Question

（1）下列各化合物中，属于同系物的有

 

，属于同分异构体的有

 

（填字母编号）．
A．CH₃CH₂CH₂CHO与B．C．
D．E．F.2-甲基丁烷和2，2-二甲基丙烷
（2）下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图（未按顺序排序）．
①写出各晶体对应的晶胞：钠

 

，碘

 

（填字母编号）．
②其中与SiO₂的晶体类型相同的是

 

（填字母编号）．

（3）金属铜采用面心立方最密堆积（在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子），则Cu的晶体中Cu原子的配位数为

 

，其空间利用率为

 

必须用含π的代数式表示，否则不给分）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,不同晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别,芳香烃、烃基和同系物,同分异构现象和同分异构体

专题：化学键与晶体结构,有机化学基础

分析：（1）有机化合物中具有同一通式、组成上相差一个或多个CH₂原子团、在结构与性质上相似的化合物互为同系物；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；
（2）先利用晶胞图来判断晶体的构成微粒及名称，二氧化硅为原子晶体，然后进行解答①②；
（3）根据“金属铜采用面心立方最密堆积（在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子）”计算出铜晶胞中配位数，再根据空间利用率=

球的体积

晶胞的体积

×100%及铜晶胞结构计算出其空间利用率；

解答： 解：（1）A．CH₃CH₂CH₂CHO与，二者分子式相同、结构不同，所以互为同分异构体；
B．都属于氨基酸，结构相似，分子间相差1个个CH₂原子团，所以二者互为同系物；
C．，前者为苯酚，属于酚类，后者为苯甲醇，二者结构不同、分子式也不同，所以二者既不是同系物，也不是同分异构体；
D．二者含有的羟基数目不同，一定不属于同系物，二者的分子式不同，也不属于同分异构体；
E．二者都含有两个羧基，属于二元羧酸，分子间相差2个个CH₂原子团，所以互为同系物；
F.2-甲基丁烷和2，2-二甲基丙烷，二者分子式相同、结构不同，都是戊烷的同分异构体；
所以互为同系物的为：BE；互为同分异构体的为：AF，
故答案为：BE；AF；
（2）由晶胞图可知，A为氯化钠的晶胞图，构成微粒为离子；
B为干冰的晶胞图，构成微粒为二氧化碳分子；
C为碘的晶胞图，构成微粒为碘分子，
D为金刚石的晶胞图，构成微粒为碳原子；
E为钠的晶胞图，构成微粒为原子，
①钠的晶胞为E；碘的晶胞为C，
故答案：E；C；
②二氧化硅为原子晶体，与二氧化硅晶体类型相同的是D金刚石，
故答案为：D；
（3）金属铜采用面心立方最密堆积（在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子），铜的晶胞中，同一层上四个角，加上下面4个面中心四个，和上面4个面对应的4个，总共12个，所以配位数为12；
设铜原子的比较为r，则晶胞的棱长为：l=

2

2

×4r=2

2

r，晶胞的体积为：V=l³=（2

2

r）³=16

2

r³，每个铜原子的体积为：

4

3

πr³，每个晶胞中含有4个铜原子，则4铜原子的体积为：

4

3

πr³×4=

16

3

πr³，所以铜晶胞中空间利用率=

球的体积

晶胞的体积

×100%=

16 3 πr3

16 2 r3

×100%=

2

6

π，
故答案为：12；

2

6

π．

点评：本题考查了同系物、同分异构体的判断、晶体类型的判断及计算，题目难度稍大，题量较大，涉及的知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．