第3章 晶体结构与性质
命题
晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较 一
1.(1)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是 ,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。
(2)(2017年全国Ⅰ卷,35节选)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 。
【解析】(1)ZnF2的熔点较高,故为离子晶体。离子晶体难溶于乙醇等有机溶剂,分子晶体可以溶于乙醇等有机溶剂。(2)金属键的强弱与半径成反比,与所带的电荷成正比。
【答案】(1)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小 (2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
2.(2016年全国Ⅰ卷,37节选)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因: 。
GeClGeBr 4 4 GeI4 熔点/℃ -49.5 26 146 约沸点/℃ 83.1 186 400
【答案】GeCl4、GeBr4、GeI4熔沸点依次升高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强
3.(2016年全国Ⅱ卷,37节选)单质铜及镍都是由 键形成的晶体。
【答案】金属
4.(2016年全国Ⅲ卷,37节选)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是 。
【答案】GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点更高
5.(2015年全国Ⅰ卷,37节选)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。
【答案】分子
6.(2014年全国Ⅰ卷,37节选)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。
【答案】X-射线衍射
命题
晶胞分析及计算 二
7.(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)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Li2O晶格能为 kJ·mol-1。 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NA,则Li2O的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
(2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)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 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。
-
(3)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)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NA,Zn的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
【解析】(1)根据晶格能概念(气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量)和图中数据可得Li2O晶格能是2908 kJ·mol-1。根据分割法可得,1个晶胞中含有Li+的个数为8,O2-的个数为8× +6× =4,1个晶胞中含有4个Li2O,Li2O的密度为
-
( . )
g·cm-3。(2)晶胞边长为a nm=a×10-7 cm,则晶胞的体积V=(a×10-7 cm)3=a3×10-21 cm3;
-
由晶胞结构可知,12个Fe2+处于晶胞的棱上,1个Fe2+处于晶胞体心, 处于晶胞的8个顶点和6个面心,则每个晶胞中含有Fe2+的个数为12×+1=4,含有 的个数为8×+6×=4。FeS2的相对分子质量为M,阿伏加德罗常数的
-
值为NA,则晶体的密度为
· -
g·cm-3=
×1021 g·cm-3。晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的体心,则该
-
正八面体的边长为 × nm= a nm。(3)由晶胞图可知,Zn为六方最密堆积。1个Zn晶胞中含有的原子数为12× +2× +3=6,正六边形底面积S=6×正三角形面积=6× a2 cm2,则Zn晶胞的体积V=6× a2c cm3,1个Zn晶胞的质量为
g,则ρ==
g·cm-3=
g·cm-3。
【答案】(1)2908 (2)
( . - )
×1021
a
(3)六方最密堆积(A3型)
8.(2017年全国Ⅰ卷,35节选)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,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 。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。
【答案】0.315 12 体心 棱心
9.(2017年全国Ⅱ卷,35节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。
【答案】
(或
×10-21)
10.(2017年全国Ⅲ卷,35节选)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。
【答案】0.148 0.076
11.(2016年全国Ⅲ卷,37节选)Ga和As的摩尔质量分别为MGa g· mol-1 和MAs g· mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。
【答案】
- ( )
( )×100%
12.(2016年全国Ⅰ卷,37节选)晶胞有两个基本要素:
(1)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 。
(2)晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
【解析】(1)根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的处,所以其坐标是(,,)。
(2)根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的Ge原子个数为8×+6×+4=8,所以晶胞的密度
ρ= ==
· -
( . - · - )
. ( . - )
-3 g·cm
= . . ×107 g·cm-3。
【答案】(1)( , , ) (2)
. .
×107
晶体结构与性质是高考必考内容,晶体类型的判断及晶体熔、沸点高低的比较相对比命题角较简单;晶胞的分析及计算常出现在最后一问。晶胞的分析主要考查晶胞中所含微粒度 的个数、配位数、原子坐标参数、原子在晶胞中的位置等;晶胞的计算主要考查原子
2020届全国高考化学：第十一单元 第3章 晶体结构与性质学案 含答案
