【答案】
分析:(1)根據(jù)圖中晶體的結(jié)構(gòu),結(jié)合常見晶體可知,A為氯化鈉、B為氯化銫、C為干冰、D為金剛石、E為石墨;
(2)水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導(dǎo)致水分子形成冰時(shí)存在較大的空隙,而受熱融化時(shí)氫鍵被破,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積;
(3)a、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成平面正六邊形結(jié)構(gòu);
bc、sp
2雜化中,s軌道的成分比sp
3雜化更多,而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價(jià)鍵更短,更牢固,即石墨的層內(nèi)共價(jià)鍵鍵長比金剛石的鍵長短,作用力更大,破壞化學(xué)鍵需要更大能量;
d、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,石墨中的碳原子用sp
2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu);
e、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,晶體中只含有共價(jià)鍵;石墨中的碳原子用sp
2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu),而每個(gè)碳原子還有一個(gè)2p軌道,其中有一個(gè)2p電子.這些p軌道又都互相平行,并垂直于碳原子sp
2雜化軌道構(gòu)成的平面,形成了大π鍵.因而這些π電子可以在整個(gè)碳原子平面上活動(dòng),類似金屬鍵的性質(zhì),石墨為層狀結(jié)構(gòu),層與層之間通過范德華力連接;
f、石墨為層狀結(jié)構(gòu),層與層之間通過范德華力連接;
(4)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子,面心上有6個(gè)C原子,頂點(diǎn)有8個(gè)C原子,根據(jù)均攤法計(jì)算;
(5)銅是29號(hào)元素,根據(jù)核外電子排布規(guī)律寫出核外電子排布式再畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖.金屬銅采用面心立方最密堆積,晶胞內(nèi)Cu原子數(shù)目為8×
+6×
=4,令銅原子的比較為rcm,則晶胞的棱長為
×4rcm=2
rcm,所以(2
r)
3×ρ=4
,據(jù)此計(jì)算銅原子半徑.
解答:解:(1)根據(jù)圖中晶體的結(jié)構(gòu),結(jié)合常見晶體可知,A為氯化鈉、B為氯化銫、C為干冰、D為金剛石、E為石墨,
故答案為:NaCl;CsCl;干冰;金剛石;石墨;
(2)a、水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導(dǎo)致水分子形成冰時(shí)存在較大的空隙,密度比水小,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積,密度比水大,故a正確;
b、冰融化時(shí)氫鍵被破,干冰分子之間只存在范德華力,融化時(shí)破壞范德華力,氫鍵比范德華力強(qiáng),故晶體的熔點(diǎn)冰>干冰,故b錯(cuò)誤;
c、水分子間存在氫鍵,且氫鍵有方向性,導(dǎo)致水分子形成冰時(shí)存在較大的空隙,干冰分子之間只存在范德華力,形成的分子晶體是密堆積,晶體中的空間利用率:干冰>冰,故c正確;
d、干冰分子之間存在范德華力,水分子間存在氫鍵,晶體中分子間相互作用力類型不相同,故d錯(cuò)誤.
故選:ac;
(3)a、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,碳原子的雜化類型為sp
3雜化;石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成平面正六邊形結(jié)構(gòu),碳原子的雜化類型為sp
2雜化,故a正確;
b、sp
2雜化中,s軌道的成分比sp
3雜化更多,而且石墨的碳原子還有大π鍵所以形成的共價(jià)鍵更短,更牢固,即石墨的層內(nèi)共價(jià)鍵鍵長比金剛石的鍵長短,故b錯(cuò)誤;
c、石墨的層內(nèi)共價(jià)鍵鍵長比金剛石的鍵長短,作用力更大,破壞化學(xué)鍵需要更大能量,所以晶體的熔點(diǎn)金剛石<石墨,故c錯(cuò)誤;
d、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,鍵角為109°28′,石墨中的碳原子用sp
2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu),鍵角為120°,故d錯(cuò)誤;
e、金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵,構(gòu)成正四面體,石墨中的碳原子用sp
2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成正六角形的平面層狀結(jié)構(gòu),而每個(gè)碳原子還有一個(gè)2p軌道,其中有一個(gè)2p電子.這些p軌道又都互相平行,并垂直于碳原子sp
2雜化軌道構(gòu)成的平面,形成了大π鍵.因而這些π電子可以在整個(gè)碳原子平面上活動(dòng),類似金屬鍵的性質(zhì),石墨為層狀結(jié)構(gòu),層與層之間通過范德華力連接,說明晶體中含有共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華力,故e正確;
f、金剛石是原子晶體,石墨為層狀結(jié)構(gòu),層與層之間通過范德華力連接,石墨為混合型晶體,不屬于原子晶體,故f錯(cuò)誤;
故選:ae;
(4)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子,面心上有6個(gè)C原子,頂點(diǎn)有8個(gè)C原子,所以金剛石晶胞中c原子數(shù)目為4+6×
+8×
=8,故答案為:8;
(5)銅是29號(hào)元素,核外電子排布式為1s
22s
22p
63s
23p
63d
104s
1,原子結(jié)構(gòu)示意圖為
;
金屬銅采用面心立方最密堆積,晶胞內(nèi)Cu原子數(shù)目為8×
+6×
=4,令銅原子的比較為rcm,則晶胞的棱長為
×4rcm=2
rcm,所以(2
r)
3×ρ=4
,解得r=
×
,故答案為:
;
×
.
點(diǎn)評(píng):本題考查晶體類型與熔沸點(diǎn)高低判斷、晶體結(jié)構(gòu)、對(duì)晶胞的理解與計(jì)算等,難度較大,對(duì)晶胞的計(jì)算注意均攤法的利用,需要學(xué)生具備空間想象能力,注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握.