晶體與常見晶體的空間結(jié)構(gòu)模型
1．晶體與非晶體
(1)晶體與非晶體比較
(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。
2．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(wú)隙并置。
①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙；
②并置：所有晶胞平行排列，取向相同。
(3)一般形狀為平行六面體，其特點(diǎn)為8個(gè)頂角相同，三套各4根平行棱分別相同，三套各兩個(gè)平行面分別相同。
(4)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法
晶胞任意位置上的一個(gè)粒子如果是被n個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)粒子分得的份額就是eq \f(1,n)。
立方(或四方或六方等)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算。
(5)其他晶胞結(jié)構(gòu)中粒子數(shù)的計(jì)算(如三棱柱)
3．常見典型的晶體模型
(1)共價(jià)晶體——金剛石與SiO2

①a.金剛石晶體中，每個(gè)C與另外4個(gè)C形成共價(jià)鍵，碳原子采取sp3雜化，C—C—C夾角是109°28′，最小的環(huán)是六元環(huán)。每個(gè)C被12個(gè)六元環(huán)共用。含有1 ml C的金剛石中形成的C—C有2 ml。
b．在金剛石的晶胞中，內(nèi)部的C在晶胞的體對(duì)角線的eq \f(1,4)處。每個(gè)晶胞含有8個(gè)C。
②SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)Si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 ml SiO2晶體中含Si—O數(shù)目為4NA，在SiO2晶體中Si、O原子均采取sp3雜化。
(2)分子晶體——干冰和冰
①干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個(gè)，屬于分子密堆積。晶胞中含有4個(gè)CO2分子。同類晶體還有晶體I2、晶體O2等。
②冰的晶體中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接，含1 ml H2O的冰中，最多可形成 2 ml 氫鍵。晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，1個(gè)晶胞中含有8個(gè)H2O。
(3)離子晶體
①NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引6個(gè)Na＋，配位數(shù)為6。每個(gè)晶胞含4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－。
②CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引8個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引8個(gè)Cl－，配位數(shù)為8。
③CaF2型：在晶體中，F(xiàn)－的配位數(shù)為4，Ca2＋的配位數(shù)為8，晶胞中含4個(gè)Ca2＋，含8個(gè)F－。晶胞中Ca2＋在體對(duì)角線的eq \f(1,4)處。
①晶體中原子(或分子)的配位數(shù)：若晶體中的微粒為同種原子或同種分子，則某原子(或分子)的配位數(shù)指的是該原子(或分子)最接近且等距離的原子(或分子)的數(shù)目。
②離子晶體的配位數(shù)：指一個(gè)離子周圍最接近且等距離的異種電性離子的數(shù)目。
(4)混合型晶體——石墨晶體
①石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是范德華力。
②平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。
③在每層內(nèi)存在共價(jià)鍵和金屬鍵。能導(dǎo)電，晶體中每個(gè)C形成3個(gè)共價(jià)鍵，C的另一價(jià)電子在電場(chǎng)作用下可移動(dòng)，形成電流。
④石墨C—C的鍵長(zhǎng)比金剛石C—C的鍵長(zhǎng)短，熔點(diǎn)比金剛石的高。
判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中的粒子在三維空間呈周期性有序排列。
( )
(2)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。( )
(3)任何分子晶體的晶胞中每個(gè)分子最近等距離的分子有12個(gè)。( )
(4)干冰晶胞中含有4個(gè)CO2分子。( )
(5)金剛石晶胞中含有8個(gè)碳原子。( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√
晶胞中粒子數(shù)與配位數(shù)的確定
1．已知某化合物的晶體是由如圖所示最小單元密置堆積而成的，關(guān)于該化合物的敘述中錯(cuò)誤的是 ( )
A．1 ml該化合物中有1 ml Y
B．1 ml該化合物中有3 ml Cu
C．1 ml該化合物中有2 ml Ba
D．該化合物的化學(xué)式是YBa2Cu3O6
D [Y位于頂點(diǎn)，1個(gè)晶胞中Y的個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＝1，則1 ml該化合物中有1 ml Y，故A正確；Cu位于體內(nèi)，其個(gè)數(shù)為3，則1 ml該化合物中有3 ml Cu，故B正確；Ba位于棱上，其個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,4)＝2，則1 ml該化合物中有2 ml Ba，故C正確；O原子在晶胞內(nèi)部與面上，晶胞中O原子數(shù)目為2＋10×eq \f(1,2)＝7，Y、Ba、Cu、O的原子個(gè)數(shù)比為1∶2∶3∶7，故該晶體化學(xué)式為YBa2Cu3O7，故D錯(cuò)誤。]
2．元素X的某價(jià)態(tài)離子Xn＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，它與N3－形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A．X元素的原子序數(shù)是19
B．該晶體中陽(yáng)離子與陰離子個(gè)數(shù)比為3∶2
C．Xn＋中n＝1
D．晶體中每個(gè)Xn＋周圍有4個(gè)等距離且最近的N3－
C [A.從“元素X的某價(jià)態(tài)離子Xn＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層”可以看出，Xn＋共有28個(gè)電子，錯(cuò)誤；B.題圖中Xn＋位于每條棱的中點(diǎn)，一個(gè)晶胞擁有Xn＋的個(gè)數(shù)為12×eq \f(1,4)＝3，N3－位于頂點(diǎn)，一個(gè)晶胞擁有N3－的個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＝1，錯(cuò)誤；C.由于該物質(zhì)的化學(xué)式為X3N，故X顯＋1，正確；D.由題圖可知，晶體中每個(gè)Xn＋周圍有2個(gè)等距離且最近的N3－，錯(cuò)誤。]
3．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，故更穩(wěn)定的Cu替代型為Cu替代a位置Fe型，故晶胞中Cu為1個(gè)，F(xiàn)e為3個(gè)，N為1個(gè)，故化學(xué)式為Fe3CuN。
[答案] Fe3CuN
立方體中粒子周圍最近等距離其他粒子的個(gè)數(shù)
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①A周圍有4個(gè)B，B周圍有12個(gè)A,②A周圍有2個(gè)C，C周圍有6個(gè)A,③B周圍有6個(gè)D，D周圍有2個(gè)B,④B周圍有8個(gè)C，C周圍有8個(gè)B,⑤C周圍有12個(gè)D，D周圍有4個(gè)C,⑥A周圍有4個(gè)D，D周圍有4個(gè)A))
注意：該晶胞中含有A、B、C、D的個(gè)數(shù)分別為3、1、1、3。
常見典型晶體的空間結(jié)構(gòu)分析
4．硫化鋅有兩種常見的晶體，分別是六方硫化鋅(晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示)和立方硫化鋅(晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．可用X-射線衍射實(shí)驗(yàn)鑒別硫化鋅是否屬于晶體
B．每個(gè)六方硫化鋅晶胞中含2個(gè)S原子
C．立方硫化鋅中鋅的配位數(shù)為4
D．氧化鋅的熔點(diǎn)低于六方硫化鋅和立方硫化鋅
D [A.晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間是否有序排列，X-射線衍射可以看到微觀結(jié)構(gòu)，所以可用X-射線衍射實(shí)驗(yàn)鑒別硫化鋅是否屬于晶體，正確；B.每個(gè)六方硫化鋅晶胞中有4個(gè)S原子位于棱上，1個(gè)S原子位于內(nèi)部，含4×eq \f(1,4)＋1＝2個(gè)S原子，正確；C.據(jù)題圖可知Zn原子位于4個(gè)S原子形成的正四面體空隙中，所以立方硫化鋅中鋅的配位數(shù)為4，正確；
D.O2－的半徑小于S2－，所以O(shè)2－與Zn2＋形成的離子鍵更強(qiáng)，晶格能更大，熔點(diǎn)更高，錯(cuò)誤。]
5．一種鐵的氧化物晶體的晶胞如圖所示，下列說(shuō)法正確的是( )
A．該晶體是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵
B．該物質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速被氧化為Fe2O3
C．與O2－緊鄰且等距離的O2－數(shù)目為4
D．一個(gè)該晶胞中所含離子總數(shù)為8
D [A.O原子位于棱心和內(nèi)部，所以一個(gè)晶胞中O的個(gè)數(shù)為12×eq \f(1,4)＋1＝4，F(xiàn)e原子位于面心和頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，化學(xué)式為FeO，磁性氧化鐵為Fe3O4，錯(cuò)誤；B.FeO不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速被氧化為Fe3O4，錯(cuò)誤；C.以體心O2－看，與棱心O2－的距離最近，則與O2－緊鄰且等距離的O2－數(shù)目為12，錯(cuò)誤；D.FeO為離子化合物，陽(yáng)離子數(shù)、陰離子數(shù)之和為離子總數(shù)，結(jié)合選項(xiàng)A可知一個(gè)該晶胞中所含離子總數(shù)為8，正確。]
晶體類型與晶體性質(zhì)
1．常見晶體類型比較
①“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。金屬鍵的實(shí)質(zhì)是金屬陽(yáng)離子與電子氣間的靜電作用。
②利用電子氣理論可以解釋金屬晶體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。
2．晶體類型的兩種判斷
(1)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
①金屬氧化物(K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。
②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。
③常見的單質(zhì)類共價(jià)晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合物類共價(jià)晶體有碳化硅、二氧化硅等。
④金屬單質(zhì)和合金是金屬晶體。
(2)根據(jù)各類晶體的特征性質(zhì)判斷
一般來(lái)說(shuō)，低熔、沸點(diǎn)的化合物屬于分子晶體；熔、沸點(diǎn)較高，且在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物為離子晶體；熔、沸點(diǎn)很高，不導(dǎo)電，不溶于一般溶劑的物質(zhì)屬于共價(jià)晶體；能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、具有延展性的晶體為金屬晶體。
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)分子晶體中只含分子間作用力不含共價(jià)鍵。( )
(2)離子晶體中一定含離子鍵可能含共價(jià)鍵。( )
(3)晶體中只要有金屬陽(yáng)離子就一定有陰離子。( )
(4)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低。( )
(5)石墨晶體導(dǎo)電是因?yàn)榫w每個(gè)C形成三個(gè)共價(jià)鍵，還有一個(gè)電子可以自由移動(dòng)。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2．比較下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)高低。
(1)H2O H2S S Si
(2)MgO CaO BaO
(3)金剛石 SiC 晶體硅
[答案] (1)Si>S>H2O>H2S (2)MgO>CaO>BaO (3)金剛石>SiC>晶體硅
晶體類型的判定
1．下列晶體分類中正確的一組是( )
[答案] C
2．分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型。
(1)碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2 200 ℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電：________________。
(2)溴化鋁，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)98 ℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電：________________。
(3)五氟化礬，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：________________。
(4)SiI4：熔點(diǎn)120.5 ℃，沸點(diǎn)287.4 ℃，易水解：________________。
(5)硼：熔點(diǎn)2 300 ℃，沸點(diǎn)2 550 ℃，硬度大：________________。
(6)硒：熔點(diǎn)217 ℃，沸點(diǎn)685 ℃，溶于氯仿：________________。
[答案] (1)共價(jià)晶體 (2)分子晶體 (3)分子晶體 (4)分子晶體 (5)共價(jià)晶體 (6)分子晶體
熔、沸點(diǎn)的比較
晶體熔、沸點(diǎn)比較的一般思路
(1)不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律為：共價(jià)晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。
(2)同種類型晶體，晶體內(nèi)粒子間的作用力越大，熔、沸點(diǎn)越高。
①離子晶體：一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
②共價(jià)晶體：原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。
③分子晶體
a．分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
d．同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
④金屬晶體：一般來(lái)說(shuō)，金屬陽(yáng)離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na 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(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高
(5)金剛石為共價(jià)晶體而C60為分子晶體
4．磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)可用作鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良、安全性高等特點(diǎn)，文獻(xiàn)報(bào)道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作為原料制備。苯胺(NH2)的晶體類型是________。苯胺與甲苯(CH3)的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9 ℃)、沸點(diǎn)(184.4 ℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0 ℃)、沸點(diǎn)(110.6 ℃)，原因是_______________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] 苯胺是有機(jī)化合物，晶體類型是分子晶體。氮原子電負(fù)性大，苯胺分子間存在氫鍵，使苯胺的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比甲苯高。
[答案] 分子晶體 苯胺分子之間存在氫鍵
1．(2022·山東等級(jí)考，T15改編)Cu2－xSe是一種鈉離子電池正極材料，充放電過(guò)程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示，晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的0價(jià)Cu原子。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．每個(gè)Cu2－xSe晶胞中Cu2＋個(gè)數(shù)為x
B．每個(gè)Na2Se晶胞完全轉(zhuǎn)化為Cu2－xSe晶胞，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8
C．每個(gè)NaCuSe晶胞中0價(jià)Cu原子個(gè)數(shù)為4－4x
D．當(dāng)NayCu2－xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe時(shí)，每轉(zhuǎn)移(1－y)ml電子，產(chǎn)生(1－x)ml Cu原子
A [A項(xiàng)，1個(gè)Cu2－xSe晶胞中含4個(gè)Se，Cu總量為8－4x，若Cu2＋為x，則Cu＋為(8－4x－x)，根據(jù)電荷守恒：2x＋(8－4x－x)＝2×4，即2x－5x＝0，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)Na2Se－2e－＋(2－x)Cu===Cu2－xSe＋2Na＋，根據(jù)1個(gè)Na2Se晶胞含8個(gè)Na＋可知，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8，正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極反應(yīng)Cu2－xSe＋e－＋Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，故每個(gè)NaCuSe晶胞中含(4－4x)個(gè)Cu，正確；D項(xiàng)，根據(jù)反應(yīng)式：NayCu2－xSe＋(1－y)e－＋(1－y)Na＋===NaCuSe＋(1－x)Cu，故每轉(zhuǎn)移(1－y)ml電子，產(chǎn)生(1－x)ml Cu原子，正確。]
2．(2022·遼寧選擇性考試，T18節(jié)選)某種新型儲(chǔ)氫材料的晶胞如圖，八面體中心為M金屬離子，頂點(diǎn)均為NH3配體；四面體中心為硼原子，頂點(diǎn)均為氫原子。若其摩爾質(zhì)量為188 g·ml－1，則M元素為________(填元素符號(hào))；在該化合物中，M離子的價(jià)電子排布式為________。
[解析] 由圖可知，“”代表M(NH3)6，“”代表BH4，面心立方最密堆積的晶胞中，“”處于8個(gè)頂角和6個(gè)面心，則每個(gè)晶胞中含“”的個(gè)數(shù)為8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4,8個(gè)“”均處于晶胞內(nèi)部，則“”和“”的個(gè)數(shù)之比為4∶8＝1∶2，故該晶體的化學(xué)式為M(NH3)6·(BH4)2；又知該化合物的摩爾質(zhì)量為188 g·ml－1，則有Mr(M)＋17×6＋15×2＝188，解得Mr(M)＝56，故M元素為Fe。
[答案] Fe 3d6
3．(2022·山東等級(jí)考，T16節(jié)選)研究籠形包合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有重要意義?；瘜W(xué)式為Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的籠形包合物四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(H原子未畫出)，每個(gè)苯環(huán)只有一半屬于該晶胞。晶胞參數(shù)為a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)基態(tài)Ni原子的價(jià)電子排布式為________，在元素周期表中位置為________。
(2)晶胞中N原子均參與形成配位鍵， Ni2＋與Zn2＋的配位數(shù)之比為________；x∶y∶z＝________；晶胞中有d軌道參與雜化的金屬離子是________。
[解析] (2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，一個(gè)晶胞含Ni2＋：2×eq \f(1,2)＝1，Zn2＋：8×eq \f(1,8)＝1，CN－：8×eq \f(1,2)＝4，NH3：8×eq \f(1,4)＝2，C6H6：4×eq \f(1,2)＝2，該晶胞化學(xué)式為Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6。根據(jù)晶胞Ni2＋的配位數(shù)為4，且Ni與4個(gè)CN－在同一平面內(nèi)，Ni2＋的雜化方式不是sp3而是sp2d，而Zn2＋的配位數(shù)為6，Zn2＋的雜化方式為sp3d2。
[答案] (1)3d84s2 第四周期第Ⅷ族
(2)2∶3 2∶1∶1 Zn2＋、Ni2＋
4．(1)(2021·山東等級(jí)考，T16節(jié)選)OF2的熔、沸點(diǎn)________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是______________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)(2020·全國(guó)Ⅱ卷，T35節(jié)選)Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如表所示，TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高，原因是____________________
____________________________________________________________________。
[答案] (1)低于 OF2和Cl2O都是分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，OF2的相對(duì)分子質(zhì)量小
(2)TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)高，其他三種均為共價(jià)化合物，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點(diǎn)逐漸升高
課時(shí)分層作業(yè)(二十五) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1．(2021·遼寧選擇性考試，T7)單質(zhì)硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導(dǎo)材料，其晶胞如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．S位于元素周期表p區(qū)
B．該物質(zhì)的化學(xué)式為H3S
C．S位于H構(gòu)成的八面體空隙中
D．該晶體屬于分子晶體
D [S為16號(hào)元素，是第ⅥA族元素，在元素周期表中位于p區(qū)，A項(xiàng)正確；根據(jù)均攤法可知，該晶胞中含S原子數(shù)為1＋eq \f(1,8)×8＝2，含H原子數(shù)為eq \f(1,2)×6＋eq \f(1,4)×12＝6，故該物質(zhì)的化學(xué)式為H3S，B項(xiàng)正確；以體心的S為研究對(duì)象，其位于面心上的6個(gè)H原子構(gòu)成的八面體空隙中，C項(xiàng)正確；該物質(zhì)為超導(dǎo)材料，不是分子晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
2．某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B方塊組成。已知該晶體的密度為d g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A．該鐵的氧化物化學(xué)式為Fe3O4
B．距離Fe3＋最近的O2－有6個(gè)
C．晶體中的O2－只能構(gòu)成正四面體空隙
D．晶胞的邊長(zhǎng)為eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107 nm
C [由A方塊可知，位于頂點(diǎn)和體心的亞鐵離子個(gè)數(shù)為4×eq \f(1,8)＋1＝eq \f(3,2)，位于體內(nèi)的氧離子個(gè)數(shù)為4；B方塊則位于頂點(diǎn)的亞鐵離子個(gè)數(shù)為4×eq \f(1,8)＝eq \f(1,2)，位于體內(nèi)的鐵離子和氧離子都為4，則由4個(gè)A方塊和4個(gè)B方塊組成的晶胞中亞鐵離子、鐵離子和氧離子的個(gè)數(shù)比為(eq \f(3,2)＋eq \f(1,2))×4∶4×4∶(4＋4)×4＝1∶2∶4，所以晶胞的化學(xué)式為Fe3O4。由分析可知，鐵的氧化物化學(xué)式為Fe3O4，故A正確；由B方塊可知，小立方體中位于頂點(diǎn)的鐵離子與位于頂點(diǎn)的氧離子個(gè)數(shù)的距離最近，所以距離鐵離子最近的氧離子有6個(gè)，故B正確；由B方塊可知，晶體中的氧離子構(gòu)成正四面體空隙，由B方塊可知，晶體中的氧離子構(gòu)成正八面體空隙，故C錯(cuò)誤；由分析可知，晶胞中含有8個(gè)Fe3O4，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a nm，由晶胞的質(zhì)量公式可得：eq \f(8×232,NA)＝10－21a3d，解得a＝eq \r(3,\f(8×232,NA·d))×107，故D正確。]
3．已知C3N4晶體很可能具有比金剛石更大的硬度，且原子間以單鍵結(jié)合。下列有關(guān)C3N4晶體的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A．C3N4晶體與金剛石都屬于共價(jià)晶體
B．C3N4晶體中C—N鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中的C—C鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)
C．C3N4晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子
D．C3N4晶體中只含有C—N極性共價(jià)鍵，不含非極性共價(jià)鍵
B [C3N4晶體具有比金剛石更大的硬度，則C3N4晶體的硬度很大，是共價(jià)晶體，故A正確；因N的原子半徑比C的原子半徑小，則C3N4晶體中，C—N鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)要短，故B錯(cuò)誤；原子間均以單鍵結(jié)合，則C3N4晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)N原子，而每個(gè)N原子連接3個(gè)C原子，故C正確；C3N4晶體中只含有C—N極性共價(jià)鍵，不含非極性共價(jià)鍵，故D正確。]
4．MgO具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞如圖所示，晶胞邊長(zhǎng)為a nm，下列說(shuō)法正確的是( )
A．熔點(diǎn)：MgOCaO，錯(cuò)誤；B.由題圖可知，Mg2＋位于晶胞的體心，O2－位于面心，Mg2＋位于六個(gè)O2－構(gòu)成的八面體空隙中，正確；C.以頂點(diǎn)為例，距離O2－最近的O2－位于晶胞的面心，共有eq \f(8×3,2)＝12個(gè)，錯(cuò)誤；D.該晶胞含有Mg2＋個(gè)數(shù)為eq \f(1,4)×12＋1＝4，含有O2－個(gè)數(shù)為eq \f(1,8)×8＋eq \f(1,2)×6＝4，晶胞質(zhì)量為eq \f(24×4＋16×4,NA) g，晶胞邊長(zhǎng)為a nm則其體積是(a×10－7)3 cm3，則晶胞密度為eq \f(160,NAa3×10－21) g·cm－3＝eq \f(1.60×1023,NAa3) g·cm－3，錯(cuò)誤。]
5．銅鎳合金主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品。其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
則該晶體的化學(xué)式為________，銅原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________，銅原子距離最近的Ni有________個(gè)；已知該晶體的密度為ρ g·cm－3，則晶胞中距離最近的Ni原子和Cu原子的核間距為________pm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計(jì)算式即可)。
[解析] 根據(jù)題圖知，1個(gè)晶胞中Cu原子和Ni原子個(gè)數(shù)分別為Cu：6×eq \f(1,2)＝3，Ni：8×eq \f(1,8)＝1，則該晶體的化學(xué)式為Cu3Ni，銅原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正八面體，銅原子距離最近的Ni有4個(gè)；晶胞中距離最近的Ni原子和Cu原子的核間距為邊長(zhǎng)的eq \f(\r(2),2)，設(shè)邊長(zhǎng)為a pm，則有m＝ρV，則有：1×(64×3＋59)g＝(a×
10－10 cm)3×ρ g·cm－3×NA，a＝eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010 pm，最近距離為eq \f(\r(2),2)eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010 pm。
[答案] Cu3Ni 正八面體 4 eq \f(\r(2),2)eq \r(3,\f(251,NA ρ))×1010
6．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(guò)共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個(gè)。
(a)LiFePO4 (b)Li1－xFePO4 (c)FePO4
電池充電時(shí)，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] 由題圖可知，小白球表示鋰原子，由圖(a)知，每個(gè)晶胞中的鋰原子數(shù)為8×1/8＋4×1/4＋4×1/2＝4，故一個(gè)晶胞中有4個(gè)LiFePO4單元。由圖(b)知，Li1－xFePO4結(jié)構(gòu)中，一個(gè)晶胞含有13/4個(gè)鋰原子，此時(shí)鋰原子、鐵原子的個(gè)數(shù)比為13∶16，進(jìn)而推出x＝3/16。設(shè)Li13Fe16(PO4)16中二價(jià)鐵離子的個(gè)數(shù)為a，三價(jià)鐵離子的個(gè)數(shù)為b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
[答案] 4 eq \f(3,16) 13∶3
7．β-MnSe的結(jié)構(gòu)中Se為面心立方最密堆積，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)β-MnSe中Mn的配位數(shù)為________。
(2)若該晶體的晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則距離最近的兩個(gè)錳原子之間的距離為________ pm，β-MnSe的密度ρ＝________g·cm－3
(列出表達(dá)式即可)。
[解析] (1)在β-MnSe 中，Mn和相鄰的4個(gè)Se相連，所以Mn的配位數(shù)為4；(2)在β-MnSe 中，Mn位于晶胞內(nèi)部，若將晶胞分成8個(gè)相等的小正方體，則4個(gè)Mn位于其中四個(gè)不相鄰的小正方體的體心，所以距離最近的兩個(gè)錳原子之間的距離是晶胞面對(duì)角線的一半。晶胞參數(shù)為a pm，則距離最近的兩個(gè)錳原子之間的距離為eq \f(\r(2),2)a pm；一個(gè)晶胞中含有4個(gè)Mn和4個(gè)Se，則一個(gè)晶胞的質(zhì)量為eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA)g，晶胞參數(shù)為a pm，則一個(gè)晶胞的體積為(a×10－10)cm3，所以晶體密度ρ＝eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a×10－10))3)g·cm－3。
[答案] (1)4
(2)eq \f(\r(2),2)a eq \f(4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(55＋79)),NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a×10－10))3)晶體
非晶體
結(jié)構(gòu)特征
原子在三維空間里呈周期性有序排列
原子排列相對(duì)無(wú)序
性質(zhì)
特征
自范性
有
無(wú)
熔點(diǎn)
固定
不固定
異同表現(xiàn)
各向異性
無(wú)各向異性
二者區(qū)
別方法
間接方法
看是否有固定的熔點(diǎn)
科學(xué)方法
對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)
比較
類型
分子晶體
共價(jià)晶體
金屬晶體
離子晶體
石墨晶體
構(gòu)成
粒子
分子或原子
原子
金屬陽(yáng)離子和自由電子
陰、陽(yáng)
離子
原子
粒子間的
相互
作用力
分子間作用力、氫鍵
共價(jià)鍵
金屬鍵
離子鍵
共價(jià)鍵、金屬鍵與范德華力
硬度
較小
很大
有的很大，
有的很小
較大
較小，質(zhì)軟
熔、沸點(diǎn)
較低
很高
有的很高，
有的很低
較高
很高，熔點(diǎn)高于金剛石
溶解
性
相似相溶
難溶于任
何溶劑
難溶于常見溶劑
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，水溶液中或熔融態(tài)導(dǎo)電
—
選項(xiàng)
離子晶體
共價(jià)晶體
分子晶體
A
NaOH
固態(tài)Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金剛石
玻璃
化合物
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔點(diǎn)/℃
377
－24.12
38.3
155

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