第13章學(xué)案65晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、學(xué)案65晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)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、原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。知識點一晶體與非晶體1晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒_排列結(jié)構(gòu)微粒_排列性質(zhì)特征自范性熔點異同表現(xiàn)二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的_科學(xué)方法對固體進行_實驗2.得到晶體的途徑(1)_。(2)_。(3)_。3晶胞(1)概念描述晶體結(jié)構(gòu)的_。(2)晶體中晶胞的排列無隙并置無隙：相鄰晶

2、胞之間沒有_。并置：所有晶胞_排列、_相同。知識點二分子晶體與原子晶體1分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(1)晶體中只含_。(2)分子間作用力為_，也可能有_。(3)分子密堆積：一個分子周圍通常有_個緊鄰的分子。2原子晶體的結(jié)構(gòu)特點(1)晶體中只含原子。(2)原子間以_結(jié)合。問題思考1具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體嗎？晶胞是否一定為“平行六面體”？知識點三金屬晶體1金屬鍵(1)“電子氣理論”要點該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的_形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被_所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。(2)金屬晶體是由_、_通過_形成的一種“巨分子”。金屬鍵的強度_。2金屬晶體的幾種堆積模型堆積模型

3、采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞簡單立方Po52%鉀型Na、K、Fe68%鎂型Mg、Zn、Ti74%12銅型Cu、Ag、Au74%知識點四離子晶體1離子晶體(1)概念離子鍵：_間通過_(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化學(xué)鍵。離子晶體：由陽離子和陰離子通過_結(jié)合而成的晶體。(2)決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素幾何因素：即_。電荷因素，即陰、陽離子電荷不同，配位數(shù)必然不同。鍵性因素：離子鍵的純粹程度。(3)一般物理性質(zhì)一般地說，離子晶體具有較高的_點和_點，較大的_、難于壓縮。這些性質(zhì)都是因為離子晶體中存在著較強的離子鍵。若要破壞這種作用需要較多的能量。2晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1摩爾

4、離子晶體_的能量，單位kJ·mol1，通常取正值。(2)大小及與其他量的關(guān)系晶格能是最能反映離子晶體_的數(shù)據(jù)。在離子晶體中，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越大，則晶格能越大。晶格能越大，陰、陽離子間的離子鍵就越強，形成的離子晶體就越穩(wěn)定，而且熔點高，硬度大。知識點五幾種常見的晶體模型(1)原子晶體(金剛石和二氧化硅)金剛石晶體中，每個C與另外_個C形成共價鍵，CC鍵之間的夾角是_，最小的環(huán)是_元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中，形成的共價鍵有_ mol。SiO2晶體中，每個Si原子與_個O成鍵，每個O原子與_個硅原子成鍵，最小的環(huán)是_元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是_原子。(2)

5、分子晶體干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有_個。冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的_個水分子以氫鍵相連接，1 mol 冰中，有_ mol“氫鍵”。(3)離子晶體NaCl型：在晶體中，每個Na同時吸引_個Cl，每個Cl同時吸引_個Na，配位數(shù)為_。每個晶胞含_個Na和_個Cl。CsCl型：在晶體中，每個Cl吸引_個Cs，每個Cs吸引_個Cl，配位數(shù)為_。(4)石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是_，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是_，C原子采取的雜化方式是_。問題思考2在晶體模型中，金剛石中的“鐵棍”和干冰中的“鐵棍”表示的意義一樣嗎？分子晶體中有化學(xué)鍵嗎？一、晶體基

6、本類型和性質(zhì)的比較類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體概念分子間靠分子間作用力結(jié)合而成的晶體原子之間以共價鍵結(jié)合而形成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體金屬陽離子和自由電子以金屬鍵結(jié)合而形成的晶體陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體構(gòu)成粒子結(jié)構(gòu)粒子間的相互作用力性質(zhì)硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低有的很高，有的很低溶解性相似相溶導(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)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電延展性無無良好無物質(zhì)類別及舉例大多數(shù)非金屬單質(zhì)(如P4、Cl2)、氣態(tài)氫化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金屬氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、絕大

7、多數(shù)有機物(如CH4，有機鹽除外)一部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，一部分非金屬化合物(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)典例導(dǎo)悟1(2010·黃岡質(zhì)檢)下列敘述正確的是()A分子晶體中的每個分子內(nèi)一定含有共價鍵B原子晶體中的相鄰原子間只存在非極性共價鍵C離子晶體中可能含有共價鍵D金屬晶體的熔點和沸點都很高二、晶體的有關(guān)計算1確定晶體組成的方法均攤法均攤法：指每個晶胞平均擁有的粒子數(shù)目。如：某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子有1/n屬于一個晶胞。(1)長方體形(正

8、方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻處于頂點的粒子，同時為_個晶胞共有，每個粒子對晶胞的貢獻為_。處于棱上的粒子，同時為_個晶胞共有，每個粒子對晶胞的貢獻為_。處于面上的粒子，同時為_個晶胞共有，每個粒子對晶胞的貢獻為_。處于體心的粒子，則完全屬于該晶胞，對晶胞的貢獻為_。(2)非長方體形(正方體)晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)6個碳原子排成六邊形，其頂點的1個碳原子對六邊形的貢獻為1/3。典例導(dǎo)悟2右圖為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單元。(1)在該物質(zhì)的晶體中，每個鈦離子周圍與它最近且等距離的鈦原子共有_個。(2)該晶體中，元素氧

9、、鈦、鈣的個數(shù)比是_。2晶體密度(或微粒間距離)的計算解題思路知道微粒間距離晶胞體積密度，或已知密度求微粒間距離。典例導(dǎo)悟3右圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中的最小重復(fù)單元)，已知晶體中兩個最近的Cs核間距離為a cm，氯化銫的相對分子質(zhì)量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則氯化銫晶體密度是()A. g·cm3 B.g·cm3C. g·cm3 D. g·cm3題組一晶體的“分割”與計算12011·課標(biāo)全國卷37(5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有_個氮原

10、子、_個硼原子、立方氮化硼的密度是_g·cm3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值。阿伏加德羅常數(shù)為NA)。22011·山東理綜32(4)CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu)，已知CaO晶體密度為a g·cm3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則CaO晶胞體積為_cm3。3(2010·全國理綜，13)下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是()A最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子B最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為12C最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子D存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂點4.2010·全國課標(biāo)卷，37(4)X、Y、Z

11、可形成立方晶體結(jié)構(gòu)的化合物，其晶胞中X占據(jù)所有棱的中心，Y位于頂角，Z處于體心位置，則該晶體的組成為XYZ_。52010·山東理綜，32(4)鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4處于立方晶胞頂點，Ba2處于晶胞中心，O2處于晶胞棱邊中心。該化合物化學(xué)式為_，每個Ba2與_個O2配位。題組二晶體的類型與晶體的性質(zhì)6(2011·江蘇21A)原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數(shù)為29?；卮鹣铝袉栴}：(1)Y2X2分子中Y原子軌道

12、的雜化類型為_，1 mol Y2X2含有鍵的數(shù)目為_。(2)化合物ZX3的沸點比化合物YX4的高，其主要原因是_。(3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是_。(4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是_，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物HnWCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。7(2010·浙江理綜，8)有X、Y、Z、W、M五種短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X與M2具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；離子半徑：Z2>W；Y的單質(zhì)晶體熔點高、硬度大，是一種重要的半導(dǎo)體材料。下列說法中，正確的是()A

13、X、M兩種元素只能形成X2M型化合物B由于W、Z、M元素的氫化物相對分子質(zhì)量依次減小，所以其沸點依次降低C元素Y、Z、W的單質(zhì)晶體屬于同種類型的晶體D元素W和M的某些單質(zhì)可作為水處理中的消毒劑82010·海南，19()金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：(1)Ni原子的核外電子排布式為_；(2)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點NiO_FeO(填“<”或“>”)；(3)NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為_、_；(4)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶

14、胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。該合金的化學(xué)式為_；題組一晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1下列關(guān)于晶體的說法正確的是()A在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子B在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子C原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高D分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低2(2011·惠州調(diào)研)下列性質(zhì)適合分子晶體的是()熔點1 070 ，易溶于水，水溶液導(dǎo)電熔點10.31 ，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電能溶于CS2，熔點112.8 ，沸點444.6 熔點97.81 ，質(zhì)軟導(dǎo)電，密度為0.97 g·cm3A B C D題組二常見晶體及其結(jié)構(gòu)的認識3如下圖表示一些晶體中的某些結(jié)構(gòu)，它們分別是NaCl、CsCl、干冰

15、、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一種的某一部分。(1)其中代表金剛石的是(填編號字母，下同)_，其中每個碳原子與_個碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于_晶體。(2)其中代表石墨的是_，其中每個正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為_個。(3)其中代表NaCl的是_，每個Na周圍與它最接近且距離相等的Na有_個。(4)代表CsCl的是_，它屬于_晶體，每個Cs與_個Cl緊鄰。(5)代表干冰的是_，它屬于_晶體，每個CO2分子與_個CO2分子緊鄰。題組三晶體的有關(guān)計算4(2011·沈陽質(zhì)檢)最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團簇分子，如右圖所示。圖中頂點和面心的原子都是鈦原子，棱的中心和體心的原

16、子都是碳原子，該分子的化學(xué)式是()ATi13C14 BTi14C13CTi4C5 DTiC5(2011·西安聯(lián)考)金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)是面心立方體，即在立方體的8個頂點及各個面的中心各有一個金原子，每個金原子被相鄰的晶胞所共用(右圖)。金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。(1)金晶體每個晶胞中含有_個金原子。(2)欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定_。(3)一個晶胞的體積是_。(4)金晶體的密度是_。題組四綜合探究6已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s區(qū)，其原子中電

17、子層數(shù)和未成對電子數(shù)相同；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；D原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍。A、B、D三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，A、B兩種元素組成的原子個數(shù)之比為11的化合物N是常見的有機溶劑。E有“生物金屬”之稱，E4和氬原子的核外電子排布相同。請回答下列問題(答題時，A、B、C、D、E均用所對應(yīng)的元素符號表示)：(1)E的基態(tài)原子的外圍電子排布式為_。(2)由A、B、C形成的ABC分子中，含有_個鍵，_個鍵。(3)下列敘述正確的是_(填字母)。aM易溶于水，是因為M與水分子之間能形成氫鍵，且M是極性分子

18、；N不溶于水，是因為N是非極性分子bM和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2雜化cN分子中含有6個鍵和1個鍵dBD2晶體的熔點、沸點都比二氧化硅晶體的低(4)E的一種氧化物Q，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則Q的化學(xué)式為_，該晶體中氧原子的配位數(shù)為_。(5)B、C、D三種元素的第一電離能由小到大的順序為_。(6)在濃的ECl3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數(shù)為6、組成為ECl3·6H2O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質(zhì)的量之比為15，則該配離子的化學(xué)式為_。學(xué)案65晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識點一1周期性有序無序有無固定不固定各向異性各向同性熔點X­射線

19、衍射2(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(3)溶質(zhì)從溶液中析出3(1)基本單元(2)任何間隙平行取向知識點二1(1)分子(2)范德華力氫鍵(3)122(2)共價鍵知識點三1(1)價電子所有原子(2)金屬陽離子自由電子金屬鍵差別很大26812知識點四1(1)陰、陽離子靜電作用離子鍵(2)晶體中陰、陽離子的半徑比決定晶體結(jié)構(gòu)(3)熔沸硬度2(1)釋放(2)穩(wěn)定性知識點五(1)4109°28六242十二Si(2)1242(3)66644888(4)分子間作用力2sp2問題思考1(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃；(2)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的

20、最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。2不一樣，金剛石中表示的是CC共價鍵，而干冰中的“鐵棍”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)。【課堂活動區(qū)】一、分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵很高較高難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑二、1.(1)8421典例導(dǎo)悟1C稀有氣體為單原子分子，晶體中分子內(nèi)無共價鍵，A不正確；SiO2晶體為原子晶體，Si原子與氧原子間為極性鍵，B不正確；Na2O2、銨鹽等離子晶體中含有共價鍵，C正確；不同金屬晶體、金屬鍵強弱不同，其熔、沸點差別很大，D不正確。

21、2(1)6(2)311解析從所給模型圖中可確定晶體中距離最近的鈦原子的相對位置為，即每個鈦原子周圍與它最近且等距離的鈦原子有6個。圖中鈣原子位于立方體體心，為該立方體單獨占有；鈦原子位于頂點，為8個立方體共有，故每個立方體擁有鈦原子數(shù)為8×1(個)；氧原子位于棱上，為4個立方體所共有，每個立方體擁有氧原子數(shù)為12×3(個)，故N(O)N(Ti)N(Ca)311。3C該晶胞中含有1個Cs和1個Cl，則1個CsCl分子的質(zhì)量為g，晶胞的體積為a3 cm3，故密度為 g·cm3。【課后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)144解析依據(jù)金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)及化學(xué)式BN可確定立方氮化硼晶胞中含有4

22、個N原子，4個B原子。則一個晶胞的質(zhì)量可表示為×4 g(BN的摩爾質(zhì)量為25 g·mol1)，一個晶胞的體積可表示為(361.5×1010)3cm3(1 pm1012m1010cm)，晶體密度的表達式為 g·cm3。2.解析根據(jù)CaO晶胞與NaCl晶胞相同，可知CaO晶胞中含有4個Ca2和4個O2，則晶胞質(zhì)量為m×4 g，則晶胞的體積Vcm3。3C4311解析每一個晶胞中實際擁有的離子數(shù)目的計算規(guī)律為：頂點：、棱上：、面心：、體心：晶胞獨有，推出XYZ311。5BaPbO312解析根據(jù)共用關(guān)系，每個晶胞中含有Pb4：8×1Ba2：1O

23、2：12×3，故化學(xué)式為BaPbO3。Ba2處于晶胞中心，只有1個，O2處于晶胞棱邊中心，共12個，故每個Ba2與12個O2配位。6(1)sp雜化(2)3NA或3×6.02×1023(2)NH3分子間存在氫鍵(3)N2O(4)CuClCuCl2HCl(濃)=H2CuCl3(或CuCl2HCl(濃)=H2CuCl3)解析形成化合物種類最多的元素是H，基態(tài)時，最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)2倍的元素是C,2p原子軌道上有3個未成對電子的是N元素，原子序數(shù)為29的是Cu元素。(1)C2H2是直線形分子，C原子雜化方式為sp雜化，C2H2分子中有一個碳碳三鍵，因此1 mol C

24、2H2分子中有3NA 鍵，即3×6.02×1023個。(2)由于NH3分子間存在氫鍵，使其沸點較高。(3)CO2和N2O都是22個電子，二者互為等電子體。(4)晶胞中Cu的個數(shù)為8×1/86×1/24，而Cl全在晶胞中，因此該晶體的化學(xué)式為CuCl。7DX與M2具有相同的電子層結(jié)構(gòu)且均屬于短周期元素，可推知X為鈉元素，M為氧元素，由此可知Z為硫元素；X、Y、Z、W屬于同周期元素，由離子半徑：Z2>W，可推知W為氯元素；Y的單質(zhì)晶體熔點高、硬度大，是一種重要的半導(dǎo)體材料，不難判斷，Y為硅元素。Na與O兩種元素可形成Na2O和Na2O2兩種化合物，故A

25、項錯誤；雖然HCl、H2S、H2O相對分子質(zhì)量依次減小，但因H2O分子間存在氫鍵，沸點高于HCl和H2S，故B項錯誤；單質(zhì)Si屬于原子晶體，單質(zhì)S和Cl2屬于分子晶體，故C項錯誤；O3和Cl2都具有強氧化性，可作為水處理的消毒劑，故D項正確。8(1)Ar3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2(2)>(3)66(4)LaNi5解析(1)核外電子排布式與價電子排布式要區(qū)別開。(2)NiO、FeO都屬于離子晶體，熔點高低受離子鍵強弱影響，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高。(3)因為NiO晶體結(jié)構(gòu)類型與NaCl相同，而NaCl晶體中Na、Cl的配位數(shù)都是6，所以，NiO晶體Ni2、O2的配位數(shù)也是6。(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可計算，一個合金晶胞中，La：8×1，Ni：18×5。所以該合金的化學(xué)式為LaNi5。考點集訓(xùn)1A在原子晶體中構(gòu)成晶體的粒子是原子，在離子晶體中構(gòu)成晶體的粒子是陽離子和陰離子；在分子晶體中構(gòu)成晶體的粒子是分子，在金屬晶體中構(gòu)成晶體的粒子是金屬陽離子和自由電子，故選項B錯誤；晶體的熔點一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體，而金屬晶體的熔點相差比較大，晶體硅的熔點(1 410 )要比