知识讲解_晶体的常识 分子晶体与原子晶体_提高

1 晶体的常识 分子晶体与原子晶体 【学习目标】 1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图； 2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成； 3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系； 4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。 【要点梳理】 要点一、晶体与非晶体【高清课堂：分子晶体与原子晶体#晶体与非晶体】 1、概念： ①晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。 晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。 ②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。非晶 体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质 要点诠释：晶体与非晶体的区分： 晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。周期性是晶体结构最基本的特 征。许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只 不过晶粒太小了。 晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体，进行 X—射线衍射实验，X 射线透过晶体时发生衍射现象。 特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。 2、分类： 　 3、晶体与非晶体的本质差异： 　 自范性 微观结构 晶体 有（能自发呈现多面体外形） 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有（不能自发呈现多面体外形） 原子排列相对无序 说明： ①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过 程的实现仍需一定的条件。例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能 下泻； ②晶体自范性的条件之一：生长速率适当； ③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 4、晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固，例：熔融态的二氧化硅，快速冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)； ③溶质从溶液中析出。 5、晶体的特性：2 ①有规则的几何外形； ②有固定的熔沸点； ③各向异性（强度、导热性、光学性质等）； 　说明：因研究角度不同而产生差异，即为各向异性。 　例如：蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同； 　　　　石墨在与层垂直的方向上的导电率是层平行的方向上的导电率 1/104。 ④自发的形成多面体外形； ⑤有特定的对称性； ⑥使 X 射线产生衍射。 要点二、晶胞【高清课堂：分子晶体与原子晶体#晶胞】 1、定义：晶体中重复出现的最基本的结构单元。 晶体可看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙，所谓“并置” 是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 说明：划分晶胞要遵循 2 个原则：一是尽可能反应晶体内部结构的对称性，二是尽可能小。 2、三种典型的立方晶体结构： 　　　　　　　 说明：晶胞的顶角原子是 8 个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是 4 个晶胞共用的，晶胞面上的原子是 2 个晶 胞共用的。 3、晶胞中原子个数的计算： 位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/8； 位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/4； 位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/2； 位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1。 要点三、晶胞中原子个数的计算： 在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为 这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶 胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例，这就是 分摊法。分摊法的根本目的是算出一个晶胞单独占有的各类原子 的个数。 分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被 x 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是 1/x。在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱 上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子。 每个顶点被 8 个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只 占 1/8 份额；每条棱被 4 个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的 每个原子只占 1/4 份额；每个面被 2 个晶胞共有，所以晶胞对自己3 面上（不含棱）的每个原子只占 1/2 份额；晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。 ①每个晶胞涉及 A 原子数目 m 个，每个 A 原子为 n 个晶胞共有，则每个晶胞占有 A 原子：m×1/n。 ②计算方法 位置 顶点 棱边 面心 体心 贡献 1/8 1/4 1/2 1 要点四、判断晶体类型的依据： (1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用 对于分子晶体,构成晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力； 对于原子晶体，构成晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键。 (2)看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度等) 一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是：原子晶体>分子晶体。原子晶体比分子晶体的熔沸点高得多。 (3)依据物质的分类判断 金属氧化物（如 K2O、Na2O2 等）、强碱（如 NaOH、KOH 等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非 金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除 SiO2 外）、酸、绝大多数有 机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体 化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。 要点五、晶体熔、沸点比较规律： （1）不同晶体类型的物质：原子晶体>分子晶体； （2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部粒子间的作用力，作用力越大，熔沸点越高。 原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体 熔沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。 分子晶体：分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高， 　　　如熔沸点：O2>N2、HI>HBr>HCl。 　　　组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高， 如熔沸点：CO>N2。 由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径、分子晶体→分子间 作用力→相对分子质量。 要点六、分子晶体【高清课堂：分子晶体与原子晶体#分子晶体】 1、定义： 含分子的晶体称为分子晶体，也就是说，分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体。 例：干冰晶体中只含有 CO2 分子，碘晶体中只含有 I2 分子。 2、构成微粒：分子。 3、微粒间的作用力：分子间作用力——范德华力和氢键 一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高。 但是有些氢化物的熔点和沸点的递变不完全符合此规律。例如： H2O 的沸点就出现反常。因为 H2O 分子之间 的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力）。 氢键形成的过程： ①氢键形成的条件：半径小，吸引电子能力强的原子（N、O、F）与 H 原子； ②氢键的定义：半径小、吸引电子能力强的原子与 H 原子之间的静电吸引作用。氢键可看作是一种比较强 的分子间作用力； ③氢键对物质性质的影响：氢键使物质的熔沸点升高。如 H2O、HF、NH3 的沸点出现反常现象。4 4、较典型的分子晶体： ①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等； ②部分非金属单质，如卤素 X2、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳 60(C60)等； ③部分非金属氧化物，如 CO2、P4O6、P4O10、SO2 等； ④几乎所有的酸； ⑤绝大多数有机物的晶体。 5、分子晶体的物理特性： 熔沸点较低、易升华、硬度小。一般都是绝缘体，固态和熔融状态都不导电。 6、分子晶体的结构特点： ①对于大多数分子晶体结构，如果分子间作用力只是范德华力。以一个分子为中心，其周围通常可以有几 个紧邻的分子。如 O2、C60，把这一特征叫做分子紧密堆积。 　　　　　　 实例：干冰的晶体结构晶胞模型。 干冰晶体中 CO2 分子之间只存在分子间作用力不存在氢键，因此干冰中 CO2 分子紧密堆积。每个 CO2 分子周围，最近且等距离的 CO2 分子数目有 12 个。 一个 CO2 分子处于三个相互垂直的面的中心，在每个面上，处于四个对 角线上各有一个 CO2 分子，所以每个 CO2 分子周围最近且等距离的 CO2 分子 数目是 12 个。 ②分子间除范德华力外还有其他作用力（如氢键），如果分子间存在着氢 键，分子就不会采取紧密堆积的方式。 实例：冰的晶体结构。 在冰的晶体中，每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子，形成正四面体。 氢键不是化学键，比共价键弱得多却跟共价键一样具有方向性，而氢键的存在 迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 4 个相邻水分子的相互吸 引，这一排列使冰晶体中空间利用率不高，皆有相当大的空隙，使得冰的密度 减小。 说明：分子的密度取决于晶体的体积，取决于紧密堆积程度，分子晶体的 紧密堆积由两个因素决定：范德华力和分子间氢键。 要点七、原子晶体：【高清课堂：分子晶体与原子晶体#原子晶体】 1、定义：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 2、构成微粒：原子。5 3、微粒间的作用力：共价键。 4、原子晶体的物理性质： 熔、沸点很高，硬度很大；难溶于一般的溶剂；不导电。 5、常见的原子晶体： ①某些非金属单质，如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)等； ②某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)等； ③某些氧化物，如氧化铝(Al2O3)等。 小结： ①原子晶体可以为单质，也可是化合物； ②原子晶体中微粒间的作用力为较强的共价键； ③由于原子晶体中，原子间用较强的共价键相结合，因而熔、沸点很高、硬度很大，并难溶于溶剂； ④原子晶体中，原子按一定规律在空间排列（见课本金刚石晶体结构示意图）； ⑤原子晶体熔点的比较，其实质为键能的比较，可视为成键的两原子核间距离的比较，即键长的比较； ⑥原子晶体中不存在单个分子，原子晶体的化学式不代表其分子式。 6、典型的原子晶体——金刚石 ①金刚石中每个 C 原子以 sp3 杂化，每个碳原子被相邻的 4 个碳原子包围， 以 σ 键跟 4 个碳原子相连，形成四面体。这些四面体向空间发展，构成一个坚实 的、彼此联结的空间网状晶体。每个 C-C 键长相等，键角均为 109°28′。 ②晶体中最小环由 6 个 C 组成且不共平面，每个 C 原子周围形成 4 个共价键， 每 2 个共价键即可形成 1 个六元环，则可形成 6 个六元环，每个共价键被 2 个六 元环共用，所以一个 C 原子可连接 12 个六元环。1 个环中平均含有 6×1/12=1/2 个 C 原子，含 C-C 键数为 6×1/6=1。 注意：石墨虽和金刚石都是由碳原子形成的单质,但石墨是一种混合型晶体。层内存在共价键,层间以分子 间作用力结合,兼具有原子晶体、分子晶体的特征。层内，每个碳原子与其他 3 个碳原子形成 C-C 键，构成正六 边形，键角为 120°，形成平面网状结构，因此，石墨的熔点很高；但在层与层之间以分子间作用力结合，容易 滑动，因此石墨的硬度很小。 要点诠释：各类晶体主要特征 分子晶体 原子晶体 构成晶体微粒 分子 原子 形成晶体的作用力 分子间作用力 共价键 熔沸点 较低 很高 硬度 较小 较大 导电性 固态和熔融状态都不导电 不导电 物理 性质 溶解性 相似相溶 难溶于常见溶剂 典型实例 P4、干冰、硫 金刚石、二氧化硅 【典型例题】6 类型一：晶体与非晶体的区分 例题 1 关于晶体和非晶体的说法不正确的是（ ） A、晶体和非晶体的最大区别在于物质内部的微粒能否有序地规则排列 B、晶体在合适条件下可以自发生成规则的几何外形，非晶体从液态冷却时转变为无定形体 C、晶体在不同方向上表现不同的物性质，非晶体物理性质一般不随方向的变化而改变。 D、晶体内部微粒长程有序且重复排列，非晶体内部长程无序、短程无序。 【思路点拨】本题考查晶体与非晶体的区别，注意对基本概念的理解。 【答案】D 【解析】非晶体内部微粒长程无序，短程有序，D 说法不正确。 【总结升华】晶体粒子在微观空间里的排列与结构的有序性，使晶体表现出许多与非晶体不同的性质。如 熔点、强度、导热性、光学性质等。 举一反三： 【变式 1】下列物质有固定熔、沸点的是　 （　 ） A、CuSO4 溶液　　　 B、石蜡　　　　 C、玻璃　　　　 D、白磷 【答案】D 【解析】BC 是非晶体，A 是混合物。 【变式 2】晶体与非晶体的严格判别可采用 (　) A、有否自范性　　B、有否各向同性　　C、有否固定熔点 　　D、有否周期性结构 【答案】D 【解析】晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列。 类型二：判断晶体类型的依据 例题 2 与分子晶体中分子的堆积情况无关的是（ ）。 A．范德华力无方向性和饱和性 B．氢键具有方向性和饱和性 C．分子的具体形状 D．分子内共价键的方向性和饱和性 【思路点拨】分子晶体是否密堆积与分子间作用力是否有方向性和饱和性有关。 【答案】D 【解析】分子晶体中的范德华力无方向性和饱和性，所以分子排列时可以遵循紧密堆积原理，但分子形状 如果与圆球差别很大，则会影响堆积情况，如果分子晶体中存在氢键，氢键的方向性和饱和性则会直接决定分 子的排列，分子内部的共价键不会影响分子的堆积情况。 【总结升华】判断晶体类型的方法有很多，可根据物质的分类判断，可根据构成晶体的微粒判断等，另外 要记忆常见物质的晶体类型。 举一反三： 【变式 1】氮化硼很难熔化，加热至 3000℃方可熔化，下列对氮化硼的叙述，不正确的是（　） A、氮化硼是分子晶体　　　　　　 B、氮化硼是原子晶体 C、氮化硼是离子晶体　　　　　　 D、化学式为 BN 【答案】AC 类型三：晶胞与晶体的关系 例题 3 如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是 NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一 种的某一部分：7 (1)代表金刚石的是__________（填字母，下同），其中每个碳原子与__________个碳原子最接近且距离相等。 金刚石属于__________晶体。在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环为六元环，每个 C 原子连接 个六元 环，六元环中最多有 个 C 原子在同一平面。 （2）代表石墨的是__________，每个 C 原子连接_______个六元环，每个正六边形占有的碳原子数平均为 __________个。 （3）代表 NaCl 的是__________，每个 Na+周围与它最接近且距离相等的 Na+有__________个。 （4）代表 CsCl 的是__________，它属于__________晶体，每个 Cs+与__________个 Cl-紧邻。 （5）代表干冰的是__________,它属于__________晶体，每个 CO2 分子与__________个 CO2 分子紧邻。 【思路点拨】 解答这类习题，通常采用分摊法。 【答案】（1）D　4　原子　12 4（2）E 3　2　（3）A　12　（4）C　离子　8　（5）B　分子　12 【解析】根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl 晶胞是简单的立方单元，每个 Na+ 与 6 个 Cl-紧邻，每个 Cl-又与 6 个 Na+紧邻，但观察 Na+与最近且等距离的 Na+数时要抛开 Cl-，从间结构上看 是 12 个 Na+，即 x 轴面上、y 轴面上、z 轴面上各 4 个。 CsCl 晶体由 Cs+、Cl-构成体心立方结构。 干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个 CO2 分子，称为“面心立方”。所以每个 CO2 分子在三维空间里 x、y、z三个面各紧邻 4 个 CO2，共 12 个 CO2 分子。 金刚石的基本单元是正四面体，每个 C 原子紧邻 4 个其他碳原子即每个 C 原子周围形成 4 个共价键，每 2 个共价键即可形成 1 个六元环，则可形成 6 个六元环，每个共价键被 2 个六元环共用，所以一个 C 原子可连接 12 个六元环；根据数学知识，3 个 C 原子可形成一个平面，而每个 C 原子都可构成 1 个正四面体，所以六元环 中最多有 4 个 C 原子共面。 石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻 3 个碳原子，即每个六边形占有 1 个碳原子的 1/3，所 以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是 6×1/3=2 个。 【总结升华】晶体结构、晶胞对质点的占有率类习题，最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学 式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原 子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。 举一反三： 【变式 1】（2015 福州调研）如下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式， 图中○—X、●—Y、 —Z。其中对应的化学式不正确的是________。 【答案】BE 【解析】A 图中 X、Y 原（离）子的位置、数目完全等同，化学式 XY 正确；B 图中 X、Y 的个数比为 1∶8 （8× ）=1∶1，化学式 X2Y 错误；C 图中，X 的数目： ，Y 的数目： ，化学式 X3Y 正确；D 图中，X 的数目：8× =1，Y 的数目：6× =3，Z 位于体心，数目为 1，化学式 XY 3Z 正确。E 图 不是一个平行六面体晶胞，而是一个正三棱柱结构，它分摊到的粒子数目分别为：顶点 ，水平棱上 ，竖 直棱上 ，内部 1，X 都在顶点，6 个 Y 在水平棱上，3 个 Y 在竖直棱上，Z 位于内部，所以 X、Y、Z 三种粒 子数之比为 ，化学式 X6Y9Z 不正确。 【变式 2】某物质的晶体中含 A、B、C 三种元素，其排列方式如图所示 (其中前后两面心上的 B 原子未能画出)，晶体中 A、B、C 的原子个数之比依 次为(　) A、1:3:1　 　B、2:3:1　　　C、2:2:1　 　　D、1:3:3 【答案】A 【解析】A 原子是 8 个 1/8，B 原子是 6 个 1/2，C 原子是 1. 类型四：晶体熔、沸点的比较规律 例题 4 据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似 C60的物质 N60，试推测下列有关 N60 的说法正确的 是（　　） A、N60 易溶于水 B、N60 是一种原子晶体，有较高熔点和硬度 C、N60 的熔点高于 N2 D、N60 的稳定性低于 N2 【思路点拨】不同晶体类型的熔沸点取决因素不同，熔沸点的高低有一定差异。 【答案】CD 【解析】本题是综合考查晶体的组成结构、性质以及化学键知识的综合信息题。 N60 是一种单质，无极性，不易溶于极性溶剂水中，所以 A 错误。根据 N60 这种写法，即表明 60 个 N 原子 形成 N60 分子，它应是分子晶体，分子晶体相对分子质量越大，熔沸点越高。所以 B 错误，C 正确。N2 以 “N≡N”结合，N60 只存在“N—N”，“N≡N”比“N—N”牢固得多，所以 D 正确。 【总结升华】本节所学两种晶体：分子晶体和原子晶体，熔沸点高低差异很大。分子晶体熔沸点高低取决 于分子间作用力，绝大多数分子晶体中的分子间作用力只是范德华力，少数分子晶体中还存在氢键。分子间作 用力较小，分子晶体熔沸点较低。而原子晶体中微粒间的作用力是较强的共价键，因此熔沸点很高；成键原子 半径越小，键长越短，键能越大，原子晶体的熔沸点越高。 举一反三： 【变式 1】碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列 三种晶体：① 金刚石 ②晶体硅 ③ 碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是 A、① ③ ②　　　B、② ③ ① 　　C、③ ① ②　 　D、② ① ③　 【答案】A 【解析】在原子晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关 SiC 的结构知识，比较碳原子和硅原子的半径，应得出 Si－Si 键的键长比 Si－C 键的键长长，Si－C 键比 C－C 键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：C－C 键>C－Si 键>Si－Si 键，由此可推出熔点由高到低的顺序 是：① ③ ② 【变式 2】（2016 宜春模拟）下列叙述正确的是（ ） 1 8 1 34 18 2 × + = 1 14 8 2 × = 1 8 1 2 1 12 1 4 1 6 1 1 16 6 3 1 1 4 212 4 6    × × + × =      ∶ ∶ ∶ ∶9 A．在晶体硅中，Si 原子与 Si—Si 键数目比为 1∶2 B．分子晶体中都存在范德华力，分子内都存在共价键 C．HF、HCl、HBr、HI 四种物质的沸点依次升高 D．干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用属于同种类型 【答案】A 【解析】A．在硅晶体中，每个硅原子形成 2 个 Si—Si 键，所以 Si 原子与 Si—Si 键数目比为 1∶2，故 A 正确； B．稀有气体为单原子分子不含化学键，故 B 错误；C．HF 分子间含有氢键，沸点最高，HCl、HBr、HI，都 不含氢键，都为分子晶体，分子间作用力越强，则熔沸点越高，HCl、HBr、HI 沸点依次升高，故 C 错误； D．干冰属于分子晶体，氯化铵属于离子晶体，受热变为气体所克服的粒子间相互作用分别为分子间作用力和 离子键，故 D 错误。故选 A。10 【巩固练习】 一、选择题 1、对“整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成”的理解错误的是　 （　 ） 　　A、晶胞之间没有任何间隙　　　　 B、晶体是晶胞的堆积 　　C、晶胞排列时，取向相同　　　　 D、“并置”是指晶胞都是平行排列的 　　2、市场上有许多不法分子利用老百姓对宝石的知识知道得不多，常用玻璃制品代替宝石出售给群众，骗 取钱财。如果你是执法人员，如何简单鉴别 （　 ） 　　A、高温灼烧　　 　　　　　　　　　　　　B、分别在玻璃上刻划，看痕迹 　　C、在光线下观察其形状和折光性　　　　　 D、测定密度 　　3、如图是钠的晶胞示意图，其中含几个钠原子（　 ） 　　A、9　　　 B、8　 　　C、3　　　 D、2 　　4、下列现象表现为晶体的自范性的是（　 ） 　　A、NaCl 溶于水　　　　　　　　　　　　 B、KMnO4 受热分解 　　C、不规则的晶体能生长成规则的　　　　 D、碘升华 　　5、（2016 黄浦区一模）氮氧化铝（AlON）属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错的是（ ） A．AlON 和石英的化学键类型相同 B．电解熔融 AlON 可得到 Al C．AlON 的 N 元素化合价为―1 D．AlON 和石英晶体类型相同 　　6、（2016 浦东新区二模）已知 C3N4 晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结 合。关于 C3N4 晶体的说法错误的是（ ） A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的更牢固 B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构 C．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 D．该晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子、每个氮原子连接 3 个碳原子 　　7、第 28 届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类 1000 年的能源需要。 天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼，每个笼可容纳 1 个 CH4 分子或 1 个游离 H2O 分子，若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4 分子，另外 2 个笼被游离 H2O 分子填充，则天然气水合物 的平均组成可表示为（　 ） 　　A、CH4·14H2O　　　 B、CH4·8H2O　　 C、CH4·(23/3)H2O　　 D、CH4·6H2O 　　8、分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于分子晶体的是（　 ） 　　A、碳化铝，黄色晶体，熔点 2200℃，熔融态不导电 　　B、溴化铝，无色晶体，熔点 98℃，熔融态不导电 　　C、五氧化二钒，无色晶体，熔点 690℃ 　　D、溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电 　　9、在石墨晶体里，每一层由无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以 C-C 键结 合，则石墨晶体中碳原子数与 C-C 键数之比为　　 （　 ）11 　　A、1：1　　　　 B、2：1　　　　 C、2：3　　　　 D、3：2 　　10、（2015 太原检测）下列说法正确的是（ ） A．原子晶体中只存在非极性共价键 B．因为 HCl 的相对分子质量大于 HF，所以 HCl 的熔点高于 HF C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂 D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 　　11、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克 服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是(　 ) 　　A、硝石和金刚石　　 B、晶体硅和水晶　　 C、冰和干冰　　 D、萘和蒽 　　12、在 60gSiO2 晶体中，含有 Si—O 键的物质的量为（　 ） 　　A、1mol　　　B、2mol 　　　C、3mol　　　D、4mol 　　13、美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将 CO2 加热到 1800K，成功制得了类似石英的 CO2 原子晶体。下列关于 CO2 原子晶体的叙述中不正确的是 （　　 ） 　　A、晶体中 C、O 原子个数比为 1:2　　　B、该晶体的熔点、沸点高，硬度大 　　C、晶体中 C—O—C 键角为 180°　　　 D、晶体中 C、O 原子最外层都满足 8 电子结构 　　14、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是(　 ) 　　A、HF、HCI、HBr、HI 的热稳定性依次减弱 　　B、NaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次减低 　　C、F2、C12、Br2、I2 的熔、沸点逐渐升高 　　D、H2S 的熔沸点小于 H2O 的熔沸点 二、非选择题 　　1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中 A 与 B 的离子个数比为_______；乙晶 体的化学式为_________；丙晶体的化学式为_______；丁晶体的化学式为____________（前后两面心上的 Y 原 子未能画出）。 　　　　　　 　　2、某离子晶体晶胞结构如图所示，X 位于立方体的顶点，Y 位于立方体的中心。试分析： 　　①在一个晶胞中有_______________个 X，_________________个 Y，所以该晶体的化学式为 _____________。 　　②晶体中距离最近的 2 个 X 与一个 Y 所形成的夹角∠XYX 角度为_______（填角的度 数） 　　3、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮 在 1300℃反应获得。 　　(1)氮化硅晶体属于______________晶体。12 　　(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N 原子和 N 原子，Si 原子和 Si 原子不直接相连， 同时每个原子都满足 8 电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______。 　　(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程 式为_________________。 　　4、（2015 四川绵阳一诊）原子序数依次增大的 X、Y、Z、M、N 五种元素，XZ 2 是引起温室效应的主要 气体，M 最外层电子数是电子层数的 2 倍，N2+核外 3d 上有 9 个电子，请回答下列问题： （1）N 位于元素周期表的________区，X、Y、Z 的电负性最大的为________（填元素符号）。 （2）XZ32－中中心原子杂化方式为________。 （3）Z 的氢化物（H2Z）在乙醇中的溶解度大于 H2M，其原因是________。 （4）Na 2M2Z3 还原性较强，在溶液中易被 Cl2 氧化成 MZ42－，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为 ________。 （5）N 与 Y 可形成一种具有良好的电学和光学性能的化合物，其晶胞结构如图所示，则该化合物的化学 式为________。13 【参考答案与解析】 一、选择题 1、B　 【解析】晶体是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，相邻晶胞之间没有任何间隙、所有晶胞都是平行排列的，取 向相同，而非堆积。 2、BC　 【解析】宝石是晶体，有折光性，硬度特别大；而玻璃是非晶体。 3、D　 【解析】位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/8；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1。 4、C　 【解析】晶体的自范性指晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 5、B　 【解析】A．AlON 和石英均属于原子晶体，均只含有共价键，故 A 正确；B．AlON 属于原子晶体只含有共价 键熔融时不导电，而 Al2O3 属于离子晶体，熔融时能导电，所以电解熔融 Al2O3 能得到 Al，故 B 错误；C．AlON 中 O 为―2 价，Al 为+3 价，所以 N 元素的化合价为―1，故 C 正确；D．AlON 和石英均属于原子晶体，故 D 正确。故选 B。 6、C　 【解析】A．晶体具有比金刚石还大的硬度，则该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固，故 A 正确； B．构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接 4 个氮原子、每个氮原子连接 3 个碳原子，则晶体中 碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构，故 B 正确；C．金刚石在只有非极性共价键，但 C3N4 晶体中 C、 N 这间以极性键形成空间网状结构，故 C 错误；D．碳最外层有 4 个电子，氮最外层有 5 个电子，则该晶体中 每个碳原子连接 4 个氮原子、每个氮原子连接 3 个碳原子，故 D 正确。故选 C。 7、B　 【解析】根据题目所给信息：8 个笼共有水分子 46+2=48 个，有 CH4 分子 6 个。可得出两者比值。 8、B　 【解析】分子晶体的物理性质和分子间作用力有关。其熔沸点一般比较低，硬度较小，并且固态或熔融状态都 不导电。 9、C 　 【解析】每个碳原子被 3 个正六边形共用，每个正六边形实际含有 1/3×6 个碳原子；每个 C-C 键被 2 个正六边 形共用，每个正六边形有 1/2×6 个 C-C 键。 10、C　 【解析】原子晶体中可能存在非极性共价键，也可能存在极性共价键，如 SiO2、SiC 等，选项 A 不正确；HF 晶体中存在氢键，熔点高于 HCl 晶体，选项 B 不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内 共价键不断裂，选项 C 正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物， 如 AlCl3 等，选项 D 不正确。 11、B　 【解析】题目所给信息可判断氮化硅是原子晶体，熔化需克服共价键。B 选项都是原子晶体。 12、D　 【解析】60gSiO2 是 1mol，在 SiO2 晶体中，每个 Si 原子都形成 4 个 Si—O 键（实际拥有，不是共用）。 13、C　 【解析】根据所学原子晶体知识，CO2 原子晶体中，不存在 CO2 分子，应该是空间网状结构，每个 C 原子与 4 个氧原子相连、每个 O 原子与 2 个 C 原子相连，形成正四面体形。 14、CD　 【解析】C 选项与分子间作用力有关；D 选项与氢键有关。 二、非选择题 1、1:1　　 C2D　　 EF　　 XY3Z14 【解析】按照规律：位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/8；位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶 胞的只有 1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有 1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只 有 1。得出答案。　　 2、①1/2；1；XY2　 ②109.5° 3．（1）原子晶体 （2）Si3N4 （3）3SiCl4 + 2N2 +6H2 Si3N4 + 12HCl。 【解析】（1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳 定，应是原子晶体。 （2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N 原子和 N 原子, Si 原子和 Si 原子不直接相连，同时每 个原子都满足 8 电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为 Si3N4。 （3）3SiCl4 + 2N2 +6H2 Si3N4 + 12HCl。 4、（1）ds O （2）sp2 杂化 （3）水分子与乙醇分子之间形成氢键 （4）S2O32－+4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+ （5）Cu3N 【解析】原子序数依次增大的 X、Y、Z、M、N 五种元素，XZ2 是引起温室效应的主要气体，X、Z 分别是 C、 O 元素，则 Y 为 N 元素；M 最外层电子数是电子层数的 2 倍，M 是 S 元素；铜原于的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，N2+核外 3d 上有 9 个电子，N 为 Cu 元素。 （1）铜位于元素周期表的 ds 区，C、N、O 位于同一周期，原子序数依次增大，电负性逐渐增大，所以电 负性最大的是 O。 （2）XZ32－是 CO32－，中心原子杂化方式为 sp2 杂化。 （3）水分子与乙醇分子之间形成氢键，所以水在乙醇中的溶解度大于硫化氢在乙醇中的溶解度。 （4）S2O32－被氯气氧化成硫酸根离子，氯气还原成氯离子，依据得失电子守恒和电荷守恒可得：S2O32－ +4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+。 （5）铜原子在立方体的棱上，一个晶胞中的铜原子个数为 12× =3，氮原子在立方体的顶角上，一个晶 胞中的氮原子个数为 8× =1，所以该化合物的化学式为 Cu3N。 1 4 1 8