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第三節　晶體結構與性質
第十二章
物質結構與性質
課標要求 核心素養
1.能認識晶體中粒子的空間排布
存在周期性，認識簡單的晶胞。知
道介于典型晶體之間的過渡晶體
及混合型晶體是普遍存在的。
2.能知道在一定條件下，物質的聚
集狀態隨構成物質的粒子種類、粒
子間相互作用、粒子聚集程度的不
同而有所不同。知道物質的聚集狀
態會影響物質的性質，通過改變物
質的聚集狀態可能獲得特殊的材
料。 1.宏觀辨識與微觀探析：能夠從范德華力、氫鍵的特征，分
析理解分子晶體的物理特性。利用離子鍵的有關理論解釋離
子晶體的物理性質。
2.證據推理與模型認知：運用離子鍵、配位鍵、金屬鍵等模
型，解釋離子化合物、配合物、金屬等物質的某些典型性質。
能借助分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等模型說
明晶體中的粒子及其粒子間的相互作用，形成模型意識。
3.科學態度與社會責任：能從粒子的空間排布及其相互作用
的角度對生產、生活、科學研究中的簡單案例進行分析，舉
例說明物質結構研究的應用價值以及對于生命的重大意義。
[目標導航]
[自主測評]
1.易錯易混辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。
)
)
(1)晶體的熔點一定比非晶體的熔點高。(
(2)具有規則幾何外形的固體一定是晶體。(
(3)晶體有自范性但其微粒排列無序。(
)
(4)晶體有固定的熔點，可用此方法區分晶體與非晶體。(
)
)
(5)不同的晶體中晶胞的大小和形狀都相同。(
(6)已知晶胞的組成就可推知晶體的組成。(
)
錯因：非晶體沒有固定的熔點，不能比較熔點
答案：(1)×
的高低。
(2)×
錯因：晶體具有以下特點：有整齊規則的幾何外形、
固定的熔點、各向異性。只有同時具備這三個特點的才是晶體，
非晶體也可以有規則幾何外形。
(3)× 錯因：晶體有自范性且其微粒有序排列。
(4)√
(5)×
錯因：不同晶體粒子可能直徑不同、粒子間距不同，
晶胞大小形狀也不一定相同。
(6)√
2.因生產金屬鐵的工藝和溫度等因素不同，產生的鐵單質的晶
體結構、密度和性質均不同，對鐵晶體用 X 射線衍射進行測定，
測得 A、B 兩種晶胞，其晶胞結構示意圖如下：
A
B
則 A、B 兩種晶胞中含有的鐵原子數分別是：________、
________個。
答案：2　4
碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
熱分解溫度/℃ 402 900 1172 1360
陽離子半徑/pm 66 99 112 135
3.碳酸鹽在一定溫度下會發生分解，如煅燒石灰石可以得到
CaO，這是由于受熱時碳酸根發生分解，放出二氧化碳。
(1)根據表中數據，第二主族元素陽離子半徑大小順序是
____________，與核外電子排布的關系是____________。
(2)MCO3 金屬陽離子半徑與碳酸鹽分解溫度的關系是______
_______________________________________________________。
答案：(1) r(Mg2+)＜r(Ca2+)＜r(Sr2+)＜r(Ba2+)　核外電子層數
越多，半徑越大
(2)金屬陽離子的半徑越小，碳酸鹽 MCO3 越易分解，越不
穩定
項目 晶體 非晶體
結構特征 結構粒子周期性有序排列 結構粒子無序排列
性質
特征 自范性 有 無
熔點 固定 不固定
異同表現 各向異性 各向同性
考點一 晶體與晶胞
1.晶體與非晶體
項目 晶體 非晶體
二者
區別
方法 間接方法 看是否有固定的熔點
科學方法 對固體進行 X-射線衍射實驗
(續表)
得到晶體的途徑
(1)熔融態物質凝固。
(2)氣態物質冷卻不經液態直接凝固（凝華）。
(3)溶質從溶液中析出。
2.晶胞
(1)概念
描述晶體結構的基本單元。
(2)晶體中晶胞的排列——“無隙并置”
①“無隙”：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。
②“并置”：所有晶胞平行排列、取向相同。
考點二 常見晶體類型及晶體結構
1.四類晶體模型
(1)分子晶體
干冰的結構模型（晶胞）
冰的結構模型
①干冰晶體中，每個 CO2 分子周圍等距且緊鄰的 CO2 分子有
12 個。
②冰的結構模型中，每個水分子與相鄰的 4 個水分子以氫鍵
相連接，含 1 mol H2O 的冰中，最多可形成 2 mol 氫鍵。
(2)共價晶體（金剛石和二氧化硅）
金剛石
二氧化硅
①金剛石晶體中，每個 C 與另外 4 個 C 形成共價鍵，C—C
鍵之間的夾角是 109°28′，最小的環是六元環。含有 1 mol C 的金
剛石中，形成的共價鍵有 2 mol。
②SiO2 晶體中，每個 Si 原子與 4 個 O 成鍵，每個 O 原子與 2
個硅原子成鍵，最小的環是十二元環，在“硅氧”四面體中，處
于中心的是 Si 原子，1 mol SiO2 中含有 4 mol Si—O 鍵。
(3)金屬晶體
①在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結合。
②金屬晶體的性質：優良的導電性、導熱性和延展性。
③用電子氣理論解釋金屬的性質：
(4)離子晶體
①NaCl型：在晶體中，每個Na＋同時吸引6個Cl－，每個Cl－同時吸引6個Na＋，配位數為6。每個晶胞含4個Na＋和4個Cl－。
②CsCl型：在晶體中，每個Cl－吸引8個Cs＋，每個Cs＋吸引8個Cl－，配位數為8。
比較項目 分子晶體 共價晶體 金屬晶體 離子晶體
構成粒子 分子 原子 金屬陽離子、自由電子 陰、陽離子
粒子間的
相互作用力 范德華力（某些含氫鍵） 共價鍵 金屬鍵 離子鍵
硬度 較小 很大 有的很大，有的很小 較大
熔、沸點 較低 很高 有的很高，有的很低 較高
2.四種晶體類型的比較
比較項目 分子晶體 共價晶體 金屬晶體 離子晶體
溶解性 相似相溶 難溶于溶劑 難溶于常見溶劑 大多易溶于水等極性溶劑
導電、導
熱性 一般不導電，溶于水后有的導電 一般不具有導電性 電和熱的良導體 晶體不導電，水溶液或熔融態導電
(續表)
比較項目 分子晶體 共價晶體 金屬晶體 離子晶體
物質類別
及舉例 大多數非金屬單質、氣態氫化物、酸、非金屬氧化物（SiO2除外）、絕大多數有機物（有機鹽除外） 部分非金屬單質（如金剛石、硅、晶體硼），部分非金屬化合物（如SiC、SiO2） 金屬單質與合金（如Na、Al、Fe、青銅） 金屬氧化物（如Na2O）、強堿（如KOH）、絕大部分鹽（如NaCl）
(續表)
3.過渡晶體與混合型晶體
(1)過渡晶體
①過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。
②偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質上與純粹的離子晶體
接近，因而通常當作離子晶體來處理，如Na2O等。同樣偏向共價
晶體的過渡晶體當作共價晶體來處理，如 Al2O3、SiO2 等。
(2)混合型晶體
①石墨結構特點為層狀結構，同層內碳原子采取 sp2 雜化，以
共價鍵（σ鍵）結合，形成平面六元并環結構；層與層之間靠范德
華力維系。
②石墨的二維結構內，每個碳原子的配位數為 3，有一個未參
與雜化的 2p 電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。
③性質：熔點很高、質軟、易導電等。
(1)判斷某種微粒周圍等距且緊鄰的微粒數目時，要注意運用
表示）：
每個面上有 4 個，共計 12 個。
三維想象法。如NaCl晶體中，Na＋周圍的Na＋數目（Na＋用“ ”
(2)?？嫉膸追N晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、
CsCl、NaCl、K、Cu 等，要熟悉以上代表物的空間結構。當題中
信息給出與某種晶體空間結構相同時，可以直接套用某種結構。
4.配合物與超分子
(1)配合物
①配位鍵
是由一個原子（或離子）提供孤電子對，另一個原子（或離
子）接受孤電子對。形成“電子對給予—接受”鍵。
②配位鍵的表示方法
用 A→B 表示，其中 A 表示提供孤電子對的原子，B 表示接
受孤電子對的原子。
③配位化合物（簡稱配合物）
a.定義：金屬離子或原子（稱為中心離子或原子）與某些分子
或離子（稱為配體或配位體）以配位鍵結合形成的化合物。
b.形成條件
c.組成
(2)超分子
①概念：由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成
的分子聚集體。
②超分子的實例
a.冠醚識別堿金屬離子
冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的
堿金屬離子
b.分離 C60 和 C70
③超分子兩個的重要特征——分子識別、自組裝。
考向 1 晶胞的結構及相關計算
1.(2023 年襄陽五中階段練習)Li、Fe、Se可形成新型超導材料，
晶胞如圖所示(Fe 原子均位于面上)。晶胞棱邊夾角均為90°，X的
德羅常數的值。下列說法正確的是(
)
答案：D
2.(2023 年郴州模擬)某鹵化物可用于制作激光基質材料，其立
方晶胞結構如圖所示，已知：晶胞參數為 a pm，NA 為阿伏加德羅
)
常數的值。下列有關該晶體的說法正確的是(
A.化學式為 KMgF3
B.K 的配位數為 6
C.若 K 位于晶胞的體心，則 F 位于面心
答案：A
[方法技巧]利用“均攤法”進行晶胞的相關計算
(1)“均攤法”原則和方法
②長方體(包括立方體)晶胞中不同位置粒子數的計算：
③“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子數的計算：
三棱柱
六棱柱
(2)晶胞結構的相關計算
①確定晶體的化學式
②計算晶體的密度
③計算晶體中微粒間距離的方法
④計算原子的空間利用率
⑤晶胞質量＝晶胞占有的微粒的質量＝晶胞占有的微粒數
×
M
NA
。
⑥晶胞中微粒的配位數求算：一個粒子周圍最鄰近的粒子的
數目稱為配位數
a.晶體中原子(或分子)的配位數：若晶體中的微粒為同種原子
或同種分子，則某原子(或分子)的配位數指的是該原子(或分子)最
接近且等距離的原子(或分子)的數目。
b.離子晶體的配位數：指一個離子周圍最接近且等距離的異種
電性離子的數目。
考向 2 晶體類型的判斷及性質比較
3.(2023 年阜新模擬)含硼化合物的兩種晶體如圖所示。下列敘
述正確的是(
)
已知：甲中晶胞的邊長為 a pm，NA 為阿伏加德羅常數的值。
圖甲、圖乙對應的晶體熔點依次為 2700 ℃、830 ℃。
A.圖乙晶體的化學式為 Mg2B
B.圖甲、圖乙對應的晶體都是離子晶體
C.圖甲中 B 原子和 N 原子之間的最近距離為
a pm
D.圖甲中，B 原子填充在由 N 原子構成的四面體中
答案：D
4.(2023 年北京海淀人大附中模擬)下列性質的比較，不正確的
是(
)
A.沸點：HCl>HBr
C.熔點：MgO>BaCl2
D.在水中溶解性：1-丁醇>1-戊醇
Cl－，則離子鍵鍵能MgO>BaCl2，導致熔點MgO>BaCl2，C正確；
解析：HCl 和 HBr 均為分子晶體，氯化氫相對分子質量小于
溴化氫，故沸點：HCl雜化，無孤電子對，氨氣分子中氮原子為 sp3 雜化，有 1 對孤電子
對，由于孤電子對對成鍵電子對斥力大于成鍵電子對之間的斥力，
故導致鍵角：SO >NH3，B正確；離子半徑Mg2+1-戊醇中烴基更大，導致其在水中溶解度更小，故溶解性：1-丁
醇>1-戊醇，D 正確。
答案：A
[方法技巧]晶體類型判斷及熔沸點比較
1.判斷晶體類型的 5 種方法
(1)依據構成晶體的粒子和粒子間的作用判斷
①離子晶體的構成粒子是陰、陽離子，粒子間的相互作用是
離子鍵。
②共價晶體的構成粒子是原子，粒子間的相互作用是共價鍵。
③分子晶體的構成粒子是分子，粒子間的相互作用為分子間
作用力。
④金屬晶體的構成粒子是金屬陽離子和自由電子，粒子間的
相互作用是金屬鍵。
(2)依據物質的類別判斷
①活潑金屬氧化物(如 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)、氣態氫化
物、非金屬氧化物(除 SiO2 外)、酸、絕大多數有機物(除有機鹽外)
是分子晶體。
③常見的共價晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見
的共價晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金屬單質與合金是金屬晶體。
(3)依據晶體的熔點判斷
①離子晶體的熔點較高，常在數百至一千攝氏度以上。
②共價晶體熔點高，常在一千至幾千攝氏度。
③分子晶體熔點低，常在數百攝氏度以下至很低溫度。
④金屬晶體多數熔點高，但也有相當低的，如汞。
(4)依據導電性判斷
①離子晶體水溶液或熔融態時能導電。
②共價晶體一般為非導體。
③分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(主要是酸和強
極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內的化學鍵斷裂形成自由離子
也能導電。
④金屬晶體是電的良導體。
(5)依據硬度和機械性能判斷
①離子晶體的硬度較大或略硬而脆。
②共價晶體的硬度大。
③分子晶體的硬度小且較脆。
④金屬晶體多數硬度大，但也有硬度較小的金屬晶體，且具
有延展性。
2.晶體熔、沸點的比較
(1)不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規律：共價晶體＞離
子晶體＞分子晶體。
(2)相同類型晶體
①金屬晶體：金屬原子的價電子數越多，原子半徑越小，金
屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：Na＜Mg②離子晶體：一般地說，陰、陽離子的電荷數越多，離子半
徑越小，熔、沸點就越高，如熔點：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。
③共價晶體：原子半徑越小，鍵長越短，熔沸點越高。
④分子晶體：組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越
大，熔、沸點越高。
考向 3 確定原子的坐標參數(或分數坐標)
5.(2023 年懷化二模)某種鈷鹽晶體的立方晶胞結構如下圖所
示，已知晶胞參數為 a nm，A 點的原子坐標參數為(0，0，0)，
答案：A
答案：A
考向 4 晶胞投影圖的分析及應用
7.(2022 年廣東卷節選)我國科學家發展了一種理論計算方法，
可利用材料的晶體結構數據預測其熱電性能，該方法有助于加速
新型熱電材料的研發進程。化合物 X 是通過該方法篩選出的潛在
熱電材料之一，其晶胞結構如圖 1 所示，沿x、y、z軸方向的投影
均為圖 2 所示。
圖 1
圖 2
(1)X 的化學式為________。
(2)設X的最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρ g·cm-3，則X
中相鄰 K 之間的最短距離為_____________nm(列出計算式，NA
為阿伏加德羅常數的值)。
解析：(1)晶胞結構中，
處于晶胞的 8 個頂角和 6 個面心，
8 個 處于晶胞內部，利用“均攤法”可知，每個晶胞中含有8個
K，含有
SeBr6的個數之比為2∶1，故X的化學式為K2SeBr6。(2)設X的
最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρ g·cm-3，設晶胞參數為a nm，
[思路導引]解答本題的思路如下：
8.(2023 年朝陽期末)某金屬氟化物材料具有生物醫學功能，其
晶胞結構如圖所示，已知圖中 A 處原子分數坐標為(0，0，0)。下
列說法錯誤的是(
)
A.該物質的化學式為 CaF2
B.Ca2+的配位數為 12
C.與F－距離相等且最近的F－有6個
答案：B
[規律方法]分析晶胞投影圖的方法
(1)分析晶胞沿 x 軸方向、y 軸方向、z 軸方向的投影圖，確定
晶胞中各粒子的具體位置。
(2)綜合晶胞參數，利用“均攤法”計算晶體的密度，原子的
空間利用率等。
(3)結合三維坐標系及晶胞中原子的位置，確定相關原子的坐
標參數(或分數坐標)。
考向 5 配合物與超分子
9.(2023 年濱州二模)整合劑能與人體內有毒的金屬離子結合
形成穩定整合物，從而治療與急性或慢性中毒相關的損傷。乙二
胺四乙酸(EDTA)是常見的整合劑之一，其四價陰離子
形成的整合物結構如圖，下列說法正確的是(
)
A.原子半徑：O>N>C>H
B.N、C、O 的氫化物分子間均存在氫鍵
C.Mn＋的配位數為 6，配位原子為 N 和 O
D.整合物中每兩個氮碳鍵(N—C)的夾角均為 107.3°
解析：同周期元素，從左到右原子半徑依次減小，則碳原子、
氮原子、氧原子的原子半徑的大小順序為 C>N>O，A 錯誤；碳元
素的非金屬性弱，碳元素的氫化物不能形成分子間氫鍵，B 錯誤；
由圖可知，整合物中Mn＋與氮原子和氧原子形成配位鍵，配位數
為 6，C 正確；由圖可知，整合物中氮原子的雜化方式都為 sp3 雜
化，則氮碳鍵的夾角均大于 107.3°，D 錯誤。
答案：C
10.(2023年衡水武邑中學模擬)冠醚是由多個二元醇分子之間失水形成的環狀醚，X是其中的一種，Li＋因其體積大小與X的空腔大小相近而恰好能進入X的環內形成超分子Y，Y中Li＋與氧原子間能形成化學鍵。下列說法錯誤的是(　　)
A.X形成的晶體為分子晶體
B.Y中Li＋與氧原子間形成的是離子鍵
C.K＋不能與X形成超分子
D.電負性：O>C>H>Li
解析：X 是醚類物質，熔點、沸點較低，是分子晶體，A 正
答案：B
確；Li＋與氧原子形成的是Li＋提供空軌道、氧原子提供孤電子對的配位鍵，B錯誤；K＋半徑比Li＋大許多，其體積比X的空腔大，無法進入空腔內，不能形成超分子，C正確；由同周期電負性遞變規律知，電負性：O>C>Li，由烴中碳元素顯負價而氫元素顯＋1價知，電負性：C>H，非金屬元素的電負性大于金屬元素的電負性，故電負性：O>C>H>Li，D正確。
[方法技巧]判斷配位數及配位鍵的穩定性
(1)判斷配位數：配位數就是在配位體中與中心原子(或離子)
成鍵的配位原子的總數。若是由單齒配體(1 個配體提供 1 個配位
原子)形成的配合物，中心原子(或離子)的配位數＝配位體的數目。
若是由雙齒配體(1 個配體提供 2 個配位原子)形成的配合物，中心
原子(或離子)的配位數＝配位體的數目×2。
(2)判斷配位鍵的穩定性：一般情況下，與同種金屬原子(或離子)
形成配位鍵時，配位原子的電負性越小，形成配位鍵就越穩定。例
如，電負性：N[Cu(H2O)4]2+。
1.(2023 年湖南卷)科學家合成了一種高溫超導材料，其晶胞結
構如圖所示，該立方晶胞參數為a pm。阿伏加德羅常數的值為NA。
下列說法錯誤的是(
)
A.晶體最簡化學式為KCaB6C6
B.晶體中與K＋最近且距離相等的Ca2+有8個
C.晶胞中B和C原子構成的多面體有12個面
答案：C
2.(2023 年湖北卷)鑭 La 和 H 可以形成一系列晶體材料 LaHn，
在儲氫和超導等領域具有重要應用。LaHn 屬于立方晶系，晶胞結
構和參數如圖所示。高壓下，LaH2 中的每個 H 結合 4 個H形成類
似 CH4 的結構，即得到晶體 LaHx。下列說法錯誤的是(
)
A.LaH2 晶體中 La 的配位數為 8
B.晶體中 H 和 H 的最短距離：LaH2>LaHx
C.在 LaHx 晶胞中，H 形成一個頂點數為 40 的閉合多面體籠
D.LaHx 單位體積中含氫質量的計算式為
解析：由 LaH2 的晶胞結構可知，La位于頂點和面心，晶胞內
8 個小立方體的中心各有 1 個 H 原子，若以頂點 La 研究，與之最
近的 H 原子有 8 個，則 La 的配位數為 8，A 正確；由 LaHx 晶胞
結構可知，每個 H 結合 4 個 H 形成類似 CH4 的結構，H 和 H 之間
的最短距離變小，則晶體中 H 和 H 的最短距離：LaH2>LaHx，B
正確；由題干信息可知，在 LaHx 晶胞中，每個 H 結合 4 個 H 形
成類似 CH4 的結構，這樣的結構有 8 個，頂點數為 4×8＝32，且
答案：C
3.(2022年江蘇卷)下列說法正確的是(　　)
A.金剛石與石墨烯中的C—C—C夾角都為120°
B.SiH4、SiCl4都是由極性鍵構成的非極性分子
C.鍺原子(32Ge)基態核外電子排布式為4s24p2
D.ⅣA族元素單質的晶體類型相同
解析：金剛石中的碳原子為正四面體結構，C—C—C夾角為
109°28′，A 錯誤；SiH4 的化學鍵為 Si—H，為極性鍵，結構為正
四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子；SiCl4 的化學鍵為
Si—Cl，為極性鍵，結構為正四面體，正負電荷中心重合，為非極
性分子，B正確；鍺原子(32Ge)基態核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2，
C 錯誤；ⅣA 族元素中的碳元素形成的石墨為混合晶體，而硅形
成的晶體硅為共價晶體，D 錯誤。
答案：B
4.(2023 年北京卷)硫代硫酸鹽是一類具有應用前景的浸金試
取代的產物。
(1)基態 S 原子價層電子排布式是_______________________。
(2)比較 S 原子和 O 原子的第一電離能大小，從原子結構的角
度說明理由：_____________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
(5)MgS2O3·6H2O 的晶胞形狀為長方體，邊長分別為 a nm、
b nm，c nm，結構如圖所示。
胞中的[Mg(H2O)6]2+個數為________。已知MgS2O3·6H2O的摩爾質量是M g·mol-1，阿伏加德羅常數為NA，該晶體的密度為
______________g·cm-3。(1 nm＝10-7 cm)
做配位原子并說明理由：__________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
答案：(1)3s23p4
(2)I1(O)>I1(S)，氧原子半徑小，原子核對最外層電子的吸引力
大，不易失去一個電子
(3)四面體形
5.(2023 年山東卷)鹵素可形成許多結構和性質特殊的化合物。
回答下列問題：
(1)－40 ℃時，F2與冰反應生成HOF和HF。常溫常壓下，HOF
為無色氣體，固態 HOF 的晶體類型為______________，HOF 水解
反應的產物為__________________(填化學式)。
(2)ClO2 中心原子為 Cl，Cl2O 中心原子為 O，二者均為 V 形
結構，但 ClO2 中存在大π鍵(
)。ClO2 中 Cl 原子的軌道雜化方式
為_________；O—Cl—O 鍵角_______(填“＞”“＜”或“＝”)
Cl—O—Cl 鍵角。比較 ClO2 與 Cl2O 中 Cl—O 鍵的鍵長并說明原
因：_____________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)一定條件下，CuCl2、K 和 F2 反應生成 KCl 和化合物 X。
已知 X 屬于四方晶系，晶胞結構如圖所示(晶胞參數 a＝b≠c，
α＝β＝γ＝90°)，其中 Cu化合價為＋2。上述反應的化學方程式
為_________________________________。若阿伏加德羅常數的
值為NA，化合物X的密度ρ＝______g·cm-3(用含NA的代數式表示)。
解析：(1)常溫常壓下，HOF 為無色氣體，則 HOF 的沸點較
低，因此，固態HOF的晶體類型為分子晶體。HOF分子中F顯－1價，其水解時結合H2O電離的H＋生成HF，則OH＋結合H2O電離的OH－，兩者反應生成H2O2，H2O2不穩定，其分解生成O2，因此，HOF水解反應的產物為HF、H2O2和O2。(2)ClO2中心原子為Cl，Cl2O中心原子為O，二者均為V形結構，但ClO2中存在大π鍵( )。由ClO2中存在 可以推斷，其中Cl原子只能提供1對電子，有一個O原子提供1個電子，另一個O原子提供1對電
＝4，因此，O 的雜化
子，這 5 個電子處于互相平行的 p 軌道中形成大π鍵，Cl 提供孤電
子對與其中一個 O 形成配位鍵，與另一個 O 形成的是普通的共價
鍵(σ鍵，這個 O 只提供了一個電子參與形成大π鍵)，Cl 的價層電
子對數為 3，則 Cl 原子的軌道雜化方式為sp2；Cl2O 中心原子為O，
根據價層電子對的計算公式可知 n＝
6＋1×2
2
方式為 sp3；根據價層電子對互斥理論可知，n＝4 時，價電子對的
幾何構型為正四面體，n＝3 時，價電子對的幾何構型為平面正三
答案：(1)分子晶體　HF、H2O2 和 O2
(2)sp2 ＞
ClO2 分子中 Cl—O 鍵的鍵長小于 Cl2O 中 Cl—O
鍵的鍵長，其原因是 ClO2 分子中既存在σ鍵，又存在大π鍵，原子
軌道重疊的程度較大，因此其中 Cl—O 鍵的鍵長較小，而 Cl2O 只
存在普通的σ鍵
(3)CuCl2＋4K＋2F2===K2CuF4＋2KCl
6.(2023 年全國甲卷)將酞菁—鈷鈦—三氯化鋁復合嵌接在碳
納米管上，制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列
問題：
(1)圖 1 所示的幾種碳單質，它們互為______________，其中
屬于原子晶體的是________，C60 間的作用力是____________。
(2)酞菁和鈷酞菁的分子結構如圖 2 所示。
酞菁分子中所有原子共平面，其中 p 軌道能提供一對電子的
N 原子是_____(填圖 2 酞菁中 N 原子的標號)。鈷酞菁分子中，鈷
離子的化合價為____，氮原子提供孤對電子與鈷離子形成____鍵。
(3)氣態AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在，其空間結構如圖3a所示，二聚體中Al的軌道雜化類型為______。AlF3的熔點為1090 ℃，遠高于AlCl3的192 ℃，由此可以判斷鋁氟之間的化學鍵為____鍵。AlF3結構屬立方晶系，晶胞如圖3b所示，F－的配位數為____。若晶胞參數為a pm，晶體密度ρ＝________g·cm-3(列出計算式，阿伏加德羅常數的值為NA)。
解析：(1)同一元素形成的不同單質之間互為同素異形體。圖
1 所示的幾種碳單質，它們的組成元素均為碳元素，因此，它們互
為同素異形體；其中金剛石屬于原子晶體，石墨屬于混合型晶體，
C60 屬于分子晶體，碳納米管不屬于原子晶體；C60 間的作用力是
范德華力。(2)已知酞菁分子中所有原子共平面，則其分子中所有
的 C 原子和所有的 N 原子均為 sp2 雜化，且分子中存在大π鍵，其
中標號為①和②的 N 原子均有一對電子占據了一個 sp2 雜化軌道，
其 p 軌道只能提供 1 個電子參與形成大π鍵，標號為③的N原子的
成的N—H鍵易斷裂從而電離出H＋。鈷酞菁分子中，失去了2個
H＋的酞菁離子與鈷離子通過配位鍵結合成分子，因此，鈷離子的
p 軌道能提供一對電子參與形成大π鍵，因此標號為③的 N 原子形
化合價為＋2，氮原子提供孤對電子與鈷離子形成配位鍵。(3)由
Al2Cl6 的空間結構結合相關元素的原子結構可知，Al 原子價層電
子對數是 4，其與其周圍的 4 個氯原子形成四面體結構，因此，二
聚體中 Al 的軌道雜化類型為 sp3。AlF3 的熔點為 1090 ℃，遠高于
AlCl3 的 192 ℃，由于 F 的電負性最大，其吸引電子的能力最強，
答案：(1)同素異形體　金剛石　范德華力
(2)③
＋2　配位
(3)sp3
離子 2

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