1、1第 39 讲 物质的聚集状态与物质的性质考纲要求 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。4.了解分子晶体结构与性质的关系。5.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。考点一 晶体概念及结构模型1晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体 非晶体结构特征结构微粒周期性有序
2、排列结构微粒无序排列自范性 有 无熔点 固定 不固定性质特征异同表现 各向异性 各向同性间接方法 看是否有固定的熔点二者区别方法 科学方法 对固体进行 X-射线衍射实验(2)得到晶体的途径熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。(3)晶胞概念：描述晶体结构的基本单元。晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。22晶胞组成的计算均摊法(1)原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是 。1n(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。非长方体晶胞中粒子
3、视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 。133常见晶体结构模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键，C C 键之间的夹角是 109.5，最小的环是六元环。含有 1molC 的金刚石中，形成的共价键有 2mol。SiO 2晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2 个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 Si 原子，1molSiO 2中含有 4molSiO 键。(2)分子晶体干冰晶体中，每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO
4、2分子有 12 个。3冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含 1molH2O 的冰中，最多可形成 2mol“氢键” 。(3)离子晶体NaCl 型：在晶体中，每个 Na 同时吸引 6 个 Cl ，每个 Cl 同时吸引 6 个 Na ，配位数为6。每个晶胞含 4 个 Na 和 4 个 Cl 。CsCl 型：在晶体中，每个 Cl 吸引 8 个 Cs ，每个 Cs 吸引 8 个 Cl ，配位数为 8。(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 2，C 原子采取的杂化方式是 sp2。(5)常见金属晶体的原子堆积模型堆积模型
5、常见金属 配位数 晶胞面心立方最密堆积 Cu、Ag、Au 12体心立方堆积 Na、K、Fe 8六方最密堆积 Mg、Zn、Ti 12(1)冰和碘晶体中相互作用力相同( )(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列( )(3)凡有规则外形的固体一定是晶体( )4(4)固体 SiO2一定是晶体( )(5)缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块( )(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( )(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 X-射线衍射实验( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)1如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶
6、体化学式(X 为阳离子)为_。(2)乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是_。(3)丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是_。(4)乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为_。答案 (1)X 2Y (2)131 (3)8 (4)122.下图是由 Q、R、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中 R 为2 价，G 为2 价，则 Q 的化合价为_。答案 3解析 R：8 1218G：8 8 4 2814 14 12Q：8 2414R、G、Q 的个数之比为 142，则其化学式为 RQ2G4。由于 R 为2 价，G 为2 价，所以 Q 为3 价。53(常见晶体结构模型)填空。(1)在金刚石晶
7、体中最小碳环含有_个 C 原子；每个 C 原子被_个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有_。(3)含 1molH2O 的冰中形成氢键的数目为_。(4)在 NaCl 晶体中，每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Na ，每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Cl ，其空间构型为_。(5)在 CaF2晶体中，每个 Ca2 周围距离最近且等距离的 F 有_个；每个 F 周围距离最近且等距离的 Ca2 有_个。答案 (1)6 12 (2)共价键、范德华力 (3)2 NA(4)12 6 正八面体形 (5)8 4题组一 晶胞粒子数与晶体化学式判断1已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近
8、的相邻两个 CO2分子间距为 apm，阿伏加德罗常数为 NA，下列说法正确的是( )A晶胞中一个 CO2分子的配位数是 8B晶胞的密度表达式是 gcm3444NA22a310 30C一个晶胞中平均含 6 个 CO2分子DCO 2分子的空间构型是直线形，中心 C 原子的杂化类型是 sp3杂化答案 B解析 晶胞中一个 CO2分子的配位数38212，故 A 错误；该晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为 apm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为 apm，则晶胞棱长 apm a1010 cm，晶胞体积( a1010 cm)3，该晶胞中2 2 2二氧化碳分子个数8 6 4
9、，晶胞密度 gcm3 18 12 MNA4V 44NA42a10 103gcm3 ，故 B 正确；该晶胞中二氧化碳分子个数 8 6 4，444NA22a310 30 18 12故 C 错误；二氧化碳分子是直线形分子，C 原子价层电子对个数是 2，根据价层电子对互斥理论判断 C 原子杂化类型为 sp1，故 D 错误。62.石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个SiSi 键中插入一个 O)，其中硅、氧原子数比是 m n，有关叙述正确的是( )A m n21B6g 该晶体中含有 0.1NA个分子C原硅酸根(SiO )的结构为 ，则二聚硅酸根离子 Si2O 中的
10、x744 6xD石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的 Si、O 原子个数和为 8答案 C解析 每个 Si 原子占有 O 原子个数4 2；该晶体是原子晶体，不存在分子；原硅酸12(H4SiO4)的结构可表示为 ，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸：，二聚原硅酸电离出 6 个 H 后，形成带 6 个负电荷的二聚原硅酸根离子；在 SiO2晶体中，由 Si、O 构成的最小单元环中共有 12 个原子。3(1)硼化镁晶体在 39K 时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸
11、盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。7答案 (1)MgB 2 (2)BO 2解析 (1)每个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3 个 Mg，所以其化学式为 MgB2。(2)从图可看出，每个 单元中，都有一个 B 和一个 O 完全属于这个单元，剩余的 2个 O 分别被两个结构单元共用，所以 BO1(12/2)12，化学式为 BO 。 2题组二 晶体密度及粒子间距的计算4Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为 agcm3 ，则 Cu 与 F 最近距离为_pm。(NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，
12、不用化简；图中 为 Cu， 为 F)答案 1010343483aNA解析 设晶胞的棱长为 xcm，在晶胞中，Cu：8 6 4；F：4，其化学式为18 12CuF。 ax3NA4 M(CuF)，x 。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为34MCuFaNA x。所以最短距离为 x 1010pm。x22 x22 x22 32 32 12 34 3483aNA5用晶体的 X-射线衍射法对 Cu 的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体的密度为 9.00gcm3 ，晶胞中该原子的配位数为_；Cu 的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数为 NA，要求列式计算)
13、。答案 12 cm1.2810 824 3 4649.006.0210238解析 设晶胞的边长为 a cm，则 a3 NA464a3464 NA面对角线为 a2面对角线的 为 Cu 原子半径14r cm1.2810 8 cm。24 3 4649.006.0210236按要求回答下列问题：(1)Fe 单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，分别如图 1、图 2 所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞的边长分别为 a、 b，则铁单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为_，铁原子的配位数之比为_。(2)Mg 为六方最密堆积，其晶胞结构如图 3 所示，若在晶胞中建立如图 4 所示的坐标系，以A 为坐标原点
14、，把晶胞的底边边长视作单位长度 1，则 C 点的坐标：_。(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 5 所示，则铁镁合金的化学式为_。若该晶胞的边长为 dnm，则该合金的密度为_gcm3 (列出计算式即可，用 NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案 (1)2 b3 a3 32(2)(0,0， )263(3)Mg2Fe 4104d3NA10 21解析 (1)面心立方晶胞边长为 a，体积 V a3，含有 Fe 原子数目为 8 6 4，故18 12m a3 (面心)4 g(NA为阿伏加德罗常数的值)，体心立方晶胞边长为 b，体积 V b3，56NA含有 Fe 原子数目为 8
15、 12，故 b3 (体心)2 g，故 (面心) (体心)18 56NA92 b3 a3。面心立方晶胞中每个 Fe 原子周围有 12 个 Fe 原子，体心立方晶胞中每个 Fe 原子周围有 8 个 Fe 原子，故 Fe 原子配位数之比为 12832。(2)若建立如图 4 所示的坐标系， x 轴与 y 轴的夹角为 120，以 A 为坐标原点，把晶胞的底边边长视作单位长度 1，则 D 点与 A 点、B 点以及 F 点构成一个正四面体，D 点位于其顶点，其高度为晶胞高度的一半。由 D 点向底面作垂线，垂足到底面三角形各点的距离为 ，D 点到垂足的距离为 ，则33 63C 点的坐标为(0,0， )。(3)
16、根据均摊法可知晶胞中铁原子数为 8 6 4，镁原子263 18 12数为 8，则铁镁合金的化学式是 Mg2Fe。由题给条件知，1 个晶胞的体积为( d107 )3cm3,1个晶胞的质量为 g，根据 可得合金的密度是456 242NA mVgcm3 。4104d3NA10 21考点二 四种晶体的性质与判断1四种晶体类型比较类型比较分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力 共价键 金属键 离子键硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高溶解性 相似相溶难溶于任何溶剂常见溶
17、剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电2.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成 1mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJmol 1 。(2)影响因素10离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( )(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( )(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( )(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
18、( )(5)离子晶体一定都含有金属元素( )(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( )(7)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)1在下列物质中：NaCl、NaOH、Na 2S、H 2O2、Na 2S2、(NH 4)2S、CO 2、CCl 4、C 2H2、SiO 2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_。(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_。(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。(5)其中含有
19、极性共价键的非极性分子是_。(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_。(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。(9)不含共价键的分子晶体是_，只含非极性共价键的原子晶体是_。答案 (1)NaCl、Na 2S (2)NaOH、(NH 4)2S(3)(NH4)2S (4)Na 2S2 (5)CO 2、CCl 4、C 2H2(6)C2H2 (7)H 2O2 (8)SiO 2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石2比较下列晶格能大小。(1)NaCl_KCl；(2)CaF2_MgO；(3)Na2S_Na2O；(4)CaO_KCl。答案
20、(1) (2) (3) (4)11题组一 晶体类型判断1(1)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物熔点为 253K，沸点为 376K，其固体属于_晶体。(2)2015全国卷，37(2)节选O 和 Na 的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。(3)NF3可由 NH3和 F2在 Cu 催化剂存在下反应直接得到：4NH33F 2 NF33NH 4F= = = = =Cu 上述化学方程式中的 5 种物质所属的晶体类型有_(填序号)。a离子晶体 b分子晶体c原子晶体 d金属晶体答案 (1)分子(2)分子晶体 离子晶体(3)abd2(1)用“”或“ KClRbClCsCl，其原因为_。答案
21、(1)原子 共价键 (2)(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)(5)D 组晶体都为离子晶体， r(Na ) r(K ) r(Rb ) r(Cs )，在离子所带电荷数相同的13情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高解析 (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，具有两条性质。(5)D 组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。题组二 晶体性质及应用4下列性质适合于分子晶体的是( )A熔点为 1070，易溶于水
22、，水溶液导电B熔点为 3500，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C能溶于 CS2，熔点为 112.8，沸点为 444.6D熔点为 97.82，质软，导电，密度为 0.97gcm3答案 C解析 A、B 选项中的熔点高，不是分子晶体的性质，D 选项是金属钠的性质，钠不是分子晶体。5(2018河南六市第一次联考)A 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为_，依据电子云的重叠方式，原子间存在的共价键类型有_，碳原子的杂化轨道类型为_。(2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中可制得一种新
23、材料石墨烷。下列判断错误的是_(填字母)。A石墨烯是一种强度很高的材料B石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体C石墨烯与石墨烷均为高分子化合物D石墨烯与 H2制得石墨烷的反应属于加成反应(3)CH4、SiH 4、GeH 4的熔、沸点依次_(填“增大”或“减小”)，其原因是_。(4)SiO2比 CO2熔点高的原因是_。(5)四卤化硅 SiX4的沸点和二卤化铅 PbX2的熔点如图(b)所示。14SiX 4的沸点依 F、Cl、Br、I 次序升高的原因是_。结合 SiX4的沸点和 PbX2的熔点的变化规律，可推断：依 F、Cl、Br、I 次序，PbX 2中的化学键的离子性_、共价性_(填“增强” “不变
24、”或“减弱”)。(6)水杨酸第一级电离形成离子 ，相同温度下，水杨酸的 Ka2_苯酚()的 Ka(填“” “”或“CH3OHCO2H2 H 2O 与 CH3OH 均为极性分子，水中氢键比甲醇中多；CO 2与 H2均为非极性分子，CO 2相对分子质量较大，范德华力较大 (3)GaF 3为离子晶体，GaCl 3为分子晶体(4)O3 O 3相对分子质量较大且是极性分子，范德华力较大4晶胞中微粒数的计算(1)2018全国卷，35(5)金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为 acm，高为 ccm，阿伏加德罗常数的值为 NA，Zn 的密度为_gcm3 (列出计算式)
25、。(2)2016全国卷，37(6)改编Ge 单晶具有金刚石型结构。晶胞的原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)；B 为( ，0， )；C 为( ，0)。则 D 原子的坐标参数为( ， )。晶胞参数，描述晶胞的大小12 12 1212 1414 14和形状，已知 Ge 单晶的晶胞参数 a565.76pm，其密度为_gcm3 (列出计算式即可)。(3)2017全国卷，35(4)(5)KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为 a0.446nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图
26、所示。K 与 O 间的最短距离为_nm，与 K 紧邻的 O 个数为_。在 KIO3晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于_位置，O 处于_位置。17(4)2017全国卷，35MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420nm，则 r(O2 )为_nm。MnO也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a0.448nm，则 r(Mn2 )为_nm。答案 (1)六方最密堆积(A 3型) 656NA634 a2c(2) 107 (3)0.315(或 0.446) 128736.02565.763 22体
27、心 棱心(4)0.148 0.076解析 (3)根据晶胞结构可知，K 与 O 间的最短距离为面对角线的一半，即nm0.315 nm。K、O 构成面心立方，配位数为 12(同层 4 个，上、下层各 4 个)。20.4462(4)由题意知在 MgO 中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a 2r(O2 )， r(O2 )0.148 nm；MnO 的晶胞参数比 MgO 更大，说明阴离子之间不再接触，22阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故 2r(Mn2 ) r(O2 ) a， r(Mn2 )0.076 nm。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
28、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_。(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，CO 2和 SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO 2中 C 与 O 原子间形成 键和 键，SiO 2中 Si 与 O 原子间不形成上述 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 键，而 Si、O 原子间不能形成上述 键：_，18SiO2属于_晶体，CO 2属于_晶体，所以熔点
29、CO2_(填“” “”或“”)SiO 2。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MgO、CO 2、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_。答案 (1)sp 3 共价键 SiCSi(2)Mg Mg 2 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 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。
30、因为 SiC 的键长小于 SiSi，所以熔、沸点碳化硅晶体硅。(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，Mg 2 半径比 Ca2 小，MgO 晶格能大，熔点高。(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒均为原子，熔化时破坏共价键；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；CO 2为分子晶体，由分子构成，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。2(2018合肥一中质检)(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属
31、于体心立方，则该晶胞中属于 1 个体心立方晶胞的金属原子数目是_。氯化铯晶体的晶胞如图 1，则Cs 位于该晶胞的_，而 Cl 位于该晶胞的_，Cs 的配位数是_。(2)铜的氢化物的晶体结构如图 2 所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_。(3)图 3 为 F 与 Mg2 、K 形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是_(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN 这 4 种晶体的结构与 NaCl 晶体结构相似(如图 4 所示)，已知 3 种离子晶体的晶格能数据如下表：19离子晶体 NaCl KCl CaO晶格能/kJmol1 786 715 3401则这 4 种
32、离子晶体(不包括 NaCl)熔点从高到低的顺序是_。其中 MgO 晶体中一个 Mg2 周围和它最邻近且等距离的 Mg2 有_个。答案 (1)2 体心 顶点 8(2)2CuH3Cl 2 2CuCl22HCl= = = = =点 燃 (3)F(4)TiNMgOCaOKCl 12解析 (1)体心立方晶胞中，1 个原子位于体心，8 个原子位于立方体的顶点，故 1 个晶胞中金属原子数为 8 12；氯化铯晶胞中，Cs 位于体心，Cl 位于顶点，Cs 的配位数为188。(2)由晶胞可知，粒子个数比为 11(铜为 8 6 4，H 为 4)，化学式为 CuH，118 12价的铜与1 价的氢均具有较强的还原性，氯
33、气具有强氧化性，产物为 CuCl2和 HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有 1 个，灰球有 1 个，白球有 3 个，由电荷守恒可知 n(Mg2 ) n(K )n(F )113，故白球为 F 。(4)从 3 种离子晶体的晶格能数据可知，离子所带电荷越大、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti 3 Mg2 ，离子半径：Mg2 Ca 2 ，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO 晶体中一个 Mg2 周围和它最邻近且等距离的 Mg2 有 12 个。3尿素是含氮量极高的氮肥，在适当条件下 NH3与 CO2作用可转化为尿素：2NH3CO 2 CO(NH 2)2H 2O。(1)写出基态
34、氮原子的价电子轨道表示式_，上述元素中，电负性最大的是_，C、N、O 属于同一周期，其中_两种元素第一电离能之差最大。20(2)上述反应中，碳原子的杂化轨道类型变化为_，NH 3、CO 2、H 2O 三种分子中共价键的键角由大到小的顺序为_，CO 2分子中存在极性键但它是非极性分子的原因是_。(3)已知尿素的熔点为 132.7，则其晶体类型为_，研究表明，尿素晶体存在分子间氢键，请表示出尿素晶体中的两类氢键_。(4)碳元素能形成多种同素异形体，其中金刚石的晶胞结构如图所示。则一个晶胞的质量是_，该晶胞的空间利用率为_(用含 的式子表示)。答案 (1) 氧(或 O) 氮与碳(或 N 与 C) (
35、2)由 sp1杂化转化为 sp2杂化 CO2NH3H2OCO2分子是直线形分子，其正负电荷中心重合(或偶极矩为 0 或化学键极性的向量和为 0) (3)分子晶体NHN、NHO (4) g 96NA 316解析 (1)非金属性越强，电负性越大，故电负性最大的元素是氧元素，C、N、O 三种元素的第一电离能大小顺序为 NOC，故氮、碳元素的第一电离能之差最大。(2)CO 2中碳原子为sp1杂化，尿素中碳为 sp2杂化。NH 3、CO 2、H 2O 三种分子中，CO 2属于直线形分子，键角为180，另外两种分子的中心原子均为 sp3杂化，但水分子中有 2 个孤电子对，故键角小于NH3中的键角。CO 2
36、分子是直线形分子，其正负电荷中心重合，故为非极性分子。(3)由尿素的熔点知其是分子晶体。尿素分子中的两个氮原子、一个氧原子上均有孤电子对且尿素分子中有 4 个氢原子，所以氢键类型为 NHN、NHO。(4)每个晶胞中，8 个顶点、6 个面上各有一个原子，晶胞内有 4 个原子，故一个金刚石晶胞中共有 8 个原子，物质的量为mol，质量为 g。设晶胞参数为 a，则晶胞面对角线长为 a，又设碳原子半径为 r，则8NA 96NA 2晶胞体对角线长度为 8r， a2( a)2(8 r)2， r a,8 个碳原子的总体积为 8 r3，晶238 43胞的体积为 a3，由此求出空间利用率为 。3164(2018
37、安徽六校教育研究会高三二次联考)碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用21途。请回答下列问题：(1)基态碳原子核外电子有_种空间运动状态，其价电子轨道表示式为_。(2)光气的分子式为 COCl2，又称碳酰氯，是一种重要的含碳化合物，判断其分子空间构型为_，其碳原子杂化轨道类型为_杂化。(3)碳酸盐在一定温度下会发生分解，实验证明碳酸盐的阳离子不同，分解温度不同，如下表所示：碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3热分解温度/ 402 900 1172 1360阳离子半径/pm 66 99 112 135试解释为什么随着阳离子半径的增大，碳酸盐的分解温度逐步升高？_。(4)碳的一种
38、同素异形体C 60，又名足球烯，是一种高度对称的球碳分子。立方烷(分子式为 C8H8，结构是立方体： )是比 C60约早 20 年合成出的一种对称型烃类分子，而现如今已合成出一种立方烷与 C60的复合型分子晶体，该晶体的晶胞结构如图所示，立方烷分子填充在原 C60晶体的分子间八面体空隙中。则该复合型分子晶体的组合用二者的分子式可表示为_。(5)碳的另一种同素异形体石墨，其晶体结构如图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为_个。已知石墨的密度为 gcm3 ，CC 键键长为 rcm，阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距为_cm(用含 、 NA、 r 的式子表示)。(6)金刚石和石墨的物理性质差异很
39、大，其中熔点较高的是_，试从结构分析：_22_；硬度大的是_，试从结构分析：_。答案 (1)6 (2)平面三角形 sp 2 (3)碳酸盐分解过程实际是晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷数相同时，阳离子半径越小，金属氧化物的晶格能越大，对应的碳酸盐就越容易分解(4)C8H8C60 (5)4 (6)石墨 石墨为混合型晶体，金刚石为原子晶体，二者熔1633 NAr2点均取决于碳碳共价键，前者键长短，则熔点高 金刚石 石墨硬度取决于分子间作用力，而金刚石硬度取决于碳碳共价键解析 (1)碳原子核外有 6 个电子，原子核外没有运动状态相同的电子，因此有 6 种运动状态不同的电子
