2017版高考化学一轮复习第12章物质结构与性质鸭第41讲物质的聚集状态与物质性质试题鲁科版.doc
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1、物质的聚集状态与物质性质考点一晶体类型和性质1四类晶体的比较 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大,有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数易溶于水等极性溶剂导电、导热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性,个别为半导体电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电物质类别及举例所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(有机盐除
2、外)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)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2.离子晶体的晶格能(1)定义将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量,单位:kJmol1。(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。深度思考CO2和SiO2在物理性质上有较大差异,而在化学性质上却有较多相似,你知道原因吗?答案
3、决定二者物理性质的因素:晶体类型及结构、微粒间的作用力。CO2是分子晶体,其微弱的分子间作用力是其决定因素;SiO2是原子晶体,其牢固的化学键是其决定因素。二者的化学性质均由其内部的化学键决定,而CO与SiO键都是极性键。特别提醒(1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高,如石英的熔点为1 710 ,MgO的熔点为2 852 。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为97 ,尿素的熔点为132.7 。题组一晶体类型的判断1现有几组物质的熔点()数据:A组B组C组D组金刚石:3 550 Li:181 HF:83 NaCl:801 硅晶体:1 410 Na:98 HCl:115 K
4、Cl:776 硼晶体:2 300 K:64 HBr:89 RbCl:718 二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:51 CsCl:645 据此回答下列问题:(1)A组属于_晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl,其原因为_。解题指导通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质,应用氢键解释HF的熔点反常,利用晶格能的大小解释离子晶体
5、熔点高低的原因。答案(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na)r(K)r(Rb)I2BSiCl4PH3DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3答案C解析A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高;C项属于分子结构相似的情况,但存在氢键的熔、沸点高;D项属于相对分子质量相同,但分子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高。4离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 ()AKClNaClBaOC
6、aOBNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKClDCaOBaOKClNaCl答案C解析离子晶体中,晶格能越大,晶体熔、沸点越高;离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大。5下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlA B C D答案D解析中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故错;中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故正确;中Na、K、Rb价电子数相同,其原子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降低,故错;中Na、Mg、Al价电子数依次增多,原子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点
7、逐渐升高,故正确。分类比较晶体的熔、沸点1不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,如汞、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参与比较。2原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgOMgCl2NaClCsCl。4分子晶体(1)分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。(2)组
8、成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4GeH4SiH4CH4,F2Cl2Br2N2,CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。如:CH3CH2CH2CH2CH3考点二几种常见的晶体模型1原子晶体(金刚石和二氧化硅)(1)金刚石晶体中,每个C与另外4个C形成共价键,CC 键之间的夹角是109.5,最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有2 mol。(2)SiO2晶体中,每个Si原子与4个O成键,每个O原子与2个硅原子成键,最小的环是十二元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是Si原子,1 mol SiO2中含有4 mol S
9、iO键。2分子晶体(1)干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。(2)冰的结构模型中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成2 mol“氢键”。3离子晶体(1)NaCl型:在晶体中,每个Na同时吸引6个Cl,每个Cl同时吸引6个Na,配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl。(2)CsCl型:在晶体中,每个Cl吸引8个Cs,每个Cs吸引8个Cl,配位数为8。4石墨晶体石墨层状晶体中,层与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,C原子采取的杂化方式是sp2。5常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数
10、晶胞面心立方最密堆积A1Cu、Ag、Au12体心立方密堆积A2Na、K、Fe8六方最密堆积A3Mg、Zn、Ti12特别提醒(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时,要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中,Na周围的Na数目(Na用“”表示):每个面上有4个,共计12个。(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等,要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时,可以直接套用某种结构。深度思考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?答案不一样,金刚石中表示的是CC共价键,而干冰中
11、的“棍”表示分子间作用力;分子晶体中多数含有化学键(如CO2中的C=O键),少数则无(如稀有气体形成的晶体)。2下列排列方式中,A.ABCABCABCBABABABABABCABBAABBADABCCBAABCCBA,属于镁型堆积方式的是_;属于铜型堆积方式的是_。答案BA题组一辨认常见物质的晶体模型1判断下列物质的晶胞结构,将对应序号填在线上。(1)干冰晶体;(2)氯化钠晶体;(3)金刚石;(4)碘晶体;(5)氟化钙;(6)钠;(7)冰晶体;(8)水合铜离子;(9)H3BO3晶体;(10)铜晶体。2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
12、6个碳原子B氯化钠晶体中,每个Na周围距离相等的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分子答案B解析氯化钠晶体中,每个Na周围距离相等的Na共12个,距离相等且最近的Cl共有6个。题组二均摊法确定粒子个数3如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比是_,乙中a与b的个数比是_,丙中一个晶胞中有_个c离子和_个d离子。答案211144解析甲中N(x)N(y)1(4)21;乙中N(a)N(b)1(8)11;丙中N(c)1214,N(d)864。4下图为离子晶体空间构型示意图(阳离子,阴离子):以M代表阳离子,以N表示阴离子
13、,写出各离子晶体的组成表达式:A_、B_、C_。答案MNMN3MN2解析在A中,含M、N的个数相等,故组成为MN;在B中,含M:41(个),含N:424(个),MN13;在C中含M:4(个),含N为1个。5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 ()A394 B142C294 D384答案B解析A粒子数为6;B粒子数为632;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为142。6下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R为2价,G为2价,则Q的化合价为_。答案3价解析R:812G:88428Q:824R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。由
14、于R为2价,G为2价,所以Q为3价。7科学家把C60和K掺杂在一起制造出的化合物具有超导性能,其晶胞如图所示。该化合物中的K原子和C60分子的个数比为_。答案31解析根据晶胞结构可以判断C60:812,K:266,所以K原子与C60分子的个数之比为31。题组三晶胞的密度及微粒间距离的计算8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 gmol1,晶体的密度为 gcm3,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Y
15、2X(3) 解析(1)从晶胞结构图中可直接看出,每个Y同时吸引4个X。(2)在晶胞中,平均包含X:4,平均包含Y:1,所以在晶体中X和Y的个数之比为12,晶体的化学式为XY2或Y2X。(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量,数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。由题意知,该晶胞中含有1/2个XY2或Y2X,设晶胞的边长为a cm,则有a3NAM,a,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。9. Cu与F形成的化合物的晶胞结构如右图所示,若晶体密度为a gcm3,则Cu与F最近距离为_pm。(阿伏加德罗常数用NA表示,列出计算表达式,不用化简:图中为Cu,为F)答案 1010解析设晶
16、胞的棱长为x cm,在晶胞中,Cu:864;F:4,其化学式为CuF。ax3NA4M(CuF)x 。最短距离为小立方体体对角线的一半,小立方体的体对角线为 x。所以最短距离为x1010pm。10. 如图为Na2S的晶胞,该晶胞与CaF2晶胞结构相似,设晶体密度是 gcm3,试计算Na与S2的最短距离_(阿伏加德罗常数用NA表示 ,只写出计算式)。答案 cm解析晶胞中,个数为864,个数为8,其个数之比为12,所以代表S2,代表Na。设晶胞边长为a cm,则a3NA478a 面对角线为 其为 边长的为 所以其最短距离为 cm。晶胞计算的思维方法1晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一,也是考查学生分
17、析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等,密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题,一是要掌握晶体“均摊法”的原理,二是要有扎实的立体几何知识,三是要熟悉常见晶体的结构特征,并能融会贯通,举一反三。2“均摊法”原理特别提醒在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可用均摊法。3晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个
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