和3組棱相互間的夾角α、β、γ，即晶格特征參數(shù)，簡稱晶胞參數(shù)。

(2)晶胞參數(shù)的計算方法

(3)金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組計算公式(設(shè)棱長為a)
①面對角線長＝a；
②體對角線長＝a；
③體心立方堆積4r＝a(r為原子半徑)；
④面心立方堆積4r＝a(r為原子半徑)；
⑤剛性原子球體積V(球)＝πr3(r為原子半徑)。
2．金屬晶體空間利用率的計算方法
(1)空間利用率的定義及計算步驟
空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。
空間利用率＝×100%。
(2)金屬晶體空間利用率分類簡析
①簡單立方堆積(如圖1所示)立方體的棱長為2r，球的半徑為r。

過程：V(球)＝πr3，V(晶胞)＝(2r)3＝8r3，
空間利用率＝×100%＝×100%≈52%。
②體心立方堆積(如圖2所示)

過程：b2＝a2＋a2，
(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以a＝ r，
空間利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%。
③六方最密堆積(如圖3所示)


過程：S＝2r×r＝2r2
h＝r　 V (球)＝2×πr3
V (晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%。
④面心立方最密堆積(如圖4所示)

過程：a＝2r
V (球)＝4×πr3
V (晶胞)＝a3＝(2r)3＝16r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%。
命題角度一　坐標(biāo)參數(shù)的確定
[典例1]　一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。


以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖l中原子1的坐標(biāo)為(，，)，則原子2和3的坐標(biāo)分別為________、________。
[解析]　根據(jù)圖1中原子1的坐標(biāo)為(，，)，可看出原子2的z軸為0，x、y軸均為，則原子2的坐標(biāo)為(，，0)；原子3的x、y軸均為0，z軸為，則原子3的坐標(biāo)為(0，0，)。
[答案]　(，，0)　(0，0，)
命題角度二　晶胞中微粒半徑或距離的計算
[典例2]　圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢姡珻u原子之間最短距離x＝________pm，Mg原子之間最短距離y＝________pm。


[解析]　

由圖(b)可知，立方格子面對角線長為a pm，即為4個Cu原子直徑之和，則Cu原子之間最短距離為a pm。由圖(b)可知，若將每個晶胞分為8個小立方體，則Mg原子之間最短距離y為晶胞內(nèi)位于小立方體體對角線中點的Mg原子與頂點Mg原子之間的距離(如圖所示)，即小立方體體對角線長的一半，則y＝ pm××＝a pm。
[答案]　a　a
命題角度三　晶體中空間利用率的計算
[典例3]　GaAs的熔點為1 238 ℃，密度為ρ g·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。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_____________________________________________________________。

[解析]　GaAs的熔點為1 238 ℃，其熔點較高，據(jù)此推知GaAs為原子晶體，Ga與As原子之間以共價鍵鍵合。分析GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)，4個Ga原子處于晶胞體內(nèi)，8個As原子處于晶胞的頂點、6個As原子處于晶胞的面心，結(jié)合“均攤法”計算可知，每個晶胞中含有4個Ga原子，含有As原子個數(shù)為8×1/8＋6×1/2＝4(個)，Ga和As的原子半徑分別為rGa pm＝rGa×10－10 cm，rAs pm＝rAs×10－10 cm，則原子的總體積為V原子＝4×π×[(rGa×10－10 cm)3＋(rAs×10－10 cm)3]＝×10－30(r×r)cm3。又知Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，晶胞的密度為ρ g·cm－3，則晶胞的體積為V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3，故GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為×100%＝×100%＝×100%。
[答案]　原子晶體　共價　
×100%
[考能突破練]
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，如圖(1、2)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________。

解析：D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與頂點A的連線處于晶胞體對角線上，過面心B、C及上底面面心原子的平面且平行側(cè)面將晶胞2等分，同理過D原子的且平行側(cè)面的平面將半個晶胞再2等分，可知D處于到各個面的處，則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(，，)。
答案：(，，)
2．銅與氧元素形成的晶胞如下圖所示：

晶胞中Cu均勻地分散在立方體內(nèi)部，a、b的坐標(biāo)參數(shù)依次為(0，0，0)、(，，)，則d的坐標(biāo)參數(shù)為________，已知該晶體的密度為ρ g·cm－3，NA是阿伏加德羅常數(shù)值，則晶胞參數(shù)為________________cm(列出計算式即可)。
解析：由晶胞示意圖可知，位于頂點的a和體心的b的坐標(biāo)參數(shù)依次為(0，0，0)、(，，)，d位于體對角線的處，則d的坐標(biāo)參數(shù)為(，，)；晶胞中Cu原子的個數(shù)為4，O原子的個數(shù)為8×＋1＝2，則化學(xué)式為Cu2O，Cu2O的摩爾質(zhì)量為144 g·mol－1，設(shè)晶胞的參數(shù)為a，晶胞的質(zhì)量為a3ρ＝×144，則a＝ cm。
答案：(，，)　　
3．利用新制的Cu(OH)2檢驗醛基時，生成磚紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

(1)該晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(1，0，0)；C為(，，)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________，它代表________原子。
(2)若Cu2O晶體的密度為d g·cm－3，Cu和O的原子半徑分別為rCu pm和rO pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，列式表示Cu2O晶胞中原子的空間利用率為__________。
解析：(1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，D在A和C中間，因此D的坐標(biāo)是(，，)，白色的原子位于頂點和體心，個數(shù)為8×＋1＝2，D原子位于晶胞內(nèi)，全部屬于晶胞，個數(shù)為4，根據(jù)化學(xué)式，推出D為Cu。(2)空間利用率是晶胞中球的體積與晶胞體積的比值，晶胞中球的體積為(4×πr＋2×πr)×10－30 cm3，晶胞的體積可以采用晶胞的密度進(jìn)行計算，即晶胞的體積為 cm3，因此空間利用率為×100%。
答案：(1)(，，)　Cu
(2)×100%

授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第278頁

1．(1)(2019·高考全國卷Ⅰ)一些氧化物的熔點如下表所示：
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔點/℃
1 570
2 800
23.8
－75.5
解釋表中氧化物之間熔點差異的原因_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(2)(2017·高考全國卷Ⅰ)K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低，原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(3)(2017·高考全國卷Ⅲ)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點從高到低的順序為_____________________________________________________________，
原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(4)(2016·高考全國卷Ⅲ)GaF3的熔點高于1 000 ℃，GaCl3的熔點為77.9 ℃，其原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案：(1)Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO>Li2O，分子間作用力(分子量)P4O6>SO2
(2)K原子半徑較大且價電子數(shù)較少，金屬鍵較弱
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O與CH3OH均為極性分子，水中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大
(4)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體
2．(2020·高考全國卷Ⅰ)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。

電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝____________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。
解析：根據(jù)(a)圖，小圓點為Li＋，位于頂點的Li＋有8個，位于棱上的Li＋有4個，位于面心的Li＋有4個，晶胞中共含有Li＋的個數(shù)為8×＋4×＋4×＝4，所以每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)為4。由(b)圖與(a)圖相比知，(b)圖中少了2個Li＋，一個是棱上的，一個是面心上的，所以(b)圖中物質(zhì)含Li＋的個數(shù)為8×＋3×＋3×＝，＝，x＝。設(shè)化合物中Fe2＋為y，F(xiàn)e3＋為(1－y)，由化合物呈電中性，×1＋2y＋3(1－y)＝3，解得y＝，1－y＝，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
答案：4　　13∶3
3．(2020·高考全國卷Ⅱ節(jié)選)(1)Ti的四鹵化物熔點如下表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，原因是_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。


化合物
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔點/℃
377
－24.12
38.3
155
(2)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是________；金屬離子與氧離子間的作用力為________，Ca2＋的配位數(shù)是________。
(3)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機堿離子CH3NH，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中________的空間位置相同，有機堿CH3NH中，N原子的雜化軌道類型是________；若晶胞參數(shù)為a nm，則晶體密度為________g·cm－3(列出計算式)。

解析：(1)TiF4的熔點明顯高于TiCl4，而TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點依次升高，由此說明TiF4為離子化合物，而TiCl4、TiBr4、TiI4為共價化合物，共價化合物隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，因此熔點依次升高。(2)三種元素中O的電負(fù)性最大，Ca的電負(fù)性最小，因此三種元素電負(fù)性的大小順序為O>Ti>Ca。氧離子與金屬離子之間形成的是離子鍵。由圖(a)可知，每個Ca2＋周圍與之等距離的O2－的個數(shù)為12，即配位數(shù)為12。(3)由圖(b)可知，該晶胞中I－位于面心上，每個Pb2＋周圍有6個I－，圖(a)中每個Ti4＋周圍有6個O2－，由此可知，Pb2＋與圖(a)中的Ti4＋位置相同。N原子形成4個σ鍵，價電子層上無孤電子對，因此雜化軌道類型是sp3。每個晶胞中含有1個Pb(CH3NH3)I3，晶胞的體積為(a×10－7)3 cm3，Pb(CH3NH3)I3的相對分子質(zhì)量為620，因此1個晶胞的質(zhì)量為620/NA g，晶體密度為×1021 g·cm－3。
答案：(1)TiF4為離子化合物，熔點高，其他三種均為共價化合物，隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點逐漸升高　(2)O>Ti>Ca　離子鍵　12　(3)Ti4＋　sp3　×1021
4．(2020·高考全國卷Ⅲ節(jié)選)(1)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，電負(fù)性大小順序是________。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是________(寫分子式)，其熔點比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之間，存在________，也稱“雙氫鍵”。
(2)研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為a pm、b pm、c pm、α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

氨硼烷晶體的密度ρ＝________________ g·cm－3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
解析：(1)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，說明N的電負(fù)性強于H，B的電負(fù)性弱于H，故電負(fù)性N>H>B。NH3BH3分子含8個原子，其價電子總數(shù)為14，與其互為等電子體的分子是CH3CH3。CH3CH3分子中的H都呈正電性，NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ－)，則CH3CH3熔點比NH3BH3低的原因是在NH3BH3分子之間存在Hδ＋與Hδ－的靜電引力。
(2)氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)的晶胞參數(shù)分別為2a pm＝2a× 10－10 cm、2b pm＝2b×10－10 cm、2c pm＝2c×10－10 cm、α＝β＝γ＝90°，則晶胞的體積V(晶胞)＝8abc×10－30 cm3。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個晶胞含有16個NH3BH3分子，則每個晶胞的質(zhì)量m(晶胞)＝ g，氨硼烷晶體的密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
答案：(1)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ＋與Hδ－的靜電引力
(2)


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