2023屆高中化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)第66講-分子晶體及原子晶體的堆積方式（學(xué)案）

第66講分子晶體及原子晶體的堆積方式知識重構(gòu)構(gòu)成物質(zhì)的的基本微粒與相互作用【問題1】構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒有哪些？【問題2】微粒都能構(gòu)成哪些類別的物質(zhì)？【問題3】微粒之間存在哪些相互作用？【問題4】微粒構(gòu)成的晶體類型？典型的分子晶體和原子晶體(1)分子晶體分子間作用力堆積方式典型物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)晶胞結(jié)構(gòu)特點氫鍵和范德華力非密堆積冰(H2O)氫鍵具有，冰晶體中，氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角的個相鄰水分子相互吸引，所以1mol冰中有mol氫鍵，這使冰晶體中水分子的空間利用率，所以冰的密度液態(tài)水。范德華力分子密堆積干冰(CO2)碘(I2)C60面心立方最密堆積若以一個分子為中心，周圍有個緊鄰的分子，這就是分子。①每個干冰晶胞中有個CO2分子，配位數(shù)，CO2的排列方向有種，。②I2的排列方向有兩種，和。③C60結(jié)構(gòu)：分子，固態(tài)時是，每個碳原子只跟相鄰的形成共價鍵，60個碳原子構(gòu)成形，共32面體，包括個五邊形，個六邊形。高頻考點1：分子密堆積——面心立方最密堆積①一維空間里微粒的堆積方式：②二維空間里微子的堆積方式非密置層放置：配位數(shù)：，空隙形狀：。密置層放置：配位數(shù)：，空隙形狀：。③三維空間中密置層的堆積方式第二層小球的球心對準(zhǔn)第一層小球空隙的、、位；第三層小球的球心對準(zhǔn)第一層小球空隙的、、位。第四層同第層。每三層形成一個的緊密堆積。aaaaaaaa【問題2】1個晶胞的質(zhì)量？該晶胞的密度？【問題3】小球間位置關(guān)系？【問題4】微粒小球的半徑r與晶胞參數(shù)a的關(guān)系？【問題5】兩小球之間的最近距離？高頻考點2：分子密堆積——面心立方最密堆積的空隙問題【問題1】空隙的種類？①立方體空隙：②四面體空隙③八面體空隙結(jié)構(gòu)特點:，，?！締栴}2】如何判定空隙的類型？方法1：觀察堆積球的數(shù)目、位置及相互關(guān)系正四面體空隙：思路梳理：；歸納：。分析：。正八面體空隙：思路梳理：；歸納：。分析：。方法2：根據(jù)填隙球（A）的配位數(shù)確定若A的配位數(shù)為8，就填充在B圍成的空隙中；若A的配位數(shù)為6，填充在B圍成的空隙中；若A的配位數(shù)為4，填充在B圍成的空隙中。方法3：根據(jù)堆積球（B）與空隙的比例關(guān)系確定堆積球B的原子數(shù)：立方體空隙數(shù)：四面體空隙數(shù)：八面體空隙數(shù)=：：：分析：。（2）原子晶體典型代表物空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析金剛石①C原子采取雜化，每個C與相鄰的4個C以結(jié)合，形成，②鍵角均為。③最小碳環(huán)為元環(huán)，環(huán)上C同一平面內(nèi)。④每個C參與4個C-C鍵的形成，碳原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為。⑤密度：。SiC、BP、AlN①每個原子與另外4個不同種類的原子形成正四面體，配位數(shù)。②密度：；。。二氧化硅①每個Si與4個O以共價鍵結(jié)合，形成結(jié)構(gòu)；②每個正四面體占有1個Si4個“1/2O”，晶體中Si與O的個數(shù)比為；③最小環(huán)上有個原子，即個Si，個O。④密度：。高頻考點4：金剛石的空間構(gòu)型【問題1】粒子半徑r與晶胞參數(shù)a的關(guān)系？【問題2】兩個碳原子間的最近距離？【問題3】正四面體空隙的填隙率？【問題4】晶胞的密度計算？高頻考點5：混合型晶體——石墨混合型晶體空間結(jié)構(gòu)晶胞結(jié)構(gòu)特點石墨碳原子的排列方式：結(jié)構(gòu)，每層內(nèi)C以雜化，存在鍵，C之間以形成的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵角，C與碳碳鍵之比為。每一層內(nèi)C-C的鍵長為1.42×10-10m，比金剛石中C-C的鍵長(1.54×10-10m)短，因此熔沸點高于金剛石;層與層之間以結(jié)合，所以石墨硬度小，滑膩感，能導(dǎo)電因為。重溫經(jīng)典1.（2022年1月浙江新高考T26）（2）四種晶體的熔點數(shù)據(jù)如表：物質(zhì)CF4SiF4BF3AlF3熔點/℃-183-90-127＞1000CF4和SiF4熔點相差較小，BF3和AlF3熔點相差較大，原因是?！敬鸢浮緾F4SiF4相似，分子間作用力相差較小，所以熔點相差較?。籅F3通過分子間作用力形成分子晶體，AlF3通過離子鍵形成離子晶體，破壞離子鍵需要能量多得多，所以熔點相差較大。【解析】先判斷晶體類型，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)。CF4和SiF4熔點較低，且相差較小，說明它們是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，分子間作用力相差較小；BF3和AlF3熔點相差較大，推測BF3通過分子間作用力形成分子晶體，AlF3通過離子鍵形成離子晶體，破壞離子鍵需要能量更多，所以AlF3熔點很高。2.（2020年山東T17節(jié)選）Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下，SnCl4為無色液體，SnCl4固體的晶體類型為?！敬鸢浮糠肿泳w【解析】由于常溫下SnCl4為液體，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)，可判定SnCl4為分子晶體；3.（2022年北京新高考9）由鍵能數(shù)據(jù)大小，不能解釋下列事實的是（）化學(xué)鍵C-HSi-HC=OC-OSi-OC-CSi-Si鍵能/kJ·mol-1411318799358452346222A.穩(wěn)定性：CH4>SiH4B.鍵長：C=O<C-OC.熔點：CO2<SiO2D.硬度：金剛石>晶體硅【答案】C【解析】鍵能越大越穩(wěn)定，C-H鍵能大于Si-H，所以穩(wěn)定性：CH4>SiH4，故不選A；鍵能越大，鍵長越短，C=O鍵能大于C-O，所以鍵長：C=O<C-O，故不選B；CO2是分子晶體，熔點由分子間作用力決定，SiO2是共價晶體，所以熔點CO2<SiO2，不能用鍵能解釋熔點CO2<SiO2，故選C；金剛石、晶體硅都是共價晶體，共價晶體中鍵能越大，晶體的硬度越大，C-C的鍵能大于Si-Si，所以硬度：金剛石>晶體硅，故不選D。4.（2022年全國高考理綜乙卷T35）(3)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng),生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為。解釋X的熔點比Y高的原因 ?！敬鸢浮緾sCl因CsCl為離子晶體,ICl為分子晶體,所以CsCl的熔點高于ICl?！窘馕觥緾sICl2拆分成CsCl·ICl分析，加熱分解，發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，紅棕色液體Y鹵素互化物ICl,因此無色晶體X應(yīng)為CsCl,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CsICl2=CsCl+ICl。因CsCl為離子晶體,ICl為分子晶體,所以CsCl的熔點高于ICl。5.（2021年福建高考(3)節(jié)選）g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，g-C3N4晶體中存在的微粒間作用力有_______(填標(biāo)號)?！敬鸢浮縞d【解析】由題知，g-C3N4具有石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間存在范德華力，C與N之間存在極性共價鍵，層內(nèi)存在大π鍵，故選c、d。6.（2022年山東新高考T5）AlN、GaN屬于第三代半導(dǎo)體材料,二者成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似,晶體中只存在N—Al鍵、N—Ga鍵。下列說法錯誤的是()A.GaN的熔點高于AlNC.晶體中所有原子均采取sp3【答案】A【解析】AlN、GaN的成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似,AlN、GaN都為共價晶體,AlGa原子的半徑,N—AlN—Ga鍵的鍵長,N—Al鍵的鍵能較大,AlN晶體的熔點較高,GaNAlN,A錯誤;不同種元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵,故兩種晶體中所有共價鍵均為極性鍵,B正確;Csp3雜化,AlN、GaN與金剛石的成鍵結(jié)構(gòu)相似,AlN、GaNsp3雜化,C正確;C4C4條共價鍵,C原子的配位數(shù)4,AlN、GaN與金剛石的成鍵結(jié)構(gòu)相似,4,D正確。7.（2022年全國高考理綜甲卷T35節(jié)選）(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,X代表的離子是 ;若該立方晶胞參數(shù)為apm,正負(fù)離子的核間距最小為pm?！敬鸢浮緾a2+√3/4apm【解析】由圖可知，X代表的離子位于頂點和面心，構(gòu)成面心立方最密堆積，面心立方最密堆積有8個正四面體空隙，X做堆積球，共8×1/8+6×1/2=4個，X類似于金剛石在頂點和面心的C原子，金剛石體內(nèi)的C共4個，正四面體空隙填隙率為50%；題給晶胞體內(nèi)有8個Y，根據(jù)化學(xué)式CaF2，可知X是Ca2+，Y是F-，F(xiàn)-做填隙球，填隙率100%，因此，對照金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)，Ca2+與F-最近的核間距為晶胞體對角線長度的1/4，由于晶胞參數(shù)為apm，故Ca2+與F-最近的核間距為√3/4apm（2019新課標(biāo)Ⅰ卷T35節(jié)選）(4)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖。可見，Cu原子之間最短距離x=pm，Mg原子之間最短距離y=pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是g·cm?3(列出計算表達(dá)式)。（2021年福建高考真題節(jié)選）石墨相氮化碳g-C3N4作為一種新型光催化材料，光解水產(chǎn)氫等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，研究表明，非金屬摻雜(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，其中一種二維平面結(jié)構(gòu)如圖所示。每個基本結(jié)構(gòu)單元(圖中實線圈部分)中兩個N原子(圖中虛線圈所示)被O原子代替，形成O摻雜的g-C3N4(OPCN)，OPCN的化學(xué)式為_______?！敬鸢浮緾3N3O【解析】由題知g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，由基本結(jié)構(gòu)單元分析可知，N原子的成鍵存在連兩個C和三個C的兩種情況，連兩個C的N原子完全屬于該基本結(jié)構(gòu)單元，連三個C的N原子處在中心的完全屬于該基本結(jié)構(gòu)單元，處在“頂點”的屬于三個基本結(jié)構(gòu)單元，故一個基本結(jié)構(gòu)單元含有6個C和7+1/3×3=8個N原子；將圖中