Question

决定物质性质的重要因素是物质结构．请回答下列问题．
（1）下图是石墨的结构，其晶体中存在的作用力有

 

（填序号）．

A：σ键  B：π键   C：氢键   D：配位键   E：分子间作用力  F：金属键  G：离子键
（2）下面关于晶体的说法不正确的是

 

；
A．晶体熔点由低到高：CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
（3）CaF₂结构如图Ⅰ所示，Cu形成晶体的结构如Ⅲ所示，Ⅱ为H₃BO₃晶体结构图（层状结构，层内的H₃BO₃分子通过氢键结合） 

①图Ⅰ所示的晶体中与Ca²⁺离子最近且等距离的Ca²⁺离子数为

 

；
图Ⅲ中未标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为

 

；
②H₃BO₃晶体中B原子杂化方式

 

；
③三种晶体中熔点高低的顺序为

 

（填化学式），H₃BO₃晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为

 

；
（4）碳的某种单质的晶胞如图4所示，一个晶胞中有

 

个碳原子；若该晶体的密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为

 

cm（用代数式表示）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,晶体熔沸点的比较,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据石墨结构判断；
（2）A．分子晶体的相对分子质量越大，熔沸点越大；
B．键长越短，共价键越强，硬度越大；
C．金属离子的电荷越大、半径越小，其熔点越大；
D．离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大；
（3）①根据晶胞结构，判断配位数；
②根据图Ⅱ中B原子成键数目判断；
③根据所属晶体类型判断熔点；
（4）利用均摊法计算晶胞中微粒数；根据密度和摩尔质量计算出晶胞体积，从而计算出晶胞边长．

解答： 解：（1）石墨为层状结构，杂化类型为sp²，每一片层内部碳原子以σ键结合，每个碳原子还有一个未杂化的p轨道，肩并肩重叠，形成大π键，片层之间以分子间作用力结合，
故选：A B E；
（2）A．分子晶体的相对分子质量越大，熔沸点越大，则晶体熔点由低到高顺序为CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄，故A正确；
B．键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C-C＜C-Si＜Si-Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故B正确；
C．金属离子的电荷越大、半径越小，其熔点越大，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，故C错误；
D．离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径在增大，则晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正确；
故选C；
（3）①图I 在每个晶胞中与Ca²⁺离子最近且等距离的Ca²⁺离子数为3个，通过每个Ca²⁺可形成8个晶胞，每个Ca²⁺计算2次，所以与Ca²⁺离子最近且等距离的Ca²⁺离子数为（8×3）÷2=12个； 图III可看出在每个Cu原子周围有12个Cu原子，Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为12；
故答案为：12；12；
②H₃BO₃晶体结构为层状结构，则B原子杂化方式sp²，故答案为：sp²；
③CaF₂属于离子晶体，Cu属于金属晶体，H₃BO₃属于分子晶体，则熔点由高到低为：CaF₂＞Cu＞H₃BO₃；H₃BO₃晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为层与层之间的分子间作用力，
故答案为：CaF₂＞Cu＞H₃BO₃；分子间作用力；
（4）碳原子位于晶胞顶点、面心和体心，数目为8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，晶胞中含有8个碳原子；晶胞摩尔质量为8×12g/mol=96g/mol，则晶胞的摩尔体积为

96

ρ

L/mol，一个晶胞的体积为

96

ρ?NA

，则晶胞边长为

3	96 ρ?NA

，晶体中最近的两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的

1

4

，则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为

3

4

×

3	96 ρ?NA

，
故答案为：

3

4

×

3	96 ρ?NA

．

点评：本题考查分子空间构型、杂化类型的判断、熔点比较、晶体的计算，但解题具有较强的方法性和规律性，学习中注意总结如何判断分子空间构型以及有关晶体计算等方法．