专题59 晶体结构与性质-高考全攻略之备战2018年高考化学考点一遍过.doc

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1、一、晶体常识1晶体与非晶体比较晶体非晶体结构特征结构粒子周期性有序排列结构粒子无序排列性质特征自范性有来源:学科网来源:学科网ZXXK无来源:学科网ZXXK来源:学科网ZXXK来源:学科网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：测定其是否有固定的熔点；科学方法：对固体进行X射线衍射实验2获得晶体的三条途径（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：所有晶胞平行排列、取向相同。形状：一般而言晶胞都是平行六面体。4晶格能（1

2、）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：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。易错警示：（1）具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。（2）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。二、四类晶体的组成和性质四种类型晶体的比较 类型比较离子晶体金属晶体分子晶体原子晶体概念离子间通过离子键结合而成的晶体金属原子通过金属键相互结合形成的单质晶体分子间以分子间作用力相结合

3、而形成的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间网状结构的晶体构成晶体微粒阴、阳离子金属阳离子、自由电子分子原子微粒之间的作用力离子键金属键分子间作用力共价键物理性质熔、沸点较高有的高(如钨)、有的低(如汞)较低很高硬度较大有的高(如铬)、有的低(如钠)较小很大导电性熔融或在水溶液中导电良本身不导电，溶于水时发生电离后可导电绝缘体(或半导体)延展性无良无无溶解性易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂一般不溶于溶剂，钠等活泼金属可与水、醇、酸反应极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂不溶于任何溶剂典型实例强碱(如NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)、金属氧化物(如Na2O)金属单质(如钠

4、、铝、铁等)与合金大多数非金属单质(如P4、硫等)、非金属氧化物(如CO2、SO2等，SiO2除外)、酸(如H2SO4)、所有非金属氢化物(如甲烷、硫化氢等)、绝大多数有机物(有机盐除外)金刚石、晶体硅、二氧化硅等典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石（1）每个C与相邻的4个C以共价键结合，形成正四面体结构；（2）键角均为10928；（3）最小碳环由6个C组成且6个原子不在同一平面内；（4）每个C参与4条CC键的形成，C原子数与CC键数之比为12原子晶体SiO2（1）每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；（2）每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)n(O)=12；（

5、3）最小环上有12个原子，即6个O，6个Si分子晶体干冰（1）每8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；（2）每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有12个离子晶体NaCl型（1）每个Na+(Cl)周围等距离且紧邻的Cl(Na+)有6个。每个Na+周围等距离且紧邻的Na+有12个；（2）每个晶胞中含4个Na+和4个Cl离子晶体CsCl型（1）每个Cs+(Cl)周围等距离且紧邻的Cs+(Cl)有6个；每个Cs+周围等距离且紧邻的Cl有8个；（2）每个晶胞中含1个Cs+和1个Cl金属晶体简单立方堆积典型代表为Po，配位数为6，空间利用率为52%面心立方最密堆积又称为A1型或

6、铜型，典型代表为Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率为74%体心立方堆积又称为A2型或钾型，典型代表为Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率为68%六方最密堆积又称为A3型或镁型，典型代表为Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率为74%三、晶体类型的判断及熔、沸点比较1晶体类型的判断方法（1）依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是范德华力。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。（2）依据物质的分类判断 金属氧化

7、物(如K2O、Na2O等)、强碱(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、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、绝大多数酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。学&*科网常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。金属单质及合金是金属晶体。（3）依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高；原子晶体的熔点很高；分子晶体的熔点较低；金属晶体多数熔点高，但也有比较低的。（4）依据导电性判断离子晶体溶于水或处于熔融状态时能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和

8、强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。金属晶体是电的良导体。（5）依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大(或硬而脆)；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大且具有延展性，但也有硬度较低的。2不同类型晶体的熔、沸点的比较（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。 但应注意原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO具有较高的熔点，金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如汞常温时为液态。（2）金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。3同种类型晶体的熔、沸点的比较（1）

9、原子晶体原子半径越小键长越短键能越大熔、沸点越高 如熔点：金刚石碳化硅硅。 （2）离子晶体 一般地，离子所带的电荷数越多，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，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。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，硬度也越大。（3）分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；能形成氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，如H2OH2TeH2SeH2S。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，如SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔

10、、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3（4）金属晶体金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属的熔、沸点越高，如熔、沸点：NaMg晶体硅二氧化硅碳化硅BLiNaKRbCMgOH2ON2O2D金刚石生铁纯铁钠【答案】B4下表为钠的卤化物和硅的卤化物的熔点：NaXNaFNaClNaBrNaI熔点/995801775651SiX4SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/90.270.45.2120.5回答下列问题：（1）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是 。（2）NaF的熔点比NaBr

11、的熔点高的原因是 。SiF4的熔点比SiBr4的熔点低的原因是 。（3）NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为 ，硬度大小为 。考向五 金属晶胞的考查典例1 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是A为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积B每个晶胞含有的原子数分别为1个，2个，2个，4个C晶胞中原子的配位数分别为6，8，8，12D空间利用率的大小关系为SiH4GeH4SnH4 BKClNaClMgCl2MgOCRbKNaLi D金刚石Si钠4下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)A124 g P4中含有PP键的个数为4NAB12 g石墨中含有CC

12、键的个数为1.5NAC12 g金刚石中含有CC键的个数为4NAD60 g SiO2中含有SiO键的个数为2NA5根据下列结构示意图，判断下列说法中正确的是A在CsCl晶体中，距Cs+最近的Cl有6个B在CaF2晶体中，Ca2+周围距离最近的F有4个C在SiO2晶体中，每个晶胞中含有4个Si原子和8个O原子D在SiO2晶体中，最小环上有12个原子6现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式正确的是7下表给出几种氯化物的熔点和沸点：NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔点/80171419070沸点/1 4131 41218057.57有关表中所列四种氯化物的性质，以下叙述正确的是氯化铝在

13、加热时能升华四氯化硅在晶态时属于分子晶体氯化钠晶体中粒子之间以范德华力结合氯化镁的熔沸点比氯化钠低，主要是受堆积方式、键的极性、晶格能等影响A仅 B仅C仅 D8下列对各组物质性质的比较中，正确的是A硬度：LiNaKB熔点：金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅C第一电离能：NaMgAlD空间利用率：六方最密堆积面心立方最密堆积NaBrNaFNaBr5【答案】A【解析】Fe的、三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，故A不正确；Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层有4个，上、下层各1个，故共有6个，故B正确；急速冷却和缓慢冷却，得到的

14、晶体类型不同，结构不同，物理性质不同，但化学性质相同，故C正确；Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方最密堆积，故D正确。6【答案】（1）1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10Cu+价电子排布式为3d10，为全充满结构，更稳定2NAsp、sp2N（2）6 【解析】（1）首先写出Cu原子的核外电子排布式，然后失去1个电子即可得到Cu+基态核外电子的排布式；由乙炔的结构式HCCH可知1个均含有2个键；前面的2个碳原子均为sp2杂化，后面的碳原子为sp杂化；（2）依据化学式Cu3N可知8个顶点为N3、12个棱上为Cu+，所以一个晶胞中含有3个Cu+、1个N3；一个晶胞中有3个C

15、u+距离N3最近，1个Cu+被4个晶胞共用，所以N3的配位数为8=6；一个晶胞的质量为 g；晶胞的边长为(2a+2b) pm，晶胞体积为(2a+2b)3 pm3，然后根据密度公式即可求出密度，注意单位换算。考点冲关1【答案】A【解析】B项，分子的稳定性取决于分子内部的共价键强弱，与分子间作用力无关；C项，分子晶体熔、沸点高低，取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。2【答案】D【解析】AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，C正确、D错误。3【答案】D金属键键能与金属原子半径成反比，与价电子

16、数成正比，碱金属原子半径依LiCs的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是Li最高，Cs最低；D项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，键能则与键长成反比，金刚石CC键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。4【答案】B【解析】A项，6NA6NA；B项，1.5NA1.5NA；C项，应为2NA；D项，应为4NA。5【答案】D【解析】在CsCl晶体中，每个Cs+周围与其距离最近的Cl有8个，故A错误；在CaF2晶体中，每个Ca2+被8个F所包围，故B错误；在二氧化硅晶胞中有8个硅原子位于立方晶胞的8个顶角，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还有4个硅原子与16个氧原子在

17、晶胞内构成4个硅氧四面体，所以每个晶胞中含有8个Si原子和16个O原子，故C错误；在SiO2晶体中，最小环上有6个Si和6个O，故D正确。6【答案】C【解析】A中A离子个数是1，B离子个数为8=1，所以其化学式为AB；B中E离子个数为4=，F离子个数为4=，E、F离子个数比为11，所以其化学式为EF；C中X离子个数是1，Y离子个数为6=3，Z离子个数为8=1，所以其化学式为XY3Z；D中A离子个数为8+6=4，B离子个数为12+1=4，A、B离子个数比为11，所以其化学式为AB。7【答案】C【解析】AlCl3的熔沸点较低，则AlCl3属于分子晶体，沸点低于熔点，加热时能升华，正确；SiCl4的

18、熔沸点较低，是分子晶体，正确；NaCl的沸点为1 413 ，属于离子晶体，粒子之间以离子键结合，错误；氯化镁的熔沸点比氯化钠低，并且都属于离子晶体，所以主要是受堆积方式、键的极性、晶格能等影响，正确。8【答案】AMgAlNa，故C错误；空间利用率：六方最密堆积=面心立方最密堆积体心立方堆积，故D错误。9【答案】D【解析】根据图片知，每个碳原子被3个六元环占有，利用均摊法知，7个六元环含有碳原子个数为67=14。10【答案】D【解析】根据均摊法，含Fe2+个数为4=，同样可推出含Fe3+个数也为，CN为12=3，因此阴离子为Fe2(CN)6，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6，由阴、阳离子

19、形成的晶体为离子晶体，根据化合价代数和为零可知，M的化合价为+1价，故A错误；由A的分析可知，晶体的化学式为MFe2(CN)6，由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，故B错误；由图可看出与每个Fe3+距离最近且等距离的CN为6个(同层4个，上、下层各1个)，故C错误；图中是该晶体晶胞的八分之一，所以一个晶胞中的CN有3个8=24个，根据晶体的化学式MFe2(CN)6可知：M+与CN的个数比为16，所以M+有4个，故D正确。11【答案】B【解析】金刚石属于原子晶体，石墨属于混合晶体，C60、C70等属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高，故A正确；金刚石属于原子晶体，石墨属于混合晶体，C60、C70等属于分子晶体，因此C60熔点比金刚石和石墨要低，故B错误；球碳分子、管状碳分子、洋葱状碳分子，都是碳元素形成的不同单质，