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专题八晶体结构与性质真题多维细目表真题涉分考点晶胞常识晶体结构与性质题型难度试题结构核心素养２０１９课标Ⅰ，３５８晶胞计算晶体的性质填空、计算难设问独立证据推理与模型认知２０１８课标Ⅰ，３５（４）（５）３晶体密度晶格能填空、计算难设问独立证据推理与模型认知２０１７课标Ⅰ，３５（２）（４）（５）１０微粒位置、微粒间距离计算晶体的性质填空、计算难设问独立证据推理与模型认知２０１６课标Ⅰ，３７（３）（６）６微粒坐标、晶体密度计算晶体的性质填空、计算难设问独立证据推理与模型认知２０１５山东理综，３３（１）２离子晶体填空、计算难设问独立证据推理与模型认知２０１４山东理综，３３（４）４晶体的性质填空难设问独立证据推理与模型认知２０１３山东理综，３２（１）（２）４微粒数目、化学式分子晶体的熔沸点填空难设问独立证据推理与模型认知２０１２山东理综，３２（１）１金属键选择易设问独立证据推理与模型认知２０１１山东理综，３２（４）２晶胞体积计算难设问独立证据推理与模型认知总计卷均分４．４４６题／９卷８题／９卷填空、计算难设问独立证据推理与模型认知占比４．４４％考频常见考法命题规律与趋势０１考频赋分本专题内容为高考高频命题点，卷均分为４．４４分。０２题型难度考题难度较高，试题题型为非选择题。０３考查内容试题主要考查晶胞中粒子的空间位置和配位数、化学式的确定、晶体密度或晶体中原子间间距的计算、晶体的性质比较及其解释。０４核心素养学科核心素养以证据推理与模型认知为主。０５命题趋势预计２０２０年等级性考试在选择题中会侧重考查概念，在非选择题中主要以计算为主。０６备考建议关注晶胞模型与微粒数目和化学式之间的关系，掌握晶体密度的计算方法，不同类晶体的微粒间作用力以及晶体性质与晶体结构的关系。专题八 晶体结构与性质１ 对应学生用书起始页码Ｐ７７考点一晶体常识高频考点 １．晶体与非晶体的特征（１）晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征结构粒子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各向异性有无二者区别方法间接方法：测定其是否有固定的熔点科学方法：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。２．晶胞（１）概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。（２）晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。（３）晶胞中粒子数目的计算———均摊法如某个粒子为ｎ个晶胞所共有，则该粒子有１ｎ属于这个晶胞。（２０１６海南单科，１９－Ⅱ，１４分）Ｍ是第四周期元素，最外层只有１个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Ｙ的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：（１）单质Ｍ的晶体类型为 ，晶体中原子间通过 作用形成面心立方密堆积，其中Ｍ原子的配位数为 。（２）元素Ｙ基态原子的核外电子排布式为 ，其同周期元素中，第一电离能最大的是 （写元素符号）。元素Ｙ的含氧酸中，酸性最强的是 （写化学式），该酸根离子的立体构型为 。（３）Ｍ与Ｙ形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。①该化合物的化学式为 ，已知晶胞参数ａ＝０．５４２ｎｍ，此晶体的密度为 ｇ·ｃｍ–３。（写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为ＮＡ）②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是 。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。本题涉及的考点有晶体类型的判断、配位数、化学式的确定和密度计算等，考查了考生根据题给信息、图形等提取实质性内容，并能与已有知识块整合，重组为新知识块的能力，体现了“证据推理与模型认知”学科核心素养。解析 根据题给信息可推断出Ｍ为铜元素，Ｙ为氯元素。（１）单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中原子间通过金属键作用形成面心立方密堆积，其中铜原子的配位数为１２。（２）氯元素为１７号元素，其基态原子的核外电子排布式为１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ５；其同周期元素中，第一电离能最大的是Ａｒ；氯元素的含氧酸中，酸性最强的是ＨＣｌＯ４，该酸根离子中氯原子为ｓｐ３杂化，没有孤电子对，该酸根离子的立体构型为正四面体。（３）①每个晶胞中含有铜原子个数为８×１／８＋６×１／２＝４，氯原子个数为４，该化合物的化学式为ＣｕＣｌ；１ｍｏｌ晶胞中含有４ｍｏｌＣｕＣｌ，１ｍｏｌ晶胞的质量为４×９９．５ｇ，晶胞参数ａ＝０．５４２ｎｍ，此晶体的密度为４×９９．５ＮＡ×（０．５４２）３×１０－２１ｇ·ｃｍ－３。②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Ｃｕ＋可与氨形成易溶于水的配位化合物；该溶液在空气中Ｃｕ（Ⅰ）被氧化为Ｃｕ（Ⅱ），故深蓝色溶液中阳离子的化学式为［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋。答案 （１）金属晶体 金属键 １２（２）１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ５ Ａｒ ＨＣｌＯ４ 正四面体（３）①ＣｕＣｌ ４×９９．５ＮＡ×（０．５４２）３×１０－２１或４×Ｍ（ＣｕＣｌ）ＮＡ×ａ３×１０－２１②Ｃｕ＋可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子）［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋１．（２０１９山东青岛二中期末，３５）铁和钴是两种重要的过渡元素。（１）钴位于元素周期表的第 族，其基态原子中未成对电子个数为 。（２）［Ｆｅ（Ｈ２ＮＣＯＮＨ２）６］（ＮＯ３）３的名称是三硝酸六尿素合铁（Ⅲ），是一种重要的配合物。该化合物中Ｆｅ３＋的核外电子排布式为 ，所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是 。（３）尿素［ＣＯ（ＮＨ２）２］分子中，碳原子为 杂化，分子中σ键与π键的数目之比为 。（４）Ｃｏ（ＮＨ３）５ＢｒＳＯ４可形成两种钴的配合物，结构分别为［Ｃｏ（ＮＨ３）５Ｂｒ］ＳＯ４和［Ｃｏ（ＳＯ４）（ＮＨ３）５］Ｂｒ。已知Ｃｏ３＋的配位数为６，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。则第二种配合物的配体为 。（５）奥氏体是碳溶解在γ－Ｆｅ中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为 。若晶体密度为ｄｇ·ｃｍ－３，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为 ｐｍ（阿伏加德罗常数的值用ＮＡ表示，写出简化后的计算式即可）。２ ５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）１．答案 （１）Ⅷ ３（２）［Ａｒ］３ｄ５或１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ５ Ｏ＞Ｎ＞Ｃ＞Ｈ（３）ｓｐ２ ７∶１ （４）ＳＯ２－４、ＮＨ３ （５）ＦｅＣ ２２×３２７２ｄＮＡ×１０１０解析 （１）钴的原子序数为２７，位于元素周期表的第四周期Ⅷ族，其基态原子的核外电子排布式为１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ７４ｓ２，所以未成对电子个数为３。（２）铁的原子序数为２６，Ｆｅ３＋的核外电子排布式为１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ５；［Ｆｅ（Ｈ２ＮＣＯＮＨ２）６］（ＮＯ３）３所含非金属元素为Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ，非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序是Ｏ＞Ｎ＞Ｃ＞Ｈ。（３）根据尿素［ＣＯ（ＮＨ２）２］分子的结构式ＣＨ２ＮＯＮＨ２，可知Ｃ原子上没有孤对电子，形成３个σ键，１个π键，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为ｓｐ２杂化；１个尿素分子中有１个碳氧双键、２个碳氮单键、４个氮氢键，则分子中σ键与π键的数目之比为７∶１。（４）溴离子为配合物的外界时，在水溶液中以离子形式存在，若加入ＡｇＮＯ３溶液，会产生淡黄色溴化银沉淀，所以第二种配合物的配体为ＳＯ２－４、ＮＨ３。（５）晶胞中Ｆｅ原子数：８×１８＋６×１２＝４，晶胞中Ｃ原子数：１２×１４＋１＝４，所以铁碳原子数之比为１∶１，化学式为ＦｅＣ；设晶胞棱长为ｘ，根据晶体密度列等式为ｄｇ·ｃｍ－３＝ｍＶ＝５６＋１２ＮＡｇ×４ｘ３，得出ｘ＝３２７２ｄＮＡｃｍ＝３２７２ｄＮＡ×１０１０ｐｍ，根据勾股定理可知两个碳原子间的最近距离为２２×３２７２ｄＮＡ×１０１０ｐｍ。２．（２０１８山东菏泽一模，３５）砷（Ａｓ）可作为半导体材料锗（Ｇｅ）和硅的掺杂元素，这些材料广泛应用于发光二极管、红外线发射器等。回答下列问题：（１）天然的ＳｉＯ２存在形态有结晶形和无定形两大类，结晶形ＳｉＯ２能自发地呈现规则多面体外形的性质被称为晶体的 性，区分这两种形态的ＳｉＯ２最可靠的方法是对固体进行 实验。（２）基态砷原子的价电子排布图为 ，最高能层符号为 ，Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ的第一电离能从大到小的顺序为 。（３）锗元素与碳元素类似，可形成锗烷（ＧｅｎＨ２ｎ＋２），但至今没有发现ｎ大于５的锗烷，根据下表提供的数据分析其中的原因： 。化学键Ｃ—ＣＣ—ＨＧｅ—ＧｅＧｅ—Ｈ键能（ｋＪ·ｍｏｌ－１）３４６４１１１８８２８８（４）ＧｅＣｌ４分子中的键角为 ，ＧｅＨ４分子中Ｇｅ的 轨道和Ｈ的 轨道重叠形成σ键。（５）立方砷化镓的晶胞如下图所示，已知晶胞边长为５６５ｐｍ，则Ｇａ—Ａｓ键的键长为 ｐｍ（只列出算式即可），Ｇａ—Ａｓ键中共用电子对偏向 （填“Ｇａ”或“Ａｓ”）。２．答案 （１）自范 Ｘ－射线衍射（２）↑↓４ｓ ↑↑↑４ｐ Ｎ Ａｓ＞Ｓｅ＞Ｇｅ（３）锗烷中Ｇｅ—Ｇｅ键和Ｇｅ—Ｈ键键能较小，易断裂，导致长链锗烷难以形成（４）１０９°２８′ ｓｐ３杂化 １ｓ （５）３４×５６５ Ａｓ解析 （１）晶体能自发呈现规则多面体外形的性质称作晶体的自范性。区分晶体与非晶体的最可靠的方法是进行Ｘ－射线衍射实验。（２）砷为３３号元素，其基态原子的核外电子排布式为１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ１０４ｓ２４ｐ３，价电子排布式为４ｓ２４ｐ３，所以价电子排布图为↑↓４ｓ ↑↑↑４ｐ。最高能层符号是Ｎ。Ａｓ位于元素周期表第四周期ⅤＡ族，Ｇｅ为３２号元素，位于元素周期表第四周期ⅣＡ族，Ｓｅ为３４号元素，位于元素周期表第四周期ⅥＡ族，同一周期从左到右元素第一电离能呈增大的趋势，但是ⅡＡ族和ⅤＡ族元素的第一电离能比相邻的元素高，所以第一电离能大小顺序为Ａｓ＞Ｓｅ＞Ｇｅ。（３）由表格数据可知，Ｃ—Ｃ键的键能大于Ｇｅ—Ｇｅ键，Ｃ—Ｈ键的键能大于Ｇｅ—Ｈ键，因此锗烷中Ｇｅ—Ｇｅ键、Ｇｅ—Ｈ键都容易发生断裂。（４）ＧｅＣｌ４、ＧｅＨ４分子的中心原子Ｇｅ都采用ｓｐ３杂化，所以ＧｅＣｌ４分子中键角为１０９°２８′。ＧｅＨ４分子中，Ｇｅ原子的ｓｐ３杂化轨道与Ｈ原子的１ｓ轨道重叠形成σ键。（５）立方砷化镓晶胞中，Ａｓ位于立方体的顶点和面心的位置，Ｇａ位于立方体体对角线上，距离顶点１／４处，立方体体对角线长３×５６５ｐｍ，则Ｇａ—Ａｓ键键长３×５６５４ｐｍ。Ｇａ和Ａｓ同处于第四周期，原子序数相对较小的Ｇａ位于Ａｓ左侧，电负性较小，所以Ｇａ—Ａｓ键中共用电子对偏向电负性较大的Ａｓ。３．（２０１８山东天成第二次大联考，１８）Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、Ｓ、Ｆｅ是重要的化学元素，在中学化学中对它们的单质和化合物的研究颇多。（１）Ｃ、Ｏ、Ｓｉ三种元素第一电离能由大到小的顺序是 。（２）ＣＳ２是重要的溶剂，ＣＳ２中Ｃ原子的杂化方式为 ，其空间构型为 。（３）基态Ｆｅ原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。（４）晶胞推导有助于我们理解晶体结构。①将ＮａＣｌ晶胞（如下图）中的所有Ｃｌ－去掉，并将Ｎａ＋全部换成Ｓｉ原子，再在间隔的“小立方体”中心处各放置一个Ｓｉ原子便构成了晶体Ｓｉ的一个晶胞，若再在每两个距离最近的Ｓｉ原子中心连线的中点处增添一个Ｏ原子，便构成了ＳｉＯ２晶胞。由此可推算ＳｉＯ２