2018高考化学大一轮复习 3.3 晶体结构与性质 新人教版

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1、第3节 晶体结构与性质 考纲要求:1.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。 2.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。 3.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。 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 。 基础梳理考点突破 晶体常识与四种晶体的比较 1.晶体 (1)晶体与非晶体。 基础梳理考点突破 (

2、2)得到晶体的途径。 熔融态物质凝固。 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 溶质从溶液中析出。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)凡是有规则外形的固体一定是晶体 ( ) (2)晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性 ( ) (3)熔融态物质凝固就得到晶体 ( ) (4)晶体有一定的熔、沸点 ( ) (5)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法:是否具有固定的熔沸点 ( ) (6)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ( ) (7)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 ( ) (8)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 ( ) (9)

3、离子晶体中一定不含有共价键 ( ) (10)分子晶体或原子晶体中一定不含离子键 ( ) 基础梳理考点突破 1.晶体类型的5种判断方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断。 离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。 原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。 分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。 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 是金属键。 基础梳理考点突破 (2)依据物质的分类判断。 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大 多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非

4、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。 分子晶体的熔点低。 金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低。 基础梳理考点突破 (4)依据导电性判断。 离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。 原子晶体一般为非导体。 分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极 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

5、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、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,但也有硬度较小的,且具有延展性。 基础梳理考点突破 2.晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较。 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。 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。 基础梳理考点突破 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较。 原子晶体:(比较共价键强弱) 原子半径越小键长越短键能越大共价键越强熔、沸点 越高。 如熔点:金刚石碳化硅晶体硅 离子晶体:(比较离子键强弱或晶格能大小

6、) a.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 的作用力就越大,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点 :MgONaClCsCl。 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。 基础梳理考点突破 分子晶体:(比较分子间作用力大小) a.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、沸点反常地高。如沸点H2OH2TeH2SeH2S。 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 ,如SnH4GeH4SiH4CH4。 c.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、沸点越高,

7、如CON2,CH3OHCH3CH3。 d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 基础梳理考点突破 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,金属熔 、沸点就越高,如熔、沸点:NaRbCl MgO晶体为离子晶体,离子所带电荷越多,半 径越小,晶格能越大,熔点越高 基础梳理考点突破 解析:(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于原子晶体,熔化时 需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短 ,键能大,晶体熔、沸点高,硬度大。 (2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质,可以用“电子 气理论”解释相关的性质。 (3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高

8、是由于分子之间形成 氢键。 (4)D组是离子化合物,熔点较高,具有离子晶体的性质。 (5)晶格能大小与离子电荷数和离子半径有关,电荷数越多,半径 越小,晶格能越大,熔点越高。 基础梳理考点突破 误区警示(1)分子晶体熔、沸点的比较要特别注意氢键的存在。 (2)离子晶体的熔点不一定都低于原子晶体,如MgO是离子晶体, 熔点是2 800 ;而SiO2是原子晶体,熔点是1 732 。 基础梳理考点突破 跟踪训练 1.(2015课标全国,37节选)A、B、C、D为原子序数依次增大的 四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外 电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未

9、成对电子 。回答下列问题: (1)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分 子式),原因是 ;A和B的氢化物所属的晶体 类型分别为 和 。 基础梳理考点突破 (2)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数 a=0.566 nm,F的化学式为 ;晶胞中A原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(gcm-3) 。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 2.(2016河南焦作一模改编)(1)写出基态Fe2+的最高能层的电子排 布式: 。将Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔 可制取绿色净水剂K2FeO4,其中KNO3被还原为KNO2,写出该反应 的化学方程式: 。 (2)Cr(H2

10、O)4Cl2Cl2H2O中Cr的配位数为 ;已知 CrO5中Cr为+6价,则CrO5的结构式为 。 (3)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色、挥发性液体 Ni(CO)n,该物质的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为 18,则n= ,该配合物固体属于 晶体。 基础梳理考点突破 (4)金刚砂(SiC)结构与金刚石结构相似,若将金刚石晶体中一半 的碳原子换成硅原子且同种原子不成键,则得到金刚砂(SiC)结构。 SiC是 晶体,键角是 。 如果我们以一个硅原子为中心,设SiC晶体中硅原子与其最近 的碳原子的最近距离为d,则与硅原子次近的第二层有 个 原子,离中心原子的距离是 。 (5)铜是第四

11、周期重要的过渡元素之一,其单质及化合物具有广泛 用途。CuH的晶体结构如图所示,若CuH的密度为d gcm-3,阿伏加 德罗常数的值为NA,则该晶胞的边长为 cm(用含d和NA 的式子表示)。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 (3)镍原子的价电子数是10,一个配体CO提供一个孤电子对,则 10+2n=18,故n=4,所以在Ni(CO)n中应有4个配体CO;由于Ni(CO)n是 挥发性液体,说明其组成微粒间的作用力很微弱,应是范德华力,故 其固态时属于分子晶体。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 晶胞与典型晶体模型及相关计算 1.晶胞 (1)晶胞:是描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体与晶

12、胞的关系:整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞 “ 无隙并置”而成,晶胞是晶体结构中的基本重复单元,晶胞的结构可 以反映晶体的结构。 (3)晶胞中粒子数目的计算均摊法:如某个粒子为n个晶胞所 共有,则该粒子有 属于这个晶胞。 2.典型晶体模型 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 自主巩固 (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21,乙中a与b的个数比是11,丙中一个晶胞中有4个c离子和4个d 离子。 基础梳理考点突破 (2)将等径圆球在二维空间里进行排列,可形成密置层和非密置 层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中,

13、A属于非密置层,配位 数是4;B属于密置层,配位数是6。 将非密置层一层一层地在三维空间里堆积,得到如图2所示的 一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属 原子的配位数是6,平均每个晶胞所占有的原子数目是1。 有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方 式。钋位于元素周期表的第六周期第A族,元素符号是Po,最外层 电子排布式是6s26p4。 基础梳理考点突破 1.晶胞组成的计算规律 (1)平行六面体形晶胞数目的计算。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 例2(1)(2016课标全国甲,37节选)东晋华阳国志南中志卷四 中已有关于白铜的记载,云南

14、镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用 于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题: 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。 基础梳理考点突破 (2)(2016河南中原名校仿真模拟联考)碳化硅的结构与金刚石类 似,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构( 如下图)中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有 个, 与碳原子等距离最近的碳原子有 个。已知碳化硅晶胞 边长为a pm,则碳化硅的密度为 gcm-3。 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 基础梳理考点突破 跟踪训练 3.(2016安徽江南十校三

15、月联考)安徽省具有丰富的铜矿资源,请 回答下列有关铜及其化合物的问题。 (1)请写出基态铜原子的外围电子排布式: 。 焰火中的绿色是铜的焰色,基态铜原子在灼烧时外围电子发生了 _而变为激发态。 (2)新型农药松脂酸铜具有低残留的特点,如图甲是松脂酸铜的结 构简式。 请分析1个松脂酸铜中键的个数为 ;加“*”碳原子 的杂化方式为 。 基础梳理考点突破 (3)如图乙是某铜矿的晶胞图,请推算出此晶胞的化学式(以X表示 某元素符号): ;与X等距离且最近的X原子个数为 。 (4)黄铜矿在冶炼的时候会产生副产品SO2,SO2分子的几何构型 是 ,比较第一电离能:S (填“”或“”)O。 基础梳理考点突破 (5)黄铜合金可以表示为Cu3Zn,为面心立方晶胞 , 晶胞密度为8.5 gcm-3,求晶胞的边长为