2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题19　晶体结构与性质

课题19　晶体结构与性质

学习任务1　晶体常识与晶体的组成和性质

一、晶体与非晶体

1．晶体与非晶体的比较

2.得到晶体的途径

(1)熔融态物质凝固。

(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。

3．晶胞

(1)概念：描述晶体结构的基本单元。

(2)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：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

二、晶体的组成与性质

(一)四种类型的晶体

1．分子晶体

分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，此类晶体熔、沸点低，硬度小。

2．共价晶体

原子通过共价键相互结合形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。

3．离子晶体

(1)阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体，此类晶体的熔、沸点较高。

(2)配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。

4．金属晶体

(1)含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。

(2)金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。

(3)金属晶体的物理性质及解释

(二)四种晶体类型的比较

石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。

(三)晶体熔、沸点的比较

1．不同类型晶体熔、沸点的比较

(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。

(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

2．同种类型晶体熔、沸点的比较

(1)共价晶体

原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高，如金刚石>碳化硅>硅。

(2)离子晶体

一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。

(3)分子晶体

①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。

②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。

③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。

④同分异构体支链越多，熔、沸点越低，如

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>。

(4)金属晶体

金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点越高，如Na<Mg<Al。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。(　　)

(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)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。(　　)

(8)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(　　)

(9)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(　　)

(10)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(　　)

(11)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(　　)

(12)离子晶体一定都含有金属元素。(　　)

(13)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。(　　)

(14)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高。(　　)

答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√　(9)×　(10)×　(11)×　(12)×　(13)√　(14)×

2．(教材改编题)现有下列物质：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、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共价晶体是_________________________________。

(9)其中不含共价键的分子晶体是______________________，只含非极性共价键的共价晶体是______________________________________________________________。

答案：(1)NaCl、Na2S　(2)NaOH、(NH4)2S

(3)(NH4)2S　(4)Na2S2　(5)CO2、CCl4、C2H2

(6)C2H2　(7)H2O2　(8)SiO2、SiC

(9)晶体氩　晶体硅、金刚石

晶体类型与性质的综合判断

宏观辨识与微观探析

1．(2020·乌鲁木齐模拟)下面的排序不正确的是(　　)

A．熔点由高到低：Na>Mg>Al

B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅

C．晶体熔点由低到高：CF4<CCl4<CBr4<CI4

D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI

解析：选A。A项，金属离子的电荷数越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，则熔点由高到低为Al>Mg>Na，错误；B项，原子半径越小，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C<C—Si<Si—Si，则硬度由大到小为金刚石>碳化硅>晶体硅，正确；C项，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高为CF4<CCl4<CBr4<CI4，正确；D项，所带电荷数相同的离子，离子半径越小，离子键越强，熔点越高，F－、Cl－、Br－、I－的离子半径依次增大，则熔点由高到低为NaF>NaCl>NaBr>NaI，正确。

2．(2020·喀什模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据：

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)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

解析：(1)根据表中数据可看出A组熔点很高，属于共价晶体，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分子间能形成氢键，故其熔点反常；

(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。

答案：(1)共价　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　(4)②④

结构决定性质类简答题突破

宏观辨识与微观探析

3．(2020·北京顺义检测)(1)冰的熔点远高于干冰，除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是__________________________________________。

(2)NaF的熔点________(填“>”“＝”或“<”)BF的熔点，其原因是________________________________________________________________________。

(3)CO的熔点________(填“>”或“<”)N2的熔点，原因是________________。

(4)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是________________________________________________________________________。

(5)SiO2比CO2熔点高的原因是__________________________________________。

答案：(1)H2O分子间能形成氢键

(2)>　两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，熔点较低

(3)>　CO为极性分子而N2为非极性分子，CO分子间范德华力较大

(4)增大　三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高

(5)SiO2为共价晶体而CO2为分子晶体

4.ⅣA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、由单层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)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。

①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是____________________________。

②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，PbX2中的化学键的离子性______、共价性______。(填“增强”“不变”或“减弱”)

(4)水杨酸第一级电离形成离子，相同温度下，水杨酸的Ka2________(填“>”“＝”或“<”)苯酚()的Ka，其原因是_______________________________。

答案：(1)混合型晶体　σ键、π键　sp2　(2)C　(3)①均为分子晶体，结构与组成相似，范德华力随相对分子质量增大而增大　②减弱　增强　(4)<　中能形成分子内氢键，使其更难电离出H＋

学习任务2　晶体模型与晶胞计算

1．晶体模型

2.晶胞计算

(1)晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。

(2)“均摊法”原理

①在使用“均摊法”计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。

②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用“均摊法”。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)1 mol金刚石中含有C—C键为4NA。(　　)

(2)SiO2、金刚石、硅、MgO熔点都很高，均属于共价晶体。(　　)

(3)NaCl晶体中，任意一个Na＋与其配位离子均可构成一个八面体。(　　)

(4)在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl－有8个。(　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√

2．(常见晶体结构模型)填空。

(1)在金刚石晶体中最小碳环含有________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1 mol H2O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－，其空间结构为________。

(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)2NA

(4)12　6　正八面体形　(5)8　4

3．判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在横线上。

(1)干冰晶体________；

(2)氯化钠________；

(3)金刚石________；

(4)碘晶体________；

(5)冰晶体________；

(6)水合铜离子________。

答案：(1)②　(2)①　(3)④　(4)③　(5)⑥　(6)⑤

晶胞粒子数及晶体化学式的判断

证据推理与模型认知

1．Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

(1)在1个晶胞中，Zn2＋的数目为________。

(2)该化合物的化学式为________。

解析：由晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×＋6×＝4。含有S2－的数目为4，所以化合物中Zn2＋与S2－数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。

答案：(1)4　(2)ZnS

2.利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为______，该功能陶瓷的化学式为________。

解析：利用晶胞结构可计算出每个晶胞中含有2个B和2个N，故化学式为BN。

答案：2　BN

3．如图是由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________。

解析：由题图可知，每个晶胞中含有R：8×＋1＝2；含有G：16×＋4×＋2＝8；含有Q：8×＋2＝4；则R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。

答案：＋3价

4．下图为离子晶体立体构型示意图，以M代表阳离子，以N表示阴离子(阳离子，阴离子)，写出各离子晶体的组成表达式：A________、B________、C________。

解析：在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：×4＋1＝(个)，含N：×4＋2＋4×＝(个)，M∶N＝∶＝1∶3；在C中，含M：×4＝(个)，含N为1个，M∶N＝∶1＝1∶2。

答案：MN　MN3　MN2

晶体密度与粒子间距的计算

证据推理与模型认知

5.如图为Na2S的晶胞，设晶体密度是ρ g·cm－3，则Na＋与S2－的最短距离为______cm(NA表示阿伏加德罗常数的值，只写出计算式)。

解析：晶胞中，个数为8×＋6×＝4，个数为8，其个数之比为1∶2，所以代表S2－，代表Na＋。

设晶胞边长为a cm，则a3·ρ＝，解得a＝；体对角线为×  cm，所以其最短距离为体对角线的，即  cm。

答案：

6. [2018·高考全国卷Ⅰ，35(5)]Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为__________________ g·cm－3(列出计算式)。

解析：1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm－3。

答案：

晶体结构的相关计算

(1)

(2)晶体密度的计算公式：ρ＝，其中N为1个晶胞中所含微粒数目，M为摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数的值，V为1个晶胞的体积。

(3)晶胞质量＝晶胞含有的微粒的质量＝晶胞含有的微粒数×。

(4)空间利用率＝×100%。

1．(晶体类型的判断)(1)[2019·高考全国卷Ⅲ，35(3)]苯胺()的晶体类型是________________。

(2)[2015·高考全国卷Ⅰ，37(4)]CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(3)[2015·高考全国卷Ⅱ，37(2)改编]氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。

答案：(1)分子晶体　(2)分子　(3)分子晶体　离子晶体

2．(晶体微粒间作用力)(1)[2018·高考全国卷Ⅲ，35(3)]ZnF2具有较高的熔点(872  ℃)，其化学键类型是___________________________。

(2)[2016·高考全国卷Ⅱ，37(3)]单质铜及镍都是由________键形成的晶体。

答案：(1)离子键

(2)金属

3．(晶体熔、沸点高低的比较)(1)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(2)]K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是________________________________________________________________________。

(2)[2016·高考全国卷Ⅲ，37(4)]GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是______________________________________________________________________。

答案：(1)K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱

(2)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体

4．(晶胞中微粒数及密度的计算)(1)(2019·高考江苏卷)一个Cu2O晶胞(如图所示)中，Cu原子的数目为______。

(2)(2018·高考全国卷Ⅱ)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。

(3)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(4)(5)]①KIO3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a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为____________nm，与K紧邻的O个数为____________。

②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。

解析：(2)该晶胞中Fe2＋位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，S位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为 g÷(a×10－7 cm)3＝×1021 g·cm－3。根据晶胞结构可知，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。

(3)①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nm≈0.315 nm。与K紧邻的O的个数有12个。

答案：(1)4　(2)×1021　a

(3)①0.315(或×0.446)　12　②体心　棱心

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是(　　)

解析：选C。A项，磷酸属于分子晶体；B项，氯化铝属于分子晶体；D项，铁属于金属晶体，尿素属于分子晶体。

2．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是(　　)

A．该物质有很高的熔点、很大的硬度

B．该物质形成的晶体属于分子晶体

C．该物质分子中Si60被包裹在C60里面

D．该物质的相对分子质量为1 200

解析：选B。由分子式及信息可知，该物质为分子晶体，A错误，B正确；Si的原子半径大于C，所以Si60的体积大于C60的体积，C错误；相对分子质量为(12＋28)×60＝2 400，D错误。

3．(2020·郑州联考)萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是(　　)

A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱

B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大

C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电

D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小

解析：选C。难溶于水，其水溶液的导电性极弱，不能说明CaF2一定是离子晶体；熔、沸点较高，硬度较大，也可能是共价晶体的性质，不能说明CaF2一定是离子晶体；熔融状态下可以导电，一定有自由移动的离子生成，说明CaF2一定是离子晶体；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小，只能说明CaF2是极性“分子”，不能说明CaF2一定是离子晶体。

4．下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)

A．124 g P4中含有P—P键的个数为4NA

B．12 g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA

C．12 g金刚石中含有C—C键的个数为4NA

D．60 g SiO2中含有Si—O键的个数为2NA

解析：选B。A项，×6NA mol－1＝6NA；B项，×1.5NA mol－1＝1.5NA；C项，×2NA mol－1＝2NA；D项，×4NA mol－1＝4NA。

5．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示，A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为(　　)

A．B2A　　　　　　　　 B．BA2

C．B7A4  D．B4A7

解析：选B。根据均摊法，A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占用；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占用，面心上的离子被1个晶胞占用，所以1个晶胞实际占用的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。

6.二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法中正确的是(　　)

A．方英石晶体中存在着SiO4结构单元

B．1 mol Si形成2 mol Si—O键

C．图中所示的结构单元中实际占有18个硅原子

D．方英石晶体中，Si—O键之间的夹角为90°

解析：选A。由方英石结构示意图知方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确；1 mol Si形成4 mol Si—O键，B项错误；题图所示的结构单元实际占有的硅原子数：8×＋6×＋4＝8个，C项错误；方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O键之间的夹角为109°28′，D项错误。

7．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构如图所示，它的化学式是(　　)

A．BaTi8O12  B．BaTi4O5

C．BaTiO4  D．BaTiO3

解析：选D。仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知，Ba2＋在立方体的体心，完全属于该晶胞；Ti4＋处于立方体的8个顶点，每个Ti4＋为与之相连的8个立方体所共用，即每个Ti4＋只有属于该晶胞；O2－处于立方体的12条棱的中点，每条棱为4个立方体共用，即每个O2－只有属于该晶胞，则钛酸钡晶体中Ba2＋、Ti4＋、O2－的个数比为1∶∶＝1∶1∶3。

8.已知CsCl晶体的密度为ρ g·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为 a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为(　　)

A．NA·a3·ρ  B．

C．  D．

解析：选A。每个晶胞中Cs＋为8×＝1个，Cl－为1个，即一个CsCl晶胞中含有一个CsCl微粒，V＝a3，Mr＝ρ·V·NA＝ρ·a3·NA。

二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

9．下列关于晶体的说法一定正确的是(　　)

A．分子晶体中都存在共价键

B．如图CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻

C．SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合

D．金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高

解析：选BC。有些单原子的分子晶体中不存在共价键，如稀有气体构成的晶体，A错；由题图可知，CaTiO3晶体中Ti4＋位于顶点而O2－位于面心，所以CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相邻，B正确；SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子以共价键相结合，C正确；有些金属晶体的熔点比分子晶体的熔点低，如汞在常温下为液体，D错。

10．(2020·海口模拟)二茂铁[(C5H5)2Fe]的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁的熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是(　　)

A．二茂铁属于分子晶体

B．在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间形成的化学键类型是离子键

C．已知环戊二烯的结构式为，则其中仅有1号碳原子采取sp3杂化

D．C5H中一定含π键

解析：选B。A项，根据二茂铁熔点低、易升华，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂可知，二茂铁为分子晶体，正确；B项，C5H提供孤电子对，Fe2＋提供空轨道，二者形成配位键，错误；C项，1号碳原子含有4个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp3，2、3、4、5号碳原子有3个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp2，因此仅有1号碳原子采取sp3杂化，正确；D项，C5H中碳原子没有达到饱和，存在碳碳双键，成键原子间只能形成一个σ键，另一个键必然形成π键，正确。

11．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是(　　)

A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体

B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体

C．水分子间通过H—O键形成冰晶体

D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙减小

解析：选AD。冰是水分子之间通过氢键结合而成的分子晶体，B、C错误。

12．下图分别代表NaCl、金刚石、干冰、石墨结构的一部分。下列说法正确的是(　　)

A．NaCl晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏，才能形成自由移动的离子

B．金刚石中存在的化学键只有共价键，不能导电

C．干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以破坏，所以干冰容易升华

D．石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成，故熔点很高、硬度很大

解析：选B。A项，NaCl是离子化合物，在溶于水或熔融状态下离子键均能被完全破坏，错误；B项，金刚石为共价晶体，化学键只有共价键，不能导电，正确；C项，干冰属于分子晶体，干冰升华是物理变化，破坏的是分子间作用力，化学键不变，错误；D项，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子，这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，因而这些π电子可以在整个碳原子平面中运动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，所以石墨的熔点很高，但硬度较小，错误。

三、非选择题

13．(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，SiC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π键。从原子半径大小的角度分析产生这种差异的原因：____________________________________________。

SiO2为________晶体，CO2为________晶体，所以熔点：CO2________(填“<”“＝”或“>”)SiO2。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成微粒种类分别是_________，熔化时克服的微粒间的作用力分别是______________________________________________。

解析：(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为SiC键的键长小于SiSi键，所以熔、沸点高低顺序为SiC>Si。

(2)SiC的电子总数是20，则该氧化物为MgO；离子键的强弱与离子晶体中离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO中的离子所带电荷数相同，但Mg2＋半径比Ca2＋小，故MgO的离子键强，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，不能形成稳定的π键。SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。

(4)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。

答案：(1)sp3　共价键　SiC>Si

(2)Mg　Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的离子键强

(3)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p­p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键　共价　分子　<

(4)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力

14．硫、钴及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Co原子价电子排布图为________________，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，S的立体构型是________，中心原子杂化方式是________。

(3)K和Na位于同一主族，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图所示。

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

②已知晶胞参数a＝0.548 5 nm，则该晶体的密度为________________g·cm－3(列出计算表达式即可)。

解析：(1)基态Co原子价电子排布式为3d74s2，价电子排布图为。

(2)S中心原子S原子上的孤电子对的数目为＝2，形成σ键的数目是2，为sp3杂化，立体构型是V形。

(5)①已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B是面心，则B点的原子坐标参数为，C是体心，则C点的原子坐标参数为。②立方晶胞顶点粒子占，面上粒子占，晶胞内部粒子为整个晶胞所有，因此一个晶胞中含有Ti4＋的个数为8×＝1，O2－的个数为6×＝3，Co2＋的个数为1，则晶胞质量m＝，晶胞参数a＝0.548 5 nm＝0.548 5×10－7 cm，则晶胞的体积V＝(0.548 5×10－7)3 cm3，因此晶胞的密度ρ＝＝ g·cm－3。

答案：(1)　铁失去的是较稳定的3d5上的一个电子，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

(2)V形　sp3　(3)K＋的半径比Na＋大，K2S的离子键比Na2S弱　(4)H2O分子间存在氢键，其他三种分子间不含氢键，所以H2O沸点最高；H2S、H2Se及H2Te的结构相似，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，所以沸点逐渐升高　(5)①　　②