步步高全国2017版高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质选考第41讲 晶体结构与性质讲义.docx
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1、第41讲 晶体构造与性质考点一晶体常识1晶体与非晶体晶体非晶体构造特征构造微粒周期性有序排列构造微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区分方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进展X射线衍射试验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干脆凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。3晶胞(1)概念描绘晶体构造的根本单元。(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:全部晶胞平行排列、取向一样。深度思索正误推断,正确的划“”,错误的划“”(1)固态物质确定是晶体()(2)冰和碘晶体中互相作用力一样()(3)晶体内部
2、的微粒按确定规律周期性的排列()(4)凡有规则外形的固体确定是晶体()(5)固体SiO2确定是晶体()(6)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会渐渐变为完备的立方体块()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一晶胞中原子个数的计算1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。2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,写出各离子晶体的组成表达
3、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。3已知镧镍合金LaNin的晶胞构造如下图,则LaNin中n_。答案5解析La:2123Ni:126615所以n5。4.某晶体的一局部如图所示,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。5.右图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞构造,其中R为2价,G为2价,则Q的化合价为_。答案3价解
4、析R:812G:88428Q:824R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。由于R为2价,G为2价,所以Q为3价。6.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体构造单元如右图所示。则该化合物的化学式为_。答案CuH解析根据晶胞构造可以推断:Cu():21236;H():6136,所以化学式为CuH。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解析根据晶胞构造可以推断C60:812,K:266,所以K原子与C60分子的个数之比为31。8(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼
5、原子是分层排布的,下图是该晶体微观构造的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种构造形式。下图是一种链状构造的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为_。答案(1)MgB2(2)BO解析(1)每个Mg四周有6个B,而每个B四周有3个Mg,所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出,每个单元中,都有一个B和一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别被两个构造单元共用,所以BO1(12/2)12,化学式为BO。题组二晶胞的密度及微粒间间隔 的计算9.Cu与F形成的化合物的晶胞构造如右图所示,若晶体密度为a gcm3,则Cu与F最近间隔 为_p
6、m。(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。最短间隔 为小立方体对角线的一半,小立方体的体对角线为 x。所以最短间隔 为x1010pm。10.如图为Na2S的晶胞,该晶胞与CaF2晶胞构造相像,设晶体密度是 gcm3,试计算Na与S2的最短间隔 _ cm(阿伏加德罗常数用NA表示 ,只写出计算式)。答案 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 cm面对角线
7、的为 cm边长的为 cm所以其最短间隔 为 cm cm。晶胞计算的思维方法1晶胞计算是晶体考察的重要学问点之一,也是考察学生分析问题、解决问题实力的较好素材。晶体构造的计算经常涉及如下数据:晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间间隔 、微粒半径、夹角等,密度的表达式往往是列等式的根据。解决这类题,一是要驾驭晶体“均摊法”的原理,二是要有扎实的立体几何学问,三是要熟识常见晶体的构造特征,并能融会贯穿,举一反三。2.“均摊法”原理特殊提示在运用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要留意晶胞的形态,不同形态的晶胞,应先分析随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
8、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a3 g(a3为晶胞的体积,为晶胞的密度),则1 mol晶胞的质量为a3NA g,因此有xMa3NA。考点二打破四类晶体的组成和性质1四类晶体的比拟 类型比拟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、阳离子粒子间的互相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
9、性相像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全部非金属氢化物(如水、硫化氢)、局部非金属单质(如卤素X2)、局部非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎全部的酸、绝大多数有机物(有机盐除外)局部非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼),局部非金属化合物(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)、绝大局部盐(如NaCl)2.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成1 mol离子晶体释
10、放的能量,通常取正值,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。深度思索1正误推断,正确的划“”,错误的划“”(1)在晶体中只要有阴离子就确定有阳离子()(2)在晶体中只要有阳离子就确定有阴离子()(3)原子晶体的熔点确定比金属晶体的高()(4)分子晶体的熔点确定比金属晶体的低()(5)离子晶体确定都含有金属元素()(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不确定是离子晶体()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2CO2和SiO2在物理
11、性质上有较大差异,而在化学性质上却有较多相像,你知道缘由吗?答案确定二者物理性质的因素:晶体类型及构造、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确定因素,SiO2是原子晶体,其坚固的化学键是其确定因素。二者的化学性质均由其内部的化学键确定,而CO键与SiO键都是极性键。特殊提示(1)原子晶体的熔点不确定比离子晶体的高,如石英的熔点为1 710 ,MgO的熔点为2 852 。(2)金属晶体的熔点不确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 。3在下列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、
12、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石,晶体氩。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_。(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_。(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_。(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_。(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。(9)不含共价键的分子晶体是_,只含非极性键的原子晶体是_。答案(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(
13、5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC(9)晶体氩晶体硅、金刚石题组一晶体类型的推断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 KCl:776 硼晶体:2 300 K:64 HBr:89 RbCl:718 二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:51 CsCl:645 据此答复下列问题:(1)A组属于_晶体,其熔化时克制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
14、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依次为NaClKClRbClCsCl,其缘由为_。解题指导通过读取表格中数据先推断出晶体的类型及晶体的性质,应用氢键说明HF的熔点反常,利用晶格能的大小说明离子晶体熔点凹凸的缘由。答案(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时须要消耗的能量更多(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构造相像的状况
15、,相对分子质量大的熔、沸点高;C项属于分子构造相像的状况,但存在氢键的熔、沸点高;D项属于相对分子质量一样,但分子构造不同的状况,支链少的熔、沸点高。4离子晶体熔点的凹凸取决于晶体中晶格能的大小。推断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的凹凸依次是 ()AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKClDCaOBaOKClNaCl答案C解析离子晶体中,晶格能越大,晶体熔、沸点越高;离子所带电荷总数越多,半径越小,晶格能越大。5下列各组物质中,按熔点由低到高的依次排列正确的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、Rb Na、Mg、AlA B
16、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价电子数一样,其原子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点渐渐降低,故错;中Na、Mg、Al价电子数依次增多,原子半径渐渐减小,金属键依次增加,熔点渐渐上升,故正确。分类比拟晶体的熔、沸点1不同类型晶体的熔、沸点凹凸的一般规律原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差异很大,如钨、铂等熔、沸点很高,如汞、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参加比拟。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
17、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)组成和构造相像的分子晶体,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考点三打破五类晶体模型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
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