复习题教学设计实例

课时分层训练(三十六)

晶体结构与性质

A组

专项基础达标

(建议用时：30分钟) 1．(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________。SiC晶体和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________。

【导学号：95812298】

(2)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是_____________________。

(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成上述π键，而Si、O原子间不能形成上述π键：_____________________，

SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点CO2________SiO2(填“＜”“＝”或“＞”)。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO、CO2、Mg六种晶体的构成微粒分别是____________________，熔化时克服的微粒间的作用力分别是__________。

[解析]

(1)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以C原子杂化方式是sp3，因为Si—C的键长小于Si—Si，所以熔点碳化硅＞晶体硅。

(2)SiC电子总数是20个，则该氧化物为MgO；晶格能与所构成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高。

(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键，SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2＞CO2。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破

1

坏共价键；Mg为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键，CO2为分子晶体，由分子构成，CO2分子间以分子间作用力结合；MgO为离子晶体，由Mg2＋和O2－构成，熔化时破坏离子键。

[答案]

(1)sp3

共价键

SiC＞Si (2)Mg

Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大

(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键

原子

分子

＜

(4)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自由电子

共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、金属键

2．(1)①科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯与钾的化合物，该物质在低温时是一种超导体，其晶胞如图所示，该物质中K原子和C60分子的个数比为________。

【导学号：95812299】

②继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点Si60>N60>C60，而破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60，其原因是__________________________。

(2)铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为127.8 pm，列式计算晶体铜的密度__________________________________________________________。

(3)A是周期表中电负性最大的元素，A与钙可组成离子化合物，其晶胞结构如图所示，该化合物的电子式是__________________。已知该化合物晶胞1/8的体积为2.0×10－23 cm3，求该离子化合物的密度，请列式并计算(结果保留一位小数)：__________________________________。

11[解析]

(1)①K处于晶胞表面：12×2＝6，C60处于晶胞顶点和体心：8×8＋

2

1＝2。故K原子和C60分子的个数比为：6∶2＝3∶1。

②熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。

(2)晶胞边长22r(Cu)，晶胞含有Cu为4，M(Cu)＝64，

ρ＝64×4cm－3)。

－103＝9.0 (g·NA22×127.8×10，

(3)A为F，与Ca形成CaF2，电子式为119＋2×402.0×10－23－3ρ＝×6.02×10cm23＝3.2(g·)。

[答案]

(1)①3∶1 ②结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60>N60>C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60>C60>Si60

4×64(2)cm－3) －103＝9.0(g·NA×22×127.8×10(3)

119＋2×40 g·mol－12.0×10－23 cm×6.02×10 mol323－1＝3.2 g·cm－3

3．(2017·甘肃重点中学联考)(1)三聚氰胺()中六元环结构与苯环类似，它与硝基苯的相对分子质量之差为3，三聚氰胺的熔点为354 ℃，硝基苯的熔点是5.7

℃。

【导学号：95812300】

①三聚氰胺中，环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为________。

②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是__________。

(2)一定条件下，碳、氮两种元素可形成一种化合物，该化合物可作耐磨材料，其熔点________(填“高于”、“低于”或“无法判断”)金刚石的熔点。

3

(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为________，若该晶胞的参数为d

nm，则该合金的密度为______________(不必化简，用NA表示阿伏加德罗常数)。

[解析]

(1)①三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个σ键、3个σ键，均还有一个孤电子对，故价层电子对数分别为3、4，杂化轨道类型分别为sp2、sp3。②三聚氰胺中存在N—H键，分子间能形成氢键，导致熔点升高，硝基苯分子间不能形成氢键，故熔点较低。(2)因氮的原子半径小于碳的原子半径，故键能C—N>C—C，因而金刚石的熔点较低。(3)依据均摊规则，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为Mg2Fe，一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质4416量为N×104 g＝N

g,1 nm＝10－7 cm，体积为10－21d3 cm3，由此可求出其密度。

AA[答案]

(1)①sp2、sp3

②三聚氰胺分子间能形成氢键，但硝基苯分子间不能形成氢键

(2)高于

(3)Mg2Fe

416

g·cm－3(或其他合理答案) 310d

NA－214．现有几组物质的熔点(℃)数据：

A组

金刚石：3 550 ℃

硅晶体：1 410 ℃

硼晶体：2 300 ℃

二氧化硅：1 723 ℃

据此回答下列问题：

(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。

(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。

①有金属光泽

②导电性

③导热性

④延展性

(3)C组中HF熔点反常是由于_____________________________________。

4 B组

Li：181 ℃

C组

HF：－83 ℃

D组

NaCl：801 ℃

Na：98 ℃

HCl：－115 ℃

KCl：776 ℃

K：64 ℃

Rb：39 ℃

HBr：－89 ℃

RbCl：718 ℃

HI：－51 ℃

CsCl：645 ℃

(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。

①硬度小

②水溶液能导电

③固体能导电

④熔融状态能导电

(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为

___________________________________________ [解析]

(1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。

[答案]

(1)原子

共价键

(2)①②③④

(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)

(4)②④

(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)

B组

专项能力提升

(建议用时：15分钟) 5．(2017·陕西西北九校联考)现有aX、bY、cZ、dW、eM、gN六种短周期非金属元素，a＋b＝c，a＋c＝d，a＋d＝e，d＋e＝g，Z、M、N的单质均有两种或多种同素异形体，请回答下列问题：

【导学号：95812301】

Ⅰ.(1)N元素位于元素周期表的________区，价层电子排布式为________。

(2)Z、W、M元素的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。

(3)Z2X4、W2X4两种化合物的沸点高低关系为________(用化学式表示)。

Ⅱ.YN是一种耐磨材料，其结构与金刚石相似，如图为其晶体结构单元，它可由Y的三溴化物和N的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。

5

(1)Y的三溴化物中Y原子的杂化方式为________，N的三溴化物分子的立体构型为________。

(2)写出合成YN的化学方程式________________________。

(3)已知晶体中Y与N原子的最近距离为a pm，则该晶体的密度的表达式为________________ g·cm－3(不需化简)。

[解析]

将短周期元素中的非金属元素列举出来，然后结合质子数之间的关系及Z、M、N单质均有两种或多种同素异形体，可确定出X、Y、Z、W、M、N六种元素分别为H、B、C、N、O、P。

Ⅰ.(1)磷元素处于周期表的p区，其价层电子排布式为3s23p3。

(2)氮元素2p轨道处于半充满状态，第一电离能反常，比氧元素的高。

(3)N2H4分子间存在氢键，沸点比C2H4的高。

Ⅱ.(1)BBr3分子中成键电子对数为3，孤电子对数为0，B原子采用sp2杂化。PBr3分子中成键电子对数为3，孤电子对数为1，分子的立体构型为三角锥形。1(3)BP晶胞中B、P原子最近距离为体对角线的4，每个晶胞中含有4个BP,1 pm＝10－10 cm，则该晶体的密度为4×42－3

g·cm。

4－103NA×a×103[答案]

Ⅰ.(1)p

3s23p3

(2)N>O>C (3)N2H4>C2H4

Ⅱ.(1)sp2

三角锥形

高温(2)BBr3＋PBr3＋3H2=====BP＋6HBr (3)4×42

4NA×a×10－1033

6

6．(1)PrO2的晶体结构与CaF2相似，晶胞中Pr原子位于面心和顶点，则PrO2的晶胞中有________个氧原子。Ce(铈)单质为面心立方晶体，其晶胞参数为a＝516 pm，晶胞中Ce原子的配位数为________，列式表示Ce单质的密度________g·cm－3(列式即可)。

(2)已知C的原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，有＋1、＋2两种常见化合价。

C晶体的堆积方式如图所示，设C原子半径为r cm，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶胞中C原子的配位数为________，C晶体的密度为________g·cm－3(要求写表达式，可以不化简)。

(3)①FeO晶胞结构如图甲所示，FeO晶体中Fe2＋配位数为________。

②铁有δ、γ、α三种同素异形体(如图乙)，则δ晶胞原子堆积名称为________。若α­Fe晶胞边长为a，γ­Fe晶胞边长为b，则两种晶体密度比为________。

图甲

图乙

[解析]

(1)晶胞中Pr原子位于面心和顶点，通过均摊法知晶胞中含4个Pr原子，再结合PrO2的化学式可知，此晶胞中应有8个氧原子；Ce(铈)单质为面心立方晶体，以晶胞顶点的铈原子为例，与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上，这样的面有12个，晶胞中铈原子位于顶点和面心，数目为8×1/8＋6×1/2＝4，该晶胞的体积为a3，该晶胞的质量为m＝4M/NA，4×MNA4×140m－3－根据ρ＝V可知，密度为a3

g·cm＝cm3。

－103

g·236.02×10×516×10(2)铜是面心立方最密堆积，则根据晶胞结构可知铜原子的配位数为12。晶11胞中铜原子的个数8×8＋6×2＝4。铜原子半径为r cm，则面心对角线为4r cm，

7

64×422r3·ρ所以立方体的边长是22r cm，则64×NA＝4，解得ρ＝。

NA·22r3(3)①根据FeO的晶胞结构，可知Fe2＋配位数为6(上、下、左、右、前、后)。②δ晶胞原子堆积名称为体心立方密堆积。根据晶胞结构可知，α­Fe晶胞、γ­Fe4×5656晶胞中含有的铁原子分别为1个和4个，所以有：ρ(α-Fe)＝N·ρ(γ­Fe)＝3，NA·b3，Aaα­Fe和γ­Fe两种晶体的密度比为b3∶4a3。

[答案]

(1)8

12

(2)12

4×140

6.02×1023×516×10－10364×4

(3)①6

②体心立方密堆积

NA·22r3b3∶4a3

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