新教材2025版高中化學(xué)章末整合與提升3第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)學(xué)案魯科版選擇性必修2

章末整合與提升一、晶體的基本類型與性質(zhì)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成粒子陰、陽(yáng)離子原子分子(包括單原子分子)金屬陽(yáng)離子與“自由電子”粒子間作用力離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵物理性質(zhì)導(dǎo)電性晶體不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電(晶體硅為半導(dǎo)體)不導(dǎo)電導(dǎo)電熔融態(tài)導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電水溶液導(dǎo)電不溶于水自身能電離出離子或與水反應(yīng)后能電離出離子的能導(dǎo)電不溶于水，能與水反應(yīng)的，其水溶液能導(dǎo)電物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)較高很高很低改變無(wú)規(guī)律硬度較大很大很小改變無(wú)規(guī)律溶解性一般易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑難溶于常見溶劑極性分子一般易溶于極性溶劑，非極性分子一般易溶于非極性溶劑難溶(鈉等與水反應(yīng))延展性差差差良好熔化時(shí)鍵的改變離子鍵斷開，共價(jià)鍵不肯定斷裂破壞共價(jià)鍵不破壞化學(xué)鍵，破壞分子間作用力(或氫鍵)破壞金屬鍵物質(zhì)種類大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物和金屬過(guò)氧化物等部分非金屬單質(zhì)、部分非金屬化合物等部分非金屬單質(zhì)、非金屬氫化物、含氧酸、部分非金屬氧化物、多數(shù)有機(jī)物等金屬單質(zhì)(晶體鍺、灰錫等除外)及合金典型實(shí)例NaCl、NaOH、Na2O、Na2O2金剛石、晶體Si、晶體B、Ge、SiO2、SiC干冰、白磷、冰、HCl、CH4Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn[典例1]硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，其與石墨的層狀結(jié)構(gòu)相像。層內(nèi)的H3BO3分子間通過(guò)氫鍵相結(jié)合(如圖所示)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．硼酸晶體屬于共價(jià)晶體B．H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C．H3BO3分子中B原子的雜化軌道類型為sp3D．1molH3BO3晶體中含有3mol氫鍵[集訓(xùn)]1．下列關(guān)于物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的比較不正確的是()A．Si、SiC、金剛石的熔點(diǎn)依次降低B．SiCl4、MgBr2、氮化硼的熔點(diǎn)依次上升C．F2、Cl2、Br2、I2的沸點(diǎn)依次上升D．PH3、NH3、H2O的沸點(diǎn)依次上升2.(雙選)如圖是某無(wú)機(jī)化合物的二聚分子結(jié)構(gòu)示意圖，該分子中A、B兩種元素都是第三周期的元素，分子中全部原子的最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法不正確的是()A．該物質(zhì)的化學(xué)式是Al2Cl6B．該物質(zhì)是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電C．該物質(zhì)在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體D．該物質(zhì)中只含有極性鍵共價(jià)鍵，不含配位鍵二、常見晶體的結(jié)構(gòu)類型及相關(guān)分析晶體晶體(或晶胞)結(jié)構(gòu)示意圖晶體中微粒分布詳解氯化銫晶體每8個(gè)Cs＋、8個(gè)Cl－各自構(gòu)成立方體，每個(gè)離子被8個(gè)帶相反電荷的離子包圍。在每個(gè)Cs＋四周最近的且等距離(32a)的Cl－有8個(gè)，在每個(gè)Cs＋四周最近的且等距離(a)的Cs＋有6個(gè)(上、下、左、右、前、后各1個(gè))，在每個(gè)Cl－四周最近的且等距離(a)的Cl－也有硫化鋅晶體Zn2＋、S2－的配位數(shù)均為4；每個(gè)晶胞中含有4個(gè)Zn2＋、4個(gè)S2－；與Zn2＋緊鄰的4個(gè)S2－構(gòu)成一個(gè)正四面體；Zn2＋與S2－之間的最短距離為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的1干冰晶體每個(gè)晶胞中含有4個(gè)CO2分子。在每個(gè)CO2四周最近的且等距離(22a，a為立方體棱長(zhǎng))的CO2金剛石晶體每個(gè)C實(shí)行sp3雜化，與另外4個(gè)C以共價(jià)鍵結(jié)合形成正四面體。晶體中全部C—C鍵的鍵長(zhǎng)相等、鍵角相等(均為109°28′)；晶體中最小碳環(huán)由6個(gè)C組成且6個(gè)C不在同一平面內(nèi)；晶體中每個(gè)C參加了4個(gè)C—C鍵的形成，每2個(gè)C形成1個(gè)C—C鍵，故碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2石墨晶體層內(nèi)存在共價(jià)鍵、大π鍵，層間以范德華力結(jié)合，還存在類似金屬鍵的作用力。在層內(nèi)，每個(gè)C采納sp2雜化軌道與鄰近的3個(gè)C形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等(均為120°)；在晶體中，每個(gè)C參加了3個(gè)C—C鍵的形成，每2個(gè)C形成1個(gè)C—C鍵，故每個(gè)正六邊形平均占有的碳原子數(shù)為6×13＝2，碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為SiO2晶體每個(gè)Si與4個(gè)O結(jié)合形成正四面體結(jié)構(gòu)，Si在正四面體的中心，4個(gè)O位于正四面體的頂點(diǎn)；同時(shí)每個(gè)O被2個(gè)正四面體所共用。正四面體內(nèi)鍵角為109°28′，晶體中硅原子與氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2[典例2]鐵、銅是人類最早大規(guī)模運(yùn)用的金屬，它們的化合物在科學(xué)探討和工業(yè)生產(chǎn)中有很多用途。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)鐵元素在元素周期表中的位置是________，基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為________，元素銅與鐵的其次電離能分別為ICu＝1958kJ·mol－1、IFe＝1561kJ·mol－1，ICu比IFe大的緣由是________________________。(2)二茂鐵[Fe(C5H5)2]，橙黃色針狀晶體，有類似樟腦的氣味，具有抗磁性。熔點(diǎn)為172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)為249℃。據(jù)此推斷二茂鐵的晶體類型為________________________。(3)藍(lán)礬(CuSO4·5H2O)的結(jié)構(gòu)如圖所示：圖中虛線表示________，SO(4)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，如圖是它們的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，三種晶體中鐵原子四周距離最近的鐵原子的個(gè)數(shù)之比為________。[集訓(xùn)]1．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A.在NaCl晶體中，與Na＋等距離且最近的Cl－形成正八面體B．在CaF2晶體中，每個(gè)晶胞平均占有4個(gè)Ca2＋C．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2D．由E原子和F原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EF或FE2.CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相像(如圖所示)，但CaC2晶體中由于啞鈴形C22-A．CaC2晶體的熔點(diǎn)較高、硬度也較大B．和Ca2＋距離相同且最近的C2C．和Ca2＋距離相同且最近的Ca2＋有4個(gè)D．如圖的結(jié)構(gòu)中共含有4個(gè)Ca2＋和4個(gè)C三、晶體的有關(guān)計(jì)算1．晶胞計(jì)算的類型(1)依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，計(jì)算其組成微粒間的距離。(2)依據(jù)晶胞的質(zhì)量和晶體有關(guān)的摩爾質(zhì)量間的關(guān)系，計(jì)算微粒個(gè)數(shù)、微粒間距、ρ等。(3)計(jì)算晶體(晶胞)的空間利用率。2．晶胞計(jì)算的原理與步驟(1)確定晶胞的組成：利用“均攤法”計(jì)算一個(gè)晶胞所含微粒的數(shù)目。留意：a.當(dāng)晶胞為正六棱柱時(shí)，其頂點(diǎn)上的粒子被6個(gè)晶胞共用，每個(gè)粒子屬于該晶胞的部分為16，而不是1b．審題時(shí)肯定要留意是“分子結(jié)構(gòu)”還是“晶體結(jié)構(gòu)”，若是分子結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式由圖中全部實(shí)際存在的原子個(gè)數(shù)確定，且原子個(gè)數(shù)可以不互質(zhì)(即原子個(gè)數(shù)比可以不約簡(jiǎn)。)(2)計(jì)算晶體的密度或體積①關(guān)系式ρ＝N×MV×NA(V表示晶胞體積，ρ表示晶體的密度，N②計(jì)算模式③晶胞空間利用率(占有率)的計(jì)算表達(dá)式：晶胞的空間利用率＝晶胞所含粒子的體積晶胞的體積[典例3](1)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表，由荷蘭菲利浦試驗(yàn)室首先研制出來(lái)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單活化。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：則它的化學(xué)式為____________。(2)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵結(jié)合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為___________________________________。[集訓(xùn)]1.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(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，如圖1所示，Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點(diǎn)NiO________FeO(填“<”或“>”)。(2)NiO晶胞中Ni和O的個(gè)數(shù)分別為________、________。(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲(chǔ)氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該合金的化學(xué)式為________。2．晶胞有兩個(gè)基本要素：(1)原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(12，0，12)；C為((2)晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形態(tài)。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76pm，其密度為________g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。3．以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。CsSiB3O7屬于正交晶系(長(zhǎng)方體形)，晶胞參數(shù)為apm，bpm和cpm。如圖為沿y軸投影的晶胞中全部Cs原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。據(jù)此推斷該晶胞中Cs原子的數(shù)目為________；CsSiB3O7的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則CsSiB3O章末整合與提升實(shí)力專題提升一、[典例1]解析：硼酸晶體中存在H3BO3分子和氫鍵，說(shuō)明硼酸由分子構(gòu)成，屬于分子晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B—O鍵、H—O鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，與氫鍵無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H3BO3分子中B原子形成3個(gè)單鍵且沒(méi)有孤電子對(duì)，所以B原子實(shí)行sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)題圖可知，1個(gè)硼酸分子形成6個(gè)氫鍵，但每個(gè)氫鍵為2個(gè)硼酸分子共用，所以1個(gè)硼酸分子平均占有3個(gè)氫鍵，則1molH3BO3晶體中含有3mol氫鍵，D項(xiàng)正確。答案：D[集訓(xùn)]1．解析：因?yàn)镾i、SiC、金剛石都是共價(jià)晶體，鍵能的大小依次為C—C>Si—C>Si—Si，所以Si、SiC、金剛石的熔點(diǎn)依次上升。答案：A2．解析：由A、B元素都在第三周期，并且全部原子最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知A為Cl元素，B為Al元素，A項(xiàng)正確；因該物質(zhì)是二聚分子，故其固態(tài)時(shí)形成分子晶體，該物質(zhì)是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；該物質(zhì)中不含離子鍵，只含極性鍵和配位鍵，D項(xiàng)不正確。答案：BD二、[典例2]解析：(1)Fe是26號(hào)元素，位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，Cu是29號(hào)元素，位于元素周期表中第4周期ⅠB族，基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，銅原子失去一個(gè)電子后，3d能級(jí)為全充溢狀態(tài)，而鐵原子失去一個(gè)電子后，價(jià)電子排布式為3d64s1，依據(jù)洪特規(guī)則特例，當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全充溢、半充溢或全空狀態(tài)時(shí)更穩(wěn)定，因此銅原子的其次電離能大于鐵原子的其次電離能。(2)二茂鐵的熔點(diǎn)為172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)為249℃，熔、沸點(diǎn)較低，符合分子晶體的特點(diǎn)，即二茂鐵屬于分子晶體。(3)O原子核外有2個(gè)未成對(duì)電子，應(yīng)形成2個(gè)共價(jià)鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此圖中虛線表示氫鍵，SO42-中S原子形成4個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)是6+2-4×22＝0，因此其價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，即(4)δ－Fe晶胞：距離頂點(diǎn)鐵原子最近的是體對(duì)角線上的鐵原子，因此該晶體中鐵原子四周距離最近的鐵原子有8個(gè)。γ－Fe晶胞：距離頂點(diǎn)鐵原子最近的是面對(duì)角線上的鐵原子，應(yīng)有12個(gè)。α－Fe晶胞：鐵原子四周距離最近的鐵原子有6個(gè)，因此三種晶體中鐵原子四周距離最近的鐵原子的個(gè)數(shù)之比為8∶12∶6＝4∶6∶3。答案：(1)第4周期第Ⅷ族[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)銅失去的其次個(gè)電子是全充溢的3d軌道上的電子，而鐵失去的是4s1電子(2)分子晶體(3)氫鍵正四面體形sp3(4)4∶6∶3[集訓(xùn)]1．解析：在NaCl晶體中，與Na＋等距離且最近的6個(gè)Cl－形成正八面體，A項(xiàng)正確；在CaF2晶胞中，Ca2＋占據(jù)8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，故每個(gè)晶胞平均占有的Ca2＋數(shù)目為8×18＋6×12＝4，B項(xiàng)正確；在金剛石晶體中，每個(gè)碳原子與鄰近的4個(gè)碳原子形成4個(gè)碳碳鍵，而每個(gè)碳碳鍵被2個(gè)碳原子共用，所以碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2，C項(xiàng)正確；氣態(tài)團(tuán)簇分子不同于晶胞，該氣態(tài)團(tuán)簇分子中含有4個(gè)E原子、4個(gè)F原子，則其分子式應(yīng)為E4F4或F4E答案：D2．解析：據(jù)CaC2晶體結(jié)構(gòu)可知其屬于離子晶體，故熔點(diǎn)較高、硬度較大，A項(xiàng)正確；由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，故該晶胞不是正方體結(jié)構(gòu)，而是長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，和Ca2＋距離相同且最近的C22-有4個(gè)，且在同一平面上，B項(xiàng)錯(cuò)誤，和Ca2＋距離相同且最近的Ca2＋有4個(gè)，也在同一平面上，C項(xiàng)正確；圖示結(jié)構(gòu)中N(Ca2＋)＝12×14＋1＝4，答案：B三、[典例3]解析：(1)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，晶面上的原子為2個(gè)晶胞所共有，頂角上的原子為6個(gè)晶胞所共有，內(nèi)部的原子為整個(gè)晶胞全部，所以晶胞中La原子個(gè)數(shù)為3，Ni原子個(gè)數(shù)為15，則鑭系合金的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5。(2)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖用切割法計(jì)算出1個(gè)晶胞中含有As原子的個(gè)數(shù)：8×18＋6×12＝4，再通過(guò)視察可知1個(gè)晶胞中含有4個(gè)Ga原子。4個(gè)As原子和4個(gè)Ga原子的總體積V1＝4×(43π×10-30×答案：(1)LaNi5(2)共價(jià)晶體共價(jià)4π×[集訓(xùn)]1．解析：(1)NiO、FeO都屬于離子晶體，熔點(diǎn)凹凸受離子鍵強(qiáng)弱影響，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。(2)因?yàn)镹iO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，而NaCl晶體中含Cl－：8×18＋6×12＝4個(gè)，含Na＋：12×14＋1＝4個(gè)。所以，NiO晶體中Ni2＋、O2－的個(gè)數(shù)也是4。(3)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可計(jì)算，一個(gè)合金晶胞中，La：8×18＝1，Ni：1＋8×答案：(1)>(2)44(3)LaNi52．解析：(1)依據(jù)題給圖示可知，D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(14，34，14)。(2)每個(gè)晶胞中含有鍺原子8×18＋6×12＋4＝8(個(gè))，每個(gè)晶胞的