《2015届高考化学大一轮复习配套讲义：选修三 第三节 晶体结构与性质（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015届高考化学大一轮复习配套讲义：选修三 第三节 晶体结构与性质（含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节第三节 晶体结构与性质晶体结构与性质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。(中频)3.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。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。(高频)5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。(高频)6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。晶体常识 1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈周期性有序排列结构微粒无序排列自范性有无性质特征熔点固定不固定异同表现各
2、向异性无各向异性熔点法有固定熔点无固定熔点区别方法X 射线对固体进行 X射线衍射实验2.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。分子晶体和原子晶体 1分子晶体(1)结构特点晶体中只含分子。分子间作用力为范德华力，也可能有氢键。分子密堆积：一个分子周围通常有 12 个紧邻的分子。(2)典型的分子晶体冰：水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力，每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子。干冰：CO2分子之间存在范德华力，每个 CO2分子周围有 12 个紧邻的CO2分子。2原子晶体(1)结构特点晶体中
3、只含原子。原子间以共价键结合。三维空间网状结构。(2)典型的原子晶体金刚石碳原子取 sp3杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为 10928。每个碳原子与相邻的 4 个碳原子结合。金属晶体 1 “电子气理论”要点(1)该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气” ，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。(2)金属晶体是由金属阳离子、自由电子通过金属键形成的一种“巨分子” 。(3)金属键的强度差异很大。2金属晶体的构成、通性及其解释金属晶体结构微粒作用力名称导电性导热性延展性金属阳离子、自由电子金属键自由电子在电场中定向移动形成电流电子气中的自由电子在热的作用
4、下与金属原子碰撞而导热当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会相对滑动，但不会改变其体系的排列方式，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用3.金属晶体的常见堆积结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积 A1Cu、Ag、Au12体心立方堆积 A2Na、K、Fe8六方最密堆积 A3Mg、Zn、Ti12离子晶体 1离子晶体(1)概念离子键：阴、阳离子间通过静电作用(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。离子晶体：由阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。(2)决定离子晶体结构的因素几何因素：即晶体中正、负离子的半径比。电荷因素：即正负离子电荷不同，配位数不同。键
5、性因素：离子键的纯粹程度。(3)一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，较大的硬度、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。2晶格能(1)定义气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，单位 kJ/mol，通常取正值。(2)大小及与其他量的关系晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则晶格能越大。晶格能越大，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点越高，硬度越大。1易误诊断(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体( )(2)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”( )
6、(3)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( )(4)金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高( )(5)离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电( )(6)CO2和 SiO2是同主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似( )(7)干冰(CO2)晶体中包含的作用力为分子间力和共价键( )(8)SiO2晶体中包含的作用力只有共价键( )(9)含有阳离子的物质一定含阴离子( )【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)2有下列物质冰 干冰 SiO2 NaOH CaF2 冰醋酸 Cu NaCl SiC 晶体硅 Fe 石墨(1)能导电的有_(填序号，
7、下同)(2)晶体不导电而熔化能导电的有_。(3)分子晶体有_。(4)含氢键的分子晶体有_。(5)原子晶体有_。(6)金属晶体有_。(7)离子晶体有_。【答案】 (1) (2)(3) (4) (5)(6) (7)一般晶胞中 4 个位置的贡献：顶点： ，棱上： ，面上： ，内部：1 81 41 21。4 种晶体对应的粒子及其粒子间作用力分子晶体分子，分子间作用力原子晶体原子，共价键金属晶体金属阳离子和电子，金属键离子晶体阴、阳离子，离子键晶体结构的有关计算1.晶胞中所含粒子数的计算方法均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被 n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 。1
8、 n2几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目ANaCl(含 4 个 Na，4 个 Cl)B干冰(含 4 个 CO2)CCaF2(含 4 个 Ca2，8 个 F)D金刚石(含 8 个 C)E体心立方(含 2 个原子)F面心立方(含 4 个原子)3有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3NAnM，a 表示晶胞的棱长，表示密度，NA表示阿伏加德罗常数，n 表示 1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示相对分子质量，a3NA表示 1 mol 晶胞的质量。(2013新课标全国卷)A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。(已 A、B、D 分别为
9、F、K、Ni 元素)(1)该化合物的化学式为_；D 的配位数为_；(2)列式计算该晶体的密度_gcm3。【解析】 (1)在该化合物中 F 原子位于棱、面心以及体内，故 F 原子个数为 16 428 个，K 原子位于棱和体内，故 K 原子个数为 824141214个，Ni 原子位于 8 个顶点上和体内，故 Ni 原子个数为 812 个，18K、Ni、F 原子的个数比为 428214，所以化学式为 K2NiF4；由图示可看出在每个 Ni 原子的周围有 6 个 F 原子，故配位数为 6。(2)假设以 1 mol 晶胞为标准 gcm33.4 gcm3。mV8 194 392 596.02 1023 4
10、002 1 308 1030【答案】 (1)K2NiF4 6(2)3.439 459 219 86.02 1023 4002 1 308 1030晶胞的计算公式已知：晶体密度()、晶胞体积(V)、晶胞含有的组成个数(n)和 NA的有关计算公式：NAMVn如 NaCl 晶体：NA58.5。V4考向 1 根据晶胞结构确定晶体的组成或粒子数之比1(1)(2013新课标全国卷)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以_相结合，其晶胞中共有 8 个原子，其中在面心位置贡献_个原子。(2)(2013山东高考)利用“卤化硼法”可合成含 B 和 N 两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则
11、每个晶胞中含有 B 原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。【解析】 (1)结合金刚石的晶体结构，单质硅属于原子晶体，每个硅原子和四个硅原子以共价键结合成空间网状结构。晶胞结构为面心立方晶胞，在面心上有 6 个硅原子，每个硅原子为两个晶胞共有，所以一个晶胞中在面心位置对该晶胞贡献 3 个硅原子。(2)B 的原子半径大于 N 的原子半径，则晶胞结构示意图中代表 B 原子，代表 N 原子，根据晶胞结构，每个晶胞中含有 B 原子的个数为 81/812个，含有 N 原子的个数为 41/412 个，B、N 原子的个数比为 11，则该功能陶瓷的化学式为 BN。【答案】 (1)共价键 3 (2)2 BN考向
12、 2 晶胞中、V、M、NA之间的换算2(2012新课标全国卷)ZnS 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方 ZnS 晶体结构如右图所示，其晶胞边长为 540.0 pm，密度为_gcm3(列式并计算)，a 位置 S2与 b 位置 Zn2之间的距离为_pm(列式表示)。【解析】 1 个 ZnS 晶胞中 N(S2)8 6 4(个)，N(Zn2)4 个，1812故 mV4.1 gcm3。4 （6532） gmol16.02 1023 mol1（540 1010 cm）3仔细观察 ZnS 的晶胞结构不难发现，S2位于 ZnS 晶胞中 8 个小立方体中互不相邻的 4 个小立方体的体心，Z
13、n2与 S2间的距离就是小立方体对角线的一半，即： 135 pm。123540.0 pm23【答案】 4.14 （6532） gmol16.02 1023 mol1（540 1010 cm）3或或 1352701cos 10928135 2sin 1092823四种晶体的性质和判断1.四种晶体的比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体微粒间相互作用离子键分子间作用力共价键金属键熔沸点较高很低很高无规律硬度较硬一般很软很硬无规律溶解性易溶于极性溶剂相似相溶难溶难溶(部分与水反应)导电情况晶体不导电，熔融状态下导电晶体和熔融状态下都不导电一般不导电，个别导电，还有半导体晶体导电导热性不良不良不
14、良良2.熔沸点的比较()不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体。()同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。(1)离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子晶格能越大，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。(2)原子晶体：原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。(3)分子晶体分子间作用力越大，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。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SnH4Ge
15、H4SiH4CH4。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，如 CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3。(4)金属晶体：一般来说，金属阳离子半径越小，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”、 “”或“ 两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为 1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低考向 1 判断晶体类型3根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是( )物质NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质 B熔点/810710190682 300沸点/1 4651 418182.7572 500注：AlCl3熔点在 2.02105Pa 条件下测定。ASiCl4是分子晶体B单质 B 是原子晶体CAlCl3加热能升华D
