教輔：高考化學復習之晶體結構與性質

1、第31講 晶體結構與性質,考綱導視,考綱定位,1.了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結構微粒、微粒間 作用力的區(qū)別,2.了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質的影響。 3.了解分子晶體結構與性質的關系,4.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶 體的結構與性質的關系,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。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行相關 的計算,基礎反饋 正誤判斷，正確的畫“”，錯誤的畫“”。 (1)離子晶體中每個離子周圍均吸引著 6 個帶相反電荷的離,子,2)分子晶體的熔沸點很低，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鍵相結合,4)金屬導電的原因是在外電場作用下金屬產生自由電子,電子定向運動,個 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,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，其化學式,為 C3N4,7)在 CaF2 晶體,中，每個晶胞平均占有 4,8)在金剛石晶體,中，碳原子與碳碳鍵個數(shù),的比為 12,9)金屬晶體的熔點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,考點一 晶體和晶胞,知識梳理,1晶體與非晶體,有,

3、無,有,無,固定,不固定,2.晶胞,1)晶胞：是描述晶體結構的基本單元。 (2)晶體與晶胞的關系：整個晶體可以看作由數(shù)量巨大的晶 胞“_”而成，晶胞是晶體結構中的基本重復單元，晶胞 的結構可以反映晶體的結構。 (3)晶胞中粒子數(shù)目的計算均攤法：如某個粒子為 n 個,1 n,晶胞所共有，則該粒子有_屬于這個晶胞,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。 與離子晶體性質的關系：晶格能越大，形成

4、的離子晶體 越_，且熔點越_，硬度越_,考點集訓】 例 1(2016 年河北邢臺模擬)磁光存儲的研究是 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構示意圖(白球均,在六棱柱內)，則該晶體物質的化學式可表示為,A.Mn2Bi,B.MnBi,C.MnBi3,D.Mn4Bi3,解析：由晶體的結構示意圖可知：白球代表 Bi 原子，且均 在六棱柱內，所以 Bi 為6 個。黑球代表 Mn 原子，個數(shù)為12,答案：B,11,方法技巧,晶胞組成的計算規(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、計算同樣可用均攤 法，其關鍵仍然是確定一個粒子為幾個晶胞所共有。例如，石 墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形，其頂點 1 個碳原子對六邊,又如，在六棱柱晶胞(如圖所示 MgB2 的晶胞)中，頂點上的 原子為 6 個晶胞(同層 3 個，上層或下層各 3 個)共有，底面上,原子個數(shù)為 6,例 2(2015 年新課標卷節(jié)選)O 和 Na 能夠形成化合物 F， 其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù) a0.566 nm，F(xiàn) 的化學式為 _；晶胞中 O 原子的配位數(shù)為_；列式計算晶體 F 的密度(gcm3)_,2)該晶體中Xn中n_,例 3元素 X 的某價態(tài)離子 Xn中所有電子正好充滿 K、L、 M 三個電子層，它與

6、 N3形成的晶體結構如圖所示,1)該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)比為_,3)X 元素的原子序數(shù)是_,4)晶體中每個 N3被_個等距離的Xn包圍,答案：(1)31 (2)1 (3)29 (4)6,方法技巧 晶體微粒與 M(摩爾質量，gmol1)、(晶體密度，gcm3) 之間的關系,若 1 個晶胞中含有 x 個微粒，則 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其質量為 xM g；又1 個晶胞的質量為a3 g(a3為晶胞的體 積，單位為 cm3)，則1 mol晶胞的質量為a3NA g，因此有 xM a3NA,考點二,晶體類型的結構和性質,1四種晶體的比較,分子,原子,陰、陽離子,分子間,共價鍵,金屬鍵

7、,離子鍵,知識梳理,作用力,續(xù)表,2.晶體熔、沸點的比較,原子晶體,離子晶體,1)不同類型晶體熔、沸點的比較,分子晶體,不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：_,_,小,短,大,強,金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點很,高，汞、銫等熔、沸點很低,高,2)同種類型晶體熔、沸點的比較。 原子晶體：( 比較共價鍵) 原子半徑越_鍵長越 _鍵能越_共價鍵越_熔、沸點越_。 如熔點：金剛石_碳化硅_晶體硅,多,小,大,高,大,離子晶體：(比較離子鍵強弱或晶格能大小)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、沸點就越_，如 熔點：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_， 物質的熔、沸點越_；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常 地_ 。如 H2O_H2Te_H2Se_H2S ；組成和 結構相似的分子晶體，相對分子質量越_ ，熔、沸點越 _，如 SnH4_GeH4_SiH4_CH4；組成和結 構不相似的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、 沸點越高，如 CON2，CH3OHCH3CH3；同分異構體，支鏈越 多，熔、沸點越低。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，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：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,考點集訓,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，對這三種晶體進行實驗，結果如下 表,1)晶體的化學式分別為 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 應為原子晶體，

10、只 能為金剛石，微粒間的作用力為共價鍵；C 應為分子晶體，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 共價鍵 范德華力,方法技巧,晶體類型的判斷方法,1)依據(jù)構成晶體的微粒和微粒間的作用判斷：離子晶體的 構成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用力是離子鍵；原子晶體 的構成微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵；分子晶體的構 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)物質的類別判斷：金屬氧化物(如 K2O、Na2O2等)、 強堿(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(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)是分子晶體；常見的單質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、合金是金屬晶體,3)依據(jù)晶體的熔點判斷：離子晶體的熔點較高；原子晶體 熔點高；分子晶體熔點低；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當 低的,4)依據(jù)導電性判斷：離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導 電；原子晶體一般為非導體；分子晶體為非導體，而分子晶體 中的電解質(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子 內的

12、化學鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導電；金屬晶體是 電的良導體,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)磷元素在生產和生活中有廣泛,的應用,1)P 原子的價電子排布圖為_。 (2)四(三苯基膦)鈀分子結構如下圖,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_；判斷該物質在水中溶解度并加以 解釋_。該物質 可用上圖所示的物質 A 合成：物質 A 中碳原子雜化軌道類型為 _；一個 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，形成一種能導電的熔體，測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，這兩種離子的化學式為_； 正四面體形陽離子的鍵角小于 PCl3 的鍵角原因為_ _；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)分子的結構與 PCl5 相似，它的熔體也能導電， 經測定知其中只存在一種 PBr 鍵長，試用電離方程式解釋 PBr5 熔體能導電的原因_ _,解析

14、：(1)P 是 15 號元素，核外有 15 個電子，P 元素基態(tài),原子電子排布為1s22s22p63s23p3 ，價電子排布圖為,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，所以該物質在水中難溶；物質 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 個不同原子或原子團的碳原子為手性碳原子，如,圖所示,故一個 A 分子中手性碳原子數(shù)目為 3 個,3)配位鍵是由含有孤電子對的原子指

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，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，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰,對個數(shù)4，雜化方式是 sp3，PCl3分子中 P 原子有一對孤電子 于成鍵電子對間的排斥力，所以正四面體形陽離子的鍵角小于 PCl3 的鍵角，晶胞中 8 個PCl5 位于頂點，1 個 PCl5 分子位于晶,能電離出能導電的陰陽離子，而產物中只存在一種 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 年新課標卷)鍺(Ge)是典型的半導體元素，在,電子、材料等領域應用廣泛?；卮鹣铝袉栴},1)基態(tài) Ge 原子的核外電子排布式為Ar_，有,_個未成對電子,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。從原子結構角度分析， 原因是_,3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原 因_ _,4)光催化還原 CO2 制備 CH4 反應中，帶狀納米 Zn2GeO4 是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、O 電負性由大至小的順序是 _,5)Ge 單晶具有金剛石型結構，其中 Ge 原子的雜化方式為 _，微粒之

17、間存在的作用力是_,6)晶胞有兩個基本要素： 原子坐標參數(shù)，表示晶胞內部各原子的相對位置，下圖,則 D 原子的坐標參數(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4s 電子是成對電子，2 個 4p 電子分別位于2 個不 同的軌道上，所以有2 個未成對的電子。(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 分子間作用力結合。對于組成和結構相似的分子晶體，相對分 子質量越大，分子間作用力越大，熔沸點越高。由于相對分子 質量： GeCl4GeBr4GeI4 ，所以它們的熔沸點由低到高的順 序是： GeCl4GeBr4GeI4 。(4)元素的非金屬性越強，其吸引 電子的能力就越強，元素的電負性就越大。元素 Zn、Ge、O 的,非金屬性強弱順序是 OGeZn，所以這三種元素的電負性由 大至小的順序是 OGeZn。(5)Ge 單晶具有金剛石型結構， 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 共用電子對結合，所以微粒之間存在的作用力是非極性共價鍵,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。組成和結構相似的 分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，熔沸點越 高。相對分子質量 GeCl4GeBr4GeI4，所以熔沸點 GeCl4 GeBr4GeI4 (4)OGeZn (5)sp3 共價鍵(或非極性共價鍵,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 子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的 2 倍且有 3 個能