2020年高考各科总复习考点一遍过讲义考点59 晶体结构与性质-备战2020年高考化学考点一遍过

考点59 晶体结构与性质

一、晶体常识

1．晶体与非晶体

比较		晶体	非晶体
结构特征		结构粒子周期 性有序排列	结构粒子无序排列
性质 特征	自范性	有	无
	熔点	固定	不固定
	异同 表现	各向异性	各向同性
二者区 分方法		①间接方法：测定其是否有固定的熔点； ②科学方法：对固体进行X−射线衍射实验

2．获得晶体的三条途径

（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

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。

4．晶格能

（1）定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol⁻¹。

（2）影响因素

①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

②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。

易错警示：

（1）具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。

（2）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。

二、四类晶体的组成和性质

四种类型晶体的比较

类型 比较		离子晶体	金属晶体	分子晶体	原子晶体
概念		离子间通过离子键结合而成的晶体	金属原子通过金属键相互结合形成的单质晶体	分子间以分子间作用力相结合而形成的晶体	相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间网状结构的晶体
构成晶体微粒			阴、阳离子	金属阳离子、自由电子	分子	原子
微粒之间的作用力			离子键	金属键	分子间作用力	共价键
物理性质		熔、沸点	较高	有的高(如钨)、有的低(如汞)	较低	很高
		硬度	较大	有的高(如铬)、有的低(如钠)	较小	很大
		导电性	熔融或在水溶液中导电	良	本身不导电，溶于水时 发生电离后可导电	绝缘体(或半导体)
		延展性	无	良	无	无
		溶解性	易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂	一般不溶于溶剂，钠等活泼金属可与水、醇、酸反应	极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂	不溶于任何溶剂
典型实例			强碱(如NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)、金属氧化物(如Na2O)	金属单质(如钠、铝、铁等)与合金	大多数非金属单质(如P4、硫等)、非金属氧化物(如CO2、SO2等，SiO2除外)、酸(如H2SO4)、所有非金属氢化物(如甲烷、硫化氢等)、绝大多数有机物(有机盐除外)	金刚石、晶体硅、二氧化硅等

典型晶体模型

晶体		晶体结构	晶体详解
原子 晶体	金刚石		（1）每个C与相邻的4个C以共价键结合，形成正四面体结构； （2）键角均为109°28’； （3）最小碳环由6个C组成且6个原子不在同一平面内； （4）每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2
原子 晶体	SiO2		（1）每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构； （2）每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)=1∶2； （3）最小环上有12个原子，即6个O，6个Si
分子 晶体	干冰		（1）每8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子； （2）每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有12个
离子 晶体	NaCl型		（1）每个Na+(Cl−)周围等距离且紧邻的Cl−(Na+)有6个。每个Na+周围等距离且紧邻的Na+有12个； （2）每个晶胞中含4个Na+和4个Cl−
离子 晶体	CsCl型		（1）每个Cs+(Cl−)周围等距离且紧邻的Cs+(Cl−)有6个；每个Cs+周围等距离且紧邻的Cl−有8个； （2）每个晶胞中含1个Cs+和1个Cl−
金属 晶体	简单立 方堆积		典型代表为Po，配位数为6，空间利用率为52%
	面心立 方最密 堆积		又称为A1型或铜型，典型代表为Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率为74%
	体心立 方堆积		又称为A2型或钾型，典型代表为Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率为68%
	六方最 密堆积		又称为A3型或镁型，典型代表为Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率为74%

三、晶体类型的判断及熔、沸点比较

1．晶体类型的判断方法

（1）依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断

①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。

②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。

③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是范德华力。

④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。

（2）依据物质的分类判断

①金属氧化物(如K₂O、Na₂O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。

②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO₂外)、绝大多数酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质及合金是金属晶体。

（3）依据晶体的熔点判断

离子晶体的熔点较高；原子晶体的熔点很高；分子晶体的熔点较低；金属晶体多数熔点高，但也有比较低的。

（4）依据导电性判断

①离子晶体溶于水或处于熔融状态时能导电。

②原子晶体一般为非导体。

③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。

④金属晶体是电的良导体。

（5）依据硬度和机械性能判断

离子晶体硬度较大(或硬而脆)；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大且具有延展性，但也有硬度较低的。

2．不同类型晶体的熔、沸点的比较

（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。

但应注意原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO具有较高的熔点，金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如汞常温时为液态。

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

3．同种类型晶体的熔、沸点的比较

（1）原子晶体

原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高

如熔点：金刚石>碳化硅>硅。

（2）离子晶体

①一般地，离子所带的电荷数越多，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，如熔点：MgO>MgCl₂>NaCl>CsCl。

②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度也越大。

（3）分子晶体

①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；能形成氢键的分子晶体熔、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，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。

四、晶体的计算

晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N_A、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。解答这类题时，一要掌握晶体“均摊法”的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。

“均摊法”原理

晶胞中任意位置上的一个原子如果被n个晶胞所共有，则每个晶胞对这个原子分得的份额就是。

注意：

非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为，那么一个六边形实际有6×=2个碳原子。又如，在六棱柱晶胞(如图所示的MgB₂晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)共有，面上的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×+2×=3，硼原子个数为6。

几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目

A．NaCl(含4个Na^＋，4个Cl^－)

B．干冰(含4个CO₂)

C．CaF₂(含4个Ca^2＋，8个F^－)

D．金刚石(含8个C)

E．体心立方(含2个原子)

F．面心立方(含4个原子)

晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为ρa³ g(a³为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρa³N_A g，因此有xM=ρa³N_A。

考向一 晶胞中粒子个数的计算

典例1 （1）图1是Cu元素与H元素形成的一种红色化合物的晶胞结构，则该化合物的化学式为________。

（2）图2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】（1）根据晶胞结构可以判断，一个晶胞中：Cu(●)：2×＋12×＋3＝6；H(○)：6×＋1＋3＝6，所以化学式为CuH。

（2）根据晶胞结构可以判断，一个晶胞中：R：8×＋1＝2，G：8×＋8×＋4×＋2＝8，Q：8×＋2＝4，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】（1）CuH　（2）＋3

1．磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为

A．Mn₂Bi B．MnBi C．MnBi₃ D．Mn₄Bi₃

考向二 晶胞相关参数的计算

典例1 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g·cm^－3，晶胞参数a＝________ nm。

【解析】①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×＝3，镍原子的个数为8×＝1，则铜原子和镍原子的数量比为3∶1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu₃Ni，若合金的密度为dg·cm^－3，根据ρ＝，则晶胞参数a＝×10⁷ nm。

【答案】①3∶1　 ②×10⁷

2．某离子晶体的晶胞结构如图所示。试求：

（1）晶体中每一个Y同时吸引着　　　　个X，每个X同时吸引着　　　　个Y，该晶体的化学式是　　　　　　。

（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有　　　　个。

（3）晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角(∠XYX)为　　　　。

（4）设该晶体的摩尔质量为M g·mol⁻¹，晶体密度为ρ g·cm⁻³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则晶体中两个距离最近的X间的距离为　　　　cm。

考向三 晶体类型的判断及其性质

典例1 现有几组物质的熔点(℃)数据：

A组	B组	C组	D组
金刚石：3 550 ℃	Li：181 ℃	HF：－83 ℃	NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃	Na：98 ℃	HCl：－115 ℃	KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃	K：64 ℃	HBr：－89 ℃	RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃	Rb：39 ℃	HI：－51 ℃	CsCl：645 ℃

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

（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^＋)＜r(K^＋)＜r(Rb^＋)＜r(Cs^＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高

3．下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是

①O₂、I₂、Hg　②CO、KCl、SiO₂　③Na、K、Rb　④Na、Mg、Al

A．①③ B．①④

C．②③ D．②④

考向四 金属晶胞的考查

典例1 下列有关说法不正确的是

A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键

B．CaF₂晶体的晶胞如图2所示，每个CaF₂晶胞平均占有4个Ca^2＋

C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动

D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12

【解析】A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF₂晶体的晶胞中，每个CaF₂晶胞平均占有Ca^2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。

【答案】C

4．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是

A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积

B．每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个

C．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12

D．空间利用率的大小关系为①<②<③<④

考向五 物质结构与性质综合题

典例1 钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、镧(La)等在储氢材料方面具有 广泛的用途。下面是一些晶体材料的结构示意图。

　

请回答下列问题：

（1）写出镍原子的核外电子排布式：______________________________。

（2）钛金属晶体的原子堆积方式如图1所示，则每个钛原子周围有______个紧邻的钛原子，该晶体中原子的堆积方式为____________________。

（3）镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表。某合金储氢后的晶胞如图2所示，该合金的化学式为________，1 mol镧形成的该合金能储存____mol氢气。

（4）嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分——钡钛矿晶体结构如图3所示，该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为立方体，边长为a cm。顶点位置被Ti^4＋所占据，体心位置被Ba^2＋所占据，所有棱心位置被O^2－所占据。

①该晶体中的O元素与H形成的化合物的中心原子的杂化类型为________，其分子空间构型为________。

②写出该晶体的化学式：________。

【解析】（1）Ni是28号元素，其原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²。

（2）由晶胞结构图可知，以顶点原子为研究对象，与之最近的原子处于面心上，每个顶点原子为12个面共用，故晶胞中该原子的配位数为12，该单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积。

（3）根据某合金储氢后的晶胞结构示意图可知该合金中含有：La：8×＝1；Ni：8×＋1＝5，所以化学式是LaNi₅；1 mol该合金吸附氢气的物质的量是8 mol×＋2mol×＝3 mol。

（4）①该晶体中的O元素与H元素形成的化合物H₂O的中心原子O 原子的杂化类型为sp³杂化，其分子空间构型为V形；②根据晶胞结构示意图可知：Ba：1；Ti：8×＝1；O：12×＝3，所以该晶体的化学式是：BaTiO₃。

【答案】（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²

（2）12　面心立方最密堆积

（3）LaNi₅　3

（4）①sp³　V形　②BaTiO₃

5．硼元素、钙元素、铜元素在化学中有很重要的地位，单质及其化合物在工农业生产和生活中有广泛的应用。

（1）已知CaC₂与水反应生成乙炔。请回答下列问题：

①将乙炔通入[Cu(NH₃)₂]Cl溶液中生成Cu₂C₂红棕色沉淀，Cu⁺基态核外电子排布式为　　　　　　　。其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu₂O，试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu₂O：　　　　　　　。

②CaC₂中 互为等电子体，1 mol 中含有的π键数目为　　　　　　。

③乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H₂C CH—C≡N)，丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是　　　　　　，构成丙烯腈元素中第一电离能最大的是　 。

（2）Cu₃N的晶胞结构如图，N³⁻的配位数为　　　　，Cu⁺半径为a pm，N³⁻半径为b pm，Cu₃N的密度为　　 g·cm⁻³。(阿伏加德罗常数用N_A表示)

物质结构与性质综合题解题方法

1．对于原子结构，要重点掌握构造原理，能够应用构造原理熟练地写出1~36号元素基态原子的电子排布式，答题时要看清题目要求，是书写基态原子的电子排布式还是价电子(或外围电子)的电子排布式。

2．对于分子结构，能应用价电子对互斥理论推测分子的立体构型，例如常见的无机分子有直线形分子(如CO₂)、平面三角形分子(如BF₃)、V形分子(如H₂O)、三角锥形分子(如NH₃)等。

3．在解题时，要能将常见的分子构型根据电子排布的相似点，采用类比法迁移到新的物质中。能应用分子极性的规律判断分子的极性，能应用分子间作用力、氢键等知识解释其对物质性质的影响。

4．掌握几种典型晶体结构的立体模型，常见的晶体有离子晶体(如NaCl型和CsCl型)、分子晶体(如干冰)、原子晶体(如金刚石、晶体硅、二氧化硅)、金属晶体(如Mg和Cu)及混合型晶体(如石墨)，在解题时，既要能分析其晶体结构，又要能将常见的晶体结构迁移到新的物质中。

1．下列晶体分类中正确的一组是

选项	离子晶体	原子晶体	分子晶体
A	NaOH	Ar	SO2
B	H2SO4	石墨	S
C	CH3COONa	水晶
D	Ba(OH)2	金刚石	玻璃

2．下列有关晶体结构或性质的描述正确的是

A．冰中存在极性键、范德华力，不存在氢键

B．因金属性K>Na，故金属钾的熔点高于金属钠

C．1 mol的金刚石与1 mol石墨晶体中所含的C—C键的数目相同

D．氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠

3．下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是

A．CH₄>SiH₄>GeH₄>SnH₄ B．KCl>NaCl>MgCl₂>MgO

C．Rb>K>Na>Li D．金刚石>Si>钠

4．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是

A．熔点：NaF＞MgF₂＞AlF₃

B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr

C．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF₂

D．硬度：MgO＞CaO＞BaO

5．下列数据是对应物质的熔点(℃)：

BCl3	Al2O3	Na2O	NaCl	AlF3	AlCl3	干冰	SiO2
－107	2 073	920	801	1 291	190	－57	1 723

据此做出的下列判断中错误的是

A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl₃和干冰是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

6．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示意图如图所示，它的化学式是

A．BaTi₈O₁₂　　　　　　　　 B．BaTi₄O₅

C．BaTi₂O₄ D．BaTiO₃

7．根据表中给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列有关说法中错误的是

晶体	NaCl	MgCl2	AlCl3	SiCl4	单质B
熔点/℃	810	710	190	－68	2 300
沸点/℃	1 465	1 418	182.7	57	2 500

(注：AlCl₃的熔点在2.02×10⁵Pa条件下测定)

A．SiCl₄和AlCl₃都是分子晶体

B．单质B可能是原子晶体

C．NaCl和MgCl₂在熔融状态和溶于水时均能导电

D．NaCl的键的强度比MgCl₂的小

8．下列有关性质的比较，不正确的是

A．晶体熔点由高到低： >

B．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅

C．晶体熔点由高到低：Na>Mg>Al

D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI

9．如图所示某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析，下列叙述正确的是(　　)

A．键角为120° B．化学组成为SiO

C．硅原子采用sp²杂化 D．化学组成为SiO

10．（1）氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图1所示。铝的配位数为______。氮化铝的晶体类型是________。

图1

（2）N和Cu形成的化合物的晶胞结构如图2所示，则该化合物的化学式为________。该化合物的相对分子质量为M，N_A为阿伏加德罗常数。若该晶胞的边长为a pm。则该晶体的密度是________g·cm^－3。

图2

（3）F元素基态原子M层上有5对成对电子，F形成的单质有δ、γ、α三种结构，三种晶胞(分别如图3所示)中F原子的配位数之比为________，δ、γ、α三种晶胞的边长之比为________。

图3

11．（1）钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，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Mg^2＋、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：

离子晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ·mol－1	786	715	3 401

则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 。

其中MgO晶体中一个Mg^2＋周围和它最邻近且等距离的Mg^2＋有 个。

12．铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

（1）基态铁原子的核外电子排布式为____________。

（2）工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素[CO(NH₂)₂]、醋酸钠等碱性物质。尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是________；醋酸钠中碳原子的杂化类型是________。

（3）工业制备铁氧体也可使用沉淀法，制备时常加入氨(NH₃)、联氨(N₂H₄)等弱碱。比较下表中氨(NH₃)、联氨(N₂H₄)的熔沸点，解释其高低的主要原因___________________________________________。

	N2H4	NH3
熔点/℃	2	－77.8
沸点/℃	113.5	－33.5

（4）如图是从某种铁氧体离子晶体中，取出的能体现其晶体结构的一个立方体，则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积________(填“是”或“否”)，该立方体是不是该晶体的晶胞________(填“是”或“否”)，立方体中三价铁离子处于氧离子围成的________空隙(填空间结构)。

（5）根据上图判断该晶体的化学式__________。

13．钛对酸、碱具有较强的耐腐蚀性，密度小，比强度高，已成为化工生产中重要的材料。回答下列问题：

（1）基态钛原子的价电子排布式为________，其原子核外未成对电子有________个。金属钛晶胞如图所示，晶胞参数为a＝b＝295.08 pm，c＝468.55 pm，α＝β＝90°，γ＝120°，则金属钛为________堆积(填堆积方式)，其中钛原子的配位数为________。

（2）用熔融的镁在氩气中还原TiCl₄可得到多孔的海绵钛。已知TiCl₄在通常情况下是无色液体，熔点为－25℃，沸点为136℃，由此可知TiCl₄为________晶体。

（3）通过X－射线探明KCl、CaO、TiN晶体与NaCl晶体结构相似，且知两种离子晶体的晶格能数据如下：

离子晶体	KCl	CaO
晶格能/(kJ·mol－1)	715	3 401

解释KCl晶格能小于CaO的原因：______________________________________。

（4）钛可与C、N、O等元素形成二元化合物，C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是_____________。

（5）钙钛矿晶体的晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为________。晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表示它在晶胞中的位置，称为原子坐标。已知原子坐标为A(0，0，0)，B；则Ca的原子坐标为________。

1．[2019新课标Ⅰ，节选] 在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu₂微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要村料。回答下列问题：

（3）一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物	Li2O	MgO	P4O6	SO2
熔点/°C	1570	2800	23.8	−75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因 。

（4）图(a)是MgCu₂的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x= pm，Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为N_A，则MgCu₂的密度是 g·cm⁻³(列出计算表达式)。

2．[2019新课标Ⅱ，节选]近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe−Sm−As−F−O组成的化合物。回答下列问题：

（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图1 图2

图中F⁻和O²⁻共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1−x代表，则该化合物的化学式表示为____________，通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ=________g·cm⁻³。

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为()，则原子2和3的坐标分别为__________、__________。

3．[2018新课标Ⅲ卷，节选]锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

（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a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为N_A，Zn的密度为________________g·cm^－3（列出计算式）。

4．[2018新课标Ⅰ卷] Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：

（1）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_____、_____（填标号）。

A．

B．

C．

D．

（2）Li⁺与H⁻具有相同的电子构型，r（Li⁺）小于r（H⁻），原因是______。

（3）LiAlH₄是有机合成中常用的还原剂，LiAlH₄中的阴离子空间构型是______、中心原子的杂化形式为______。LiAlH₄中，存在_____（填标号）。

A．离子键

B．σ键

C．π键

D．氢键

（4）Li₂O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的 Born−Haber循环计算得到。

可知，Li原子的第一电离能为 kJ·mol⁻¹，O=O键键能为 kJ·mol⁻¹，Li₂O晶格能为 kJ·mol⁻¹。

（5）Li₂O具有反萤石结构，晶胞如图（b）所示。已知晶胞参数为0.4665 nm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则Li₂O的密度为______g·cm⁻³（列出计算式）。

5．[2018新课标Ⅱ卷] 硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：

	H2S	S8	FeS2	SO2	SO3	H2SO4
熔点/℃	−85.5	115.2	>600（分解）	−75.5	16.8	10.3
沸点/℃	−60.3	444.6		−10.0	45.0	337.0

回答下列问题：

（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为__________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。

（2）根据价层电子对互斥理论，H₂S、SO₂、SO₃的气态分子中，中心原子价层电子对数不同其他分子的是_________。

（3）图（a）为S₈的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________。

（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_____形，其中共价键的类型有______种；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。

（5）FeS₂晶体的晶胞如图（c）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N_A，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm⁻³；晶胞中Fe²⁺位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。

6．[2017江苏，节选] 铁氮化合物(Fe_xN_y)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某Fe_xN_y的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

（5）某Fe_xN_y的晶胞如题21图−1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe_(x−n) Cu_nN_y。Fe_xN_y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题21图−2 所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。

7．[2017新课标Ⅲ] 研究发现，在CO₂低压合成甲醇反应（CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO₂和CH₃OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO₂低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO₃)₂中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO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a=0.420 nm，则r(O²⁻)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a’ =0.448 nm，则r(Mn²⁺)为________nm。

变式拓展

1．【答案】B

【解析】由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为12×+2×+1+6×=6(个)，则两者的原子个数比为6∶6=1∶1。

2．【答案】（1）4　8　XY₂(或Y₂X)

（2）12　（3）109°28’　（4）

【解析】（1）此立方单元中只有1个Y，且每个Y同时吸引4个X，而X处于顶角上，为8个立方单元所共有，即每个X同时吸引着8个Y。在每个该立方单元中含X：×4=(个)，含Y：1个，则化学式为XY₂或Y₂X。

（2）在一个立方单元中，每个X与它的距离最接近的X有3个，每个X位于立方单元的顶角处，同时被8个立方单元共有，则每个X周围有3×=12(个)与它最接近且距离相等的X。

（3）在此立方单元中，1个Y与4个X形成正四面体结构，故键角为109°28’。

（4）因为一个立方单元中只含个XY₂，则有=ρ·V·N_A，V=，而V=l³(设晶胞边长为l)，则l³=，l=，则X与X间的距离为l=·=。

3．【答案】D

【解析】【解析】①中Hg在常温下为液态，而I₂为固态，故①错；②中SiO₂为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。

4．【答案】B

【解析】①为简单立方堆积、②为体心立方堆积、③为六方最密堆积、④为面心立方最密堆积，故A错误；①中原子个数为 8×=1、②中原子个数为1+8×=2、③中原子个数为 1+8×=2、④中原子个数为8×+6×=4，故B正确；晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12，故C错误；空间利用率③=④，故D错误。

5．【答案】（1）①1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰或[Ar]3d¹⁰　Cu⁺价电子排布式为3d¹⁰，为全充满结构，更稳定　②2N_A　③sp、sp²　N

（2）6

【解析】（1）①首先写出Cu原子的核外电子排布式，然后失去1个电子即可得到Cu⁺基态核外电子的排布式；②由乙炔的结构式H—C≡C—H可知1个均含有2个π键；③前面的2个碳原子均为sp²杂化，后面的碳原子为sp杂化；（2）依据化学式Cu₃N可知8个顶点为N³⁻、12个棱上为Cu⁺，所以一个晶胞中含有3个Cu⁺、1个N³⁻；一个晶胞中有3个Cu⁺距离N³⁻最近，1个Cu⁺被4个晶胞共用，所以N³⁻的配位数为×8=6；一个晶胞的质量为 g；晶胞的边长为(2a+2b) pm，晶胞体积为(2a+2b)³ pm³，然后根据密度公式即可求出密度，注意单位换算。

考点冲关

1．【答案】C

【解析】A项中固态Ar为分子晶体；B项中H₂SO₄为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。

2．【答案】D

【解析】冰中存在极性键，范德华力和氢键，A错误；因原子半径：K>Na，故金属钾的熔点低于金属钠，B错误；金刚石中每个C原子形成4个C—C键，1 mol C形成2 mol共价键，石墨中每个C原子与其他3个C原子形成3个C—C键，1 mol C形成1.5 mol共价键，C错误；氧化镁的晶格能大于氯化钠，故其熔点高于氯化钠，D正确。

3．【答案】D

【解析】晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。A项，物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；B项，物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越强，故B项各物质熔点也应为升高顺序；C项，物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，碱金属原子半径依Li～Cs的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是Li最高，Cs最低；D项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，键能则与键长成反比，金刚石C—C键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。

4．【答案】A

【解析】由于Na^＋、Mg^2＋、Al^3＋的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF₂、AlF₃的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A错误；F^－、Cl^－、Br^－的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；CsCl、NaCl、CaF₂中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；Mg^2＋、Ca^2＋、Ba^2＋的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D正确。

5．【答案】B

【解析】A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，表中只有BCl₃、AlCl₃和干冰是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO₂是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。

6．【答案】D

【解析】仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知：Ba^2＋在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti^4＋处于立方体的8个顶点，每个Ti^4＋为与之相连的8个立方体所共用，即每个Ti^4＋只有属于该晶胞；O^2－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O^2－只有属于该晶胞。则晶体中Ba^2＋、Ti^4＋、O^2－的个数比为1∶(8×)∶(12×)＝1∶1∶3。

7．【答案】D

【解析】由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl₄和AlCl₃都为分子晶体，A项正确；单质B的熔、沸点很高，可能为原子晶体，B项正确；NaCl和MgCl₂都是离子晶体，在熔融状态和溶于水时均能导电，C项正确；NaCl的熔、沸点高于MgCl₂，表明Na^＋与Cl^－的键

8．【答案】C

【解析】A项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要高于形成分子内氢键的物质，正确；B项均为原子晶体，原子半径越小，键长越短共价键越牢固，硬度越大，键长：C—C<C—Si<Si—Si，故硬度相反，正确；C项均为金属晶体，熔点高低取决于原子半径大小以及阳离子所带电荷数，其规律是离子半径越小，所带电荷数越多，熔点越高，则熔点：Al>Mg>Na，C不正确；离子键越强，则晶格能越大，阳离子相同时，离子键的强弱与阴离子半径有关，半径越小，则离子键越强，D项正确。

9．【答案】D

【解析】硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中4个Si—O键完全相同，Si—O键的键角为109°28′，故A错误；硅原子核外最外层为4个电子，根据硅氧离子的空间结构示意图可知：硅氧离子中含有4个Si—O键，其中含1个硅原子和4个氧原子，所以硅的化合价为＋4价，氧为－2价，硅氧离子的组成为SiO，故B错误，D正确；硅原子核外最外层为4个电子，与氧原子形成4个σ键，无孤电子对，价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋0＝4，杂化方式为sp³杂化，故C错误。

10．【答案】（1）4　原子晶体　（2）Cu₃N　×10³⁰

（3）4∶6∶3　2∶2∶

【解析】（1）由氮化铝的空间结构知，1个铝连接4个氮，铝的配位数为4；根据氮化铝具有耐高温、耐磨等特性，推知它属于原子晶体。（2）根据均摊法，每个晶胞平均含有Cu原子数为12×1/4＝3，N原子数为8×1/8＝1，故其化学式为Cu₃N。根据密度的定义式：ρ＝m/V求得晶胞的密度，注意单位换算。

（3）三种晶胞分别为体心立方(配位数为8)，面心立方(配位数为12)，简单立方(配位数为6)，则配位数之比为4∶6∶3。由半径表示边长，则体心立方4r＝a₁，面心立方4r＝a₂，简单立方2r＝a₃，故边长之比为2∶2∶。

11．【答案】（1）2　体心　顶点　8

（2）2CuH＋3Cl₂2CuCl₂＋2HCl

（3）F^－

（4）TiN>MgO>CaO>KCl　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×＋1＝2；氯化铯晶胞中，Cs^＋位于体心，Cl^－位于顶点，Cs^＋的配位数为8。

（2）由晶胞可知，粒子个数比为1∶1，化学式为CuH，＋1价的铜与－1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，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(Mg^2＋)∶n(K^＋)∶n(F^－)＝1∶1∶3，故白球为F^－。

（4）从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越多、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＋>Mg^2＋，离子半径：Mg^2＋＜Ca^2＋，所以熔点：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶体中一个Mg^2＋周围和它最邻近且等距离的Mg^2＋有12个。

12．【答案】（1）[Ar]3d⁶4s²

（2）O＞N＞C＞H　sp³杂化、sp²杂化

（3）联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键

（4）是　否　正八面体

（5）Fe₃O₄

【解析】（1）基态铁原子核外有26个电子，其电子排布式为[Ar]3d⁶4s²。（2）根据元素周期表中元素电负性的变化规律，电负性：O>N>C>H。CH₃COONa中，甲基碳原子的杂化类型为sp³杂化，COO中碳原子的杂化类型为sp²杂化。（3）NH₃、N₂H₄的分子间均能形成氢键，熔沸点相差较大，原因是联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键。（4）从体心氧离子看，O周围每个平面上均有4个氧离子，氧离子构成了面心立方最密堆积。该立方体不是最小的能够重复的结构单元，故不是Fe₃O₄晶胞。根据该立方体结构，立方体中三价铁离子处于氧离子围成的正八面体的空隙。（5）该立方体中O^2－的个数为12×＋1＝4，Fe^3＋的个数为4×＋3×＝2，Fe^2＋的个数为1，故该晶体的化学式为Fe₃O₄。

13．【答案】（1）3d²4s²　2　六方最密　12　（2）分子

（3）KCl、CaO均是离子晶体，而K^＋的半径大于Ca^2＋、K^＋的电荷数小于Ca^2＋，Cl^－的半径大于O^2－、Cl^－的电荷数小于O^2－，故KCl的晶格能小于CaO的晶格能

（4）O＞N＞C　（5）CaTiO₃

【解析】（1）钛原子的核电荷数为22，其电子排布式为[Ar]3d²4s²，则价电子排布式为3d²4s²，其原子核外的d轨道有2个未成对电子。如题图所示，金属钛为六方最密堆积，其中钛原子的配位数为12。（2）TiCl₄在通常情况下是无色液体，熔点为－25℃，沸点为136℃，熔、沸点较低，由此可判断TiCl₄是由共价键结合的分子，属于分子晶体。（3）离子晶体的离子半径越小，所带电荷数越多，晶格能越大。KCl、CaO均是离子晶体，而K^＋的半径大于Ca^2＋、K^＋的电荷数小于Ca^2＋，Cl^－的半径大于O^2－、Cl^－的电荷数小于O^2－，故KCl的晶格能小于CaO的晶格能。（4）元素的非金属性越强，电负性越大，C、N、O三种元素非金属性的强弱顺序为O＞N＞C，则电负性由大到小的顺序是O＞N＞C。（5）根据钙钛矿晶胞结构图，晶胞中Ti原子数为8×＝1，O原子数为12×＝3，Ca原子数为1，所以该化合物的化学式为CaTiO₃。Ca位于晶胞的体心，则Ca的原子坐标为。

直通高考

1．【答案】（3）Li₂O、MgO为离子晶体，P₄O₆、SO₂为分子晶体。晶格能MgO>Li₂O。分子间力（分子量）P₄O₆>SO₂

（4）

【解析】（3）由于Li₂O、MgO为离子晶体，P₄O₆、SO₂为分子晶体。晶格能MgO＞Li₂O，分子间力（分子量）P₄O₆＞SO₂，所以熔点大小顺序是MgO＞Li₂O＞P₄O₆＞SO₂；

（4）根据晶胞结构可知Cu原子之间最短距离为面对角线的1/4，由于边长是a pm，则面对角线是，则x＝pm；Mg原子之间最短距离为体对角线的1/4，由于边长是a pm，则体对角线是，则y＝；根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是8×1/8+6×1/2+4＝8，则Cu原子个数16，晶胞的质量是。由于边长是a pm，则MgCu₂的密度是g·cm⁻³。

2．【答案】（4）SmFeAsO_1−xF_x ()、()

【解析】（4）由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：4=2，含Fe原子：4+1=2，含As原子：4=2，含O原子：（8+2）（1-x）=2（1-x），含F原子：（8+2）x=2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO_1-xF_x；

根据该化合物的化学式为SmFeAsO_1-xF_x，一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为a²c10^-30cm³，则密度=g/cm³，

故答案为：SmFeAsO_1-xF_x；；

根据原子1的坐标（，，），可知原子2和3的坐标分别为（，，0），（0，0，），

故答案为：（，，0）；（0，0，）。

3．【答案】（5）六方最密堆积（A₃型）

【解析】（5）由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12× +2× +3=6个，所以该结构的质量为6×65/N_A g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6× cm²，高为c cm，所以体积为6× cm³。所以密度为： g·cm^-3。

4．【答案】（1）D C

（2）Li⁺核电荷数较大

（3）正四面体 sp³ AB

（4）520 498 2908

（5）

【解析】分析：（1）根据处于基态时能量低，处于激发态时能量高判断；

（2）根据原子核对最外层电子的吸引力判断；

（3）根据价层电子对互斥理论分析；根据物质的组成微粒判断化学键；

（4）第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，据此计算；根据氧气转化为氧原子时的能量变化计算键能；晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，据此解答；

（5）根据晶胞中含有的离子个数，结合密度的定义计算。

详解：（1）根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s²2s¹，则D中能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高；

（2）由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li^＋半径小于H^－；

（3）LiAlH₄中的阴离子是AlH₄^－，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp³杂化；阴阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB；

（4）根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ/mol÷2＝520 kJ/mol；0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ，所以O＝O键能是249 kJ/mol×2＝498 kJ/mol；根据晶格能的定义结合示意图可知Li₂O的晶格能是2908 kJ/mol；

（5）根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li₂O的密度是。

点睛：本题考查核外电子排布，轨道杂化类型的判断，分子构型，电离能、晶格能，化学键类型，晶胞的计算等知识，保持了往年知识点比较分散的特点，立足课本进行适当拓展，但整体难度不大。难点仍然是晶胞的有关判断与计算，晶胞中原子的数目往往采用均摊法：①位于晶胞顶点的原子为8个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/8；②位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/2；③位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4；④位于晶胞体心的原子为1个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1。

5．【答案】（1） 哑铃（纺锤）

（2）H₂S

（3）S₈相对分子质量大，分子间范德华力强

（4）平面三角 2 sp³

（5）

【解析】分析：（1）根据铁、硫的核外电子排布式解答；

（2）根据价层电子对互斥理论分析；

（3）根据影响分子晶体熔沸点高低的是分子间范德华力判断；

（4）根据价层电子对互斥理论分析；

（5）根据晶胞结构、结合密度表达式计算。

详解：（1）基态Fe原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则其价层电子的电子排布图（轨道表达式）为 ；基态S原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，则电子占据最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。

（2）根据价层电子对互斥理论可知H₂S、SO₂、SO₃的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是 ，因此不同其他分子的是H₂S。

（3）S₈、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S₈相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；

（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp³。

（5）根据晶胞结构可知含有铁原子的个数是12×1/4+1＝4，硫原子个数是8×1/8+6×1/2＝4，晶胞边长为a nm、FeS₂相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为N_A，则其晶体密度的计算表达式为；晶胞中Fe²⁺位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为 nm。

点睛：本题主要是考查核外电子排布、杂化轨道、空间构型、晶体熔沸点比较以及晶胞结构判断与计算等，难度中等。其中杂化形式的判断是难点，由价层电子特征判断分子立体构型时需注意：价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致；价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。

6．【答案】（5）Fe₃CuN

【解析】（5）a位置Fe：8×1/8=1，b位置Fe，6×1/2=3，N为1个，从题21图−2看出：Cu替代a位置Fe型产物的能量更低，将化学式由Fe₃FeN用铜替换为Fe₃CuN。

7．【答案】（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s² O Mn

（2）sp sp³

（3）H₂O>CH₃OH>CO₂>H₂ H₂O与CH₃OH均为极性分子，H₂O中氢键比甲醇多；CO₂与H₂均为非极性分子，CO₂分子量较大、范德华力较大

（4）离子键和π键（或 键）

（5）0.148 0.076

【解析】（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²。元素Mn与O中，由于O元素是非金属元素而Mn是金属元素，所以第一电离能较大的是O。O元素的基态原子价电子排布式为2s²2p⁴，所以其核外未成对电子数是2，而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d⁵4s²，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。

（2）CO₂和CH₃OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO₂和CH₃OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp³。

（3）在CO₂低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H₂O>CH₃OH>CO₂>H₂，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H₂O与CH₃OH均为极性分子，H₂O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO₂与H₂均为非极性分子，CO₂分子量较大、范德华力较大，所以CO₂的沸点较高。

（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。

（5）因为O^2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O^2－半径的4倍，即4r(O^2－)=a，解得r(O^2－)= nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2 r(O^2－)+2 r(Mn²⁺)，则r(Mn²⁺)=(0.448 nm−2×0.148 nm)/2=0.076nm。

 

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