資源簡介

整理與提升
一、體系構(gòu)建
二、真題導(dǎo)向
考向一　晶體類型及熔、沸點(diǎn)的比較
1.［2021·全國甲卷，35(1)(3)節(jié)選］我國科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為“液態(tài)陽光”計(jì)劃。該項(xiàng)目通過太陽能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇。回答下列問題：
(1)單晶硅的晶體類型為　　　　　　　。
(3)甲醇的沸點(diǎn)(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之間，其原因是　　　 　　　。
2.［2021·湖南，18(1)(2)①］硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域。回答下列問題：
(1)基態(tài)硅原子最外層電子的軌道表示式為　　　　　　　　　　　　　，晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是　　　　　(填化學(xué)式)。
(2)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4，SiX4的熔、沸點(diǎn)如下表：
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔點(diǎn)/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸點(diǎn)/K 187.2 330.8 427.2 560.7
①0 ℃時(shí)，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是　　　　(填化學(xué)式)，沸點(diǎn)依次升高的原因是　　　　 　　　　， 氣態(tài)SiX4分子的空間結(jié)構(gòu)是　　　　。
3.［2020·天津，13(2)］Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素。回答下列問題：
CoO的面心立方晶胞如圖所示。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為　　　　　　g·cm-3；三種元素二價(jià)氧化物的晶胞類型相同，其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椤　　　　　　　?
考向二　晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算
4.(2024·安徽，14)研究人員制備了一種具有鋰離子通道的導(dǎo)電氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和導(dǎo)電時(shí)Li+遷移過程如圖所示。已知該氧化物中Ti為+4價(jià)，La為+3價(jià)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.導(dǎo)電時(shí)，Ti和La的價(jià)態(tài)不變
B.若x=，Li+與空位的數(shù)目相等
C.與體心最鄰近的O原子數(shù)為12
D.導(dǎo)電時(shí)，空位移動(dòng)方向與電流方向相反
5.(2024·吉林，14)某鋰離子電池電極材料結(jié)構(gòu)如圖。結(jié)構(gòu)1是鈷硫化物晶胞的一部分，可代表其組成和結(jié)構(gòu)；晶胞2是充電后的晶胞結(jié)構(gòu)；所有晶胞均為立方晶胞。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.結(jié)構(gòu)1鈷硫化物的化學(xué)式為Co9S8
B.晶胞2中S與S的最短距離為a
C.晶胞2中距Li最近的S有4個(gè)
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶體
6.［2024·全國甲卷，35(5)］結(jié)晶型PbS可作為放射性探測(cè)器元件材料，其立方晶胞如圖所示。其中Pb的配位數(shù)為　　　　。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體密度為　　　　　g·cm-3(列出計(jì)算式)。
7.［2022·全國乙卷，35(4)節(jié)選］α AgI晶體中I-作體心立方堆積(如圖所示)，Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則α AgI晶體的摩爾體積Vm=　 　　　　　　　m3·mol-1(列出算式)。
8.［2022·廣東，20(6)］我國科學(xué)家發(fā)展了一種理論計(jì)算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進(jìn)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(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。
①X的化學(xué)式為　　　　　。
②設(shè)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(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
9.［2022·湖南，18(4)］鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：
①該超導(dǎo)材料的最簡化學(xué)式為　　　　　。
②Fe原子的配位數(shù)為　　　　　。
③該晶胞參數(shù)a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為　　　　　　　　　　　　g·cm-3(列出計(jì)算式)。
答案精析
二、
1.(1)共價(jià)晶體　(3)甲硫醇不能形成分子間氫鍵，而水和甲醇均能形成氫鍵，且水比甲醇形成的氫鍵多
解析　(1)晶體硅中Si原子與Si原子之間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合，形成具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體。(3)甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵，因此沸點(diǎn)高于不含分子間氫鍵的甲硫醇，甲醇分子間氫鍵的總強(qiáng)度低于水分子間氫鍵的總強(qiáng)度，因此甲醇的沸點(diǎn)介于水和甲硫醇之間。
2.(1) 　SiC
(2)①SiCl4　SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大　正四面體形
解析　(1)硅元素的原子序數(shù)為14，價(jià)電子排布式為3s23p2，則價(jià)電子的軌道表示式為；晶體硅和碳化硅都是共價(jià)晶體，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，碳原子的原子半徑小于硅原子，碳硅鍵的鍵長小于硅硅鍵，則碳硅鍵的鍵能大于硅硅鍵，碳化硅的熔點(diǎn)高于晶體硅。
(2)①由題給熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，0 ℃時(shí)，四氟化硅為氣態(tài)，四氯化硅為液態(tài)，四溴化硅、四碘化硅為固態(tài)；分子晶體的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小，SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，則SiX4的沸點(diǎn)依次升高；SiX4分子中硅原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
3.　NiO>CoO>FeO
解析　由題給圖示可知，O2-位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)晶胞中含有O2-的個(gè)數(shù)為8×+6×=4；Co2+位于棱上和體心，因此一個(gè)晶胞中含有Co2+的個(gè)數(shù)為12×+1=4，即一個(gè)晶胞的質(zhì)量為 g，一個(gè)晶胞的體積為(a×10-7)3 cm3，因此CoO晶體的密度為 g·cm-3。Fe、Co、Ni的原子序數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸減小，因此FeO、CoO、NiO微粒間的作用力由大到小的順序?yàn)镹iO>CoO>FeO，三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹iO>CoO>FeO。
4.B　［根據(jù)題意，導(dǎo)電時(shí)Li+發(fā)生遷移，化合價(jià)不變，則Ti和La的價(jià)態(tài)不變，A項(xiàng)正確；根據(jù)“切割法”，1個(gè)晶胞中含Ti：8×=1個(gè)，含O：12×=3個(gè)，含La或Li或空位共1個(gè)，若x=，則La和空位共，n(La)+n(空位)=，結(jié)合正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，(+1)×+(+3)×n(La)+(+4)×1+(-2)×3=0，解得n(La)=、n(空位)=，Li+與空位數(shù)目不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由立方晶胞的結(jié)構(gòu)可知，與體心最鄰近的O原子數(shù)為12，即位于棱心的12個(gè)O原子，C項(xiàng)正確；導(dǎo)電時(shí)Li+向陰極方向移動(dòng)，即與電流方向相同，則空位移動(dòng)方向與電流方向相反，D項(xiàng)正確。］
5.B
6.6 　
解析　PbS晶胞中有4個(gè)Pb和4個(gè)S，距離每個(gè)Pb原子周圍最近的S原子是6個(gè)。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則NA個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×(207+32) g，NA個(gè)晶胞的體積為NA×，則該晶體密度為 g·cm-3。
7.
解析　每個(gè)晶胞中含碘離子的個(gè)數(shù)為8×+1=2，依據(jù)化學(xué)式AgI可知，銀離子個(gè)數(shù)也為2，晶胞的物質(zhì)的量n== mol，晶胞體積V=a3 pm3=(504×10-12)3 m3，則α AgI晶體的摩爾體積Vm=== m3·mol-1。
8.①K2SeBr6　②××107
解析　①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得到一個(gè)晶胞中K有8個(gè)，有8×+6×=4個(gè)，則X的化學(xué)式為K2SeBr6。②設(shè)晶胞參數(shù)為a nm，得到ρ===ρ g·cm-3，解得a=×107，X中相鄰K之間的最短距離為晶胞參數(shù)的一半，即為××107 nm。
9.①KFe2Se2　②4
③
解析　①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心的鉀原子個(gè)數(shù)為8×+1=2，位于棱上和體內(nèi)的硒原子個(gè)數(shù)為8×+2=4，位于面上的鐵原子個(gè)數(shù)為8×=4，該物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：，則超導(dǎo)材料最簡化學(xué)式為KFe2Se2。②由平面投影圖可知，鐵原子的配位數(shù)為4。③設(shè)晶體的密度為d g·cm-3，由晶胞的質(zhì)量公式可得： g=abc×10-21×d g，解得d=。(共36張PPT)
整理與提升
第3章　
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二
考向一　晶體類型及熔、沸點(diǎn)的比較
1.［2021·全國甲卷，35(1)(3)節(jié)選］我國科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為“液態(tài)陽光”計(jì)劃。該項(xiàng)目通過太陽能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇。回答下列問題：
(1)單晶硅的晶體類型為　　　 　。
二、真題導(dǎo)向
共價(jià)晶體
晶體硅中Si原子與Si原子之間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合，形成具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體。
(3)甲醇的沸點(diǎn)(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之間，其原因是_________________________________________________________
_____________________。
甲硫醇不能形成分子間氫鍵，而水和甲醇均能形成氫鍵，且水比甲醇形成的氫鍵多
甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵，因此沸點(diǎn)高于不含分子間氫鍵的甲硫醇，甲醇分子間氫鍵的總強(qiáng)度低于水分子間氫鍵的總強(qiáng)度，因此甲醇的沸點(diǎn)介于水和甲硫醇之間。
2.［2021·湖南，18(1)(2)①］硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域。回答下列問題：
(1)基態(tài)硅原子最外層電子的軌道表示式為　 　 　　　　，晶體硅和
碳化硅熔點(diǎn)較高的是　　　(填化學(xué)式)。
SiC
硅元素的原子序數(shù)為14，價(jià)電子排布式為3s23p2，則價(jià)電子的軌道表
示式為 ；晶體硅和碳化硅都是共價(jià)晶體，共價(jià)晶體的
熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，碳原子的原子半徑小于硅原子，碳硅鍵的鍵長小于硅硅鍵，則碳硅鍵的鍵能大于硅硅鍵，碳化硅的熔點(diǎn)高于晶體硅。
(2)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4，SiX4的熔、沸點(diǎn)如下表：
①0 ℃時(shí)，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4
呈液態(tài)的是　 　 (填化學(xué)式)，沸點(diǎn)
依次升高的原因是_______________
_______________________________
___________________________，氣態(tài)SiX4分子的空間結(jié)構(gòu)是　　　　　。
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔點(diǎn)/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸點(diǎn)/K 187.2 330.8 427.2 560.7
SiCl4
SiX4都是結(jié)構(gòu)相
似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次
增大，分子間作用力依次增大
正四面體形
由題給熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，0 ℃時(shí)，四氟化硅為氣態(tài)，四氯化硅為液態(tài)，四溴化硅、四碘化硅為固態(tài)；分子晶體的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小，SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，則SiX4的沸點(diǎn)依次升高；SiX4分子中硅原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
3.［2020·天津，13(2)］Fe、Co、Ni是三種重要的金
屬元素。回答下列問題：
CoO的面心立方晶胞如圖所示。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的
值為NA，則CoO晶體的密度為　　 g·cm-3；三種元素
二價(jià)氧化物的晶胞類型相同，其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椤　? 　　　　。
　
NiO>CoO>FeO
由題給圖示可知，O2-位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)
晶胞中含有O2-的個(gè)數(shù)為8×+6×=4；Co2+位于棱
上和體心，因此一個(gè)晶胞中含有Co2+的個(gè)數(shù)為12×
+1=4，即一個(gè)晶胞的質(zhì)量為 g，一個(gè)晶胞的體
積為(a×10-7)3 cm3，因此CoO晶體的密度為 g·cm-3。
Fe、Co、Ni的原子序數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸減小，因此FeO、CoO、NiO微粒間的作用力由大到小的順序?yàn)镹iO>CoO>FeO，三種晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹iO>CoO>FeO。
考向二　晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算
4.(2024·安徽，14)研究人員制備了一種具有鋰離子通道的導(dǎo)電氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和導(dǎo)電時(shí)Li+遷移過程如圖所示。已知該氧化物中Ti為+4價(jià)，La為+3價(jià)。下列說法錯(cuò)誤的是
A.導(dǎo)電時(shí)，Ti和La的價(jià)態(tài)不變
B.若x=，Li+與空位的數(shù)目相等
C.與體心最鄰近的O原子數(shù)為12
D.導(dǎo)電時(shí)，空位移動(dòng)方向與電流方向相反
√
根據(jù)題意，導(dǎo)電時(shí)Li+發(fā)生遷移，化合
價(jià)不變，則Ti和La的價(jià)態(tài)不變，A項(xiàng)
正確；
根據(jù)“切割法”，1個(gè)晶胞中含Ti：8
×=1個(gè)，含O：12×=3個(gè)，含La或Li或空位共1個(gè)，若x=，則La和空位共，n(La)+n(空位)=，結(jié)合正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，
(+1)×+(+3)×n(La)+(+4)×1+(-2)×
3=0，解得n(La)=、n(空位)=，Li+
與空位數(shù)目不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
由立方晶胞的結(jié)構(gòu)可知，與體心最
鄰近的O原子數(shù)為12，即位于棱心的12個(gè)O原子，C項(xiàng)正確；
導(dǎo)電時(shí)Li+向陰極方向移動(dòng)，即與電流方向相同，則空位移動(dòng)方向與電流方向相反，D項(xiàng)正確。
5.(2024·吉林，14)某鋰離子電池電極材料結(jié)構(gòu)如圖。結(jié)構(gòu)1是鈷硫化物晶胞的一部分，可代表其組成和結(jié)構(gòu)；晶胞2是充電后的晶胞結(jié)構(gòu)；所有晶胞均為立方晶胞。下列說法錯(cuò)誤的是
A.結(jié)構(gòu)1鈷硫化物的化學(xué)式為Co9S8
B.晶胞2中S與S的最短距離為a
C.晶胞2中距Li最近的S有4個(gè)
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶體
√
由切割法得，結(jié)構(gòu)1中含有Co的
數(shù)目為4+4×=4.5，含有S的數(shù)
目為1+12×=4，Co與S的原子
個(gè)數(shù)比為9∶8，因此結(jié)構(gòu)1的化學(xué)式為Co9S8，故A正確；
由圖可知，晶胞2中S與S的最短距離為面對(duì)角線的，晶胞邊長為a，即S與S的最短距離為a，故B錯(cuò)誤；
如圖： ，以圖中的Li為例，與其最近的S共4個(gè)，故C正確；
如圖 ，當(dāng)兩個(gè)晶胞2放在一起時(shí)，圖中灰框截取的
部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶體，故D正確。
6.［2024·全國甲卷，35(5)］結(jié)晶型PbS可作為放射性探測(cè)器元件材料，其立方晶胞如圖所示。其中Pb的配位數(shù)為　 　。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體密度為
　　　 　　　g·cm-3(列出計(jì)算式)。
6
PbS晶胞中有4個(gè)Pb和4個(gè)S，距離每個(gè)Pb原子周圍最近的S原子是6個(gè)。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則NA個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×(207+32) g，NA個(gè)晶胞的體積為NA×
則該晶體密度為 g·cm-3。
7.［2022·全國乙卷，35(4)節(jié)選］α AgI晶體中I-作體心立方堆積(如圖所示)，Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則α AgI
晶體的摩爾體積Vm=　　　　　　　m3·mol-1(列出算式)。
　
每個(gè)晶胞中含碘離子的個(gè)數(shù)為8×+1=2，依據(jù)化學(xué)式
AgI可知，銀離子個(gè)數(shù)也為2，晶胞的物質(zhì)的量n==
mol，晶胞體積V=a3 pm3=(504×10-12)3 m3，則α AgI
晶體的摩爾體積Vm=== m3·mol-1。
8.［2022·廣東，20(6)］我國科學(xué)
家發(fā)展了一種理論計(jì)算方法，可
利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)其
熱電性能，該方法有助于加速新
型熱電材料的研發(fā)進(jìn)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(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向
的投影均為圖2。
①X的化學(xué)式為　　 　。
K2SeBr6
根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得到一個(gè)晶胞中K有8個(gè)， 有8×+6×=
4個(gè)，則X的化學(xué)式為K2SeBr6。
②設(shè)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(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
××107
設(shè)晶胞參數(shù)為a nm，得到ρ=
==ρ g·cm-3，解得
a=×107，X中相鄰K之間的最短距離為晶胞
參數(shù)的一半，即為××107 nm。
9.［2022·湖南，18(4)］鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：
①該超導(dǎo)材料的最簡化學(xué)式為　　　　　。
KFe2Se2
由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心
的鉀原子個(gè)數(shù)為8×+1=2，位于棱上和體內(nèi)
的硒原子個(gè)數(shù)為8×+2=4，位于面上的鐵原
子個(gè)數(shù)為8×=4，
該物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示： ，
則超導(dǎo)材料最簡化學(xué)式為KFe2Se2。
②Fe原子的配位數(shù)為　　　。
4
由平面投影圖可知，鐵原子的配位數(shù)為4。
③該晶胞參數(shù)a=b=0.4 nm、c=1.4 nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度
為　　 　　g·cm-3(列出計(jì)算式)。
設(shè)晶體的密度為d g·cm-3，由晶胞的質(zhì)量公式可得： g
=abc×10-21×d g，解得d=。
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