高考化學 考點59 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學案（含解析）

這是一份高考化學 考點59 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學案（含解析），共6頁。學案主要包含了晶體常識，四類晶體的組成和性質(zhì)，晶體類型的判斷及熔，晶體的計算等內(nèi)容，歡迎下載使用。
?考點59 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

一、晶體常識
1．晶體與非晶體
比較
晶體
非晶體
結(jié)構(gòu)特征
結(jié)構(gòu)粒子周期
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
各向同性
二者區(qū)
分方法
①間接方法：測定其是否有固定的熔點；
②科學方法：對固體進行X?射線衍射實驗
2．獲得晶體的三條途徑
（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。
③形狀：一般而言晶胞都是平行六面體。
4．晶格能
（1）定義：氣態(tài)離子形成1摩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。
易錯警示：
（1）具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如切割整齊的玻璃。
（2）晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。
二、四類晶體的組成和性質(zhì)
四種類型晶體的比較
類型
比較
離子晶體
金屬晶體
分子晶體
原子晶體
概念
離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體
金屬原子通過金屬鍵相互結(jié)合形成的單質(zhì)晶體
分子間以分子間作用力相結(jié)合而形成的晶體
相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體
構(gòu)成晶體微粒
陰、陽離子
金屬陽離子、自由電子
分子
原子
微粒之間的作用力
離子鍵
金屬鍵
分子間作用力

共價鍵
物理性質(zhì)
熔、沸點
較高
有的高(如鎢)、有的低(如汞)
較低
很高
硬度
較大
有的高(如鉻)、有的低(如鈉)
較小
很大
導電性
熔融或在水溶液中導電
良
本身不導電，溶于水時
發(fā)生電離后可導電
絕緣體(或半導體)
延展性
無
良
無
無
溶解性
易溶于極性溶劑，難溶于有機溶劑
一般不溶于溶劑，鈉等活潑金屬可與水、醇、酸反應
極性分子易溶于極性溶劑；非極性分子易溶于非極性溶劑
不溶于任何溶劑
典型實例
強堿(如NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)、金屬氧化物(如Na2O)
金屬單質(zhì)(如鈉、鋁、鐵等)與合金
大多數(shù)非金屬單質(zhì)(如P4、硫等)、非金屬氧化物(如CO2、SO2等，SiO2除外)、酸(如H2SO4)、所有非金屬氫化物(如甲烷、硫化氫等)、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)
金剛石、晶體硅、二氧化硅等
典型晶體模型
晶體
晶體結(jié)構(gòu)
晶體詳解
原子
晶體
金剛石

（1）每個C與相鄰的4個C以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)；
（2）鍵角均為109°28'；
（3）最小碳環(huán)由6個C組成且6個原子不在同一平面內(nèi)；
（4）每個C參與4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2
原子
晶體
SiO2

（1）每個Si與4個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)；
（2）每個正四面體占有1個Si，4個“O”，n(Si)∶n(O)=1∶2；
（3）最小環(huán)上有12個原子，即6個O，6個Si
分子
晶體
干冰

（1）每8個CO2分子構(gòu)成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子；
（2）每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子有12個
離子
晶體
NaCl型

（1）每個Na+(Cl?)周圍等距離且緊鄰的Cl?(Na+)有6個。每個Na+周圍等距離且緊鄰的Na+有12個；
（2）每個晶胞中含4個Na+和4個Cl?
離子
晶體
CsCl型

（1）每個Cs+(Cl?)周圍等距離且緊鄰的Cs+(Cl?)有6個；每個Cs+周圍等距離且緊鄰的Cl?有8個；
（2）每個晶胞中含1個Cs+和1個Cl?
金屬
晶體
簡單立
方堆積

典型代表為Po，配位數(shù)為6，空間利用率為52%
面心立
方最密
堆積

又稱為A1型或銅型，典型代表為Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率為74%
體心立
方堆積

又稱為A2型或鉀型，典型代表為Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率為68%
六方最
密堆積

又稱為A3型或鎂型，典型代表為Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率為74%
三、晶體類型的判斷及熔、沸點比較
1．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力判斷
①離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用力是離子鍵。
②原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵。
③分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用力是范德華力。
④金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用力是金屬鍵。
（2）依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
①金屬氧化物(如K2O、Na2O等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽是離子晶體。
②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、絕大多數(shù)酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。
③常見的單質(zhì)類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。
④金屬單質(zhì)及合金是金屬晶體。
（3）依據(jù)晶體的熔點判斷
離子晶體的熔點較高；原子晶體的熔點很高；分子晶體的熔點較低；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有比較低的。
（4）依據(jù)導電性判斷
①離子晶體溶于水或處于熔融狀態(tài)時能導電。
②原子晶體一般為非導體。
③分子晶體為非導體，但分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導電。
④金屬晶體是電的良導體。
（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)硬度大且具有延展性，但也有硬度較低的。
2．不同類型晶體的熔、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。
但應注意原子晶體的熔點不一定比離子晶體高，如MgO具有較高的熔點，金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如汞常溫時為液態(tài)。
（2）金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等金屬的熔、沸點很高，汞、銫等金屬的熔、沸點很低。
3．同種類型晶體的熔、沸點的比較
（1）原子晶體
原子半徑越小→鍵長越短→鍵能越大→熔、沸點越高
如熔點：金剛石>碳化硅>硅。
（2）離子晶體
①一般地，離子所帶的電荷數(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。
②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，硬度也越大。
（3）分子晶體
①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；能形成氫鍵的分子晶體熔、沸點反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②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。
③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。
④同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>
（4）金屬晶體
金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，如熔、沸點：NaAsF3，故答案為：AsBr3>AsCl3>AsF3；
(5)鋯晶胞如圖1所示晶胞符合最密六方堆積，因此這種堆積方式稱為六方最密堆積，鎘晶胞如圖2所示，1個晶胞中含有的鎘原子數(shù)目為：個，設晶胞的邊長為acm，則有：，從而推出：，該晶胞中兩個鎘原子最近核間距為體對角線的一半即：nm，故答案為：六方最密堆積；。
2．C、N、O、S、Cl、Cu六種元素的單質(zhì)及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛應用。請回答下列問題：
(5)Cu與Cl形成化合物的晶胞如圖所示。

該晶體的化學式為___________。已知該晶體中Cu原子和Cl原子之間的最短距離為a?cm，且恰好為體對角線的，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為___________(只寫計算式)。
【答案】 CuCl
【詳解】
(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，Cu為位于晶胞的體內(nèi)，個數(shù)為4；Cl位于晶胞的頂點和面心，個數(shù)=8×+6×=4，則化學式CuCl；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知Cu原子和Cl原子的最近距離acm等于體對角線的，則棱長l=，ρ===g?cm-3。
3．鈷是生產(chǎn)耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料。含鈷化合物作為顏料，具有悠久的歷史。請回答下列問題：
(3)鈷的一種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：

①已知A點的原子坐標參數(shù)為(0，0，0)，B點為(，0，)，則C點的原子坐標參數(shù)為___________。
②已知晶胞參數(shù)a=0.55 pm，則該晶體的密度為___________g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，只列出計算表達式即可)。
【答案】 （，，）
【詳解】
(3)①已知A點的原子坐標參數(shù)為(0，0，0)，B點為(，0，)，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知C點的原子位于體心處，其原子坐標參數(shù)為（，，）。
②由圖可知，Ti在晶胞頂點，其個數(shù)為8×=1；Co在體心，個數(shù)為1；O在面心，其個數(shù)6×=3，根據(jù)密度公式ρ=m/V可知，其密度=g·cm-3。
4．N、F、Cu及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等方面應用十分廣泛。回答下列有關問題：
(4)氮、銅形成的一種化合物，為立方晶系晶體，晶胞參數(shù)為a pm，沿面對角線投影如圖所示：

該晶胞中原子的分數(shù)坐標為：
Cu：()；()，()；()；()；()……
N：(0，0，0)：(0，1，1)：(1，0，0)；(1，1，1)；……
則該晶胞中，與Cu原子緊鄰的Cu原子有___________個，令阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，該晶體的密度為___________g／cm3.(列出計算式)
【答案】 8
【分析】
(4)Cu原子都在棱上，與每個Cu原子緊鄰的Cu原子有8個；一個晶胞中，Cu的數(shù)目為3，N的數(shù)目為1，該晶體的化學式為Cu3N，Cu3N的摩爾質(zhì)量為206g/mol，1nm=10-9m=10-7cm，密度：，故答案為：8；。
5．A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2-和B+具有相同的電子構(gòu)型： C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有—個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：
(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點高的是______(填分子式)；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_______和_______。
(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a=0.566nm，F(xiàn)的化學式為_________________；晶胞中A原子的配位數(shù)為_______________。

【答案】 O3 分子晶體 離子晶體 Na2O 8
(2)單質(zhì)A為氧氣，氧氣的同素異形體是臭氧，二者都是分子晶體，分子晶體熔沸點與范德華力成正比，范德華力與相對分子質(zhì)量成正比，臭氧的相對分子質(zhì)量大于氧氣，則范德華力：臭氧＞氧氣，所以熔沸點較高的是O3；A和B的氫化物分別為水和NaH，二者所屬的晶體類型分別為分子晶體和離子晶體；
(5) A、B分別是O、Na元素，O和Na能夠形成化合物F，半徑大的為O元素離子、半徑小的為Na＋，該晶胞中大球個數(shù)=8×+6×=4、小球個數(shù)為8，則大球、小球個數(shù)之比=4∶8=1∶2，則化學式為Na2O；觀察晶胞中面心的原子，與之相連的原子有8個，晶胞中O原子的配位數(shù)為8。
6．第Ⅷ族元素 Fe、Co、Ni 性質(zhì)相似，稱為鐵系元素，主要用于制造合金。
(3)有歷史記載的第一個配合物是 Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍)，1mol該配合物中含有的σ鍵數(shù)目為___________；下表為 Co2+、Ni2+不同配位數(shù)時對應的晶體場穩(wěn)定化能(可衡量形成配合物時，總能量的降低)。由表可知，Ni2+比較穩(wěn)定的配離子配位數(shù)是___________(填“4”或“6”)。
離子
Co2+
Ni2+
配位數(shù)
6
4
6
4
晶體場穩(wěn)定化能(Dq)
-8Dq+2p
-5.34Dq+2p
-12Dq+3p
-3.56Dq+3p
(4)NiO 晶體結(jié)構(gòu)中陰陽離子的配位數(shù)均為 6，則晶胞的俯視圖可能是___________(填選項字母)。

【答案】 36 mol 6 CD
【詳解】
(3)有歷史記載的第一個配合物是 Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍)，其中配離子是，配體為CN-，1molCN-中含有1molσ鍵，配體與中心離子之間形成6個σ鍵，故1mol該配合物中含有的σ鍵數(shù)目為36mol，由表中數(shù)據(jù)可知，Ni2+形成配離子配位數(shù)為6的配離子時體系能量更低，更穩(wěn)定，故答案為：36mol；6；
(4)NiO是離子晶體，離子晶體中的配位數(shù)是指與某一離子最近的帶有相反電荷的離子數(shù)目，故 晶體結(jié)構(gòu)中陰陽離子的配位數(shù)均為 6，即該離子的上、下、左、右、前、后六個方位上各一個帶相反電荷的離子，類似于氯化鈉晶胞，故晶胞的俯視圖可能是CD，故答案為：CD。
7．以黃銅礦(主要成分為鐵、銅、硫三種元素組成的化合物)為基本原料，通過一系列的冶煉可得到銅、鐵、SO2、SO3、H2SO4等物質(zhì)，回答下列問題：
(3)氧化銅的熔點為1326℃、沸點為1800℃；氧化亞銅的熔點為1235℃、沸點為1100℃，導致這種差異的原因是___________。
(5)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中“△”處所堆積的原子均為________(填元素符號)；該晶胞中硒原子所處空隙類型為_________(填“立方體”、“正四面體”或“正八面體”)，該種空隙的填充率為__________；若該晶胞密度為，硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M g/mol，用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，則晶胞參數(shù)a為__________nm。

【答案】 CuO中的離子鍵強于Cu2O中的離子鍵
Zn 正四面體 50% ′107
【詳解】
(3)銅的兩種氧化物均屬于離子晶體，CuO中的銅離子帶兩個單位的正電荷、Cu2O中的銅離子只帶一個單位的正電荷，Cu2+半徑小于Cu+，所以CuO中的離子鍵強于Cu2O，從而導致其熔點較高；
(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知一個晶胞中含有4個Se原子，該晶體的化學式為ZnSe，所以晶胞中也應含有4個Zn原子，當圖中“△”處所堆積的原子均為Zn時滿足條件；硒原子所處空隙類型為四個Zn原子形成的正四面體空隙；Zn原子形成了八個正四面體空隙，Se填充在四個互不相鄰的正四面體體空隙中的，所以填充率是50%；該晶胞中含有4個Zn原子和4個Se原子，所以晶胞的質(zhì)量m=g，晶胞參數(shù)為a，則體積V=a3，所以密度ρ=g·cm3，解得a=cm=′107nm。
8．釔(Y)是第一種被發(fā)現(xiàn)的稀土元素，位于元素周期表的第5周期第IIIB族，其在電子、激光、超導等領域均有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：
(3)Y、Cu、Ba、O形成的一種具有超導性的材料的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，=β=γ=90°，則該晶體的化學式為__________，晶體密度=_____g?cm-3(用含a、c、NA的代數(shù)式表示)。

【答案】 YBa2Cu3O7
【詳解】(3)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Ba、Y位于晶胞內(nèi)部，Cu位于棱邊和頂點，O位于棱邊和面心，棱邊被4個晶胞共用，面心被2個晶胞共用，頂點被8個晶胞共用，所以1個晶胞中含有原子數(shù)為Ba：2，Y：1，Cu：8×+8×=3，O：12×+8×=7，因此則該晶體的化學式為YBa2Cu3O7；1個晶胞的質(zhì)量為，1個晶胞的體積為(a×10-7cm)2×(c×10-7cm)=a2c×10-21cm3，因此晶胞密度為=g?cm-3。
9．錳是第四周期第ⅦB族元素。錳鋼異常堅硬，且具抗沖擊性能，是制造槍栓、保險庫、挖掘機械和鐵路設施的理想材料；錳也是人體的重要微量元素。請根據(jù)所學知識，回答下列問題。
(2)下列錳的化合物中，磁矩μ＝5.92的是__________。(已知μ＝，其中n為金屬離子核外的單電子數(shù)。)
A．KMnO4 B．K2MnO4 C．MnCl2 D．MnO2
(5)阿拉班達石(alabandite)是一種屬于立方晶系的硫錳礦，其晶胞如下左圖(a)所示(●＝Mn，○＝S)。在該晶胞中，硫原子的堆積方式為__________。


圖(a)
圖(b)
(6)已知阿拉班達石晶胞中最近兩個硫原子之間的距離為d ?(1 ?＝10－10 m)，晶體密度為 ρg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)的值NA＝__________(要求化簡)。
(7)為更清晰地展示晶胞中原子所在的位置，晶體化學中常將立體晶胞結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為平面投影圖。例如沿阿拉班達石晶胞的c軸將原子投影到ab平面，即可用上右圖(b)表示。下列晶體結(jié)構(gòu)投影圖可能表示MnO2晶體的是__________。
A．
B．
C．
D．
【答案】 C 面心立方最密堆積 C
【詳解】
(2)A．KMnO4中Mn元素為+7價，相當于失去7個電子，則金屬離子核外的單電子數(shù)為0，μ＝=0，故A不符合題意；
B．K2MnO4中Mn元素為+6價，相當于失去6個電子，則金屬離子核外的單電子數(shù)為1，μ＝=1.732，故B不符合題意；
C．MnCl2中Mn元素為+2價，相當于失去2個電子(2個4s電子)，則金屬離子核外的單電子數(shù)為5，μ＝=5.92，故C符合題意；
D．MnO2中Mn元素為+4價，相當于失去4個電子(2個4s電子和2個3d電子)，則金屬離子核外的單電子數(shù)為3，μ＝=3.87，故D不符合題意；
綜上所述答案為C。
(5)據(jù)圖可知S原子位于Mn原子的正四面體空隙中，整體結(jié)構(gòu)與金剛石排列相似，所以S原子的堆積方式和Mn原子的堆積方式相同，晶胞中Mn原子位于面心和頂點，為面心立方最密堆積，則硫原子的堆積方式也為面心立方最密堆積；
(6)結(jié)合圖(a)和圖(b)可知最近兩個硫原子之間的距離為面對角線的一半，所以晶胞的面對角線長度為2d?=2d′10-8cm，所以晶胞的邊長為′10-8cm，所以晶胞的體積為V=2d3′10-24cm3，根據(jù)均攤法，晶胞中S原子的個數(shù)為4，Mn原子的個數(shù)為=4，所以晶胞的質(zhì)量m=g，所以有ρ=，解得NA=；
(7)阿拉班達石晶胞中S原子和Mn原子的配位數(shù)均為4；
A．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為6，與晶胞結(jié)構(gòu)不符，故A錯誤；
B．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為8，與晶胞結(jié)構(gòu)不符，故B錯誤；
C．該選項所示投影中Mn原子的配位數(shù)為4(以中心Mn原子為例，c=0的面上的2個S原子和c=1的面上的2個S原子)，S原子的配位數(shù)也為4(以晶胞內(nèi)部的S原子為例，S原子位于4個Mn原子的正四面體中心)，與晶胞結(jié)構(gòu)符合，故C正確；
D．該圖所示的Mn原子為六方最密堆積，而阿拉班達石晶胞中Mn原子為面心立方最密堆積，與晶胞結(jié)構(gòu)不符合，故D錯誤；
綜上所述答案為C。
10．短周期元素T、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，其中元素T、X基態(tài)原子均有2個未成對電子，元素Y基態(tài)原子s能級的電子總數(shù)與p能級的電子總數(shù)相等，元素Z的價電子數(shù)等于電子層數(shù)。元素W位于第四周期，被譽為“太空金屬”，其基態(tài)原子所含未成對電子數(shù)為2。
(4)有同學推測，YX的熔點比氯化鈉高，其原因是___________。
(5)下圖為具有較高催化活性材料金紅石的晶胞結(jié)構(gòu)，其化學式為___________，判斷其晶胞結(jié)構(gòu)的最可靠科學方法是___________。已知該晶體的密度為ρ g·cm-3，W、X原子半徑分別為a pm 和 b pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為 NA，則金紅石晶體的空間利用率為___________(列出計算式)。

【答案】 兩者均為離子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、 Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于 Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl。 TiO2 X射線衍射 ×100%
【分析】
(4) YX為MgO，其熔點比氯化鈉高，兩者均為離子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、 Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于 Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl，故答案為：兩者均為離子晶體，由于Mg2+、O2-帶的電荷高于Na＋、 Cl-，且Mg2+半徑小于Na＋，O2-半徑小于 Cl-，所以MgO的晶格能大于NaCl；
(5)晶胞中Ti原子數(shù)目=1+8×=2、O原子數(shù)目=2+4×=4，所以Ti、O原子數(shù)目之比為2：4=1：2，化學式為TiO2；晶胞結(jié)構(gòu)的最可靠科學方法是X射線衍射；晶胞中原子總體積=，晶胞質(zhì)量=，晶胞體積=ρg·cm-3，所以晶胞中原子空間利用率={[](ρg·cm-3)}×100%=×100%，答案：TiO2；X射線衍射；×100%。
11．鐵元素是最重要的金屬元素之一，其不僅是各種鋼材的主要成分，很多含鐵化合物也具有重要意義。

(4)二茂鐵是一種含鐵的有機化合物，其化學式為Fe(C5H5)2，可看作是Fe2+離子與兩個正五邊形的環(huán)戊二烯負離子(C5H5﹣)配體形成的夾心型分子(如圖a所示)。已知大π鍵可用符號πmn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π66)，則C5H的大π鍵表示為_____。二茂鐵是黃色針狀晶體，熔點173℃(在100℃時開始升華)，沸點249℃，在水中難溶，但可溶于很多有機溶劑。下列相互作用中，二茂鐵晶體中不存在的是_____。(填標號)
A．配位鍵
B．氫鍵
C．σ鍵
D．范德華力
(5)一種含有Fe、Cu、S三種元素的礦物的晶胞(如圖b所示)，屬于四方晶系(晶胞底面為正方形)，晶胞中S原子位于內(nèi)部，F(xiàn)e原子位于體心和晶胞表面，Cu原子位于晶胞表面。此礦物的化學式為_____。如果晶胞的底面邊長為Apm，高為Cpm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度為_____g/cm3。(寫出表達式)
【答案】 Π B CuFeS2
【詳解】
(4)碳原子均為sp2雜化，存在平行p軌道，形成5中心、6電子大派鍵，該大π鍵可表示為Π56；二茂鐵的熔沸點低，易溶于有機溶劑，說明二茂鐵屬于分子晶體，分子之間存在范德華力，分子內(nèi)Fe2+離子與環(huán)戊二烯負離子形成配位鍵，配體C5H5﹣中原子之間存在σ鍵，沒有氫鍵，故答案為：Π56；B；
(5)晶胞中Fe原子個數(shù)：8×+4×+1＝4，Cu原子個數(shù)：6×+4×＝4，S原子數(shù)8個，F(xiàn)e、Cu、S原子數(shù)目之比為1：1：2，所以化學式為CuFeS2，晶胞相當于含有4個“CuFeS2”，晶胞的質(zhì)量m＝g，晶胞體積V＝A2C×10﹣30cm3，所以晶胞密度ρ＝＝g/cm3，故答案為：CuFeS2； 。
12．許多元素及它們的化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途。請回答下列有關問題：
(4)Fe3O4晶體中，O2-?圍成正四面體空隙(1、3、6、7號氧圍成)和正八面體空隙(3、6、7、8、9、12號氧圍成)，F(xiàn)e3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2＋和另一半Fe3＋填充在正八面體空隙中，晶體中正四面體空隙數(shù)與正八面體空隙數(shù)之比為___________，有___________%的正八面體空隙沒有填充陽離子。

(5)白銅(銅鎳合金)的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中原子A的坐標參數(shù)為(0，1，0)。

①原子B的坐標參數(shù)為___________；
②若該晶體密度為d g·cm-3，則銅鎳原子間最短距離為___________。
【答案】 2∶1 50
【詳解】
(4)由1、3、6、7號O2- 圍成正四面體空隙有8個，面心位置6個O2- 即3、6、7、8、9、12號O2- 圍成正八面體空隙，將晶胞補全可知共用一條棱和四個面心與該棱頂點O2- 也圍成正八面體，而這樣的正八面體為4個晶胞共有，晶胞中正八面體數(shù)目為1+12×=4，則晶體中正四面體空隙數(shù)與正八面體空隙數(shù)之比為8∶4=2∶1；Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面體空隙中，F(xiàn)e2＋和另一半Fe3＋填充在正八面體空隙中，有2個正八面體空隙沒有填充陽離子，則有50%的正八面體空隙沒有填充陽離子；
(5)①根據(jù)原子A的坐標參數(shù)為(0，1，0)，可知晶胞底面面心上的原子B的坐標為；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，處于面對角線上的銅鎳原子間距離最短，設兩者之間的距離為a cm，則晶胞面對角線長度為2a cm，晶胞的棱長為a cm，可得，解得a=。
13．Mn和Ni是構(gòu)成合金鋼金(即鐵合金)的主要元素。請回答下列問題：
(4)NiO、FeO屬于___________晶體，已知r(Ni2+)＞r(Fe2+)，則熔點NiO___________FeO(填“＜"或“＞’’)，原因是___________。
(5)銅鹽是自然界中重要的鹽，向CuSO4熔液中加入過量稀氨水，產(chǎn)物的外界離子的空間構(gòu)型為___________，Cu(NO3)2中的化學鍵類型___________
(6)已知CuCl的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：晶胞中C、D兩原子核間距為298pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體密度為___________g·cm-3(列出計算式即可)。

【答案】 離子 ＜ r(Ni2+)＞r(Fe2+)，則NiO的晶格能小于FeO，故熔點NiO＜FeO 正四面體形 共價鍵、離子鍵
【詳解】
(4)NiO、FeO均由離子鍵構(gòu)成，屬于離子晶體，已知r(Ni2+)＞r(Fe2+)，電荷數(shù)相同，離子半徑越大，晶格能越小，則NiO的晶格能小于FeO，故熔點NiO＜FeO；
(5)向CuSO4熔液中加入過量稀氨水，產(chǎn)物的外界離子為，中心原子S的價電子對數(shù)為，其空間構(gòu)型為正四面體形，Cu(NO3)2中，Cu2+與形成的離子鍵，中N原子和O原子形成共價鍵；
(6)D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與頂點C的連線處于晶胞的體對角線線上，且C、D兩原子核間距為體對角線長的，設晶胞的邊長為a，則C、D兩原子核間距為a，則a=，該晶胞中含有4個CuCl，根據(jù)公式，晶胞的密度為。

1．（2020年新課標Ⅰ）Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻而獲得2019年諾貝爾化學獎?；卮鹣铝袉栴}：
（4）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，LiFeO4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+)=_______。
【答案】
（4）4 或0.1875 13:3
【解析】
（4）由題干可知，LiFePO4的晶胞中，F(xiàn)e存在于由O構(gòu)成的正八面體內(nèi)部，P存在由O構(gòu)成的正四面體內(nèi)部；再分析題干中給出的(a),(b)和(c)三個不同物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，對比(a)和(c)的差異可知，(a)圖所示的LiFePO4的晶胞中，小球表示的即為Li+，其位于晶胞的8個頂點，4個側(cè)面面心以及上下底面各自的相對的兩條棱心處，經(jīng)計算一個晶胞中Li+的個數(shù)為個；進一步分析(a)圖所示的LiFePO4的晶胞中，八面體結(jié)構(gòu)和四面體結(jié)構(gòu)的數(shù)目均為4，即晶胞中含F(xiàn)e和P的數(shù)目均為4；考慮到化學式為LiFePO4，并且一個晶胞中含有的Li+，F(xiàn)e和P的數(shù)目均為4，所以一個晶胞中含有4個LiFePO4單元。對比(a)和(b)兩個晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一個面心的Li+以及一個棱心的Li+；結(jié)合上一個空的分析可知，LiFePO4晶胞的化學式為Li4Fe4P4O16，那么Li1-xFePO4晶胞的化學式為Li3.25Fe4P4O16，所以有即x=0.1875。結(jié)合上一個空計算的結(jié)果可知，Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4；假設Fe2+和Fe3+數(shù)目分別為x和y，則列方程組：，，解得x=0.8125，y=0.1875，則Li1-xFePO4中。
2．（2020年新課標Ⅲ）氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料?；卮鹣铝袉栴}：
（4）研究發(fā)現(xiàn)，氦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NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
【答案】
（4）
【解析】
（4）在氨硼烷的2′2′2的超晶胞結(jié)構(gòu)中，共有16個氨硼烷分子，晶胞的長、寬、高分別為2apm、2bpm、2cpm，若將其平均分為8份可以得到8個小長方體，則平均每個小長方體中占有2個氨硼烷分子，小長方體的長、寬、高分別為apm、bpm、cpm，則小長方體的質(zhì)量為，小長方體的體積為，因此，氨硼烷晶體的密度為g?cm-3。
3．（2020年天津卷）Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素。回答下列問題:
（2）CoO的面心立方晶胞如圖所示。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為______g﹒cm-3：三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，其熔點由高到低的順序為_______。

【答案】
（2） NiO＞CoO＞FeO
【解析】
（2）CoO的面心立方晶胞如圖1所示。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計算出O2?個數(shù)為，Co2+個數(shù)為，設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為；三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，離子半徑Fe2+＞Co2+＞Ni2+，NiO、CoO、FeO，離子鍵鍵長越來越長，鍵能越來越小，晶格能按NiO、CoO、FeO依次減小，因此其熔點由高到低的順序為NiO＞CoO＞FeO；故答案為：；NiO＞CoO＞FeO。
4．（2020年山東新高考）CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：
（1）Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構(gòu)型為_____________，其固體的晶體類型為_____________。
（4）以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分數(shù)坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分數(shù)坐標如下表所示。
坐標原子
坐標原子
x
y
z
Cd
0
0
0
Sn
0
0
0.5
As
0.25
0.25
0.125


一個晶胞中有_________個Sn，找出距離Cd(0，0，0)最近的Sn_________(用分數(shù)坐標表示)。CdSnAs2
晶體中與單個Sn鍵合的As有___________個。
【答案】（1）正四面體形； 分子晶體
（4）4 (0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0) 4
【解析】
（1）Sn為第ⅣA族元素，由于常溫下SnCl4為液體，故SnCl4為分子晶體；SnCl4分子中中心原子的孤電子對數(shù)==0，鍵電子對數(shù)為4，價層電子對數(shù)為4，故SnCl4分子的空間構(gòu)型為正四面體形；
（4）由部分Cd原子的分數(shù)坐標為(0，0，0)，可知8個Cd在晶胞的頂點，4個Cd在晶胞的面心，1個在晶胞的體心；部分Sn原子的分數(shù)坐標為（0，0，0.5），4個Sn在晶胞的棱上，6個Sn在晶胞的面心；部分As原子的分數(shù)坐標為（0.25，0.25，0.125），8個As在晶胞的體心；所以1個晶胞中Sn的個數(shù)為 ；距離Cd(0，0，0)最近的Sn是(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，CdSnAs2晶體中與單個Sn結(jié)合的As有4個。
5．[2019新課標Ⅰ，節(jié)選] 在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅鋁”，是制造飛機的主要村料?；卮鹣铝袉栴}：
（3）一些氧化物的熔點如下表所示：
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔點/°C
1570
2800
23.8
?75.5
解釋表中氧化物之間熔點差異的原因 。
（4）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。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是 g·cm?3(列出計算表達式)。

【答案】（3）Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO>Li2O。分子間力（分子量）P4O6>SO2
（4）
【解析】（3）由于Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO＞Li2O，分子間力（分子量）P4O6＞SO2，所以熔點大小順序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2；
（4）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Cu原子之間最短距離為面對角線的1/4，由于邊長是a pm，則面對角線是，則x＝pm；Mg原子之間最短距離為體對角線的1/4，由于邊長是a pm，則體對角線是，則y＝；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中含有鎂原子的個數(shù)是8×1/8+6×1/2+4＝8，則Cu原子個數(shù)16，晶胞的質(zhì)量是。由于邊長是a pm，則MgCu2的密度是g·cm?3。
6．[2019新課標Ⅱ，節(jié)選]近年來我國科學家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導材料，其中一類為Fe?Sm?As?F?O組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：
（4）一種四方結(jié)構(gòu)的超導化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。

圖1 圖2
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，則該化合物的化學式表示為____________，通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計算該物質(zhì)的x值，完成它們關系表達式：ρ=________g·cm?3。
以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標，例如圖1中原子1的坐標為()，則原子2和3的坐標分別為__________、__________。
【答案】（4）SmFeAsO1?xFx ()、()
【解析】（4）由圖1可知，每個晶胞中含Sm原子：4=2，含F(xiàn)e原子：4+1=2，含As原子：4=2，含O原子：（8+2）（1-x）=2（1-x），含F(xiàn)原子：（8+2）x=2x，所以該化合物的化學式為SmFeAsO1-xFx；
根據(jù)該化合物的化學式為SmFeAsO1-xFx，一個晶胞的質(zhì)量為，一個晶胞的體積為a2c10-30cm3，則密度=g/cm3，
故答案為：SmFeAsO1-xFx；；
根據(jù)原子1的坐標（，，），可知原子2和3的坐標分別為（，，0），（0，0，），
故答案為：（，，0）；（0，0，）。
7．[2018新課標Ⅲ卷，節(jié)選]鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素?；卮鹣铝袉栴}：
鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問題：
（5）金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為_______________。六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為________________g·cm－3（列出計算式）。

【答案】（5）六方最密堆積（A3型）
【解析】（5）由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計算的方便，選取該六棱柱結(jié)構(gòu)進行計算。六棱柱頂點的原子是6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以該六棱柱中的鋅原子為12×+2×+3=6個，所以該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量為6×65/NA g。該六棱柱的底面為正六邊形，邊長為a cm，底面的面積為6個邊長為acm的正三角形面積之和，根據(jù)正三角形面積的計算公式，該底面的面積為6× cm2，高為c cm，所以體積為6× cm3。所以密度為：g·cm-3。
8．[2018新課標Ⅰ卷] Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應用。回答下列問題：
（1）下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_____、_____（填標號）。
A．
B．
C．
D．
（2）Li+與H?具有相同的電子構(gòu)型，r（Li+）小于r（H?），原因是______。
（3）LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構(gòu)型是______、中心原子的雜化形式為______。LiAlH4中，存在_____（填標號）。
A．離子鍵
B．σ鍵
C．π鍵
D．氫鍵
（4）Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖（a）的 Born?Haber循環(huán)計算得到。

可知，Li原子的第一電離能為 kJ·mol?1，O=O鍵鍵能為 kJ·mol?1，Li2O晶格能為 kJ·mol?1。
（5）Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖（b）所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為______g·cm?3（列出計算式）。
【答案】（1）D C
（2）Li+核電荷數(shù)較大
（3）正四面體 sp3 AB
（4）520 498 2908
（5）
【解析】分析：（1）根據(jù)處于基態(tài)時能量低，處于激發(fā)態(tài)時能量高判斷；
（2）根據(jù)原子核對最外層電子的吸引力判斷；
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論分析；根據(jù)物質(zhì)的組成微粒判斷化學鍵；
（4）第一電離能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，據(jù)此計算；根據(jù)氧氣轉(zhuǎn)化為氧原子時的能量變化計算鍵能；晶格能是氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，據(jù)此解答；
（5）根據(jù)晶胞中含有的離子個數(shù)，結(jié)合密度的定義計算。
詳解：（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知Li的基態(tài)核外電子排布式為1s22s1，則D中能量最低；選項C中有2個電子處于2p能級上，能量最高；
（2）由于鋰的核電荷數(shù)較大，原子核對最外層電子的吸引力較大，因此Li＋半徑小于H－；
（3）LiAlH4中的陰離子是AlH4－，中心原子鋁原子含有的價層電子對數(shù)是4，且不存在孤對電子，所以空間構(gòu)型是正四面體，中心原子的雜化軌道類型是sp3雜化；陰陽離子間存在離子鍵，Al與H之間還有共價單鍵，不存在雙鍵和氫鍵，答案選AB；
（4）根據(jù)示意圖可知Li原子的第一電離能是1040 kJ/mol÷2＝520 kJ/mol；0.5mol氧氣轉(zhuǎn)化為氧原子時吸熱是249 kJ，所以O＝O鍵能是249 kJ/mol×2＝498 kJ/mol；根據(jù)晶格能的定義結(jié)合示意圖可知Li2O的晶格能是2908 kJ/mol；
（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知鋰全部在晶胞中，共計是8個，根據(jù)化學式可知氧原子個數(shù)是4個，則Li2O的密度是。
點睛：本題考查核外電子排布，軌道雜化類型的判斷，分子構(gòu)型，電離能、晶格能，化學鍵類型，晶胞的計算等知識，保持了往年知識點比較分散的特點，立足課本進行適當拓展，但整體難度不大。難點仍然是晶胞的有關判斷與計算，晶胞中原子的數(shù)目往往采用均攤法：①位于晶胞頂點的原子為8個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/8；②位于晶胞面心的原子為2個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/2；③位于晶胞棱心的原子為4個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1/4；④位于晶胞體心的原子為1個晶胞共用，對一個晶胞的貢獻為1。
9．[2018新課標Ⅱ卷] 硫及其化合物有許多用途，相關物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示：

H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔點/℃
?85.5
115.2
>600（分解）
?75.5
16.8
10.3
沸點/℃
?60.3
444.6
?10.0
45.0
337.0
回答下列問題：
（1）基態(tài)Fe原子價層電子的電子排布圖（軌道表達式）為__________，基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為_________形。
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)不同其他分子的是_________。
（3）圖（a）為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為__________。

（4）氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為_____形，其中共價鍵的類型有______種；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為________。
（5）FeS2晶體的晶胞如圖（c）所示。晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達式為___________g·cm?3；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為______nm。
【答案】（1） 啞鈴（紡錘）
（2）H2S
（3）S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力強
（4）平面三角 2 sp3
（5）
【解析】分析：（1）根據(jù)鐵、硫的核外電子排布式解答；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論分析；
（3）根據(jù)影響分子晶體熔沸點高低的是分子間范德華力判斷；
（4）根據(jù)價層電子對互斥理論分析；
（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)、結(jié)合密度表達式計算。
詳解：（1）基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則其價層電子的電子排布圖（軌道表達式）為；基態(tài)S原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，則電子占據(jù)最高能級是3p，其電子云輪廓圖為啞鈴（紡錘）形。
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論可知H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)分別是 ，因此不同其他分子的是H2S。
（3）S8、二氧化硫形成的晶體均是分子晶體，由于S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力強，所以其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多；
（4）氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，根據(jù)（2）中分析可知中心原子含有的價層電子對數(shù)是3，且不存在孤對電子，所以其分子的立體構(gòu)型為平面三角形。分子中存在氧硫雙鍵，因此其中共價鍵的類型有2種，即σ鍵、π鍵；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子形成4個共價鍵，因此其雜化軌道類型為sp3。
（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知含有鐵原子的個數(shù)是12×1/4+1＝4，硫原子個數(shù)是8×1/8+6×1/2＝4，晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則其晶體密度的計算表達式為；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長是面對角線的一半，則為 nm。
點睛：本題主要是考查核外電子排布、雜化軌道、空間構(gòu)型、晶體熔沸點比較以及晶胞結(jié)構(gòu)判斷與計算等，難度中等。其中雜化形式的判斷是難點，由價層電子特征判斷分子立體構(gòu)型時需注意：價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的立體構(gòu)型，而分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對的立體構(gòu)型，不包括孤電子對。①當中心原子無孤電子對時，兩者的構(gòu)型一致；②當中心原子有孤電子對時，兩者的構(gòu)型不一致；價層電子對互斥模型能預測分子的幾何構(gòu)型，但不能解釋分子的成鍵情況，雜化軌道理論能解釋分子的成鍵情況，但不能預測分子的幾何構(gòu)型。兩者相結(jié)合，具有一定的互補性，可達到處理問題簡便、迅速、全面的效果。
10．[2017江蘇，節(jié)選] 鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領域有著廣泛的應用前景。某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與。
（5）某FexNy的晶胞如題21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)物的能量變化如題21圖?2 所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學式為___________。

【答案】（5）Fe3CuN
【解析】（5）a位置Fe：8×1/8=1，b位置Fe，6×1/2=3，N為1個，從題21圖?2看出：Cu替代a位置Fe型產(chǎn)物的能量更低，將化學式由Fe3FeN用銅替換為Fe3CuN。
11．[2017新課標Ⅲ] 研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應用前景?；卮鹣铝袉栴}：
（1）Co基態(tài)原子核外電子排布式為_____________。元素Mn與O中，第一電離能較大的是_________，基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的是_________________。
（2）CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為__________和__________。
（3）在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質(zhì)中，沸點從高到低的順序為_________________，原因是______________________________。
（4）硝酸錳是制備上述反應催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學鍵除了σ鍵外，還存在________。
（5）MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)（如圖），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420 nm，則r(O2?)為________nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a' =0.448 nm，則r(Mn2+)為________nm。

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
（2）sp sp3
（3）H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大、范德華力較大
（4）離子鍵和π鍵（或鍵）
（5）0.148 0.076
【解析】（1）Co是27號元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn與O中，由于O元素是非金屬元素而Mn是金屬元素，所以第一電離能較大的是O。O元素的基態(tài)原子價電子排布式為2s22p4，所以其核外未成對電子數(shù)是2，而Mn元素的基態(tài)原子價電子排布式為3d54s2，所以其核外未成對電子數(shù)是5，因此核外未成對電子數(shù)較多的是Mn。
（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的價層電子對數(shù)分別為2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。
（3）在CO2低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質(zhì)中，沸點從高到低的順序為H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點高于氣體；H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多，所以水的沸點高于甲醇；CO2與H2均為非極性分子，CO2分子量較大、范德華力較大，所以CO2的沸點較高。
（4）硝酸錳是離子化合物，硝酸根和錳離子之間形成離子鍵，硝酸根中N原子與3個氧原子形成 3個σ鍵，硝酸根中有一個氮氧雙鍵，所以還存在π鍵。
（5）因為O2－是面心立方最密堆積方式，面對角線是O2－半徑的4倍，即4r(O2－)=a，解得r(O2－)= nm=0.148nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)=2 r(O2－)+2 r(Mn2+)，則r(Mn2+)=(0.448 nm?2×0.148 nm)/2=0.076nm。