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1、选修3课时突破：晶体结构与性质 章节专题突破专题1晶体类型与结构、性质的关系晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。下表内容是本章的重点之一。对一些常见物质，要会判断其晶体类型。【例1】某晶体中含有极性键，关于该晶体的说法错误的是()A不可能有很高的熔沸点B不可能是单质C可能是有机物 D可能是离子晶体【解析】A在SiO2晶体中含有极性共价键SiO键，由于该晶体是原子晶体，原子之间通过共价键结合，断裂需要吸收很高的能量，因此该物质的熔沸点很高，错误。B.同
2、种元素的原子形成的共价键是非极性共价键，不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键，因此含有极性键的物质不可能是单质，正确。C.若该极性键存在于含有C元素的化合物，如CH4、CH3CH2OH等，则相应的物质是有机物，正确。D.离子化合物中一定含有离子键，可能含有极性共价键，如NaOH，也可能含有非极性共价键，如Na2O2，因此含有极性键的化合物可能是离子晶体，正确。【答案】B【点悟】在判断晶体的结构和性质时要注意特例(如不含化学键的晶体、含有阳离子而不含有阴离子的晶体、熔点特别高或特别低的晶体等)。专题2物质熔、沸点高低比较1由晶体结构来确定首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、
3、沸点高低的决定因素。一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体 如：SiO2NaClCO2(干冰)，但也有特殊，如熔点：MgOSiO2。同属原子晶体，一般键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高。如：金刚石金刚砂晶体硅原因：rCCrCSirSiSi同类型的离子晶体，离子电荷数越大，阴、阳离子核间距越小，则离子键越牢固，晶体的熔、沸点一般越高。可根据FK进行判断(q1、q2分别为阴、阳离子所带电荷，r1、r2分别为阴、阳离子的半径)。如：MgONaCl分子晶体，分子间范德华力越强，熔、沸点越高。.分子组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔、沸点越高。如：F2
4、Cl2Br2I2.若相对分子质量相同，如互为同分异构体，一般地支链数越多，熔、沸点越低；特殊情况下分子越对称，则熔点越高。注意：并非外界条件对物质熔、沸点的影响总是一致的。熔点常与晶体中微粒排布对称性有关。.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔、沸点特别高。如：氢化物的沸点如下图所示。从上图中看出，H2Te、H2Se、H2S的沸点都依次降低。按此变化趋势，H2O的沸点应为193 K左右，但实际上为373 K，此种“反常”的升高，就是因为H2O分子间存在氢键。对比同主族氢化物的沸点，从中可清楚看到NH3、HF的沸点高得“反常”，也是因为分子间存在氢键。HF分子间氢键：H2O
5、分子间氢键：氢键的生成对化合物性质有显著影响，一般分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高。在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间形成氢键，则可使溶解度增大。如NH3极易溶于水就与此有关。除上述几种物质外，在醇、羧酸、无机酸、水合物、氨合物等中均有氢键。金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。如：NaMgAl2根据物质在同条件下的状态不同一般熔、沸点：固液气。如果常温下即为气态或液态的物质，其晶体应属分子晶体(Hg除外)。如惰性气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作为单原子分子。因为相互间的作用力是范德华力，而并非共价键。【例2】在通常条件下，下列各组物
6、质的性质排列正确的是()A熔点：CO2KClSiO2B水溶性：HClH2SSO2C沸点：乙烷戊烷丁烷D热稳定性：HFH2ONH3【解析】由中学化学所学：CO2为气体，熔点最低；H2S的溶解性小于SO2的溶解性；戊烷的沸点大于乙烷；而热稳定性为：HFH2ONH3。【答案】D【点悟】根据物质结构理论可知，决定物质熔沸点大小的是构成物质的基本微粒之间的相互作用，由于分子晶体之间为范德华力，分子间相互作用较小，因此分子晶体熔沸点较小，而原子晶体之间作用是比较强的共价健，因此其熔沸点很高。即：分子晶体离子晶体原子晶体；烷烃同系物的沸点随着碳原子增加，其沸点升高；元素的非金属越强，其气态氢化物的稳定性越强
7、；在元素化合物的学习中应知道：标准状况下，1体积水可溶2.6体积H2S和40体积SO2。专题3各类晶体中所含的化学键原子晶体分子晶体离子晶体【例3】将Na、Na2O、NaOH、Na2S、Na2SO4分别加热熔化，需要克服相同类型作用力的物质有()A2种B3种C4种D5种【解析】Na是金属晶体，熔化破坏的是金属键。Na2O是离子晶体，熔化时破坏的是离子键。NaOH是离子化合物，熔化时断裂的是离子键。Na2S是离子化合物，熔化时断裂的是离子键。Na2SO4是离子化合物，熔化时断裂的是离子键。故上述五种物质分别加热熔化，需要克服相同类型作用力的物质有4种，答案选C。【答案】C专题4典型晶体的结构特征
8、1离子晶体CsClNaCl离子配位数 88 66一个晶胞中含阳离子和阴离子数 11 11晶胞构型 立方体 立方体重点掌握NaCl晶体结构，它具有的特征：一个Na周围等距且最近的Cl有6个，此6个Cl连线形成的空间几何体为正八面体，Na位于其中心。一个Na周围等距且最近的Na有12个。如何计算离子晶体中不同部位的离子对晶胞的贡献：体心(内)面心棱上顶点 1 注意：石墨有导电性，是因为层内有自由电子。碳还有多种同素异形体，如足球碳C60等。【例4】某种晶体的晶胞为立方体，结构如下图所示。通过观察和计算，回答下列有关问题：(1)晶体中每个Mg2周围与它最邻近的Mg2围成的空间构型是_，每个F周围与它
9、最邻近的K有_个，该晶体的化学式是_。(2)若将该晶体重新切割晶胞，使Mg2置于晶胞的体心，K置于晶胞的顶点，F应占据立方体的_位置。(3)设该晶体的密度为 g/cm3，阿伏加德罗常数为NA表示，求算晶体中两个距离最近的Mg2中心间距离为_。【解析】(3)每个晶胞中含F：121/43，K：1，Mg2：81/81，该晶体的化学式为KMgF3，晶体中两个距离最近的Mg2中心间距离，即为立方晶胞的边长，设为a cm，则有a3 cm3NA mol1 g/cm3120 g/mol，解得a cm。【答案】(1)正八面体4KMgF3(2)面心(3) cm【例1】下列说法正确的是()A原子晶体中只存在非极性共
10、价键B稀有气体形成的晶体属于分子晶体C干冰升华时，分子内共价键会发生断裂D金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物【解析】A错误，SiO2晶体中存在SiO极性共价键。C错误，干冰升华时，是物理变化使分子间作用力被破坏。D错误，AlCl3是共价化合物。【答案】B【例2】(2016年高考上海卷)下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是()ACaO与CO2BNaCl与HClCSiC与SiO2 DCl2与I2【解析】ACaO是离子化合物，熔化断裂离子键，而CO2在固态时是分子晶体，熔化破坏的是分子间作用力，与化学键无关，错误；B.NaCl是离子化合物，熔化断裂离子键，而HCl在固态时是分
11、子晶体，熔化破坏的是分子间作用力，与化学键无关，错误；C.SiC和SiO2都是原子晶体，熔化断裂的是共价键，与化学键有关，正确；D.Cl2和I2在固态时都是分子晶体，熔化断裂的是分子间作用力，与化学键无关，错误。【答案】C【例3】石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，K原子填充在石墨各层碳原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为CxK，其平面图形如下，则x值为()A8B12C24D60【解析】选取由邻近三个钾组成的三角形为研究对象，其中含有钾原子为：31/61/2个，碳原子为241/64个，即K与C原子个数比为1/2418，所以A项正确。【答案】A【例4】在常温常
12、压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于()A分子晶体 B原子晶体C离子晶体 D何种晶体无法判断【解析】在常温常压下呈气态的化合物，一般是属于共价化合物，且溶沸点低，可以判断其固体为分子晶体。【答案】A【例5】(2019年高考课标全国卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题。(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是_，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽
13、状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为_，其中Fe的配位数为_。(3)苯胺()的晶体类型是_。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(5.9 )、沸点(184.4)分别高于甲苯的熔点(95.0)、沸点(110.6)，原因是_。(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_；P的_杂化轨道与O的2p轨道形成_键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_(用n代表P原子数)。【解析】(1)由元素周期表中的“对角线规则”可知，与Li的化学性
14、质最相似的邻族元素是Mg；Mg为12号元素，M层只有2个电子，排布在3s轨道上，故M层的2个电子自旋状态相反。(2)Fe能够提供空轨道，而Cl能够提供孤电子对，故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为，其中Fe的配位数为4。(3)苯胺为有机物，结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。苯胺中有NH2，分子间可形成氢键，而甲苯分子间不能形成氢键，分子间氢键可明显地提升分子晶体的熔、沸点。(4)同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增强，故O的电负性大于N，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故电负性N大于P，又H的电负性小于O，因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。PO43中中心原子P的价层电子对数为4，故P为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成键。(5)由三磷酸根离子的结构可知，中间P原子连接的4个O原子中，2个O原子完全属于该P原子，另外2个O原子分别属于2个P原子，故属于该P原子的O原子数为2
