2023屆高考化學大一輪復習第3節(jié)考點1晶體和晶胞教師用書新人教版選修3

第3節(jié)晶體結構與性質明考綱1．理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結構特征解釋其物理性質。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構與性質的關系。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，了解金屬晶體常見的堆積方式。4．了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構成微粒、微粒間作用力的區(qū)別。5．能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進行相關的計算。6．了解晶格能的概念及其離子晶體的性質。析考情本節(jié)是選修3的重要組成局部，在高考中占有極其重要的地位。高考在本節(jié)中的考點是：①晶體常識；②分子晶體與原子晶體；③金屬晶體；④離子晶體。它是原子結構和化學鍵知識的延伸提高，其中對四大晶體做了闡述，結合數(shù)學立體幾何的知識，充分認識和挖掘典型晶胞的結構，形象、直觀地認識四種晶體，每年高考必考?？键c1晶體和晶胞1．晶體與非晶體2．獲得晶體的三條途徑(1)熔融態(tài)物質凝固。(2)氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質從溶液中析出。3．晶胞(1)概念：描述晶體結構的根本單元。(2)晶體與晶胞的關系：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置〞構成晶體。(3)晶胞中粒子數(shù)目的計算——均攤法：如某個粒子為n個晶胞所共有，那么該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。易錯警示(1)具有規(guī)那么幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。(2)晶體與非晶體的本質區(qū)別：是否有自范性。(3)晶胞是從晶體中“截取〞出來具有代表性的“平行六面體〞，但不一定是最小的“平行六面體〞。(4)區(qū)分晶體和非晶體最科學的方法是對固體進行X-射線衍射實驗。判斷正誤，正確的畫“√〞，錯誤的畫“×〞。(1)具有規(guī)那么幾何外形的固體一定是晶體。(×)(2)晶體內部的微粒按一定規(guī)律周期性的排列。(√)(3)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是測定其有無固定熔沸點。(×)(4)通過X-射線衍射實驗的方法可以區(qū)分晶體和非晶體。(√)(5)立方晶胞中，頂點上的原子被4個晶胞共用。(×)(6)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。(√)題組一晶體與非晶體的區(qū)別1．如圖是物質的微觀結構示意圖，請認真觀察兩圖，判斷以下說法正確的選項是()A．兩種物質在一定條件下都會自動形成有規(guī)那么幾何外形的晶體B．Ⅰ形成的固體物理性質有各向異性C．Ⅱ形成的固體一定有固定的熔、沸點D．二者的X-射線衍射圖譜是相同的答案B解析由微觀結構示意圖可知Ⅰ為晶體，Ⅱ為非晶體，晶體具有規(guī)那么的幾何外形，具有各向異性和固定的熔點，用X-射線衍射實驗測定時，晶體內部的微粒在空間呈現(xiàn)有規(guī)那么的重復排列，非晶體那么沒有這些性質。題組二晶胞中微粒個數(shù)的計算2.(1)[2023·太原模擬]Ti的氧化物和CaO相互作用形成鈦酸鹽，其晶胞結構如下圖。該晶胞中Ca2＋的配位數(shù)是________，該晶胞的化學式為________。(2)[2023·內蒙古調研]M原子的外圍電子排布式為3s23p5，與銅形成化合物的晶胞如下圖(黑點代表銅原子)，該晶體的化學式為________。答案(1)12CaTiO3(2)CuCl解析(1)根據(jù)晶胞圖可知，距離Ca2＋最近且距離相等的O2－有12個，故Ca2＋的配位數(shù)＝12，該晶胞中Ca2＋數(shù)目＝1，Ti4＋數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＝1，O2－數(shù)目＝12×eq\f(1,4)＝3，故化學式為CaTiO3。(2)根據(jù)M的外圍電子排布式為3s23p5，確定M為Cl元素，該晶胞中Cl原子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cu原子數(shù)目＝4，故化學式為CuCl。3．(1)[2023·湖南懷化二模]C元素的某種晶體為層狀結構，可與熔融金屬鉀作用。鉀原子填充在各層之間，形成間隙化合物，其常見結構的平面投影如下圖，那么其化學式可表示為________。(2)[2023·四川綿陽模擬]Al的單質為面心立方最密堆積(如圖)，那么一個晶胞中Al原子數(shù)目為________。答案(1)KC8(2)4解析(1)由圖可知，1個K原子周圍直接相鄰的C原子有6個，不直接相鄰的有6個，并且被3個K原子共用，所以1個K原子對應8個C原子，化學式為KC8。(2)Al原子位于晶胞的頂點和面心處，依據(jù)均攤法，一個晶胞中Al原子數(shù)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6×\f(1,2)))＝4個?？偨Y提升晶胞計算的思維方法1．原那么晶胞任意位置上的一個粒子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個粒子分得的份額就是eq\f(1,n)。2．方法(1)長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算(2)非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，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)被三個六邊形共有，每個六邊形占1/3。注意：(1)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、側棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個晶胞所共有。(2)在計算晶胞中粒子個數(shù)的過程中，不是任何晶胞都可用均攤法。題組三晶體的密度及微粒間距離的計算4．(1)[2023·西安檢測]銅是第四周期最重要的過渡元素之一，CuH晶體結構單元如下圖。該化合物的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，那么該晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為________cm(用含ρ和NA的式子表示)。(2)[2023·廣州檢測]CuFeS2的晶胞如下圖，晶胞參數(shù)a＝0.524nm，b＝0.524nm，c＝1.032nm；CuFeS2的晶胞中每個Cu原子與________個S原子相連，列式計算晶體密度ρ＝__________________________________________________________。(3)[2023·陜西質檢]NaH具有NaCl型晶體結構，NaH晶體的晶胞參數(shù)a＝488pm，Na＋半徑為102pm，H－的半徑為______，NaH的理論密度是______g·cm－3。答案(1)eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×65,ρNA))(2)4eq\f(4×184g·mol－1,0.524×10－7cm2×1.032×10－7cm×6.02×1023mol－1)＝4.31g·cm－3(3)142pm1.37解析(1)CuH晶胞中有Cu原子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有H原子數(shù)目＝4，那么晶胞的邊長＝eq\r(3,\f(4×65,NA·ρ))cm，那么Cu原子與H原子之間的最短距離＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×65,ρNA))cm。(2)根據(jù)晶胞圖可知，每個Cu原子與4個S原子相連，該晶胞中含有Cu原子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,2)＋1＝4，含有Fe原子數(shù)目＝4×eq\f(1,4)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有S原子數(shù)目＝8個，故化學式為CuFeS2，該晶體密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4×64＋56＋32×2g·mol－1,0.524×10－7cm2×1.032×10－7cm×6.02×1023mol－1)＝4.31g·cm－3。(3)由NaCl晶胞可知，NaH晶胞中Na＋位于棱上和體心，H－位于頂點和面心，故NaH晶胞的邊長相當于H－的直徑和Na＋的直徑之和，故H－的半徑為eq\f(488pm－102pm×2,2)＝142pm。NaH晶胞中含有4個Na＋和4個H－，那么該晶體的密度為eq\f(24×4,6.02×1023)