C.NH3>PH3
D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3
解析 A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高;C选项属于分子结构相似的情况,但存在氢键的熔沸点高;D项属于相对分子质量相同,但分子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高。
答案 C
5.NaF、NaI和MgO均为离子晶体,有关数据如下表:
物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子电荷数
1
1
2
键长(10-10m)
2.31
3.18
2.10
试判断,这三种化合物熔点由高到低的顺序是( )
A.①>②>③ B.③>①>②
C.③>②>①D.②>①>③
解析 NaF、NaI、MgO均为离子晶体,它们熔点高低由离子键强弱决定,而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关,MgO中键长最短,离子电荷数最高,故离子键最强,熔点最高。
答案 B
6.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.①③B.①④
C.②③D.②④
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。
答案 D
7.参考下表中物质的熔点,回答有关问题:
物质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点/℃
995
801
755
651
801
776
715
646
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
SiCl4
GeCl4
SnCl4
PbCl4
熔点/℃
-90.4
-70.4
5.2
120
-70.4
-49.5
-36.2
-15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的__________有关,随着__________的增大,熔点依次降低。
(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与__________有关,随着__________增大,__________增大,故熔点依次升高。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与__________有关,因为_____________________________,故前者的熔点远高于后者。
解析 分析表中的物质和数据:
NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,它们的阳离子相同,阴离子随着离子半径的增大,离子键依次减弱,熔点依次降低。
NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体,它们的阴离子相同,阳离子随着离子半径的增大,离子键逐渐减弱,熔点依次降低。
SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体,它们的结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增强,熔点依次升高。
SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。
它们的组成和结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增强,熔点依次升高。
答案
(1)半径 半径
(2)相对分子质量 相对分子质量 分子间作用力
(3)晶体类型 钠的卤化物为离子晶体,而硅的卤化物为分子晶体
考点3
常见晶体结构的分析
1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)
键角为109°28′,每个最小的环上有6个碳原子。
SiO2(正四面体)键角(O—Si键)为109°28′,每个最小的环上有12个原子,其中,有6个Si和6个O。
2.分子晶体(干冰)
每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。
3.离子晶体
(1)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4个Na+和4个Cl-。
(2)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。
(3)晶格能。
①定义:
气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量,单位kJ/mol,通常取正值。
②影响因素:
a.离子所带电荷:
离子所带电荷越多,晶格能越大。
b.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。
4.金属晶体
(1)金属键——电子气理论。
金属阳离子与自由电子间的强相互作用。
(2)金属晶体的几种典型堆积模型。
堆积模型
采纳这种堆积
的典型代表
空间利
用率
配位数
晶胞
简单立方
Po
52%
6
钾型
(体心立方)
Na、K、Fe
68%
8
镁型
(六方最密)
Mg、Zn、Ti
74%
12
铜型
(面心立方)
Cu、Ag、Au
74%
12
题组训练
8.下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。
与冰的晶体类型相同的是________(填选项字母)。
解析 冰属于分子晶体,干冰、碘也属于分子晶体;B为干冰晶胞,C为碘晶胞。
答案 BC
9.
(1)将等径圆球在二维空间里进行排列,可形成密置层和非密置层。
在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A属于________层,配位数是________;B属于________层,配位数是________。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子的配位数是________,平均每个晶胞所占有的原子数目是________。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。
钋位于元素周期表的第________周期第________族,元素符号是________,最外电子层的电子排布式是________。
答案
(1)非密置 4 密置 6
(2)6 1
(3)六 ⅥA Po 6s26p4
10.根据图回答问题:
(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小单位),阳离子位于中间,阴离子位于8个顶点,该化合物中阳、阴离子的个数比是______。
(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞,通过想象与推理,可确定一个NaCl晶胞中含Na+和Cl-的个数分别为__________、__________。
(3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构,若Ca、Ti、O形成如C图所示的晶体,其化学式为__________。
(4)石墨晶体结构如D图所示,每一层由无数个正六边形构成,则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为__________,C—C键数为__________。
(5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体,如E图。
其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角,每个顶角上各有1个原子。
试观察E图,推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、B—B键的个数依次为__________、__________、__________。
解析
(1)阳离子数=1,阴离子数=8×=1,即=。
(2)Na+=8×+6×=4,Cl-=12×+1=4。
(3)Ca原子数=8×=1,Ti原子数=1,O原子数=12×=3,所以化学式为CaTiO3。
(4)C原子数=6×=2,C—C键数=6×=3。
(5)B原子数=20×3×=12,等边三角形的键角为60°,B—B键数=20×3×=30。
答案
(1)11
(2)4 4
(3)CaTiO3
(4)2 3
(5)12 60° 30
考点4
有关晶体的计算
1.晶胞中微粒个数的计算
用均摊法解析晶体的计算
均摊法:
是指每个图形平均拥有的粒子数目。
如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有,则该粒子有属于一个图形(晶胞)。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
①处于顶点的粒子,同时为8个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为。
②处于棱上的粒子,同时为4个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为。
③处于面上的粒子,同时为2个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为。
④处于体内的粒子,则完全属于该晶胞,对晶胞的贡献为1。
(2)非长方体形(正方体形)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。
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)对六边形的贡献为1/3。
2.晶体的密度及微粒间距离的计算
若1个晶胞中含有x个微粒,则1mol晶胞中含有xmol微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量);又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积),则1mol晶胞的质量为ρa3NAg,因此有xM=ρa3NA。
题组训练
11.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比是________,乙中a与b的个数比是________,丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。
解析 甲中N(x):
N(y)=1:
=2:
1;乙中N(a):
N(b)=1:
=1:
1;丙中N(c)=12×+1=4,N(d)=8×+6×=4。
答案 2:
1 1:
1 4 4
12.下图为离子晶体空间构型示意图:
(阳离子,阴离子)以M代表阳离子,以N表示阴离子,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),MN==13;在C中含M:
×4=(个),含N为1个。
答案 MN MN3 MN2
13.某离子晶体的晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y(○)位于立方体的中心。
试分析:
(1)晶体中每个Y同时吸引______个X。
(2)该晶体的化学式为________。
(3)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
解析
(1)从晶胞结构图中可直接看出,每个Y同时吸引4个X。
(2)在晶胞中,平均包含X:
4×=,平均包含Y:
1,所以在晶体中X和Y的个数之比为12,晶体的化学式为XY2或Y2X。
(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量,数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。
由题意知,该晶胞中含有1/2个XY2或Y2X,设晶胞的边长为acm,则有ρa3NA=M,a=,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。
答案
(1)4
(2)XY2或Y2X (3)
14.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢能力,其中铜钙合金的晶胞结构如右图。
试回答下列问题:
(1)在周期表中Ca处于周期表________区。
(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为________________。
(3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10-23cm3,储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙,体积不变),则LaNin中,n=________(填数值);氢在合金中的密度为__________。
解析
(1)Ca位于第四周期第ⅡA族,处于s区。
(2)Cu的外围电子构型是3d104s1,而不是3d94s2。
(3)铜、钙合金中,N(Cu)=12×+6×+6=15。
N(Ca)=12×+2×=3,==,所以n=5,即LaNi5H4.5。
ρ·9.0×10-23cm3·NA=M,其中氢在合金中的密度为≈0.083g·cm-3。
答案
(1)s
(2)[Ar]3d104s1
(3)5 0.083g·cm-3