2025屆高考一輪復(fù)習(xí) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 學(xué)案

第十一單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【高考考情分析】1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以非選擇題呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要有以下兩個(gè)方面：（1）晶體類型的判斷，晶體熔沸點(diǎn)的判斷；（2）晶體的密度、晶胞參數(shù)、核間距計(jì)算、晶體中原子的空間位置判斷；2.從命題死路上看，側(cè)重以陌生物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)為情境載體考查晶體的密度、晶胞參數(shù)計(jì)算、晶體中原子的空間位置判斷等。3.根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：（1）晶胞中配位數(shù)、微粒間距離及原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)判斷；（2）晶體化學(xué)式的計(jì)算及晶體密度的計(jì)算；（3）晶體類型的判斷、熔點(diǎn)差異原因及熔沸點(diǎn)高低的比較等。【基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)】一、晶體和晶胞1.晶體與非晶體的比較項(xiàng)目晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒在三維空間里呈周期性有序排列結(jié)構(gòu)微粒無(wú)序排列性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性無(wú)各向異性區(qū)別方法熔點(diǎn)法有固定熔點(diǎn)無(wú)固定熔點(diǎn)X-射線對(duì)固體進(jìn)行X-射線衍射實(shí)驗(yàn)2.獲得晶體的三種途徑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(wú)隙并置”①“無(wú)隙”：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。②“并置”：所有晶胞都是平行排列、取向相同。4.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算方法——均攤法晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有,那么,每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是1/n。(1)長(zhǎng)方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算(2)非長(zhǎng)方體：如三棱柱【基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)】二、四種晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較1.四種晶體的比較晶體類型分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽(yáng)離子、自由電子陰、陽(yáng)離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價(jià)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(diǎn)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難溶于常見(jiàn)溶劑大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，有的溶于水后導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，在水溶液中或熔融狀態(tài)下導(dǎo)電物質(zhì)類別及實(shí)例大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)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(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)2.離子晶體的晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，通常取正值。單位：kJ·mol－1。(2)影響因素①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。②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)系晶格能是最能反映離子晶體穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)。晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點(diǎn)越高，硬度越大。3.物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低比較的規(guī)律(1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較①不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。②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。(2)同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較①共價(jià)晶體原子半徑越小→鍵長(zhǎng)越短→鍵能越大→熔、沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞硅。②離子晶體一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則晶格能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。③分子晶體a.分子間范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，其分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CH3Cl＞CH3CH3。d.同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。如CH3CH2CH2CH2CH3>>。④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)，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：Na＜Mg＜Al?！镜湫屠}復(fù)習(xí)】1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“?”)。(1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子?()(2)在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子?()(3)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高?()(4)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低?()(5)離子晶體一定都含有金屬元素?()(6)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體?()答案：√????√2.【深度思考】用“>”或“<”填空:(1)晶體熔點(diǎn):CF4CCl4CBr4CI4(2)硬度:金剛石碳化硅晶體硅(3)熔點(diǎn):NaMgAl(4)晶格能:NaFNaClNaBrNaI答案(1)＜＜＜(2)＞＞(3)＜＜(4)＞＞＞3.NF3可由NH3和F2在Cu作催化劑條件下反應(yīng)直接得到:4NH3+3F2NF3+3NH4F。上述化學(xué)方程式中的5種物質(zhì)所屬的晶體類型有(填序號(hào))。a.離子晶體b.分子晶體c.共價(jià)晶體d.金屬晶體答案abd4.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:熔點(diǎn)/℃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態(tài)導(dǎo)電白色沉淀B3500很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C-114.2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)晶體中微粒間作用力分別是A、B、C。答案(1)NaClCHCl(2)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體(3)離子鍵共價(jià)鍵范德華力5.(1)Al2O3、SiC、Si、金剛石中屬于共價(jià)晶體的有,其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?理由是。(2)干冰、冰二者的熔點(diǎn)較高的是,其理由是。(3)CS2熔、沸點(diǎn)高于CO2的理由是 。(4)BN、MgBr2、SiCl4的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)? 。(5)NaF的熔點(diǎn)(填“>”“=”或“<”)B的熔點(diǎn),其原因是。答案(1)SiC、Si、金剛石金剛石>SiC>SiC—C鍵、C—Si鍵、Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)依次增大,鍵能依次減小,熔點(diǎn)依次降低(2)冰冰晶體中分子間存在氫鍵(3)CS2和CO2均為分子晶體,CS2的相對(duì)分子質(zhì)量大,分子間作用力大,因此CS2熔、沸點(diǎn)高于CO2(4)BN>MgBr2>SiCl4(5)>兩者均為離子化合物,且離子所帶電荷數(shù)均為1,但后者離子半徑大,離子鍵較弱,因此熔點(diǎn)較低6.(1)Zn與S形成的化合物晶體的晶胞如圖a所示。(a)①在1個(gè)晶胞中,Zn2+的數(shù)目為。②該化合物的化學(xué)式為。(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,圖b為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖,則每個(gè)晶胞中含有B原子的個(gè)數(shù)為,該功能陶瓷的化學(xué)式為。(b)A.原溶液中一定含有SB.原溶液中一定含有NC.原溶液中一定含有Cl-D.原溶液中一定含有Fe3+答案(1)①4②ZnS(2)2BN7.(1)ZnS的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位數(shù)為。(2)某離子晶體晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示。X()位于立方體頂點(diǎn),Y()位于立方體中心。設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg/mol,晶體的密度為ρg/cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中兩個(gè)距離最近的X之間的距離為cm。(3)用晶體的X-射線衍射法可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)。對(duì)金屬銅的測(cè)定得到以下結(jié)果:晶胞為面心立方最密堆積,邊長(zhǎng)為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm-3,則銅晶胞的體積是cm3,晶胞的質(zhì)量是g,阿伏加德羅常數(shù)為[列式計(jì)算,已知Ar(Cu)=63.6]。(4)B、E兩種元素形成的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖(白色球代表B原子)。已知B、E的原子半徑分別為apm、bpm。在該晶胞中,B原子的配位數(shù)為。該晶胞的空間利用率φ為 。答案(1)4(2)?(3)4.70×10-234.23×10-22NA=≈6.01×1023mol-1(4)6×100%【基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)】三、五類晶體結(jié)構(gòu)模型1.原子晶體①金剛石晶體中,每個(gè)C與另外4個(gè)C形成共價(jià)鍵,碳原子采取sp3雜化,C—C鍵之間的夾角是109°28′,最小的環(huán)是6元環(huán),每個(gè)C被12個(gè)環(huán)共用。金剛石晶胞中,內(nèi)部C在體對(duì)角線的處。每個(gè)晶胞含8個(gè)C。②SiO2晶體中,每個(gè)Si原子與4個(gè)O成鍵,每個(gè)O原子與2個(gè)硅原子成鍵,最小的環(huán)是12元環(huán),在“硅氧”四面體中,處于中心的是硅原子。1molSiO2晶體中含Si—O鍵數(shù)目為4NA,在SiO2晶體中Si、O原子均采取sp3雜化。2.分子晶體①干冰晶體中,每個(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子有12個(gè),屬于分子密堆積。晶胞中含有4個(gè)CO2分子。同類晶體還有晶體I2、晶體O2等。②冰的結(jié)構(gòu)模型中,每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接,含1molH2O的冰中,最多可形成2mol氫鍵。晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似,含有8個(gè)H2O。3.混合晶體——石墨①石墨層狀晶體中,層與層之間的作用是范德華力。②平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2,C原子采取的雜化方式是sp2。③每層中存在σ鍵和π鍵,還有金屬鍵。④C—C的鍵長(zhǎng)比金剛石的C—C鍵長(zhǎng)短,熔點(diǎn)比金剛石的高。⑤能導(dǎo)電。?4.金屬晶體晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解簡(jiǎn)單立方堆積典型代表Po，配位數(shù)為6，空間利用率52%面心立方最密堆積又稱為A1型或銅型，典型代表Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率74%體心立方堆積又稱為A2型或鉀型，典型代表Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率8。六方最密堆積又稱為A3型或鎂型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率74%。5.離子晶體晶體晶體結(jié)構(gòu)晶體詳解NaCl型①每個(gè)Na＋(Cl－)周?chē)染嗲揖o鄰的Cl－(Na＋)有6個(gè)，每個(gè)Na＋周?chē)染嗲揖o鄰的Na＋有12個(gè)；②每個(gè)晶胞中含4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－CsCl型①每個(gè)Cs＋周?chē)染嗲揖o鄰的Cl－有8個(gè)，每個(gè)Cs＋(Cl－)周?chē)染嗲揖o鄰的Cs＋(Cl－)有6個(gè)；②如圖為8個(gè)晶胞，每個(gè)晶胞中含1個(gè)Cs＋、1個(gè)Cl－【典型例題復(fù)習(xí)】1.碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)在石墨烯晶體中,每個(gè)C原子連接個(gè)六元環(huán),每個(gè)六元環(huán)占有個(gè)C原子。(2)在金剛石晶體中,C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個(gè)C原子連接個(gè)六元環(huán),六元環(huán)中最多有個(gè)C原子在同一平面。答案(1)32(2)1242.下列是鈉、釙、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞(未按順序排序)。?(1)辨別晶胞(請(qǐng)?zhí)钕鄳?yīng)的編號(hào))。①鈉晶胞是;②釙晶胞是;③金剛石晶胞是;

④干冰晶胞是;⑤氯