(通用版)2019版高考化学微一轮复习 第37讲 晶体结构与性质学案.pdf

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1、第第 3737 讲讲晶体结构与性质晶体结构与性质1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2。了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响.考纲要求4。了解分子晶体结构与性质的关系。5.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式.7。了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。考点一晶体的常识1晶体与非晶体晶体结构微粒周期性有序排列非晶体结构微粒无序排列结构特征性质特征自范

2、性有无熔点固定各向异性看是否有固定的熔点对固体进行 X不固定各向同性异同表现两者区别方法间接方法科学方法射线衍射实验2.得到晶体的途径(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。3晶胞（1）概念：描述晶体结构的基本单元。（2）晶体中晶胞的排列无隙并置.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。【感悟测评】判断正误(正确的打“,错误的打“”）(1）区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔沸点。(）(2）冰和固体碘晶体中微粒间作用力相同。(）(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性

3、的排列。（）（4）凡有规则几何外形的固体一定是晶体。（）（5）缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块。答案：（1)(2)(3)(4）（5）晶胞中粒子数目的计算（1）如图:)(2）当晶胞为六棱柱时,其顶点上的粒子被 6 个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为1，而不是错误错误! !.6（3）若 1 个晶胞中含有 x 个微粒,则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g（M为微粒的相对“分子”质量）；1 个晶胞的质量为 a g（a 为晶胞的体积)，则 1 mol 晶胞的质量为 a NA g，因此有 xMa NA。3333考向一晶胞中粒子个数的计算

4、1下图为离子晶体空间构型示意图：（阳离子，o 阴离子)以 M 代表阳离子，以 N 表示阴离子。写出各离子晶体的组成表达式：A_、B_、C_。答案：MNMN3MN22已知镧镍合金 LaNin 的晶胞结构如下图，则 LaNin 中 n_。解析：La：2错误错误! !12错误错误! !31Ni：12 6错误错误! !6152所以 n5。答案：53某晶体的一部分如图所示，这种晶体中 A、B、C 三种粒子数之比是()A394C294B.142D.384解析：A 粒子数为 6错误错误! !错误错误! !；B 粒子数为 6错误错误! !3错误错误! !2；C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为 14

5、2.答案:B4如图是金属原子 M 和非金属原子 N 构成的气态团簇分子,则其分子式为_解析：由于 M、N 原子并不存在共用关系,而是形成一个独立的气态团簇分子,其分子式可由原子个数来确定,而不能用均摊法。答案：M14N13考向二晶体的密度及晶体粒子间距的计算5某离子晶体的晶胞结构如图所示,X（）位于立方体的顶点,Y（）位于立方体的中心。试分析:（1)晶体中每个 Y 同时吸引_个 X。（2）该晶体的化学式为_。（3）设该晶体的摩尔质量为 M gmol ，晶体的密度为 gcm ，阿伏加德罗常数的值为 NA,则晶体中两个距离最近的 X 之间的距离为_cm。答案：(1）4（2）XY2或 Y2X（3）错

6、误错误! !错误错误! !6（2016高考全国卷节选）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。13（1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_.(2）若合金的密度为 d gcm ，晶胞参数 a_nm。解析：（1）根据均摊法计算,晶胞中铜原子个数为 61/23，镍原子的个数为 81/81，则铜和镍的数量比为 31.（2）根据上述分析，该晶胞的组成为 Cu3Ni，若合金的密度为 d g/cm ，根据 mV，则晶胞参数 a错误错误! !错误错误! !10 。答案：（1)31(2）错误错误! !错误错误! !10 。考点二晶体的组成和性质73731四种晶体类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体阳离构成粒子分子

7、原子金属离子、自由电子子、阴离子粒子间的相互作用力分子间作用力 (某些含氢键）有的很大,有的很小有的很高,有的很低常见溶剂难溶共价键金属键离子键硬度较小很大较大熔、沸点较低很高较高大多易溶于水等极性溶剂晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂导电性、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性良导体不导电，水溶液或熔融态导电部分非金属单质、所有非金属氢物质类别及举例化物、几乎所有的酸、部分非金属氧化物（SiO2除外)、绝大多数有机物的晶体（有机盐除外）2.离子晶体的晶格能部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物(如 SiC、SiO2)金属单质与合金（如 Na、Al、Fe、青铜)金

8、属氧化物(如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐(如 NaCl）(1)定义气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量，通常取正值,单位：kJmol。（2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多,晶格能越大。离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大.【感悟测评】判断正误（正确的打“”，错误的打“”)（1）在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(）（2）原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。（）(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低.()（4)离子晶体一定都含有金属元素.(）（5)金属元素和非金属元素组

9、成的晶体不一定是离子晶体.（)答案：（1)(2)(3)(4)(5)1晶体熔、沸点高低的判断方法(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。（2）同种晶体类型熔、沸点的高低原子晶体错误错误! !错误错误! !错误错误! !错误错误! !离子晶体a一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高。b衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。分子晶体a分子间作用力越大，熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。b组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大,熔、沸点越高.

10、c组成和结构不相似的分子晶体 (相对分子质量接近 )，分子的极性越大，熔、沸点越高。d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低.如 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH3CH2CH3CH3CCH3CH3CH3.金属晶体a金属离子半径越小 ,离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点越高，如熔、沸点：NaMgAl。b金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。考向一晶体类型的判断1根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是()NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B23002500熔点/沸点/810710190681 4651 418182。

11、757A。SiCl4是分子晶体B单质 B 是原子晶体CAlCl3加热能升华DMgCl2所含离子键的强度比 NaCl 大解析：离子晶体具有高熔点、密度大、不能导电等性质，而 MgCl2、NaCl 等离子化合物形成的晶体虽然也具有较高的熔沸点、较大的硬度，但它们在水溶液或熔融状态下能导电。分子晶体熔沸点低、硬度小、不导电，熔融时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。根据上述性质特点及表中数据分析,NaCl 的熔、沸点均比 MgCl2高,所以 NaCl 晶体中的离子键应比 MgCl2强，D 不正确.答案:D2下列晶体分类中正确的一组是（)离子晶体NaOHH2SO4CH3COONaBa（OH)2原子

12、晶体Ar石墨SiO2金刚石分子晶体SO2SCO2玻璃ABCD解析： Ar 属于分子晶体 ,A 错误；石墨属于混合晶体，H2SO4属于分子晶体 ，B 错误;CH3COONa 属于离子晶体，SiO2属于原子晶体，CO2属于分子晶体，C 正确；玻璃属于玻璃态物质,不属于晶体,D 错误。答案：C【题后悟道】确定晶体类型的方法（1)据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。（2)据各类晶体的特征性质判断，一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体。熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体。熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质为原子晶体。能导电、传热

13、、具有延展性的晶体为金属晶体。(3)据物质的分类判断活泼金属氧化物(如 K2O、Na2O 等)、强碱(如 NaOH、KOH 等）和绝大多数的盐是离子晶体.大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、非金属氢化物、非金属氧化物（除 SiO2外）、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体.常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。固体金属单质（注：汞在常温为液体)是金属晶体。考向二晶体熔、沸点高低比较3（2018浙江宁波慈溪浒山中学高三月考)下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是（)A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4

14、CH4CMgOH2ON2O2D.金刚石生铁纯铁钠解析：原子晶体中共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，则熔沸点为金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅，A 错误；结构相似的分子晶体,相对分子质量越大，熔沸点越高，则熔沸点为 CI4CBr4CCl4CH4，B 正确；离子晶体的熔沸点大于分子晶体，水中含有氢键，沸点比氮气、氧气的高，则熔沸点为 MgOH2OO2N2,C 错误；熔沸点一般为原子晶体金属晶体，合金的熔点比纯金属的低,则熔沸点为金刚石纯铁生铁钠,D 错误。答案：B4已知:CH4101.7SiH4161。2NH3239。71073PH3185.4沸点(K)分解温度(K)873773713。2分析上表

15、中四种物质的相关数据,请回答：(1)CH4和SiH4比 较 ,NH3和PH3比 较 ， 沸 点 高 低 的 原 因 是_。（ 2 ） CH4和SiH4比 较 ， NH3和PH3比 较 , 分 解 温 度 高 低 的 原 因 是_;结合上述数据和规律判断,一定压强下 HF 和 HCl 的混合气体降温时_先液化。解析:(1)CH4和 SiH4比较，相对分子质量大的沸点高，而 NH3和 PH3比较，氨气分子间形成氢键沸点高。（2)键长越短，键能越大 ,分子越稳定,分解温度就越高，分解破坏的均为共价键,CH 的键能大于 SiH 的键能，NH 键的键能大于 PH 键的键能；一定压强下，沸点高的气体先液化

16、，HF 分子间存在氢键，沸点高，则 HF 和 HCl 的混合气体降温时 HF 先液化。答案:(1)CH4和 SiH4比较，SiH4相对分子质量大，分子间作用力大，沸点高；NH3和 PH3比较 NH3分子间存在氢键，沸点高（2）分解破坏的均为共价键，CH 的键能大于 Si-H 的键能，NH 键的键能大于 PH键的键能HF考点三典型的晶体模型1常见原子晶体、分子晶体、离子晶体的模型晶体晶体结构晶体详解(1)每个碳与相邻 4 个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为 10928金刚石原子晶体（3）最小碳环由 6 个 C 组成且六原子不在同一平面内（4)每个 C 参与 4 条 CC 键的形成,

17、C 原子数与 CC 键数之比为 12（1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构SiO2(2)每个正四面体占有 1 个 Si，4 个“错误错误! !O”，n(Si)n(O)12(3)最小环上有 12 个原子，即 6 个 O,6 个Si分子晶体干冰(1)8 个 CO2分子构成立方体且在 6 个面心又占据 1 个 CO2分子(2)每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个离子晶体NaCl（型） (1）每个 Na （Cl )周围等距且紧邻的 Cl(Na )有 6 个。每个 Na 周围等距且紧邻的 Na有 12 个（2)每个晶胞中含 4 个 Na 和 4 个 Cl离子

18、晶体（1）每个 Cs 周围等距且紧邻的 Cl 有 8CaCl（型）个，每个 Cs （Cl ）周围等距且紧邻的 Cs (Cl)有 8 个(2）如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个Cs 、1 个 Cl2。常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积Cu、Ag、Au12体心立方堆积a、K、Fe8六方最密堆积Mg、Zn、Ti12【多维思考】1在晶体模型中,金刚石中的“棍”和干冰中的“棍表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？提示：不一样，金刚石中表示的是 CC 共价键，而干冰中的“棍表示分子间作用力；分子晶体中多数含有化学键（如 CO2中含 CO 键)，少数则不存在化学键（

19、如稀有气体形成的晶体）.2石墨晶体中粒子之间存在哪种作用力？碳原子采取什么杂化方式？提示：石墨晶体呈层状结构，同层内每个碳原子与另外三个碳原子形成共价键 ,键角均为120;层与层之间存在范德华力。碳原子采取 sp 杂化。2（1)C60有固定组成，不属于空间网状结构，以此判断晶体类型。（2）根据金刚石最小的环为六元环判断二氧化硅中最小的环上原子数目。(3)利用均摊法计算晶胞所含微粒数。计算晶体密度的思路方法考向一对晶胞结构的考查1（2018河北唐山月考)下面有关晶体的叙述中，不正确的是(）A金刚石网状结构中,由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有 6 个碳原子B氯化钠晶体中，每个 Na 周围距离

20、相等且最近的 Na 共有 6 个C氯化铯晶体中，每个 Cs 周围紧邻 8 个 ClD干冰晶体中，每个 CO2分子周围紧邻 12 个 CO2分子解析：氯化钠晶体中，每个 Na 周围距离相等且最近的 Na 共 12 个，距离相等且最近的Cl 共 6 个。答案：B2下面是 C60、金刚石和二氧化碳的结构模型。请回答下列问题:（1）从晶体类型来看，C60属于_晶体.（2)二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个 O 原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O 原子形成的最小环上 O 原子的数目是_，晶体硅中硅原子与共价键

21、的个数比为_。(3)图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为 14 个。实际上一个二氧化碳晶胞中含有 _个二氧化碳分子，二氧化碳分子中 键与 键的个数比为_。解析:（1)C60有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体 ,为分子晶体。(2)金刚石中最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似， Si、O 原子形成的最小环上应有 6 个 Si 原子，每个硅与硅的化学键之间插入一个 O 原子，则 Si、O 原子形成的最小环上 O 原子的数目是 6;在晶体中，每个 Si 原子形成 4 个共价键，每一个共价键中 Si 的贡献为错误错误! !，则平均 1 个 Si 原

22、子形成 2 个共价键,所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为12。(3)干冰晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳分子数为 8错误错误! !6错误错误! !4，每个 CO2分子中含有 2 个 键和 2 个 键， 键与 键的个数比为 11。答案：(1)分子(2)612（3)411考向二金属晶胞中的有关计算3金晶体是面心立方体，立方体的每个面上有 5 个金原子紧密堆砌(如图)，金原子半径为 A cm,求:(1）金晶体中最小的一个立方体含有_个金原子。(2）金的密度为_g/cm （带 A 计算式表示）。解析：（1）根据均摊法，金晶体中最小立方体含有 8错误错误! !6错误

23、错误! !4(个）金原子.3(2）金原子半径为 A cm，则晶胞中面对角线是 4A cm,所以晶胞的边长是 2错误错误! ! A cm，所以2 2A cm3NAmol13197 gmol ，解得 错误错误! !g/cm (NA表示阿伏加德罗常数41的值)。答案：(1）4(2）错误错误! !1(2017高考全国卷节选） (1）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构 ,边长为 a0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置 ， 如 图 所 示 。 K 与 O 间 的 最 短 距 离 为 _nm ， 与 K 紧 邻 的 O 个 数 为_。（2)在 K

24、IO3晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于_位置，O 处于_位置。解析：（1)根据晶胞结构，K 与 O 间的最短距离是面对角线的一半，即为错误错误! !0。4460.315 nm,根据晶胞的结构，距离 K 最近的 O 的个数为 12 个;（2)根据 KIO3的化学式，以及晶胞结构，K 处于体心，O 处于棱上。答案：（1)0。31512(2）体心棱2(2016高考全国卷节选)晶胞有两个基本要素:（1）原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置.如图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为（0，0，0）;B 为错误错误! !；C 为错误错误! !。则 D 原子的坐标参数为

25、_.(2)晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a565。76 pm，其密度为_gcm (列出计算式即可）.3解析：(1)根据各个原子的相对位置可知，D 在各个方向的 1/4 处，所以其坐标是错误错误! !；（2）根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的 Ge 原子是 81/861/248，所以晶胞的密度是 错误错误! !错误错误! !答案:（1)（错误错误! !；错误错误! !;错误错误! !）（2）错误错误! !。3(2017高考全国卷）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5）6（H3O)3（NH4）4Cl(用 R 代表）。回答下列问题：（1)氮原子价层电子的轨

26、道表达式（电子排布图）为_。(2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）.第二周期部分元素的 E1变化趋势如图（a)所示，其中除氮元素外，其他元素的 E1自左而右依次增大的原因是_;氮元素的 E1呈现异常的原因是_。(3）经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构,其局部结构如图(b）所示。从结构角度分析，R 中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_.(填标号)A中心原子的杂化轨道类型B中心原子的价层电子对数C立体结构D共价键类型R 中阴离子 N错误错误! !中的 键总数为_个.分子中的大 键可用符号 nm表示，其中 m 代表参与形成大 键的原

27、子数，n 代表参与形成大 键的电子数（如苯分子中的大 键可表示为 错误错误! !），则 N错误错误! !中的大 键应表示为_。图（b)中虚线代表氢键，其表示式为（NH4）NHCl、_、_。（4）R 的晶体密度为 d gcm，其立方晶胞参数为 a nm，晶胞中含有 y 个(N5）6（H3O）3(NH4)43Cl单元，该单元的相对质量为 M，则 y 的计算表达式为_。解析:（1）N 原子位于第二周期第VA 族，价电子是最外层电子,即电子排布图是 ;(2)根据图（a）,同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；氮元素的 2p 能级达到半充满状态，原子相对稳定,

28、不易失去电子；(3）根据图（b）,阳离子是 NH错误错误! !和 H3O ，NH错误错误! !中心原子 N 含有 4 个 键，孤电子对数为(5141)/20，价层电子对数为 4，杂化类型为 sp ，空间构型为正四面体形。H3O 中心原子是 O，含有 3 个 键，孤电子对数为(613）/21。价层电子对数为 4,杂化类型为 sp ，空间构型为三角锥形，因此相同之处为 ABD，不同之处为 C；根据图（b)N错误错误! !中 键总数为 5 个；根据信息，N5的大 键应是表示为：错误错误! !；根据图（b）还有的氢键是:（H3O )OHN（NH错误错误! !）NHN;（4）根据密度的定义有，d错误错误

29、! ! g/cm ，解得 y错误错误! !。答案：333(1)(2）同周期元素随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小 ,故结合一个电子释放出的能量依次增大N 的 2p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子(3)ABDC5错误错误! !(H3O） OHN(N错误错误! !）（NH错误错误! !）NHN(N错误错误! !）(4)错误错误! !尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进

30、步，成长。This article is collected and compiled by my colleagues and I in ourbusy schedule. We proofread the content carefully before the release ofthis article, but it is inevitable that there will be someunsatisfactory points. If there are omissions, please correct them. Ihope this article can solve your doubts and arouse your thinking. Partof the text by the users care and support, thank you here! I hope tomake progress and grow with you in the future.