第十章第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2013考綱要求1.理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。2.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。3.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)。4.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力的區(qū)別。考點一晶體常識1晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列結(jié)構(gòu)微粒無序排列性質(zhì)特征自范性有無熔點固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點科學(xué)方法對固體進行X­射線衍射實驗2.得到晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液

2、態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。3晶胞(1)概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體中晶胞的排列無隙并置無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。4晶格能(1)定義氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ·mol1。(2)影響因素離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。深度思考1判斷下列敘述是否正確：(1)固態(tài)物質(zhì)一定是晶體()(2)冰和固體碘晶體中相互作用力相同()(3)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性的

3、排列()(4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體()2(1)立方晶胞中，頂點、棱邊、面心依次被多少個晶胞共用？(2)六棱柱晶胞中，頂點、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被多少個晶胞共用？題組一晶胞中原子個數(shù)的計算1如圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞，則甲晶體中x與y的個數(shù)比是_，乙中a與b的個數(shù)比是_，丙中一個晶胞中有_個c離子和_個d離子。2下圖為離子晶體空間構(gòu)型示意圖：(陽離子，陰離子)以M代表陽離子，以N表示陰離子，寫出各離子晶體的組成表達式：A_、B_、C_。題組二晶體的密度及微粒間距離的計算3某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X()位于立方體的頂點，Y()位于立方體的中心。試分析：(1)晶體中每個Y同時

4、吸引_個X。(2)該晶體的化學(xué)式為_。(3)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol1，晶體的密度為g·cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為_cm。4如圖，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na或Cl所處的位置，這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。(1)請將其中代表Na的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(2)晶體中，在每個Na的周圍與它最接近的且距離相等的Na共有_個。(3)晶體中每一個重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面體的頂點上、面上、棱上的Na或Cl為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中C

5、l的個數(shù)等于_，即(填計算式)_；Na的個數(shù)等于_，即(填計算式)_。（4）與鈉離子等距的氯離子有個，它們圍成的幾何圖形是 (5)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mrg·mol1，食鹽晶體的密度為g·cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為_cm。5最近發(fā)現(xiàn)一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為()ATi14C13BTiCCTi4C4DTi4C36.測知氯化鈉晶體中相鄰的Na與Cl的距離為acm，該晶體密度為dg·cm3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為()A.B.C

6、.D.【反思?xì)w納】晶胞計算的思維方法(1)晶胞計算是晶體考查的重要知識點之一，也是考查學(xué)生分析問題、解決問題能力的較好素材。晶體結(jié)構(gòu)的計算常常涉及如下數(shù)據(jù)：晶體密度、NA、M、晶體體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，密度的表達式往往是列等式的依據(jù)。解決這類題，一是要掌握晶體“均攤法”的原理，二是要有扎實的立體幾何知識，三是要熟悉常見晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能融會貫通，舉一反三。(2)“均攤法”原理特別提醒在使用均攤法計算晶胞中微粒個數(shù)時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個晶胞所共有。(3)

7、晶體微粒與M、之間的關(guān)系若1個晶胞中含有x個微粒，則1mol晶胞中含有xmol微粒，其質(zhì)量為xMg(M為微粒的相對“分子”質(zhì)量)；又1個晶胞的質(zhì)量為a3g(a3為晶胞的體積)，則1mol晶胞的質(zhì)量為a3NAg，因此有xMa3NA?？键c二四種晶體性質(zhì)比較類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多數(shù)易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性，個別為半導(dǎo)體電和熱的

8、良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)類別及舉例所有非金屬氫化物(如水、硫化氫)、部分非金屬單質(zhì)(如鹵素X2)、部分非金屬氧化物(如CO2、SO2)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)深度思考1判斷下列說法是否正確：(1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子()(2)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子()(3)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高()(4)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低

9、()2CO2和SiO2在物理性質(zhì)上有較大差異，而在化學(xué)性質(zhì)上卻有較多相似，你知道原因嗎？答案決定二者物理性質(zhì)的因素：晶體類型及結(jié)構(gòu)、微粒間的作用力，CO2是分子晶體，其微弱的分子間作用力是其決定因素，SiO2是原子晶體，其牢固的化學(xué)鍵是其決定因素。二者的化學(xué)性質(zhì)均由其內(nèi)部的化學(xué)鍵決定，而CO與SiO鍵都是極性鍵。特別提醒(1)原子晶體的熔點不一定比離子晶體高，如石英的熔點為1710，MgO的熔點為2852。(2)金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如Na的熔點為97，尿素的熔點為132.7。3在下列物質(zhì)中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4

10、、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石。(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是_；(2)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵的離子晶體是_；(3)其中既含有離子鍵，又含有極性共價鍵和配位鍵的離子晶體是_；(4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價鍵的離子晶體是_；(5)其中含有極性共價鍵的非極性分子是_；(6)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的非極性分子是_；(7)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的極性分子是_。(8)其中含有極性共價鍵的原子晶體是_。題組一晶體類型的判斷1有下列八種晶體：A.水晶B冰醋酸C氧化鎂D白磷E晶體氬F鋁G氯化銨H金剛石。用序號回答下列問題：(1)直接由原子構(gòu)成的晶體是_，

11、屬于原子晶體的化合物是_。(2)由極性分子構(gòu)成的晶體是_，含有共價鍵的離子晶體是_，屬于分子晶體的單質(zhì)是_。(3)在一定條件下能導(dǎo)電而不發(fā)生化學(xué)變化的是_，受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是_，需克服共價鍵的是_。2現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點()數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1410Na：98HCl：115KCl：776硼晶體：2300K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：51CsCl：645據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于_晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是_。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是_(填序號)。有金屬光澤導(dǎo)

12、電性導(dǎo)熱性延展性(3)C組中HF熔點反常是由于_。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是_(填序號)。硬度小水溶液能導(dǎo)電固體能導(dǎo)電熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因為_。3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，對這三種晶體進行實驗，結(jié)果如表：序號熔點/硬度水溶性導(dǎo)電性水溶液與Ag反應(yīng)A811較大易溶水溶液或熔融導(dǎo)電白色沉淀B3500很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C114.2很小易溶液態(tài)不導(dǎo)電白色沉淀(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

13、用力分別是A_、B_、C_。規(guī)律與方法晶體類型的5種判斷方法1依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷(1)離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵。(2)原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵。(3)分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。(4)金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。2依據(jù)物質(zhì)的分類判斷(1)金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。(2)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)有機物(除有機鹽外)是

14、分子晶體。(3)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。(4)金屬單質(zhì)是金屬晶體。3依據(jù)晶體的熔點判斷(1)離子晶體的熔點較高。(2)原子晶體熔點高。(3)分子晶體熔點低。(4)金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹?依據(jù)導(dǎo)電性判斷(1)離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導(dǎo)電。(2)原子晶體一般為非導(dǎo)體。(3)分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導(dǎo)電。(4)金屬晶體是電的良導(dǎo)體。5依據(jù)硬度和機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

15、屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。注意(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。(2)石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價鍵的鍵長為1.42×1010m，比金剛石中碳碳共價鍵的鍵長(鍵長為1.54×1010m)短，所以熔、沸點高于金剛石。(3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，熔、沸點低(熔點190)。(4)合金的硬度比成分金屬大，熔、沸點比成分金屬低。題組二晶體熔、沸點的比較4下列分子晶體中，關(guān)于熔、沸點高低的敘述中，正確的是()ACl2>I2BSiCl4<CCl4CNH3>PH3DC(CH3)4

16、>CH3CH2CH2CH2CH36下列各組物質(zhì)中，按熔點由低到高的順序排列正確的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlABCD規(guī)律方法分類比較晶體的熔、沸點1不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律原子晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等沸點很高，如汞、鎵、銫等沸點很低，金屬晶體一般不參與比較。2原子晶體由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高。如熔點：金剛石>石英>碳化硅>硅。3離子晶體一般地說，陰、陽離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用就越強，其離子晶體的

17、熔、沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。4分子晶體(1)分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。(2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F(xiàn)2<Cl2<Br2<I2。(3)組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。5金屬晶體金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔

18、、沸點就越高，如熔、沸點：Na<Mg<Al，Li>Na>K>Rb>Cs。特別提醒(1)金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔點很高，如汞、鎵、銫等熔點很低。(2)金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如金屬晶體Na晶體的熔點(98)小于分子晶體AlCl3晶體的熔點(190)。(3)并非存在氫鍵的分子晶體的熔、沸點就高，分子內(nèi)形成氫鍵，一般會使分子晶體的熔、沸點降低。例如鄰羥基苯甲醛()由于形成分子內(nèi)氫鍵，比對羥基苯甲醛()的熔、沸點低?？键c四幾種常見的晶體模型1原子晶體(金剛石和二氧化硅)(1)金剛石晶體中，每個C與另外4個C形成共價鍵，CC鍵之間的夾角

19、是109°28，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價鍵有2mol。(2)SiO2晶體中，每個Si原子與4個O成鍵，每個O原子與2個硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子。2分子晶體(1)干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。(2)冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氫鍵”。3離子晶體(1)NaCl型：在晶體中，每個Na同時吸引6個Cl，每個Cl同時吸引6個Na，配位數(shù)為6。每個晶胞含4個Na和4個Cl。(2)CsCl型：在晶體中，每個Cl吸引8

20、個Cs，每個Cs吸引8個Cl，配位數(shù)為8。4石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。5常見金屬晶體的原子堆積模型結(jié)構(gòu)型式常見金屬配位數(shù)晶胞面心立方最密堆積A1Cu、Ag、Au12體心立方堆積A2Na、K、Fe8六方最密堆積A3Mg、Zn、Ti12特別提醒(1)判斷某種微粒周圍等距且緊鄰的微粒數(shù)目時，要注意運用三維想象法。如NaCl晶體中，Na周圍的Na數(shù)目(Na用“”表示)：每個面上有4個，共計12個。(2)常考的幾種晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的

21、空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)題中信息給出與某種晶體空間結(jié)構(gòu)相同時，可以直接套用某種結(jié)構(gòu)。深度思考1在晶體模型中，金剛石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意義一樣嗎？分子晶體中有化學(xué)鍵嗎？答案不一樣，金剛石中表示的是CC共價鍵，而干冰中的“棍”表示分子間作用力，分子晶體中多數(shù)含有化學(xué)鍵(如CO2中的C=O鍵)，少數(shù)則無(如稀有氣體形成的晶體)。2下列排列方式中，A.ABCABCABCBABABABABABCABBAABBADABCCBAABCCBA，屬于鎂型堆積方式的是_；屬于銅型堆積方式的是_。答案BA題組一依據(jù)晶胞判斷晶體類型1下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞示意圖(未按順序排序)。與冰的晶體類型

22、相同的是_(請用相應(yīng)的編號填寫)。題組二對晶胞結(jié)構(gòu)的考查2下面有關(guān)晶體的敘述中，不正確的是()A金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳原子B氯化鈉晶體中，每個Na周圍距離相等的Na共有6個C氯化銫晶體中，每個Cs周圍緊鄰8個ClD干冰晶體中，每個CO2分子周圍緊鄰12個CO2分子題組三教材習(xí)題回扣4(選修3P822)下列各物質(zhì)的晶體中，晶體類型相同的是()AO2和SiO2BNaI和I2CCO2和H2O DCCl4和NaCl5(選修3P841)在單質(zhì)的晶體中，一定不存在()A離子鍵B分子間作用力C共價鍵D金屬離子與自由電子間的作用6(選修3P847)X和Y兩種元素的核電荷

23、數(shù)之和為22，X的原子核外電子數(shù)比Y的少6個。下列說法中不正確的是()AX的單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體BY的單質(zhì)為原子晶體CX與Y形成的化合物固態(tài)時為分子晶體DX與碳形成的化合物為分子晶體7(選修3P848)下列各組物質(zhì)熔化或升華時，所克服的粒子間作用屬于同種類型的是()ANa2O和SiO2熔化BMg和S熔化C氯化鈉和蔗糖熔化D碘和干冰升華8(選修3P8513改編)下表列出了鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX4)的熔點：NaXNaFNaClNaBrNaI熔點/995801775651SiX4SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點/90.270.45.2120.5(1)從表中可以看出，鈉的鹵化

24、物的熔點比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點高很多，原因是_。(2)鈉的鹵化物熔點按F、Cl、Br、I的順序依次降低，而硅的鹵化物的熔點依次升高的原因是_?？紙鲈}1.(15分)五種元素A、B、C、D、E，其中A元素形成的原子核內(nèi)只有一個質(zhì)子；B的基態(tài)原子s能級的總電子數(shù)比p能級的總電子數(shù)多1；C元素的原子最外層電子數(shù)是次外層的3倍；D在B的下一周期，在同周期元素中，D形成的簡單離子半徑最小；E是形成化合物種類最多的元素。(1)A、E形成的化合物E2A2分子中鍵和鍵數(shù)目之比為_；B、C、D三元素的第一電離能由大到小的順序為_(填元素符號，下同)；A、B、C電負(fù)性由大到小的順序為_。(2)與PH3相比，BA3易液化的主要原因是_；BA3分子中鍵角_(填“>”、“<”或“”)109°28，原因是_。(3)BC的立體構(gòu)型為_。BC中B原子軌道的雜化類型為_。(4)化合物DB是人工合成的半導(dǎo)體材料，它的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石(右圖為金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)模型)相似，DB晶胞的邊長為acm。該晶體的密度為_g·cm3(NA表示阿伏加德羅常數(shù)，DB的摩爾質(zhì)量為bg·mol1)。2下列7種物質(zhì)：白磷(P4)水晶氯化銨氫氧化鈣氟化