晶胞的結構與性質【易錯分析】1.金屬氧化物(K2O、Na2O2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數的鹽類是離子晶體。2.大多數非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎全部的酸、絕大多數有機物(除有機鹽外)是分子晶體。3.常見的單質類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合物類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。4.金屬單質是金屬晶體。5.一般來說，低熔、沸點的化合物屬于分子晶體；熔、沸點較高，且在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物為離子晶體；熔、沸點很高，不導電，不溶于一般溶劑的物質屬于原子晶體；能導電、傳熱、具有延展性的晶體為金屬晶體。【錯題訂正】例題1、(1)硫及其化合物有很多用途，相關物質的物理常數如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔點/℃－85.5115.2＞60(分解)0－10.016.810.3沸點/℃－60.3444.645.0337.0①圖(a)為S8的結構，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要緣由為_______。②FeS2晶體的晶胞如圖(b)所示。晶胞邊長為anm、FeS2相對式量為M、阿伏加德羅常數的值為NA，其晶體密度的計算表達式為________________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于Seq\o\al(2－,2)所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為________nm。(2)金屬Zn晶體中的原子積累方式如圖所示，這種積累方式稱為________。六棱柱底邊邊長為acm，高為ccm，阿伏加德羅常數的值為NA，Zn的密度為________g·cm－3(列出計算式)。【解析】(1)①S8和SO2均為分子晶體，S8的相對分子質量大于SO2，因此S8的分子間作用力大，熔沸點比SO2的高。②分析晶胞結構可知，Fe2＋位于棱邊和體心，Seq\o\al(2－,2)位于頂點和面心，因此每個晶胞中含有的Fe2＋個數＝12×eq\f(1,4)＋1＝4，每個晶胞中含有的Seq\o\al(2－,2)個數＝6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4，即每個晶胞中含有4個FeS2。一個晶胞的質量＝eq\f(4M,NA)g，晶胞的體積＝(a×10－7)3cm3，該晶體密度＝eq\f(4M,NAa×10－73)g·cm－3＝eq\f(4M,NAa3)×1021g·cm－3。正八面體的邊長即為兩個面心點的距離，因此正八面體的邊長為eq\f(\r(2),2)anm。(2)金屬Zn晶體為六方最密積累方式(A3型)。六棱柱底邊邊長為acm，則六棱柱上下面的面積均為6×eq\f(\r(3),4)a2cm2，則六棱柱的體積為6×eq\f(\r(3),4)a2ccm3，鋅原子在六棱柱的頂點、上下面心和晶胞內，一個晶胞含鋅原子個數＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，因此一個晶胞中Zn的質量＝eq\f(65×6,NA)g，由此可知，Zn的密度＝eq\f(65×6,NA×6×\f(\r(3),4)×a2c)g·cm－3。【答案】(1)①S8相對分子質量大，分子間范德華力強②eq\f(4M,NAa3)×1021eq\f(\r(2),2)a(2)六方最密積累(A3型)eq\f(65×6,NA×6×\f(\r(3),4)×a2c)例題2、（1）利用新制的Cu(OH)2檢驗醛基時，生成紅色的Cu2O，其晶胞結構如圖所示。該晶胞原子坐標參數A為(0,0,0)；B為(1,0,0)；C為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。則D原子的坐標參數為________，它代表________原子。若Cu2O晶體的密度為dg·cm－3，Cu和O的原子半徑分別為rCupm和rOpm，阿伏加德羅常數值為NA，列式表示Cu2O晶胞中原子的空間利用率為_________________________。（2）鐵原子有兩種積累方式，相應地形成兩種晶胞(如圖甲、乙所示)，其中晶胞乙的積累方式是________，晶胞甲中原子的空間利用率為________(用含π的代數式表示)。(3)Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖所示。已知晶胞參數為0.4665nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則Li2O的密度為________g·cm－3(列出計算式)。【解析】(1)依據晶胞的結構，D在A和C中間，因此D的坐標是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))，白色的原子位于頂點和體心，個數為8×eq\f(1,8)＋1＝2，D原子位于晶胞內，全部屬于晶胞，個數為4，依據化學式，推出D為Cu；空間利用率是晶胞中球的體積與晶胞體積的比值，晶胞中球的體積為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(4,3)πr\o\al(3,Cu)＋2×\f(4,3)πr\o\al(3,O)))×10－30cm3，晶胞的體積可以采納晶胞的密度進行計算，即晶胞的體積為eq\f(2×144,NA×d)cm3，因此空間利用率為eq\f(πdNA2r\o\al(3,Cu)＋r\o\al(3,O)×10－30,108)×100%。（2）晶胞乙中原子位于晶胞的頂點和面心，所以屬于面心立方最密積累；晶胞甲中含有鐵原子個數為eq\f(1,8)×8＋1＝2，假設鐵原子半徑為r，晶胞的邊長為a，則有(4r)2＝(eq\r(2)a)2＋a2，解r＝eq\f(\r(3),4)a，原子的空間利用率為eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(2×\f(4,3)π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4)a))3,a3)＝eq\f(\r(3),8)π。(3)1個氧化鋰晶胞含O的個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含Li的個數為8，1cm＝107nm，代入密度公式計算可得Li2O的密度為eq\f(8×7＋4×16,NA0.4665×10－73)g·cm－3。【答案】(1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；Cu；eq\f(πdNA2r\o\al(3,Cu)＋r\o\al(3,O)×10－30,108)×100%(答案合理即可)（2）面心立方最密積累；eq\f(\r(3),8)π（3）eq\f(8×7＋4×16,NA0.4665×10－73)【學問清單】1.晶胞化學式的計算晶體中微粒的排列具有周期性，晶體中最小的結構重復單元稱為晶胞，利用“均攤法”可以計算一個晶胞中的粒子數，從而確定晶體的化學式。“均攤法”的基本思想是晶胞中隨意位置上的一個粒子被n個晶胞共用，那么每個晶胞對這個原子分得份額就是。常見考題里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最為常見。（1）立方晶胞：每個頂點上的粒子被8個晶胞共用，每個粒子只有屬于該晶胞；每條棱上的粒子被4個晶胞共用，每個粒子只有屬于該晶胞；每個面心上的粒子被2個晶胞共用，每個粒子只有屬于該晶胞；晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。（2）六方晶胞：每個頂點上的粒子被6個晶胞共用；每條橫棱上的粒子被4個晶胞共用；每條縱棱上的粒子被3個晶胞共用；每個面心上的粒子被2個晶胞共用；晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。（3）三棱晶胞：每個頂點上的粒子被12個晶胞共用；每條橫棱上的粒子被4個晶胞共用；每條縱棱上的粒子被6個晶胞共用；每個面心上的粒子被2個晶胞共用；晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。2.晶體熔、沸點的比較（1）不同類型晶體的熔、沸點凹凸的一般規律為：原子晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。（2）同種類型晶體，晶體內粒子間的作用力越大，熔、沸點越高。①離子晶體：一般地說，陰、陽離子的電荷數越多，離子半徑越小，離子晶格能越大，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。②原子晶體：原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大，晶體的熔、沸點越高，如熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅。③分子晶體：分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S；組成和結構相像的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4；組成和結構不相像的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3；同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如正戊烷>異戊烷>新戊烷。④金屬晶體：一般來說，金屬陽離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：Na<Mg<Al。3.晶體密度及微粒間距離的計算(1)晶體微粒與M、ρ之間的關系：若1個晶胞中含有x個微粒，則1mol晶胞中含有xmol微粒，其質量為xMg(M為微粒的相對“分子”質量)；1個晶胞的質量為ρa3g(a3為晶胞的體積，ρ為晶胞的密度)，則1mol晶胞的質量為ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。（2）金屬晶體中體心立方積累、面心立方積累中的幾組公式(設棱長為a)：面對角線長＝eq\r(2)a；體對角線長＝eq\r(3)a；體心立方積累4r＝eq\r(3)a(r為原子半徑)；面心立方積累4r＝eq\r(2)a(r為原子半徑)。（3）空間利用率的計算：空間利用率＝eq\f(晶胞占有的微粒體積,晶胞體積)。【變式練習】1.（1）甲烷是重要的清潔能源，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數為anm。常溫常壓下不存在甲烷晶體。從微粒間相互作用的角度說明，其理由是______。甲烷分子的配位數為________。A分子中碳原子的坐標參數為(0,0,0)，則B分子中碳原子的坐標參數為________。甲烷晶體的密度為________g·cm－3。（2）S與Zn所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。在該晶胞中，Zn的配位數為________。原子坐標參數可表示晶胞內部各原子的相對位置。如圖晶胞中，原子坐標參數a為(0,0,0)；b為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；c為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。則d的坐標參數為________。已知該晶胞的密度為ρg·cm－3，則其中兩個S原子之間的距離為________pm。(列出計算式即可)2.(1)碳的某種晶體為層狀結構，可與熔融金屬鉀作用。鉀原子填充在各層之間，形成間隙化合物，其常見結構的平面投影如圖①所示，則其化學式可表示為________。(2)圖②為碳的一種同素異形體C60分子，每個C60分子中含有σ鍵的數目為________。(3)圖③為碳的另一種同素異形體金剛石的晶胞，其中原子坐標參數A為(0,0,0)，B為(12,0,12)，C為(12,12,0)；則D原子的坐標參數為________。(4)立方氮化硼晶體的結構與金剛石相像，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm。立方氮化硼晶胞的密度是______________g·cm－3(列出計算式即可，阿伏加德羅常數的值為NA)。【易錯通關】1．鈀(Pd)、鋅及其化合物在合成酮類物質中有極其重要的作用，如圖為合成的反應過程：回答下列問題：(1)I原子價電子排布式為_________，其能量最高的能層是______(填能層符號)。(2)H、C、O三種元素的電負性由大到小的依次為__________。(3)中碳原子的雜化方式為__________。(4)ZnCl2溶液中加入足量氨水，發生的反應為ZnCl2+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]Cl2+4H2O①上述反應涉及的物質中，固態時屬于分子晶體的是________。②NH3的空間構型為_____________。③1mol[Zn(NH3)4]Cl2中含有______molσ鍵。(5)金屬鈀的積累方式如圖所示：①該晶胞中原子的空間利用率為_________(用含π的式子表示)。②若該晶胞參數a=658pm，則該晶胞密度為______(列出計算表達式)g/cm3。2．最新發覺用聚乙二醇雙丙烯酸酯純化鈣鈦礦薄膜表面缺陷，能改善鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性。（1）已知乙二醇的結構簡式為。①乙二醇中三種元素電負性由強到弱的依次為_____________。②乙二醇能以隨意比溶于水的微觀緣由為_____________________。③乙二醇中碳原子和氧原子的雜化類型分別為_________、_________。（2）基態鈦原子核外電子排布式為________________；同周期與其未成對電子數相等的基態原子還有_________種。（3）立方鈣鈦礦的晶胞結構如圖：①該晶胞的化學式為________；晶胞中Ca的配位數為________。②晶胞中部分原子坐標為W（0，0，0），M（1/2，1/2，1/2），N（1/2，0，0），則X點的坐標為___________。③若晶胞參數為，則該晶胞的密度為_________（表示阿伏加德羅常數的值，列出代數式）。3．近年來，KCoF3、KFeF3等因具有獨特的電性、磁性和光致發光性而引起人們極大的探討愛好。回答下列問題：(1)基態F原子的價層電子排布圖為________。(2)K、Fe、Co三種基態原子的未成對電子數之比為________；Co與Fe中第四電離能更大的是________(填元素符號)，緣由為________________。(3)Fe、Co可形成多種協作物，如Fe(SCN)3、[Fe(CN)6]4－、[Co(NH3)6]2＋等。①SCN－的立體構型為________，其中C原子的雜化形式為________。②HCN中σ鍵和π鍵的數目之比為________。③NH3比NF3更易作配體的緣由為_____________________。(4)KCoF3具有鈣鈦礦型結構，其晶體的部分結構如圖所示。其中[CoF6]正八面體通過共頂角F原子連接，K填充在其間空隙，K為12配位。①KCoF3的晶胞為________(填“立方晶胞”或“六方晶胞”)。②阿伏加德羅常數的值為NA，晶體密度為ρg·cm－3，則Co與F之間的最短距離為________pm(用代數式表示)。4．含鐵化合物的應用探討是科學探討的前沿之一，回答下列問題：Ⅰ、鐵鋁鉛榴石常用作寶石和研磨材料，其化學式為Fe3Al2Pb3(SiO4)5，可寫作氧化物形式：FexOy·Al2O3·3PbO·5SiO2。(1)FexOy中鐵元素有+2、+3兩種價態，N(Fe3+)：N(Fe2+)=______。(2)硅屬于______區元素；基態鐵原子的電子排布式為_____________。(3)氧的第一電離能_____氮(填“大于”或“小于”)；工業上用γ?Al2O3冶煉鋁，其熔點很高，熔融時需用助熔劑，γ?Al2O3屬于______晶體。(4)SiO2是原硅酸和硅酸的酸酐。①原硅酸的結構式如圖1，硅原子的價電子對的空間構型為___________。②原硅酸失去一分子水后形成硅酸，結構式如圖2，硅原子的雜化方式為_________。③SiO2晶體結構如圖3，硅原子的配位數為_________。Ⅱ、已知：NA為阿伏加德羅常數的值；圖Ⅰ、圖Ⅱ表示的晶胞均為立方晶胞。(5)下面晶胞化學式為SrFeO3的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(6)圖Ⅰ所示晶胞密度為dg·cm－3，則該晶胞的邊長為_____nm(用含NA的式子表示)。5．探討物質的結構，用來探尋物質的性質，是我們學習化學的重要方法。回答下列問題：(1)Fe、Ru、Os在元素周期表中處于同一列，人們已經發覺和應用了Ru、Os的四氧化物。量子化學理論預料鐵也存在四氧化物，但最終人們發覺鐵的化合價不是+8而是+6。OsO4分子空間形態是_____，鐵的“四氧化物”分子中，鐵的價電子排布式是_____，氧的化合價是______。(2)NH3分子中H—N—H鍵角為106.7°，在[Ag(NH3)2]+中，H—N—H鍵角近似109.5°，鍵角變大的緣由是________。(3)氫鍵的本質是缺電子的氫原子和富電子的原子或原子團之間的一種弱的電性作用。近年來，人們發覺了雙氫鍵，雙氫鍵是指帶正電的H原子與帶負電的H原子之間的一種弱電性相互作用。下列不行能形成雙氫鍵的是______。a．Be—H···H—Ob．O—H···H—Nc．B—H···H—Nd．Si—H···H—Al(4)冰晶石(Na3A1F6)主要用作電解氧化鋁的助熔劑，也用作研磨產品的耐磨添加劑。其晶胞結構如圖所示，晶胞是正四棱柱形態，Na(I)位于側棱中心和底面中心，Na(II)位于四個側面上，位于頂點和體心。已知晶胞邊長為anm，bnm，冰晶石晶體的密度為_______g·cm-3(Na3AlF6的摩爾質量為210g·mol-1)。6．我國秦俑彩繪和漢代器物上用的顏料被稱為“中國藍”、“中國紫”，近年來，人們對這些顏料的成分進行了探討，發覺其成分主要為BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。(1)“中國藍”、“中國紫”中均有Cun＋離子，n＝___________，基態時該陽離子的價電子排布式為___________。(2)“中國藍”的發色中心是以Cun＋為中心離子的配位化合物，其中供應孤對電子的是____元素。(3)已知Cu、Zn的其次電離能分別為1957.9kJ·mol－1、1733.3kJ·mol－1，前者高于后者的緣由是________________________________________。(4)銅常用作有機反應的催化劑。例如，2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。①乙醇的沸點高于乙醛，其主要緣由是_________________________________；乙醛分子中π鍵與σ鍵的個數比為___________。②乙醛分子中碳原子的雜化軌道類型是___________。(5)銅的晶胞如圖所示。銅銀合金是優質的金屬材料，其晶胞與銅晶胞類似，銀位于頂點，銅位于面心。①該銅銀合金的化學式是___________________。②已知：該銅銀晶胞參數為acm，晶體密度為ρg·cm－3。則阿伏加德羅常數(NA)為_______mol－1(用代數式表示，下同)。③若Ag、Cu原子半徑分別為bcm、ccm，則該晶胞中原子空間利用率φ為___________。(提示：晶胞中原子空間利用率＝×100%)7．氮元素是重要的非金屬元素，可形成鹵化氮、氮化物、疊氮化物及協作物等多種化合物。（1）NF3、NBr3、NCl3的沸點由高到低的依次是___，緣由是__。（2）Mg3N2遇水發生猛烈反應，生成一種有刺激性氣味的氣體。該反應的化學方程式為___。（3）疊氮酸(HN3)是一種弱酸，可部分電離出H+和N。請寫出兩種與N互為等電子體的分子的化學式：___。（4）NaN3與KN3相比，NaN3的晶格能___(填“>”、“＝”或“<”)KN3的晶格能。（5）某元素X形成的離子X+中K、L、M三個電子層均充溢了電子。它與N3-形成晶體的結構如圖所示。X+的符號是___，晶體中距離每個N3-最近的X+有___個。8．鈣及其化合物在工業上、建筑工程上和醫藥上用途很大。回答下列問題(1)基態Ca原子M能層有_____個運動狀態不同的電子，Ca的第一電離能__________(填“大于”或“小于”)Ga。(2)Mn和Ca屬于同一周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高，緣由是____________________。(3)氯氣與熟石灰反應制漂白粉時會生成副產物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的陰離子空間構型是__________、中心原子的雜化形式為___________。(4)碳酸鹽的熱分解示意圖如圖所示熱分解溫度：CaCO3_______(填“高于”或“低于”)SrCO3，緣由是_________。從價鍵軌道看，CO2分子內的化學鍵類型有__________。(5)螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素的礦物，晶胞如圖所示。Ca2+的配位數為__________，螢石的一個晶胞的離子數為__________，已知晶胞參數為0.545nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則螢石的密度為__________g·cm－3(列出計算式)。9．鉑鈷合金是以鉑為基含鈷二元合金，在高溫下，鉑與鈷可無限互溶，其固溶體為面心立方晶格。鉑鈷合金磁性極強，磁穩定性較高，耐化學腐蝕性很好，主要用于航天航空儀表、電子鐘表、磁控管等。(1)基態鈷原子的價電子排布圖為___________。(2)二氯二吡啶合鉑是由Pt2+、Cl－和吡啶結合形成的鉑協作物，有順式和反式兩種同分異構體(如圖)。科學探討表明，順式分子具有抗癌活性。①吡啶分子是大體積平面配體，其結構簡式如圖所示。每個吡啶分子中含有的σ鍵數目為_________。二氯二吡啶合鉑分子中所含的C、N、Cl三種元素的第一電離能由大到小的依次是___________。②二氯二吡啶合鉑中存在的微粒間作用力有_________(填字母)。a.范德華力b.氫鍵c.金屬鍵d.非極性鍵③反式二氯二吡啶合鉑分子是_________(填“極性分子”或“非極性分子”)。(3)某探討小組將平面型的鉑協作物分子進行層狀堆砌，使每個分子中的鉑原子在某一方向上排列成行，構成能導電的“分子金屬”，其結構如圖所示。①“分子金屬”可以導電，是因為_________能沿著其中的金屬原子鏈流淌。②“分子金屬”中，鉑原子是否以sp3的方式雜化？_________(填“是”或“否”)，其理由是__________________。(4)筑波材料科學國家試驗室一個科研小組發覺了在5K下呈現超導性的晶體CoO2，該晶體具有層狀結構(如圖所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。圖中用粗線畫出的重復結構單元示意圖不能描述CoO2的化學組成的是__________(填字母)。(5)金屬鉑晶體中，鉑原子的配位數為12，其立方晶胞沿x、y或z軸的投影圖如圖所示。若金屬鉑的密度為dg·cm-3，則晶胞參數a=_________nm(列計算式)。10．三硫化四磷是黃綠色針狀結晶，其結構如圖所示．不溶于冷水，溶于疊氮酸、二硫化碳、苯等有機濟劑，在沸騰的NaOH稀溶液中會快速水解。回答下列問題：（1）Se是S的下一周期同主族元素，其核外電子排布式為_______。（2）第一電離能：S____（填“＞”或“＜”，下同）P，電負性：S____P（3）三硫化四磷分子中P原子實行______雜化，與PO3-互為等電子體的化合物分子的化學式為______。（4）二硫化碳屬______（填“極性”或“非極性”）分子。（5）用NA表示阿伏伽德羅常數的數值，0.1mol三硫化四磷分子中含有的孤電子對數為____。（6）純疊氮酸（HN3）在常溫下是一種液體，沸點較高，為308.8K，主要緣由是________。（7）氫氧化鈉具有NaCl型結構，其晶胞中Na+與OH-之間的距離為acm，晶胞中Na+的配位數為_______，用NA表示阿伏伽德羅常數的數值，NaOH的密度為_____g/cm3。參考答案【變式練習】1.(1)甲烷是分子晶體，分子間作用力很小，導致其熔、沸點低于常溫；12；(－0.5a,0.5a，a)；eq\f(64×1021,a3NA)（2）4；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010【解析】(1)甲烷是分子晶體，分子間作用力很小，導致其熔、沸點低于常溫；甲烷分子的配位數為12。晶胞中甲烷分子個數＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞體積V＝(a×10－7cm)3，ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(M,NA)×4,V)＝eq\f(4×16,NAa×10－73)g·cm－3＝eq\f(64×1021,a3NA)g·cm－3。(2)該晶胞中Zn的原子個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，S的原子個數為4，故Zn、S的配位數相同，依據S的配位數為4，可知Zn的配位數為4；依據d的位置，可知其坐標參數為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；依據S原子的位置可知，兩個S原子之間的距離為晶胞邊長的eq\f(\r(2),2)，設晶胞邊長為apm，則該晶胞的質量為eq\f(65×4＋32×4,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－10cm)3，解得a＝eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010，故兩個S原子之間的距離為eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010pm。2.(1)KC8(2)90(3)(6,6,6)(4)eq\f(4×25,361.5×10－103×NA)【解析】(1)可以取三個鉀原子形成的小三角形為計算單位，其完全占有的碳原子數是4，占有的鉀原子數為eq\f(1,6)×3＝eq\f(1,2)，故碳原子數和鉀原子數之比是4∶eq\f(1,2)＝8∶1，化學式表示為KC8。(2)每個碳原子形成3個σ鍵，每個σ鍵為2個碳原子共有，平均每個碳原子形成1.5個σ鍵，則一個C60分子中含有σ鍵個數為1.5×60＝90。(4)金剛石晶胞中碳原子數目為4＋8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝8，立方氮化硼結構與金剛石相像，其晶胞與金剛石晶胞含有相同原子總數，由氮化硼化學式BN可推知，一個晶胞中含有4個B原子、4個N原子，晶胞質量為4×eq\f(25,NA)g，晶胞的體積是(361.5×10－10)3cm3，故立方氮化硼晶胞的密度為4×eq\f(25,NA)g÷(361.5×10－10)3cm3＝eq\f(4×25,361.5×10－103×NA)g·cm－3。【易錯通關】1.（1）5s25p5；O（2）O＞C＞H（3）sp2、sp3雜化（4）①NH3?H2O、H2O②三角錐形③16（5）①②【解析】(1)I元素處于第五周期第VIIA族，價電子排布式為5s25p5，其能量最高的能層是第五層，能層符號是O；(2)元素的非金屬性越強，電負性越大，非金屬性：O＞C＞H，則電負性由大到小的依次：O＞C＞H；(3)中苯環及羰基中碳原子形成3個σ鍵，其它碳原子均形成4個σ鍵，分別實行sp2、sp3雜化；(4)①反應涉及的物質中，固態時屬于分子晶體的是NH3?H2O、H2O；②NH3中N原子有1對孤對電子，形成3個N-H鍵，立體構型為三角錐形；③[Zn(NH3)4]Cl2是離子化合物，陽離子[Zn(NH3)4]2-中含有4個配位鍵、12個N-H，共含有16個σ鍵，故1mol[Zn(NH3)4]Cl2中含有16molσ鍵；(5)①晶胞中Pd原子數目=8×+6×=4，設Pd原子半徑為r，則晶胞邊長為，晶胞中Pd原子總體積為4×，晶胞體積為()3，則原子的空間利用率；②晶胞密度=(4×g)÷(658×10-10)3=。2.（1）①②乙二醇易與水形成分子間氫鍵，所以能以隨意比溶于水③；（2）或；3（3）①②12③（0，0，1/2）；【解析】（1）①乙二醇中三種元素分別為H、C、O，通常非金屬性越強，電負性越大，電負性由強到弱的依次為；②乙二醇易與水形成分子間氫鍵，所以能以隨意比溶于水；③乙二醇中碳和氧均以單鍵形式相連，所以雜化類型均為；（2）鈦原子序數為22，基態鈦原子核外電子排布式為或；有2個未成對電子，同周期也有2個未成對電子的基態原子的外圍排布式分別為、和，即還有Ni、Ge和Se三種；（3）①由晶胞結構可知:鈣位于體心、鈦位于頂點，則其個數為，氧位于棱邊的中點，則其個數為，故晶胞的化學式為，立方體晶胞共有12個邊長，每條邊長的中點是一個氧原子，共12個氧原子，包圍著中心的鈣離子，Ca的配位數為12；②由晶胞結構及其他點的坐標分析可得X點的坐標為（0，0，）；③若晶胞參數為，則該晶胞的密度等于晶體的密度，，即為。3.（1）（2）1:4:3；Fe；Co3+的價層電子排布式為3d6，而Fe3+的價層電子排布式為3d5，為相對穩定的半充溢結構，更難再失去一個電子（3）①直線形；sp②1:1③H原子吸引電子實力弱于F原子，使NH3比NF3中的N原子更簡單供應孤電子對（4）①立方晶胞②【解析】(1)氟元素的原子序數為9，其基態F原子的價層電子排布圖為；(2)基態K原子的價層電子排布式為4s1，基態Fe原子的價層電子排布式為3d64s2，基態Co原子的價層電子排布式為3d74s2，則三種基態原子的未成對電子數之比為1∶4∶3；Co3+的價層電子排布式為3d6，而Fe3+的價層電子排布式為3d5，3d5為相對穩定的半充溢結構，更難再失去一個電子，第四電離能更大；(3)①SCN-中C原子的價層電子對數目為2，雜化形式為sp，該離子的立體構型為直線形；②HCN的結構式為，單鍵為σ鍵，三鍵中有一個是σ鍵，2個是π鍵，則σ鍵和π鍵的數目之比為1∶1；③因為H原子吸引電子實力弱于F原子，使NH3中的N原子比NF3中的N原子更簡單供應孤電子對，更易形成配體；(4)①[CoF6]正八面體通過共頂角F原子連接，K填充在其間空隙，據圖可知，KCoF3的晶胞為立方晶胞；②若Co處于晶胞頂角位置，則K處于立方晶胞的體心位置，Co與F之間的最短距離為晶胞參數的一半，設晶胞參數為apm，列式得：，解得a=×1010pm，則Co與F之間的最短距離為××1010pm。4.（1）2∶1（2）p；1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)（3）小于；離子（4）①正四面體②sp2③4（5）II（6）【解析】(1)依據Fe3Al2Pb3(SiO4)5改寫作氧化物形式：Fe3O4?Al2O3?3PbO?5SiO2，則Fe3O4中鐵元素有+2、+3兩種價態，依據化合物元素的正負化合價代數和為0，N(Fe3+)：N(Fe2+)＝2∶1；故答案為：2∶1。(2)硅價電子排布式為3s23p2，屬于p區元素；鐵為26號元素，基態鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)；故答案為：p；1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。(3)同周期從左到右第一電離能呈增大趨勢，但第VA大于第VIA族，第IIA族大于第IIIA族，因此氧的第一電離能小于氮；γ?Al2O3是離子化合物，其熔點很高，熔融時需用助熔劑，γ?Al2O3屬于離子晶體；故答案為：小于；離子。(4)①原硅酸的結構式如圖1，硅原子的價電子對有4對，無孤對電子對，因此空間構型為正四面體形；故答案為：正四面體形。②原硅酸失去一分子水后形成硅酸，結構式如圖2，硅原子有3個σ鍵，無孤對電子，因此價層電子對數為3，其雜化方式為sp2；故答案為：sp2。③SiO2晶體結構如圖3，一個硅原子與四周四個氧原子連接，因此硅原子的配位數為4；故答案為：4。(5)Ⅰ中Fe有1個，O有，Sr有，Ⅱ中Fe有1個，O有，Sr有，因此晶胞化學式為SrFeO3的是II；故答案為：II。(6)圖Ⅰ所示晶胞的化學式為SrFeO2，密度為dg?cm?3，，因此該晶胞的邊長為nm；故答案為：。5.（1）正四面體；3d2；1，-2（2）[Ag(NH3)2]+中有配位鍵N-Ag鍵，是成鍵電子對，NH3中有孤電子對，孤電子對比成鍵電子對的斥力大，配離子中N-H鍵的排斥力變小，故[Ag(NH3)2]+中H-N-H鍵角變大（3）bd（4）【解析】(1)Fe、Ru、Os在元素周期表中處于同一列，Fe的價電子排布式為3d64s2，則Os的價電子數為8，在Os的四氧化物中Os的化合價為+8價，即Os的價電子全部用于成鍵，則OsO4分子空間形態是正四面體；鐵的四氧化物分子中，鐵的化合價不是+8而是+6，故鐵失去6個電子，鐵的價電子排布式是3d2；依據化合物中元素的正負化合價代數和為0，則鐵的“四氧化物”中氧的化合價為-1，-2；(2)NH3分子中H—N—H鍵角為106.7°，在[Ag(NH3)2]+中，H—N—H鍵角近似109.5°，鍵角變大的緣由是[Ag(NH3)2]+中有配位鍵N-Ag鍵，是成鍵電子對，NH3中有孤電子對，孤電子對比成鍵電子對的斥力大，配離子中N-H鍵的排斥力變小，故[Ag(NH3)2]+中H-N-H鍵角變大；(3)氫鍵的本質是缺電子的氫原子和富電子的原子或原子團之間的一種弱的電性作用，雙氫鍵是指帶正電的H原子與帶負電的H原子之間的一種弱電性相互作用；a．Be—H中氫原子帶負電，H—O中氫原子帶正電，符合雙氫鍵定義，a不選；b．O—H、H—N中氫原子均帶正電，b選；c．B—H中氫原子帶負電，H—N中氫原子帶正電，符合雙氫鍵定義，c不選；d．Si—H、H—Al中氫原子均帶負電，d選；綜上所述，答案為bd；(4)依據冰晶石(Na3A1F6)結構可知，晶胞是正四棱柱形態，Na(I)位于側棱中心和底面中心，Na(II)位于四個側面上，位于頂點和體心，則一個晶胞中含有=2個；已知晶胞邊長為anm，bnm，冰晶石晶體的密度為。6.（1）2；3d9（2）O（3）Cu失去一個電子后的價層電子排布式為3d10，達到全充溢穩定結構；Zn失去一個電子后的價層電子排布式為3d104s1，Zn+4s1上的電子比Cu+3d10上的電子易失去（4）①乙醇分子間存在氫鍵；1:6②sp2、sp3（5）①AgCu3或Cu3Ag②③【解析】(1)依據化合物中全部元素化合價代數和為0，可計算出Cu的化合價為+2，所以Cun＋離子，n＝2，Cu的價電子排布式為3d104s1,Cu2+價電子排布式為3d9；(2)“中國藍”中Ba2+、Si都不存在孤對電子，而O原子中存在孤對電子，所以只能氧原子來供應孤對電子；(3)Cu失去一個電子后的價層電子排布式為3d10，達到全充溢穩定結構；Zn失去一個電子后的價層電子排布式為3d104s1，Zn+4s1上的電子比Cu+3d10上的電子易失去，所以Cu的其次電離能高于Zn的其次電離能；(4)①乙醇分子間存在氫鍵，而乙醛分子間沒有氫鍵，所以乙醇的沸點高于乙醛；乙醛分子中還有一個碳氧雙鍵，所以含有1個π鍵6個σ鍵，個數比為1:6；②乙醛中甲基上的C形成4條σ鍵，無孤電子對，因此實行sp3雜化類型，醛基中的C形成3條σ鍵和1條π鍵，無孤電子對，實行sp2雜化類型。(5)①用均攤法，6個銅原子位于立方風光 心，8個銀原子位于頂點，則該晶胞含個銅原子，個銀原子，所以化學式為AgCu3或Cu3Ag；②AgCu3或Cu3Ag的摩爾質量為（64×3+108）g/mol=300g/mol,依據密度公式得，所以；③原子空間利用率7.（1）NBr3>NCl3>NF3；三種物質的晶體均為分子晶體，相對分子質量大則分子間的作用力大，沸點高，因此沸點由高到低的依次為NBr3>NCl3>NF3（2）Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑（3）N2O、CO2（4）>（5）Cu+；6【解析】（1）NF3，NBr3、NCl3都是分子晶體，且結構相像，它們相對分子質量大小關系為：NBr3＞NCl3＞NF3，相對分子質量大則分子間的作用力大，沸點高，所以它們的沸點由高到低的依次是：NBr3＞NCl3＞NF3；（2）Mg2N2遇水發生猛烈反應，生成一種有刺激性氣味的氣體為氨氣，依據元素守恒，可寫出化學方程式：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑；（3）N3-中有三個原子，價電子數為16，依據等電子原理可知，與它互為等電子體的分子有：N2O、CO2、CS2、BeCl2等；（4）因為鈉離子的半徑比鉀離子的半徑小，所以NaN3的晶格比KN3的晶格能大；（5）X+中K、L、M三個電子層均充溢了電子，所以X+核外有28個電子，即X的核電荷數為29，所以X為銅元素，X+為Cu＋，依據晶體結構圖可知，每個與其距離最近的Cu+有6個；8．鈣及其化合物在工業上、建筑工程上和醫藥上用途很大。回答下列問題(1)基態Ca原子M能層有_____個運動狀態不同的電子，Ca的第一電離能__________(填“大于”或“小于”)Ga。(2)Mn和Ca屬于同一周期，且核外最外層電子構型相同，但金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高，緣由是____________________。(3)氯氣與熟石灰反應制漂白粉時會生成副產物Ca(ClO3)2，Ca(ClO3)2中的陰離子空間構型是__________、中心原子的雜化形式為___________。(4)碳酸鹽的熱分解示意圖如圖所示熱分解溫度：CaCO3_______(填“高于”或“低于”)SrCO3，緣由是_________________。從價鍵軌道看，CO2分子內的化學鍵類型有__________。(5)螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素的礦物，晶胞如圖所示。Ca2+的配位數為__________，螢石的一個晶胞的離子數為__________，已知晶胞參數為0.545nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則螢石的密度為__________g·cm－3(列出計算式)。8.（1）8；大于（2）Mn原子半徑較小且價電子數較多，金屬鍵較強（3）三角錐形；sp3（4）低于；r(Ca2+)<r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解為CaO；σ鍵，π鍵（5）8；12；【解析】(1)原子核外電子的運動狀態是由能層、能級（電子云）、電子云伸展方向、電子自旋確定的。基態Ca原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2，所以M能層上有8個運動狀態不同的電子。由于Ca原子的價層電子排布為4s2，已達全充溢狀態，比較穩定；而Ga原子價層電子排布為4s24p1，不太穩定，所以Ca的第一電離能大于Ga的第一電離能。(2)Mn和Ca屬于同一周期，同周期從左至右原子半徑漸漸減小；Mn原子價層電子排布為3d54s2，Ca原子價層電子排布為4s2，價電子數Mn比Ca多，原子半徑越小，價電子數越多，金屬鍵越強。所以，金屬Mn的熔點沸點等都比金屬Ca高的緣由是：Mn原子半徑較小且價電子數較多，金屬鍵較強。(3)Ca(ClO3)2中的陰離子化學式為ClO3-，中心原子氯的孤電子對數=(7+1-3×2)=1，σ鍵數=3，中心原子氯的價層電子對數=1+3=4，依據價層電子對互斥理論，ClO3-的空間構型是三角錐形，中心原子氯的雜化形式為sp3。(4)由碳酸鹽的熱分解示意圖看出，CaCO3熱分解生成CaO，SrCO3熱分解生成SrO