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1、第3节晶体结构与性质 2 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 3 考点一 考点二 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 4 考点一 考点二 基础梳
2、理 考点突破 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 5 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 四种晶体的比较 6 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 7 考点一 考点二 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 离子
3、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 8 考点一 考点二 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 9 考点一 考点二 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 非金属
4、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 金属晶体多数熔点较高 但有少数熔点相当低 10 考点一 考点二 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 金属晶体是电的良导体 5 依据
5、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 11 考点一 考点二 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 12 考点一 考点二 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
6、大小 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 MgO NaCl CsCl 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 13 考点一 考点二 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H2O H2Te H2Se H2S 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SnH4 GeH4 SiH4 CH4 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
7、其熔 沸点越高 如CO N2 CH3OH CH3CH3 d 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 14 考点一 考点二 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 Na Mg Al 15 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 例1现有几组物质的熔点 数据 据此回答下列问题 1 由表格中数据可知 A组熔点普遍偏高 据此回答 A组属于晶体 其熔化时克服的粒子间的作用力是 硅的熔点低于二氧化硅 是由于 硼晶体的硬度与硅晶体相对比 16 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 B组晶体中存在的作用力是 其共同的物理性质是 填序号 可以用
8、理论解释 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组晶体中NaCl KCl RbCl的熔点由高到低的顺序为 MgO晶体的熔点高于前三者 其原因解释为 17 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 答案 1 原子共价键 Si Si键键能小于Si O键键能 硼晶体大于硅晶体 2 金属键 电子气 3 HF分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 4 5 NaCl KCl RbClMgO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 18 考点一 考点二 基础梳理
9、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 19 考点一 考点二 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Mg
10、O是离子晶体 熔点是2800 而SiO2是原子晶体 熔点是1732 20 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 跟踪训练1 2017河北衡水二模 磷是人体含量较多的元素之一 磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛 回答下列问题 1 基态磷原子的核外电子排布式为 2 P4S3可用于制造火柴 其分子结构如图1所示 第一电离能 磷硫 电负性 磷硫 填 或 P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 每个P4S3分子中含孤电子对的数目为 图1 21 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 N P As Sb均是第 A族的元素 上述元素的氢化物的沸点关系如图2所示 沸点 PH3 NH3 其原因是 沸点
11、 PH3 AsH3 SbH3 其原因是 22 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 某种磁性氮化铁的晶胞结构如图3所示 该化合物的化学式为 4 磷化铝熔点为2000 它与晶体硅互为等电子体 磷化铝晶胞结构如图4所示 磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为 图中A点和B点的原子坐标参数如图4所示 则C点的原子坐标参数为 磷化铝晶体的密度为 g cm 3 用NA表示阿伏加德罗常数的数值 则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为cm 23 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 答案 1 1s22s22p63s23p3或 Ne 3s23p3 2 sp3 10 3 NH3分子间存在氢键相对分子质量不断增大 分
12、子间作用力不断增强 Fe3N 24 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1 磷是15号元素 基态磷原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或 Ne 3s23p3 2 磷的3p能级为半充满结构 较为稳定 故第一电离能 磷 硫 硫的非金属性比磷强 故电负性 磷 硫 P4S3分子中硫原子与2个P原子相连 每个硫原子还有2个孤电子对 采用sp3杂化 每个P原子有1个孤电子对 每个S原子有2个孤电子对 每个P4S3分子中含孤电子对的数目为1 4 2 3 10 3 氨分子间存在氢键 导致沸点 PH3 NH3 随相对分子质量不断增大 分子间作用力不断增强 因此沸点 PH3 AsH3 SbH
13、3 N原子位于体内 数目为2 Fe原子位于顶点 面心和体内 数目为 25 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 26 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 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 H2O 4Cl2 Cl 2H2O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 27 考点一
14、 考点二 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dg cm 3 设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 28 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 29 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1
15、由基态铁原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2 可知在形成Fe2 时失去的是4s原子轨道上的两个电子 则Fe2 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 根据得失电子守恒和原子守恒可写出反应的化学方程式 2 由配合物的化学式 Cr H2O 4Cl2 Cl 2H2O 可知Cr为中心原子 Cl 和H2O为配体 则Cr的配位数为6 由于CrO5中Cr为 6价 根据化合价规律可知CrO5的结构式为 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
16、的作用力很微弱 应是范德华力 故其固态时属于分子晶体 30 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 4 因为金刚砂 SiC 结构与金刚石结构相似 SiC是原子晶体 由于C Si的价键结构都是正四面体形 故其键角是109 28 由于一个硅原子与四个碳原子以C Si键相连 一个碳原子又与另外3个硅原子以C Si键相连 则以一个硅原子为中心 与硅原子次近的第二层有12个硅原子 若SiC晶体中硅原子与其最近的碳原子的最近距离为d 根据几何知识可计算出与硅原子次近的第二层硅原子的距离是 31 考点一 考点二 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 32 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 典型晶体模型 33 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 34 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 35 考点一 考点二 基础梳理 考点突破
