2021版高考化學(xué)（人教版）一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第38講　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

?第38講　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

考點(diǎn)一　晶體概念與結(jié)構(gòu)模型

[知識梳理]
一、晶體與非晶體
1．晶體與非晶體的比較

晶體
非晶體
結(jié)構(gòu)特征
結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列
結(jié)構(gòu)微粒無序排列
性質(zhì)特征
自范性
有
無
熔點(diǎn)
固定
不固定
異同表現(xiàn)
各向異性
各向同性
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
對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)
2.得到晶體的途徑
(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)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
無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。
并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。
二、晶胞組成的計(jì)算——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(jì)算

(2)非長方體晶胞中粒子數(shù)的計(jì)算視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂角(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占。
三、常見晶體的結(jié)構(gòu)模型
晶體
晶體結(jié)構(gòu)
晶體詳解
原
子
晶
體
金剛石

(1)每個碳與相鄰4個碳以共價(jià)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原子組成且六個C原子不在同一平面內(nèi)；
(4)每個C參與4條C—C鍵的形成，含有1 mol C的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有2NA個
SiO2

(1)每個Si與4個O以共價(jià)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，即1 mol SiO2中含有4NA個Si—O鍵；
(3)最小環(huán)上有12個原子，即6個O和6個Si
分
子
晶
體
干冰

(1)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分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個
冰

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
離子晶體
NaCl型

(1)每個Na＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cl－(Na＋)有6個，每個Na＋周圍等距且緊鄰的Na＋有12個；
(2)每個晶胞中含4個Na＋和4個Cl－
CsCl型

(1)每個Cs＋周圍等距且緊鄰的Cl－有8個，每個Cs＋(Cl－)周圍等距且緊鄰的Cs＋(Cl－)有6個；
(2)如圖為8個晶胞，每個晶胞中含1個Cs＋、1個Cl－
石墨晶體

石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2
金
屬
晶
體
簡單立方堆積

典型代表Po，配位數(shù)為6，空間利用率為52%
體心立方堆積

典型代表Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率為68%
面心立方最密堆積

典型代表Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率為74%
六方最密堆積

典型代表Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率為74%
[自主檢測]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。
(1)冰和碘晶體中相互作用力完全相同。(　　)
(2)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性地排列。(　　)
(3)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體。(　　)
(4)固體SiO2一定是晶體。(　　)
(5)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。(　　)
(6)晶胞是晶體中最小的“平行六面體”。(　　)
(7)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√
2．如圖為甲、乙、丙三種晶體的晶胞：

試寫出：
(1)甲晶體化學(xué)式(X為陽離子)為________。
(2)乙晶體中A、B、C三種微粒的個數(shù)比是________。
(3)丙晶體中每個D周圍結(jié)合E的個數(shù)是________。
(4)乙晶體中每個A周圍結(jié)合B的個數(shù)是________。
答案：(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8　(4)12
3．下列是幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)，請?zhí)顚懢О泻械牧Ｗ訑?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：A.4　4　B．4　C．4　8　D．8　E．2　F．4

演練一　晶胞粒子數(shù)及晶體化學(xué)式的判斷
1．Zn與S所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。

(1)在1個晶胞中，Zn2＋的數(shù)目為________。
(2)該化合物的化學(xué)式為________。
解析：由晶胞圖分析，含有Zn2＋的數(shù)目為8×＋6×＝4。含有S2－的數(shù)目為4，所以化合物中Zn2＋與S2－數(shù)目之比為1∶1，則化學(xué)式為ZnS。
答案：(1)4　(2)ZnS
2.利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為______，該功能陶瓷的化學(xué)式為______。
解析：利用晶胞結(jié)構(gòu)可計(jì)算出每個晶胞中含有2個B和2個N，故化學(xué)式為BN。
答案：2　BN
3．(1)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________。

(2)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________。

解析：(1)每個Mg周圍有6個B，而每個B周圍有3個Mg，所以其化學(xué)式為MgB2。(2)從圖可看出，每個單元中，都有一個B和一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別被兩個結(jié)構(gòu)單元共用，所以N(B)∶N(O)＝1∶(1＋2/2)＝1∶2，化學(xué)式為BO。
答案：(1)MgB2　(2)BO
演練二　晶體密度及粒子間距的計(jì)算
4.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(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，要求列式計(jì)算)。
解析：設(shè)晶胞的邊長為a cm，則a3·ρ·NA＝4×64，
a＝，面對角線為a，面對角線的為Cu原子半徑，則Cu原子半徑r＝× cm≈1.28×10－8cm。
答案：12　× cm≈1.28×10－8
5．按要求回答下列問題：
(1)Fe單質(zhì)的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，分別如圖1、圖2所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞的邊長分別為a、b，則鐵單質(zhì)的面心立方晶胞和體心立方晶胞的密度之比為__________，鐵原子的配位數(shù)之比為________。

(2)Mg為六方最密堆積，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示，若在晶胞中建立如圖4所示的坐標(biāo)系，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，把晶胞的底邊邊長視作單位長度1，則C點(diǎn)的坐標(biāo)為________________。

(3)鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖5所示，則鐵鎂合金的化學(xué)式為__________。若該晶胞的邊長為d nm，則該合金的密度為____________g·cm－3(列出計(jì)算式即可，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
解析：(1)面心立方晶胞邊長為a，體積V＝a3，含有Fe原子數(shù)目為8×＋6×＝4，故a3ρ(面心)＝4× g(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)；體心立方晶胞邊長為b，體積V＝b3，含有Fe原子數(shù)目為8×＋1＝2，故b3ρ(體心)＝2× g，故ρ(面心)∶ρ(體心)＝2b3∶a3。面心立
方晶胞中每個Fe原子周圍有12個Fe原子，體心立方晶胞中每個Fe原子周圍有8個Fe原子，故Fe原子配位數(shù)之比為12∶8＝3∶2。(2)若建立如圖4所示的坐標(biāo)系，x軸與y軸的夾角為120°，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，把晶胞的底邊邊長視作單位長度1，則D點(diǎn)與A點(diǎn)、B點(diǎn)以及F點(diǎn)構(gòu)成一個正四面體，D點(diǎn)位于其頂點(diǎn)，其高度為晶胞高度的一半。由D點(diǎn)向底面作垂線，垂足到底面三角形各點(diǎn)的距離為，D點(diǎn)到垂足的距離為，則C點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，0，)。(3)根據(jù)均攤法可知晶胞中鐵原子數(shù)為8×＋6×＝4，鎂原子數(shù)為8，則鐵鎂合金的化學(xué)式是Mg2Fe。由題給條件，1個晶胞的體積為(d×10－7)3cm3，1個晶胞的質(zhì)量為 g，根據(jù)ρ＝可得合金的密度是 g·cm－3。
答案：(1)2b3∶a3　3∶2　(2)(0，0，)　(3)Mg2Fe　

晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算

(2)晶體密度的計(jì)算公式：ρ＝，其中N為1個晶胞中所含微粒數(shù)目，M為摩爾質(zhì)量，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，V為1個晶胞的體積。
(3)晶胞質(zhì)量＝晶胞含有的微粒的質(zhì)量＝晶胞含有的微粒數(shù)×。
(4)空間利用率＝×100%。
考點(diǎn)二　四種晶體的性質(zhì)與判斷

[知識梳理]
一、四種類型晶體的比較
類型
比較　
分子晶體
原子晶體
金屬晶體
離子晶體
構(gòu)成微粒
分子
原子
金屬陽離子、自由電子
陰、陽離子
微粒間的相互作用力
范德華力(某些含氫鍵)
共價(jià)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(diǎn)
較低
很高
有的很高，有的很低
較高
溶解性
相似相溶
難溶于任何常見溶劑
難溶于常見溶劑
大多易溶于水等極性溶劑
導(dǎo)電、導(dǎo)熱性
一般不導(dǎo)電，有的溶于水后導(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，水溶液或熔融狀態(tài)導(dǎo)電
物質(zhì)
類別
及舉例
大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬
氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)
部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)、部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)
金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)
金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)
堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)
二、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(diǎn)越高，硬度越大。
三、晶體熔、沸點(diǎn)的比較
1．不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較
(1)不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)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(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。
2．同種類型晶體熔、沸點(diǎn)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(diǎn)越高，如金剛石>碳化硅>硅。
(2)離子晶體
①一般來說，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(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如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(diǎn)越高，硬度越大。
(3)分子晶體
①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(diǎn)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(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
④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
金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)越高，如NaAl
B．硬度由大到?。航饎偸?碳化硅>晶體硅
C．晶體熔點(diǎn)由低到高：CF4NaI
解析：選A。A項(xiàng)，金屬離子的電荷數(shù)越多、半徑越小，金屬熔點(diǎn)越高，則熔點(diǎn)由高到低為Al>Mg>Na，錯誤；B項(xiàng)，鍵長越短，共價(jià)鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長C—C晶體硅，正確；C項(xiàng)，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，晶體的熔點(diǎn)越高，則晶體熔點(diǎn)由低到高為CF4NaI，正確。
2．(2020·喀什模擬)現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)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?、趯?dǎo)電性?、蹖?dǎo)熱性?、苎诱剐?br /> (3)C組中HF熔點(diǎn)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(dǎo)電
③固體能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電
(5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹aCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因?yàn)開_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可看出A組熔點(diǎn)很高，屬于原子晶體，是由原子通過共價(jià)鍵形成的；
(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性；
(3)HF分子間能形成氫鍵，故其熔點(diǎn)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(diǎn)高低與晶格能有關(guān)。
答案：(1)原子　共價(jià)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
(4)②④
(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)”“＝”或“SO2　(2)K原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少，金屬鍵較弱　(3)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體
3．(晶胞中微粒數(shù)及密度的計(jì)算)(1)(2019·高考江蘇卷)一個Cu2O晶胞(如圖所示)中，Cu原子的數(shù)目為______。

(2)[2018·高考全國卷Ⅲ，35(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(jì)算式)。
(3)[2017·高考全國卷Ⅰ，35(4)(5)]①KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu)，邊長為a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示。K與O間的最短距離為____________nm，與K緊鄰的O個數(shù)為____________。

②在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于________位置，O處于________位置。
(4)[2017·高考全國卷Ⅲ，35(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(shí)驗(yàn)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。

解析：(3)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，K與O間的最短距離為面對角線的一半，即nm≈0.315 nm。K、O構(gòu)成面心立方最密堆積，配位數(shù)為12(同層4個，上、下層各4個)。
(4)由題意知在MgO中，陰離子采用面心立方最密堆積方式，氧離子沿晶胞的面對角線方向接觸，所以a＝2r(O2－)，r(O2－)≈0.148 nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可得2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a′，r(Mn2＋)＝0.076 nm。
答案：(1)4　(2)六方最密堆積　
(3)①0.315(或×0.446)　12?、隗w心　棱心
(4)0.148　0.076

1．(1)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和晶體Si的熔、沸點(diǎn)高低順序是________________。
(2)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(diǎn)比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________。
(3)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成π鍵。從原子半徑大小的角度分析，C、O原子間能形成π鍵，而Si、O原子間不能形成π鍵的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
SiO2屬于________晶體，CO2屬于________晶體，所以熔點(diǎn)：CO2________(填“”)SiO2。
(4)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CO2 4種晶體的構(gòu)成微粒種類分別是________________________________________________________________________，
熔化時克服的微粒間的作用力分別是________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)SiC與晶體硅結(jié)構(gòu)相似，晶體硅中一個硅原子與周圍四個硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，則SiC晶體中C原子雜化方式為sp3；因?yàn)镾iC的鍵長小于SiSi，所以熔、沸點(diǎn)高低順序?yàn)镾iC>Si。
(2)SiC電子總數(shù)是20，則該氧化物為MgO；晶格能與離子晶體中離子所帶電荷數(shù)成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子所帶電荷數(shù)相同，Mg2＋半徑比Ca2＋小，故MgO的晶格能大，熔點(diǎn)高。
(3)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的π鍵。SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，所以熔點(diǎn)：SiO2>CO2。
(4)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，構(gòu)成微粒為原子，熔化時破壞共價(jià)鍵；CO2為分子晶體，由分子構(gòu)成，以分子間作用力結(jié)合。
答案：(1)sp3　共價(jià)鍵　SiC>Si
(2)Mg　Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO的晶格能大
(3)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的π鍵　原子　分子　
Mg2＋，離子半徑：Mg2＋＜Ca2＋，所以熔點(diǎn)：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個Mg2＋周圍與它最鄰近且等距離的Mg2＋有12個。
答案：(1)2　8
(2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl
(3)F－　(4)TiN>MgO>CaO>KCl　12
3．鉻的同位素有 Cr、Cr、Cr、Cr。鉻及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：
(1)基態(tài) Cr的價(jià)層電子排布圖為____________________________________________。
(2)交警用“酒精儀”查酒駕，其化學(xué)反應(yīng)原理為2K2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋8H2SO4―→3CH3COOH＋2Cr2(SO4)3＋2K2SO4＋11H2O。
①CH3CH2OH、CH3COOH的沸點(diǎn)高于對應(yīng)的CH3OCH3(二甲醚)、HCOOCH3(甲酸甲酯)，主要原因是__________________________________________________。
②CH3COOH分子中碳原子的雜化類型是______________；
CH3COOH分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為____________。
③K2SO4晶體中陰離子的立體構(gòu)型是______________。該反應(yīng)中，只含極性鍵的極性分子有__________(填分子式)。
(3)CrF3晶體、CrBr3晶體的熔點(diǎn)分別為1 100 ℃以上、79 ℃，其可能的原因是________________________________________________________________________________。
(4)晶體鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其堆積模型為______________；鉻原子的配位數(shù)為______。

(5)鉻的一種氧化物晶胞如圖乙所示。六棱柱邊長為a nm，高為b nm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。該晶體的化學(xué)式為____________；該晶體的密度ρ＝____________ g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。
解析：(1)基態(tài)鉻原子的價(jià)層電子排布式為3d54s1。(2)①乙醇、乙酸分子間存在氫鍵，氫鍵比范德華力強(qiáng)，所以，乙醇的沸點(diǎn)高于二甲醚，乙酸的沸點(diǎn)高于甲酸甲酯。②CH3COOH分子中—CH3中碳原子采用sp3雜化，—COOH中碳原子采用sp2雜化。單鍵都是σ鍵，1個碳氧雙鍵含1個σ鍵和1個π鍵，故CH3COOH分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為7∶1。③K2SO4的陰離子是SO，SO的立體構(gòu)型是正四面體形，乙醇、乙酸分子中存在碳碳非極性鍵，H2O、H2SO4分子中只含極性鍵。(3)三氟化鉻、三溴化鉻的晶體類型不同，故熔點(diǎn)相差較大。(4)圖甲為體心立方堆積，鉻原子的配位數(shù)為8。(5)根據(jù)均攤法，1個晶胞含4個鉻離子，含氧離子數(shù)目為12×1/6＋2×1/2＋3＝6，則該晶體的化學(xué)式為Cr2O3。六棱柱的底由6個正三角形組成，每個正三角形的面積為a2。
答案：(1)
(2)①CH3CH2OH、CH3COOH分子間存在氫鍵
②sp2、sp3　7∶1　③正四面體形　H2O、H2SO4
(3)CrF3是離子晶體，CrBr3是分子晶體，離子鍵比分子間作用力強(qiáng)
(4)體心立方堆積　8
(5)Cr2O3　
4．尿素是含氮量極高的氮肥，在適當(dāng)條件下NH3與CO2作用可轉(zhuǎn)化為尿素：2NH3＋CO2―→CO(NH2)2＋H2O。
(1)寫出基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布圖：______________________________________，
上述反應(yīng)涉及元素中，電負(fù)性最大的是______，C、N、O屬于同一周期，其中______兩種元素第一電離能之差最大。
(2)上述反應(yīng)中，碳原子的雜化軌道類型變化為____________________________；NH3、CO2、H2O三種分子中共價(jià)鍵的鍵角由大到小的順序?yàn)開________________________；
CO2分子中存在極性鍵，但它是非極性分子，其原因是__________________________。
(3)已知尿素的熔點(diǎn)為132.7 ℃，則其晶體類型為__________，研究表明，尿素晶體存在分子間氫鍵，請表示出尿素晶體中的兩類氫鍵：__________________________________。
(4)碳元素能形成多種同素異形體，其中金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。則一個晶胞的質(zhì)量是______，該晶胞的空間利用率為________(用含π的式子表示)。
解析：(1)非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，故電負(fù)性最大的元素是氧元素，C、N、O三種元素的第一電離能大小順序?yàn)镹>O>C，故氮、碳元素的第一電離能之差最大。(2)CO2中碳原子為sp雜化，尿素中碳原子為sp2雜化。NH3、CO2、H2O三種分子中，CO2屬于直線形分子，鍵角為180°，另外兩種分子的中心原子均為sp3雜化，但水分子中有2對孤電子對，故鍵角小于NH3分子中的鍵角。CO2分子是直線形分子，其正負(fù)電荷中心重合，故為非極性分子。(3)由尿素的熔點(diǎn)知其是分子晶體。尿素分子中的兩個氮原子、一個氧原子上均有孤電子對，且尿素分子中有4個氫原子，所以氫鍵類型為N—H…N、N—H…O。(4)每個晶胞中，8個頂點(diǎn)、6個面上各有一個原子，晶胞內(nèi)有4個原子，故一個金剛石晶胞中共有8個碳原子，物質(zhì)的量為 mol，質(zhì)量為 g。設(shè)晶胞參數(shù)為a，則晶胞面對角線長度為a，設(shè)碳原子半徑為r，則晶胞體對角線長度為8r，a2＋(a)2＝(8r)2，r＝a，8個碳原子的總體積為8×πr3，晶胞的體積為a3，由此求出空間利用率為π。
答案：(1)　氧(或O)　氮與碳(或N與C)
(2)由sp雜化轉(zhuǎn)化為sp2雜化　CO2>NH3>H2O　CO2分子是直線形分子，其正負(fù)電荷中心重合
(3)分子晶體　N—H…N、N—H…O　(4) g　π
5．(2020·東營質(zhì)檢)石墨、石墨烯及金剛石是碳的同素異形體。
(1)以Ni-Cr-Fe為催化劑，一定條件下可將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石?；鶓B(tài)Fe原子未成對電子數(shù)為______。設(shè)石墨晶體中碳碳鍵的鍵長為a m，金剛石晶體中碳碳鍵的鍵長為b m，則a______(填“>”“