Question

（1）下列各化合物中，屬于同系物的有

 

，屬于同分異構體的有

 

（填字母編號）．
A．CH₃CH₂CH₂CHO與B．C．
D．E．F.2-甲基丁烷和2，2-二甲基丙烷
（2）下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞圖（未按順序排序）．
①寫出各晶體對應的晶胞：鈉

 

，碘

 

（填字母編號）．
②其中與SiO₂的晶體類型相同的是

 

（填字母編號）．

（3）金屬銅采用面心立方最密堆積（在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子），則Cu的晶體中Cu原子的配位數為

 

，其空間利用率為

 

必須用含π的代數式表示，否則不給分）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,不同晶體的結構微粒及微粒間作用力的區(qū)別,芳香烴、烴基和同系物,同分異構現象和同分異構體

專題：化學鍵與晶體結構,有機化學基礎

分析：（1）有機化合物中具有同一通式、組成上相差一個或多個CH₂原子團、在結構與性質上相似的化合物互為同系物；具有相同分子式而結構不同的化合物互為同分異構體；
（2）先利用晶胞圖來判斷晶體的構成微粒及名稱，二氧化硅為原子晶體，然后進行解答①②；
（3）根據“金屬銅采用面心立方最密堆積（在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子）”計算出銅晶胞中配位數，再根據空間利用率=

球的體積

晶胞的體積

×100%及銅晶胞結構計算出其空間利用率；

解答： 解：（1）A．CH₃CH₂CH₂CHO與，二者分子式相同、結構不同，所以互為同分異構體；
B．都屬于氨基酸，結構相似，分子間相差1個個CH₂原子團，所以二者互為同系物；
C．，前者為苯酚，屬于酚類，后者為苯甲醇，二者結構不同、分子式也不同，所以二者既不是同系物，也不是同分異構體；
D．二者含有的羥基數目不同，一定不屬于同系物，二者的分子式不同，也不屬于同分異構體；
E．二者都含有兩個羧基，屬于二元羧酸，分子間相差2個個CH₂原子團，所以互為同系物；
F.2-甲基丁烷和2，2-二甲基丙烷，二者分子式相同、結構不同，都是戊烷的同分異構體；
所以互為同系物的為：BE；互為同分異構體的為：AF，
故答案為：BE；AF；
（2）由晶胞圖可知，A為氯化鈉的晶胞圖，構成微粒為離子；
B為干冰的晶胞圖，構成微粒為二氧化碳分子；
C為碘的晶胞圖，構成微粒為碘分子，
D為金剛石的晶胞圖，構成微粒為碳原子；
E為鈉的晶胞圖，構成微粒為原子，
①鈉的晶胞為E；碘的晶胞為C，
故答案：E；C；
②二氧化硅為原子晶體，與二氧化硅晶體類型相同的是D金剛石，
故答案為：D；
（3）金屬銅采用面心立方最密堆積（在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子），銅的晶胞中，同一層上四個角，加上下面4個面中心四個，和上面4個面對應的4個，總共12個，所以配位數為12；
設銅原子的比較為r，則晶胞的棱長為：l=

2

2

×4r=2

2

r，晶胞的體積為：V=l³=（2

2

r）³=16

2

r³，每個銅原子的體積為：

4

3

πr³，每個晶胞中含有4個銅原子，則4銅原子的體積為：

4

3

πr³×4=

16

3

πr³，所以銅晶胞中空間利用率=

球的體積

晶胞的體積

×100%=

16 3 πr3

16 2 r3

×100%=

2

6

π，
故答案為：12；

2

6

π．

點評：本題考查了同系物、同分異構體的判斷、晶體類型的判斷及計算，題目難度稍大，題量較大，涉及的知識點較多，充分考查了學生對所學知識的掌握情況．