《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题12 第37讲 原子结构与元素性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题12 第37讲 原子结构与元素性质（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 37 讲讲 微粒间作用力与物质的性质微粒间作用力与物质的性质 考纲要求 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 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 考点一考点一 晶体概念及结构模型晶体概念及结构模型 1 晶体与非晶体
2、1 晶体与非晶体的比较 晶体非晶体 结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列 自范性有无 熔点固定不固定性质特征 异同表现各向异性各向同性 间接方法看是否有固定的熔点 二者区别方法 科学方法对固体进行 X 射线衍射实验 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 3 晶胞 概念 描述晶体结构的基本单元 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 2 晶胞组成的计算 均摊法 1 原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有 那么 每个晶胞对这个原子分得的份 额就是 1 n 2 方法
3、长方体 包括立方体 晶胞中不同位置的粒子数的计算 非长方体晶胞中粒子视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1 个碳原子 被三个六边形共有 每个六边形占 1 3 3 常见晶体结构模型 1 原子晶体 金刚石和二氧化硅 金刚石晶体中 每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键 C C 键之间的夹角是 109 28 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 SiO2晶体中 每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键 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、4 mol Si O 键 2 分子晶体 干冰晶体中 每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个 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 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 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
5、 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 堆积模型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Na K Fe8 六方最密堆积Mg Zn Ti12 1 冰和碘晶体中相互作用力相同 2 晶体内部的微粒按一定规律周期性排列 3 凡有规则外形的固体一定是晶体 4 固体 SiO2一定是晶体 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 6 晶胞是晶体中最小的 平行六面体 7 区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 X 射线衍射实验 答案 1 2 3 4 5 6 7 1 如图为甲 乙 丙三种晶体的晶胞 试写出 1
6、甲晶体化学式 X 为阳离子 为 2 乙晶体中 A B C 三种微粒的个数比是 3 丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是 4 乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为 答案 1 X2Y 2 1 3 1 3 8 4 12 2 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 解析 R 8 1 2 1 8 G 8 8 4 2 8 1 4 1 4 1 2 Q 8 2 4 1 4 R G Q 的个数之比为 1 4 2 则其化学式为 RQ2G4 由于 R 为 2 价 G 为 2 价 所以 Q 为 3 价 3 常见晶体结构模
7、型 填空 1 在金刚石晶体中最小碳环含有 个 C 原子 每个 C 原子被 个最小碳环共 用 2 在干冰中粒子间作用力有 3 含 1 mol H2O 的冰中形成氢键的数目为 4 在 NaCl 晶体中 每个 Na 周围有 个距离最近且相等的 Na 每个 Na 周围有 个距离最近且相等的 Cl 其空间构型为 5 在 CaF2晶体中 每个 Ca2 周围距离最近且等距离的 F 有 个 每个 F 周围距离 最近且等距离的 Ca2 有 个 答案 1 6 12 2 共价键 范德华力 3 2NA 4 12 6 正八面体型 5 8 4 题组一 晶胞粒子数与晶体化学式判断 1 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积
8、晶胞中最近的相邻两个 CO2分子间距为 a pm 阿伏加德罗常数为 NA 下列说法正确的是 A 晶胞中一个 CO2分子的配位数是 8 B 晶胞的密度表达式是 g cm 3 44 4 NA 2 2a3 10 30 C 一个晶胞中平均含 6 个 CO2分子 D CO2分子的空间构型是直线形 中心 C 原子的杂化类型是 sp3杂化 答案 B 解析 晶胞中一个 CO2分子的配位数 3 8 2 12 故 A 错误 该晶胞中相邻最近的两个 CO2分子间距为 a pm 即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间 的距离为 a pm 则晶胞棱长 a pm a 10 10 cm 晶胞体积 a 1
9、0 10 cm 3 该晶 222 胞中二氧化碳分子个数 8 6 4 晶胞密度 1 8 1 2 M NA 4 V 44 NA 4 2a 10 10 3 g cm 3 g cm 3 故 B 正确 该晶胞中二氧化碳分子个数 44 4 NA 2 2a3 10 30 8 6 4 故 C 错误 二氧化碳分子是直线形分子 C 原子价层电子对个数是 2 1 8 1 2 根据价层电子对互斥理论判断 C 原子杂化类型为 sp 故 D 错误 2 石英晶体的平面示意图如图 它实际上是立体的网状结构 可以看作是晶体硅中的每个 Si Si 键中插入一个 O 其中硅 氧原子数比是 m n 有关叙述正确的是 A m n 2
10、1 B 6 g 该晶体中含有 0 1NA个分子 C 原硅酸根 SiO 的结构为 则二聚硅酸根离子 Si2O中的 x 7 4 4 6 x D 石英晶体中由硅 氧原子构成的最小的环上含有的 Si O 原子个数和为 8 答案 C 解析 每个 Si 原子占有 O 原子个数 4 2 该晶体是原子晶体 不存在分子 原硅酸 1 2 H4SiO4 的结构可表示为 两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸 二聚原硅酸电离出 6 个 H 后 形成带 6 个负电荷的二聚原硅酸根 离子 在 SiO2晶体中 由 Si O 构成的最小单元环中共有 12 个原子 3 1 硼化镁晶体在 39 K 时呈超导性 在硼化镁晶体
11、中 镁原子和硼原子是分层排布的 下图是该晶体微观结构的透视图 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 环状等多种结构形式 下图是一种链状结构的多硼酸根 则多硼酸根离子符号为 答案 1 MgB2 2 BO 2 解析 1 每个 Mg 周围有 6 个 B 而每个 B 周围有 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 分别被两个结构单元共用 所以 B O 1 1 2 2 1 2 化学式为 BO 2 题组二 晶体密度及粒子间距的计算 4 Cu 与 F 形成的化合
12、物的晶胞结构如下图所示 若晶体密度为 a g cm 3 则 Cu 与 F 最近 距离为 pm NA表示阿伏加德罗常数的值 列出计算表达式 不用化简 图中为 Cu 为 F 答案 1010 3 4 3 4 83 a NA 解析 设晶胞的棱长为 x cm 在晶胞中 Cu 8 6 4 F 4 其化学式为 1 8 1 2 CuF a x3 NA 4M CuF x 最短距离为小立方体体对角线的一半 小立方体 3 4M CuF a NA 的体对角线为 x 所以最短距离为x 1010 pm x 2 2 x 2 2 x 2 2 3 2 3 2 1 2 3 4 3 4 83 a NA 5 用晶体的 X 射线衍射法
13、对 Cu 的测定得到以下结果 Cu 的晶胞为面心立方最密堆积 如 下图 已知该晶体的密度为 9 00 g cm 3 晶胞中该原子的配位数为 Cu 的原子 半径为 cm 阿伏加德罗常数为 NA 要求列式 计算 答案 12 cm 1 28 10 8 2 4 3 4 64 9 00 6 02 1023 解析 设晶胞的边长为 a cm 则 a3 NA 4 64 a 3 4 64 NA 面对角线为a 2 面对角线的 为 Cu 原子半径 r cm 1 28 10 8cm 1 4 2 4 3 4 64 9 00 6 02 1023 6 按要求回答下列问题 1 Fe 单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式 分别
14、如图 1 图 2 所示 面心立方晶胞和 体心立方晶胞的边长分别为 a b 则铁单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为 铁原子的配位数之比为 2 Mg 为六方最密堆积 其晶胞结构如图 3 所示 若在晶胞中建立如图 4 所示的坐标系 以 A 为坐标原点 把晶胞的底边边长视作单位长度 1 则 C 点的坐标 3 铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一 其晶胞结构如图 5 所示 则铁 镁合金的化学式为 若该晶胞的边长为 d nm 则该合金的密度为 g cm 3 列出计算式即可 用 NA表示阿伏加德罗常数的值 答案 1 2b3 a3 3 2 2 0 0 3 Mg2Fe 2 6 3 4 10
15、4 d3NA 10 21 解析 1 面心立方晶胞边长为 a 体积 V a3 含有 Fe 原子数目为 8 6 4 故 1 8 1 2 m a3 面心 4 g NA为阿伏加德罗常数的值 体心立方晶胞边长为 b 体积 V b3 56 NA 含有 Fe 原子数目为 8 1 2 故 b3 体心 2 g 故 面心 体心 2b3 a3 面 1 8 56 NA 心立方晶胞中每个 Fe 原子周围有 12 个 Fe 原子 体心立方晶胞中每个 Fe 原子周围有 8 个 Fe 原子 故 Fe 原子配位数之比为 12 8 3 2 2 若建立如图 4 所示的坐标系 x 轴与 y 轴的夹角为 120 以 A 为坐标原点 把
16、晶胞的底边边长视作单位长度 1 则 D 点与 A 点 B 点以及 F 点构成一个正四面体 D 点位于其顶点 其高度为晶胞高度的一半 由 D 点向 底面作垂线 垂足到底面三角形各点的距离为 D 点到垂足的距离为 则 C 点的坐标 3 3 6 3 为 0 0 3 根据均摊法可知晶胞中铁原子数为 8 6 4 镁原子数为 8 则铁镁 2 6 3 1 8 1 2 合金的化学式是 Mg2Fe 由题给条件知 1 个晶胞的体积为 d 10 7 3 cm3 1 个晶胞的质量为 g 根据 可得合金的密度是 g cm 3 4 56 24 2 NA m V 4 104 d3NA 10 21 考点二考点二 四种晶体的性质与判断四种晶体的性质与判断 1 四种晶体类型比较 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 金属阳离子和自 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 大多易溶于水等 极性溶剂 导电 传热 性 一般不导电 溶
