教輔：高考化學(xué)復(fù)習(xí)之晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第31講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),考綱導(dǎo)視,考綱定位,1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間 作用力的區(qū)別,2.了解晶格能的概念，了解晶格能對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響。 3.了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,4.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶 體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,5.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理 性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式,6.了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān) 的計(jì)算,基礎(chǔ)反饋 正誤判斷，正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“”。 (1)離子晶體中每個(gè)離子周圍均吸引著 6 個(gè)帶相反電荷的離,子,2)分子晶體的熔沸點(diǎn)很低，常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)(

2、 (3)原子晶體中的各相鄰原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合,4)金屬導(dǎo)電的原因是在外電場(chǎng)作用下金屬產(chǎn)生自由電子,電子定向運(yùn)動(dòng),個(gè) Ca2,5)金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子鍵等強(qiáng),烈的相互作用，很難斷裂，因而都具有延展性,6)氮化碳,屬于原子晶體，其化學(xué)式,為 C3N4,7)在 CaF2 晶體,中，每個(gè)晶胞平均占有 4,8)在金剛石晶體,中，碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù),的比為 12,9)金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的高,10)同族元素的氧化物不可能形成不同類型的晶體,答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10,考點(diǎn)一 晶體和晶胞,知識(shí)梳理,1晶體與非晶體,有,

3、無,有,無,固定,不固定,2.晶胞,1)晶胞：是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。 (2)晶體與晶胞的關(guān)系：整個(gè)晶體可以看作由數(shù)量巨大的晶 胞“_”而成，晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本重復(fù)單元，晶胞 的結(jié)構(gòu)可以反映晶體的結(jié)構(gòu)。 (3)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算均攤法：如某個(gè)粒子為 n 個(gè),1 n,晶胞所共有，則該粒子有_屬于這個(gè)晶胞,無隙并置,3晶格能,kJmol1,大,小,穩(wěn)定,高,大,1)定義：氣態(tài)離子形成 1 mol 離子晶體釋放的能量，通常 取正值，單位：_。 (2)影響因素： 離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越 _。 離子的半徑：離子的半徑越_，晶格能越大。 與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系：晶格能越大，形成

4、的離子晶體 越_，且熔點(diǎn)越_，硬度越_,考點(diǎn)集訓(xùn)】 例 1(2016 年河北邢臺(tái)模擬)磁光存儲(chǔ)的研究是 Williams 等 在 1957 年使 Mn 和 Bi 形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開 始的。如圖是 Mn 和 Bi 形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(白球均,在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為,A.Mn2Bi,B.MnBi,C.MnBi3,D.Mn4Bi3,解析：由晶體的結(jié)構(gòu)示意圖可知：白球代表 Bi 原子，且均 在六棱柱內(nèi)，所以 Bi 為6 個(gè)。黑球代表 Mn 原子，個(gè)數(shù)為12,答案：B,11,方法技巧,晶胞組成的計(jì)算規(guī)律,1)平面六面體形晶胞,2)非平行六面體形晶胞中粒子數(shù)目的

5、計(jì)算同樣可用均攤 法，其關(guān)鍵仍然是確定一個(gè)粒子為幾個(gè)晶胞所共有。例如，石 墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn) 1 個(gè)碳原子對(duì)六邊,又如，在六棱柱晶胞(如圖所示 MgB2 的晶胞)中，頂點(diǎn)上的 原子為 6 個(gè)晶胞(同層 3 個(gè)，上層或下層各 3 個(gè))共有，底面上,原子個(gè)數(shù)為 6,例 2(2015 年新課標(biāo)卷節(jié)選)O 和 Na 能夠形成化合物 F， 其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù) a0.566 nm，F(xiàn) 的化學(xué)式為 _；晶胞中 O 原子的配位數(shù)為_；列式計(jì)算晶體 F 的密度(gcm3)_,2)該晶體中Xn中n_,例 3元素 X 的某價(jià)態(tài)離子 Xn中所有電子正好充滿 K、L、 M 三個(gè)電子層，它與

6、 N3形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,1)該晶體的陽離子與陰離子個(gè)數(shù)比為_,3)X 元素的原子序數(shù)是_,4)晶體中每個(gè) N3被_個(gè)等距離的Xn包圍,答案：(1)31 (2)1 (3)29 (4)6,方法技巧 晶體微粒與 M(摩爾質(zhì)量，gmol1)、(晶體密度，gcm3) 之間的關(guān)系,若 1 個(gè)晶胞中含有 x 個(gè)微粒，則 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其質(zhì)量為 xM g；又1 個(gè)晶胞的質(zhì)量為a3 g(a3為晶胞的體 積，單位為 cm3)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為a3NA g，因此有 xM a3NA,考點(diǎn)二,晶體類型的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),1四種晶體的比較,分子,原子,陰、陽離子,分子間,共價(jià)鍵,金屬鍵

7、,離子鍵,知識(shí)梳理,作用力,續(xù)表,2.晶體熔、沸點(diǎn)的比較,原子晶體,離子晶體,1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較,分子晶體,不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律：_,_,小,短,大,強(qiáng),金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很,高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低,高,2)同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較。 原子晶體：( 比較共價(jià)鍵) 原子半徑越_鍵長越 _鍵能越_共價(jià)鍵越_熔、沸點(diǎn)越_。 如熔點(diǎn)：金剛石_碳化硅_晶體硅,多,小,大,高,大,離子晶體：(比較離子鍵強(qiáng)弱或晶格能大小)一般地說， 陰、陽離子的電荷數(shù)越_，離子半徑越_，則離子間 的作用力就越_，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越_，如 熔點(diǎn)：MgO_MgC

8、l2_NaCl_CsCl；衡量離子晶 體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越_，形成的離子晶 體越_，熔點(diǎn)越_，硬度越_,穩(wěn)定,高,大,大,高,高,大,高,分子晶體：(比較分子間作用力)分子間作用力越_， 物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越_；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常 地_ 。如 H2O_H2Te_H2Se_H2S ；組成和 結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越_ ，熔、沸點(diǎn)越 _，如 SnH4_GeH4_SiH4_CH4；組成和結(jié) 構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、 沸點(diǎn)越高，如 CON2，CH3OHCH3CH3；同分異構(gòu)體，支鏈越 多，熔、沸點(diǎn)越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3

9、,金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金 屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：NaMgAl,3典型晶體模型,6,12,12,續(xù)表,6,12,8,6,續(xù)表,12,6,續(xù)表,12,8,12,考點(diǎn)集訓(xùn),例 4有 A、B、C 三種晶體，分別由 H、C、Na、Cl 四種 元素中的一種或幾種組成，對(duì)這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下 表,1)晶體的化學(xué)式分別為 A_、B_、C_。 (2)晶體的類型分別是 A_、B_、C_。 (3) 晶體中微粒間作用力分別是 A_ 、B_,C_,解析：根據(jù)A、B、C 所述晶體的性質(zhì)可知，A 為離子晶體， 只能為 NaCl，微粒間的作用力為離子鍵；B 應(yīng)為原子晶體，

10、只 能為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C 應(yīng)為分子晶體，且 易溶，只能為 HCl，微粒間的作用力為范德華力,答案：(1)NaCl C,HCl,2)離子晶體 原子晶體 分子晶體 (3)離子鍵 共價(jià)鍵 范德華力,方法技巧,晶體類型的判斷方法,1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷：離子晶體的 構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用力是離子鍵；原子晶體 的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用力是共價(jià)鍵；分子晶體的構(gòu) 成微粒是分子，微粒間的作用力為范德華力或氫鍵；金屬晶體 的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用力是金屬 鍵,2)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷：金屬氧化物(如 K2O、Na2O2等)、 強(qiáng)堿(NaO

11、H、KOH 等)和絕大多數(shù)鹽類是離子晶體；大多數(shù)非 金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金 屬氧化物(除SiO2 外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī) 鹽外)是分子晶體；常見的單質(zhì)類原子晶體有金剛石、晶體硅、 晶體硼等，常見的化合類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等；金 屬單質(zhì)、合金是金屬晶體,3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：離子晶體的熔點(diǎn)較高；原子晶體 熔點(diǎn)高；分子晶體熔點(diǎn)低；金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng) 低的,4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷：離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時(shí)能導(dǎo) 電；原子晶體一般為非導(dǎo)體；分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體 中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于水，使分子 內(nèi)的

12、化學(xué)鍵斷裂形成自由移動(dòng)的離子，也能導(dǎo)電；金屬晶體是 電的良導(dǎo)體,5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：離子晶體硬度較大或硬而 脆；原子晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù) 硬度大，但也有較低的，且具有延展性,例 5(2016 屆江西贛州一模)磷元素在生產(chǎn)和生活中有廣泛,的應(yīng)用,1)P 原子的價(jià)電子排布圖為_。 (2)四(三苯基膦)鈀分子結(jié)構(gòu)如下圖,P 原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子中心上，鈀原子的 雜化軌道類型為_；判斷該物質(zhì)在水中溶解度并加以 解釋_。該物質(zhì) 可用上圖所示的物質(zhì) A 合成：物質(zhì) A 中碳原子雜化軌道類型為 _；一個(gè) A 分子中手性碳原子數(shù)目為_,3)在下圖中表示出四(三苯基

13、膦)鈀分子中配位鍵,_ gcm3,4)PCl5 是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在 148 液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，測(cè)得其中含有一種正四面體形 陽離子和一種正六面體形陰離子，熔體中 PCl 的鍵長只有 198 nm 和 206 nm 兩種，這兩種離子的化學(xué)式為_； 正四面體形陽離子的鍵角小于 PCl3 的鍵角原因?yàn)開 _；該晶體的晶胞如圖所示，立方體的晶胞邊 長為 a pm ，NA 為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度為,5) PBr5氣態(tài)分子的結(jié)構(gòu)與 PCl5 相似，它的熔體也能導(dǎo)電， 經(jīng)測(cè)定知其中只存在一種 PBr 鍵長，試用電離方程式解釋 PBr5 熔體能導(dǎo)電的原因_ _,解析

14、：(1)P 是 15 號(hào)元素，核外有 15 個(gè)電子，P 元素基態(tài),原子電子排布為1s22s22p63s23p3 ，價(jià)電子排布圖為,2)P 原子以正四面體的形態(tài)圍繞在鈀原子中心上，鈀原子與 P 原子形成 4 個(gè)單鍵，雜化軌道數(shù)為 4，鈀原子的雜化軌道類型 為 sp3；水為極性分子，四(三苯基膦)鈀分子為非極性分子，分 子極性不同，不相溶，所以該物質(zhì)在水中難溶；物質(zhì) A 中甲基 上的 C 采取 sp3 雜化類型，CN 為 sp 雜化，碳碳雙鍵為 sp2 雜化，連接 4 個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子為手性碳原子，如,圖所示,故一個(gè) A 分子中手性碳原子數(shù)目為 3 個(gè),3)配位鍵是由含有孤電子對(duì)的原子指

15、向含有空軌道的原子，Pd 含有空軌道、P 原子含有孤電子對(duì)，所以配位鍵由 P 原子指向 Pd 原子。(4)PCl5 是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在 148 液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，說明生成自由移動(dòng)的陰,對(duì)個(gè)數(shù)4，雜化方式是 sp3，PCl3分子中 P 原子有一對(duì)孤電子 于成鍵電子對(duì)間的排斥力，所以正四面體形陽離子的鍵角小于 PCl3 的鍵角，晶胞中 8 個(gè)PCl5 位于頂點(diǎn)，1 個(gè) PCl5 分子位于晶,能電離出能導(dǎo)電的陰陽離子，而產(chǎn)物中只存在一種 PBr 鍵長,答案：(1,2)sp3,不溶于水，水為極性分子，四(三苯基膦)鈀分子為,非極性分子，分子極性不同，故不相溶 sp、sp

16、2、sp3 3 (3,例 6(2016 年新課標(biāo)卷)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在,電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴},1)基態(tài) Ge 原子的核外電子排布式為Ar_，有,_個(gè)未成對(duì)電子,2)Ge 與 C 是同族元素，C 原子之間可以形成雙鍵、三鍵， 但 Ge 原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析， 原因是_,3)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原 因_ _,4)光催化還原 CO2 制備 CH4 反應(yīng)中，帶狀納米 Zn2GeO4 是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O 電負(fù)性由大至小的順序是 _,5)Ge 單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中 Ge 原子的雜化方式為 _，微粒之

17、間存在的作用力是_,6)晶胞有兩個(gè)基本要素： 原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，下圖,則 D 原子的坐標(biāo)參數(shù)為_,晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知 Ge 單晶的晶 計(jì)算式即可,胞參數(shù)a565.76 pm，其密度為_gcm3(列出,解析：(1)Ge 是32 號(hào)元素，位于元素周期表第四周期第A 族，基態(tài) Ge 原子的核外電子排布式為Ar 4s24p2 ；在其原子的 最外層的 2 個(gè)4s 電子是成對(duì)電子，2 個(gè) 4p 電子分別位于2 個(gè)不 同的軌道上，所以有2 個(gè)未成對(duì)的電子。(2)Ge 原子之間難以形 成雙鍵或三鍵的原因是鍺元素原子半徑大，難以通過“肩并 肩”方式形成鍵。(3)鍺鹵化

18、物都為分子晶體，分子之間通過 分子間作用力結(jié)合。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分 子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高。由于相對(duì)分子 質(zhì)量： GeCl4GeBr4GeI4 ，所以它們的熔沸點(diǎn)由低到高的順 序是： GeCl4GeBr4GeI4 。(4)元素的非金屬性越強(qiáng)，其吸引 電子的能力就越強(qiáng)，元素的電負(fù)性就越大。元素 Zn、Ge、O 的,非金屬性強(qiáng)弱順序是 OGeZn，所以這三種元素的電負(fù)性由 大至小的順序是 OGeZn。(5)Ge 單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)， 故 Ge 原子的雜化方式為 sp3 雜化；由于是同一元素的原子通過 共用電子對(duì)結(jié)合，所以微粒之間存在的作用力是非極性共價(jià)鍵,答案：(1)3d104s24p2 2 (2)鍺元素原子半徑大，難以通過“肩并肩”方式形成鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4 均為分子晶體。組成和結(jié)構(gòu)相似的 分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越 高。相對(duì)分子質(zhì)量 GeCl4GeBr4GeI4，所以熔沸點(diǎn) GeCl4 GeBr4GeI4 (4)OGeZn (5)sp3 共價(jià)鍵(或非極性共價(jià)鍵,例 7(2016年四川成都月考)A、B、C、D 是元素周期表中 前 36 號(hào)元素，它們的核電荷數(shù)依次增大。第二周期元素 A 原 子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的 2 倍且有 3 個(gè)能