复习题名师教学设计2

晶体复习题

一、单选题

1．关于钾型晶胞结构(如图)的叙述中正确的是(

)

A. 是密置层的一种堆积方式

B. 晶胞是六棱柱

C. 每个晶胞内含2个原子

D. 每个晶胞内含6个原子

2．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是（ ）

A. ①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方，④为面心立方最密堆积

B. 空间利用率的大小关系为①<②<③<④

C. 晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12

D. 每个晶胞含有的原子数分别为①1，②2，③2，④4

3．下列叙述不正确的是（

）

A．金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点依次降低

2＋2－B．CaO晶体结构与NaCl晶体结构相似，每个CaO晶胞中含有4个Ca和4个O

－1－3C．设NaCl的摩尔质量为M g·mol，NaCl的密度为ρ g·cm，阿伏加德罗常数为NA mol，在NaCl晶体中，两个距离最近的Cl中心间的距离为2·3－1－M cm

2NAD．X、Y可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角位置，则该晶体的组成式为XY3

二、填空题

4．（15分）

【化学

―

选修 3 物质结构与性质】

氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题：

（1）基态氮原子的价电子排布图为 。

（2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为 形，阳离子中氮的杂化方式为 。

（3）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X (X的晶体结构如图所示），工业制备 X 的化学方程式为 。

试卷第1页，总4页

（4）X晶体中包含的化学键类型为 （填字母标号）。

A ．离子键 B ．共价键 C ．配位键 D ．金属键

（5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因 是 。

3（6）若X的密度为ρg/cm，则晶体中最近的两个Al 原子的距离为 cm （阿伏加德罗常数用 NA表示，不必化简）。

5．硫、钴及其相关化合物用途非常广泛。回答下列问题:

（1）基态Co原子价电子轨道排布式为________，第四电离能I4(Co) < I4(Fe)，其原因是_______；Co 与Ca同周期且最外层电子数相同，单质钴的熔沸点均比钙大，其原因是_______.

（2）

单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3，S32-的几何形状是_______，中心原子杂化方式是_______，与其互为等电子体的分子是_______ (举1例)。

（3） K 和Na位于同主族，K2S的熔点为840℃，Na2S的熔点为950℃，前者熔点较低的原因是_______

。

（4）S 与O、Se、Te位于同一主族，它们的氢化物的沸点如右图所示，沸点按图像所示变为的原因是_______

。

（5）钴的一种化合物晶胞结构如下图所示。

①已知A点的原子坐标参数为为(0，0，0)，B点为(，0，)，则C点的原子坐标参数

为_____。

②已知晶胞参数为a=0.5485nm,则该晶体的密度为_____g/cm3 (列出计算表达式即可)。

三、解答题

6．判断下列晶体类型：

(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解。属___________。

(2)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 500 ℃，硬度大。属___________________。

(3)AlCl3：熔点190 ℃，沸点180 ℃，易升华。属________________。

(4)苛性钾：熔点300 ℃，沸点1 320 ℃，溶于水能导电，晶体不导电。属____________。

四、综合题

7．(1)如图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有________试卷第2页，总4页

个与之紧邻且等距离的CO2分子。在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为____________________________，反应的化学方程式是__________________。

(2)下列三种晶体①CO2，②CS2，③SiO2的熔点由高到低的顺序是________>________>________(用序号填空)，其原因是___________________________________________________。

8．硫、钴及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Co原子价电子轨道排布式为________________，第四电离能I4(Co)

2-(2)单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3，S3的几何形状是_______________，中心原子杂化方式是______________，与其互为等电子体的分子是_____________(举1例)。

(3)K和Na位于同主族，K2S的熔点为840℃，Na2S的熔点为950℃，前者熔点较低的原因是______。

(4)S与O、Se、Te位于同一主族，它们的氢化物的沸点如下图所示，沸点按图像所示变化的原因是___________________。

(5)钴的一种化合物晶胞结构如下图所示。

①已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B点为（_），

，0)，则C点的原子坐标参数为____。

-3②已知晶胞参数为a=0.5485nm，则该晶体的密度为____________g·cm(列出计算表达式即可)。

9．根据最新报道，贵州发现超大型锰矿，整个矿区资源量超两亿吨。锰矿是继铁矿、铝矿之后，排在第三位的金属矿产，属国家战略紧铁矿产之一，在电池、磁性新材料等方面都有广泛应用。中国是全球最大的锰矿石和锰系材料生产、清费大国，回答下列问题:

（1）基态锰原子的价层电子排布式为_________。

（2）铜锰氧化物(CuMn2O4) 能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。

①CO 和N2 互为等电于体。CO 分子中σ键和π键数目之比为________。

②HCHO分子的H-C-H 键角______(填“大于”“小于”或“等于”)CO2的键角，理由是试卷第3页，总4页

__________。

③

向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶被中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。CO32-的空间构型是____________。

（3）晶体熔点: Fe2O3晶体______Al2O3晶体(填“>”“<”或“=”)，理由是___________。

（4）锰、铁的第三电离能(I3) 较大的是_______(填素符号)。

（5）

铝晶胞如图26甲所示。铝晶胞中，铝原子的配位数为________。已知铝的晶体密度为ρ g·cm-3，N A代表阿伏加德罗常数的值，设铝原子的半径为rpm，则r=_______。

（6）锰晶胞如图乙所示。已知锰晶胞参数为a nm。设锰晶胞中两个锰原子核之间最短距离为dnm，则d=_____。锰晶胞中Mn 的空间利用率φ=____________。

试卷第4页，总4页

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参考答案

1．C 【解析】根据金属钾晶体的结构图可知，在晶胞中钾原子分布在晶胞的体心和八个顶点，是体心立方堆积，是一种非密置层堆积，选项A错误；晶胞的形状是立方体，选项B错误；利用均摊可计算出每个晶胞中所含有的原子数为8×+1=2，选项C正确，选项D错误，答案选C。

2．D 【解析】A．①为简单立方堆积、②为体心立方堆积，③为六方最密堆积、④为面心立方最密堆积，故A错误；B．空间利用率：①52%、②68%、③74%、④74%，所以原子利用率顺序：①＜②＜③=④，故B错误；C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④中配位数18111=12，故C错误；D．①中原子个数=8×=1、②中原子个数=1+8×=2、③中原288111子个数=1+8×=2、④中原子个数=8×+6×=4，故D正确；故选D。

882=3×8×点睛：本题考查金属堆积，侧重考查学生空间想象能力、计算能力，知道每种堆积模型中典型金属，难点是计算配位数，通过本题的解答，对于基础知识要加强记忆。

3．D

【解析】A项，键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，键的强度C—C>C—Si>Si—Si，故熔点按金刚＋石、碳化硅、晶体硅的顺序依次降低，正确； B项，由一个NaCl晶胞中含有4个Na和4－2＋2－＋－个Cl可知，每个CaO晶胞中含有4个Ca和4个O；C项，设Na和Cl的最近距离为a cm，则两个最近的Cl间的距离为－3aa2a，又·N＝M，即a＝34AM－，所以Cl间2NA的最近距离为2·3M1 cm；D项，1个晶胞中含有X：12×＝3，1个晶胞中含有Y：2NA48×1＝1，该晶体的化学式为X3Y或YX3，该项错误。

8；（2）直线，sp；（3）Al2O3+N2+3C高温

2AlN+3CO；（4）BC；4．（1）（5）氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能；

（6）21643

2NA【解析】

试题分析：（1）7号元素N的基态氮原子的价电子排布图为；（2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为直线形；阳离子中氮的杂化方式为sp杂化；（3）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气、氧化铝和答案第1页，总4页

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碳在一定条件下反应生成CO和X (X的晶体结构如图所示），工业制备 X 的化学方程式为Al2O3+N2+3C高温

2AlN+3CO；（4）根据X晶体结构示意图可知：在X中包含的化学键类型为共价键、配位键，因此选项是B、C．

（5）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，其原因是氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键3键能大于Al—N键键能，断裂共价键消耗的能量高；（6）若X的密度为ρg/cm，在晶体中最近的两个Al 原子的距离为晶胞的面对角线的一半，在每个晶胞中含有Al:8×1/8+6×1/3=4;含有N：4个，即在一个晶胞中含有4个AlN，根据密度计算公式ρ=mV可得V=m÷ρ=164441．所以晶胞的边长L=3V3．则晶体中最近的两个Al 原NNAA21643．

2NA子的距离为a=考点：考查物质结构、原子的杂化方式、物质制取方程式的书写、晶体中原子之间的距离、物质熔点的比较的知识。

5．

铁失去的是较稳定的3d5的一个电子，钴失去的是3d6上的一个电子

钴的原子半径比钙小，价电子数比钙多，钴中金属键比钙中强

V形

sp3

OF2或Cl2O

K+的半径比Na+大，K2S的晶格能比Na2S小

H2O间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高，H2S、H2Se及H2Te的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高

（

，

，

）

【解析】（1）Co为27号元素，位于元素周期表第四周期，第八族元素，基态Co原子价电

子轨道排布式为。因为铁容易失去2个电子显+2价，第四电离能是失去的较稳定的3d5的一个电子，而钴失去的是3d6上的一个电子，所以I4(Co) < I4(Fe)。答案：铁失去的是较稳定的3d5的一个电子，钴失去的是3d6上的一个电子。

（2）

因为CaS3是离子晶体，

S32-的几何形状是

V形，中心原子杂化方式是sp3，电子体是指价电子数和原子数相同的分子离子或原子，所以与S32-互为等电子体的分子是OF2或Cl2O。

（3） K 和Na位于同主族， K的离子半径比 Na离子半径大，Na2S形成的离子键比

K2S的离子键强，K2S的晶格能比Na2S小，所以K2S比

Na2S的熔点低。答案：K2S的晶格能比Na2S小。

（4）S 与O、Se、Te位于同一主族，由图知它们的氢化物的沸点是H2O>H2Te>H2 Se >H2S ，其原因是H2O分子间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高；而H2S、H2Se及H2Te的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高。

答案第2页，总4页

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①已知A点的原子坐标参数为为(0，0，0)，

B点是面心上的点，坐标参数B点为(

，0，

)，C点是体心上的点，以C点分别想三个面做垂，数值分别距离A点为1/2，所以C点在体心)，点的原子坐标参数为（，，）。

②根据晶胞可知：Ti为立方体的顶点，O为立方体面心上的点，Co为立方体体心上的点，化学式为8

1/8=1个Ti 1/2

6=3个O, 1个钛，化学式为TiCoO3,其密度为p=m/V

=nM /V，因为晶胞参数为a=0.5485nm,所以晶体的密度为

g/cm3

。

6．

分子晶体

原子晶体

分子晶体

离子晶体

【解析】（1）SiI4为低熔沸点化合物，为分子晶体；（2）熔沸点高，硬度大，是典型的原子晶体的特征，故硼为原子晶体；(3)AlCl3为低熔沸点化合物，为分子晶体；(4)苛性钾为高熔沸点化合物，溶于水能导电，属于离子化合物。

7．

12

镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成

2Mg＋CO22MgO＋C

③

②

①

SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2

【解析】(1)干冰是分子晶体，二氧化碳分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的二氧化碳分子为例，与它距离最近的二氧化碳分子分布在与该顶点相连接的12个面的面心上；镁粉在干冰内继续燃烧，发出耀眼的白光，有黑色固体生成；镁与二氧化碳在点燃的条件下反应生成氧化镁和碳，方程式2Mg＋CO22MgO＋C；正确答案：12；镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成。

(2)二氧化硅为原子晶体，熔点高，CO2和CS2为分子晶体，结构相似，相对分子质量越大熔点越高，所以三种物质的熔点顺序是③

>②

>①正确答案：③、②、①；

SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2。

8．

铁失去的是较稳定的3d的一个电子，钴失去的是3d上的56一个电子(2分)钴的原子半径比钙小，价电子数比钙多，钴中金属键比钙中强

V形

sp3

+OF2或Cl2O

K+的半径比Na大，K2S的晶格能比Na2S小

H2O间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高；H2S、H2Se及H2Te的结构相似，随着相对分子质量增大，范德华力增强，所以沸点升高

(

，

，

)

答案第3页，总4页

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【解析】(1)基态Co原子价电子3d4s,轨道排布式为562；第四电离能6I4(Co)

，形成δ键的数目是2，sp杂化，几何形状是

V形；与其互为等电子体的分3子是

OF2或Cl2O

；(3)K和Na位于同主族，K2S的熔点为840℃，Na2S的熔点为950℃，前者++熔点较低的原因是：两者都是离子晶体，K的半径比Na大，K2S的晶格能比Na2S小

；（4）H2O间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高；H2S、H2Se及H2Te的结构相似，随着相对分子质量增大，范德华力增强，所以沸点升高；（5）①已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B是面心，B点为(，，0)，C是体心，则C点的原子坐标参数为(，，)

；立方

晶胞顶点粒子占1/8，面粒子占1/2，晶胞内部原子为整个晶胞所有，因此一个晶胞中含有Ti的个数为8×1/8=1，O原子个数6×1/2=3，含有Co的个数为1，取1mol晶胞，则1mol晶胞的质量为48+16×3+59=155g，1mol晶胞含有NA个晶胞，记晶胞参数为-7a=0.5485nm=0.5485×10cm，则一个晶胞的体积为V0=a3cm3，因此晶胞的密度为ρ=m/NAV0=155/NAa3g·cm3=

g·cm3。

－－ 点睛：本题考查物质结构知识，包括核外电子排布式的书写，杂化轨道理论，晶胞的计算．题目考查较为综合。难点：原子坐标的书写是大学无机化学的内容，事实上原子坐标各参数取值范围在在[0，1）之间，晶胞是无限重复并置的，简言之“1”即“0”，这里还需借助立体几何知识求解，能力考查要求是比较高的。

9．

3d54s2

1︰2

小于

HCHO中C为sp2杂化，CO2中C为sp杂化

<

平面三角形

氧化铝、氧化铁都是离子晶体，铝离子半径小于铁离子，氧化铝的晶格能较大

Mn

12

（或

）

【解析】（1）锰是25号元素，3d和4s上的电子是其价电子，根据构造原理知其价电子排布式为：3d54s2

；（2）①CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为1：2；②HCHO中C为sp2杂化，CO2中C为sp杂化，在中心原子无孤对电子的情况下，sp杂化键角为180°，22-sp杂化键角为120°，故HCHO分子的H-C-H 键角小于CO2的键角；③CO3中C原子形成3个δ键，没有孤电子对，则应为平面三角形；(3)氧化铝、氧化铁都是离子晶体，铝离子半径小于铁离子，氧化铝的晶格能较大，故晶体熔点: Fe2O3晶体

，面对角线（即4个原子半径）

，

，根据

，

（6）设锰原子的半径为

nm，体对角线（即4个

；

原子半径）

，

径），

，两原子核间最短距离是顶角到体心的距离（即2个原子半

。锰晶胞中锰的空间利用率等于两个锰原子的体积除以立方体的体积，即

（或

68%）。

答案第4页，总4页