第三章章末共享專題

第三章章末共享專題微專題一常見晶體中的化學(xué)鍵與性質(zhì)比較判斷晶體中存在的作用力類型(2)共價晶體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(極性鍵SiO2、SiC等,非極性鍵金剛石、晶體硅等))(3)金屬晶體—金屬鍵—陽離子和自由電子之間特別提醒①稀有氣體中不存在化學(xué)鍵。②石墨為混合晶體，存在非極性鍵(層內(nèi))、金屬鍵、范德華力(層間)。③化學(xué)反應(yīng)中，同時發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂和形成。[微訓(xùn)練一]1．“類推”是常用的學(xué)習(xí)方法，但有時會產(chǎn)生錯誤結(jié)論。下列類推的結(jié)論正確的是()A．第ⅣA族元素氫化物沸點順序是GeH4>SiH4>CH4，則第ⅤA族元素氫化物沸點順序也是AsH3>PH3>NH3B．常見的氫化物是分子晶體，則所有氫化物都是分子晶體C．晶體中有陰離子，必有陽離子；則晶體中有陽離子，也必有陰離子D．第二周期元素氫化物穩(wěn)定性順序是HF>H2O>NH3，則第三周期元素氫化物穩(wěn)定性順序也是HCl>H2S>PH32．下列說法正確的是()A．離子晶體必含有金屬陽離子B．共價晶體中的共價鍵越強(qiáng)，熔點越高C．分子晶體中的共價鍵鍵能越大，熔、沸點越高D．金屬晶體中的金屬越活潑，金屬鍵越強(qiáng)3．下列各組物質(zhì)的熔點均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是()A．CaO與CO2B．NaCl與HClC．SiC與SiO2D．Cl2與I24．共價鍵、離子鍵和范德華力是粒子之間的三種作用力。下列晶體①Na2O2②SiO2③石墨④金剛石⑤NaCl⑥白磷，中含有以上其中兩種作用力的是()A．①②③B．①③⑥C．②④⑥D(zhuǎn)．①②③⑥5．下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是()A．金屬鍵是金屬離子與“電子氣”之間的強(qiáng)烈作用，金屬鍵無方向性和飽和性B．共價鍵是原子之間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵，共價鍵有方向性和飽和性C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D．氫鍵不是化學(xué)鍵而是一種較弱的作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間6．(雙選)下列關(guān)于化學(xué)鍵及晶體的說法中，不正確的是()A．Cl2、Br2、I2的沸點逐漸升高，是因為分子間作用力越來越大B．NaOH和NH4Cl化學(xué)鍵類型相同C．配位鍵在形成時，由成鍵雙方各提供一個電子形成共用電子對D．石英晶體和干冰晶體熔沸點不同，是因為所含化學(xué)鍵類型不同7．(1)單質(zhì)銅和鎳是________鍵形成的晶體。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：4NH3＋3F2eq\o(=,\s\up15(Cu))NF3＋3NH4F，則上述化學(xué)方程式中的前4種物質(zhì)所屬的晶體類型有________(填序號)。a．混合晶體b．分子晶體c．共價晶體d．金屬晶體(3)Si、Mg、Cl2晶體的熔點由高到低的順序是________。(4)石墨晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。①石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式為________，石墨屬于________晶體。②石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的________共價鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在________共價鍵，還有________鍵。(5)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9(6)K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低，原因是______________________________________。微專題二常見的晶胞模型以及晶體計算1．常見的晶體結(jié)構(gòu)模型晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體中微粒分布詳解氯化鈉晶體①Na＋和Cl－交替占據(jù)立方體的頂點而向空間延伸；②在每個Na＋周圍最近的等距離的Cl－有6個(上、下、左、右、前、后)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Na＋亦有6個，這6個離子構(gòu)成1個正八面體；③在每個Na＋周圍最近的等距離的Na＋有12個(同層4個、上層4個、下層4個)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Cl－亦有12個氯化銫晶體①每8個Cs＋、8個Cl－各自構(gòu)成立方體，在每個立方體的中心有1個異種離子(Cs＋或Cl－)；②在每個Cs＋(Cl－)周圍最近的等距離的Cl－(Cs＋)有8個；③在每個Cs＋周圍最近的等距離的Cs＋有6個(上、下、左、右、前、后)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Cl－亦有6個二氧化碳晶體①每8個CO2構(gòu)成立方體且在6個面的中心又各占據(jù)1個CO2；②在每個CO2周圍最近的等距離(為eq\f(\r(2),2)a，a為立方體棱長)的CO2有12個(同層4個、上層4個、下層4個)金剛石晶體①每個C與另4個C以共價鍵結(jié)合，前者位于正四面體中心，后四者位于正四面體頂點；②晶體中所有C—C鍵鍵長相等、鍵角相等(均為109.5°)；③晶體中最小碳環(huán)由6個C組成且六者不在同一平面內(nèi)；④晶體中每個C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為12石墨晶體①層內(nèi)存在共價鍵、金屬鍵，層間以范德華力結(jié)合，兼具有共價晶體、金屬晶體、分子晶體的特征；②在層內(nèi)，每個C與3個C形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長相等，鍵角相等(均為120°)；③在晶體中，每個C參與了3條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，每個正六邊形平均只占6×eq\f(1,3)＝2個C，C原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為232.晶胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計算一般涉及晶體的化學(xué)式、晶胞中所包含的原子或離子的數(shù)目、晶胞的邊長、兩個粒子之間的距離、晶胞的體積、晶體的密度、阿伏加德羅常數(shù)、配位數(shù)等量之間的計算。晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計算類題目的解題思路一般如下：(1)截取一個晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一個小立方體)。(2)用均攤法確定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或離子數(shù)目(設(shè)為N)，進(jìn)而可確定晶體的化學(xué)式。(3)計算晶胞中所含微?；蛭⒘＝M合(如CaF2)的物質(zhì)的量：n＝eq\f(N,NA)。(4)計算晶胞的質(zhì)量：m＝nM＝eq\f(N,NA)M。(5)計算晶胞的體積：對于立方體晶胞，若晶胞邊長為acm，則V(晶胞)＝a3cm3[對于長方體，若底面邊長分別為acm、bcm，高為ccm，則V(晶胞)＝abccm3(6)計算晶胞的密度：ρ＝eq\f(m,V晶胞)＝eq\f(NM,NAa3)g·cm－3，該式中涉及5個物理量，已知其中4個物理量則可計算第5個物理量。(7)根據(jù)晶胞中微粒的空間位置關(guān)系、微粒的半徑以及晶胞的邊長，利用幾何知識則可計算兩個微粒之間的距離。(8)根據(jù)晶胞中所含有的原子的總體積和晶胞的體積計算晶胞中原子的空間利用率(一般用于金屬晶體)，原子的總體積V(原子)＝N×eq\f(4,3)πr3(其中N為晶胞中含有的原子數(shù)目，r為原子半徑)，則空間利用率＝eq\f(V原子,V晶胞)×100%。[微訓(xùn)練二]1．(1)[2020·全國卷Ⅲ]氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料。NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對由________提供。研究發(fā)現(xiàn)氨硼烷(NH3BH3)在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝________g·cm－3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。(2)[2020·全國卷Ⅰ]LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)n(Fe3＋)＝________。2．[2020·全國卷Ⅱ]鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料。回答下列問題：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為__________________________________。(2)Ti的四鹵化物熔點如下表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________?；衔颰iF4TiCl4TiBr4TiI4熔點/℃377－24.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是________________________；金屬離子與氧離子間的作用力為________________________，Ca2＋的配位數(shù)是______________________。(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機(jī)堿離子CH3NHeq\o\al(＋,3)，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中___________的空間位置相同，有機(jī)堿CH3NHeq\o\al(＋,3)中，N原子的雜化軌道類型是__________；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為_________g·cm－3(列出計算式)。(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽能電池在使用過程中會產(chǎn)生單質(zhì)鉛和碘，降低了器件效率和使用壽命。我國科學(xué)家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽，提升了太陽能電池的效率和使用壽命，其作用原理如圖(c)所示，用離子方程式表示該原理_______________________________________、_______________________________________。3．[2020·新高考Ⅰ卷]CdSnAS2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：(1)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空間構(gòu)型為________，其固體的晶體類型為________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸點由高到低的順序為________(填化學(xué)式，下同)，還原性由強(qiáng)到弱的順序為________，鍵角由大到小的順序為________。(3)含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2＋配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有________mol，該螯合物中N的雜化方式有________種。(4)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如表所示。坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有________個Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有________個。4．(1)一定條件下，水分子間可通過氫鍵將從H2O分子結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，其中的多面體孔穴中可包容氣體小分子，形成籠形水合包合物晶體。如圖是一種由水分子構(gòu)成的正十二面體骨架(“o”表示水分子)，其包含的氫鍵數(shù)為________；實驗測得冰中氫鍵的作用能為18.8kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0kJ·mol－1，其原因可能是________________。(2)與Mn同周期相鄰的元素X，價電子層有2對成對電子，其離子型氧化物晶胞如圖所示。它由A、B方塊組成。則該氧化物中X2＋、X3＋、O2－的個數(shù)比為________(填最簡整數(shù)比)；已知該晶體的密度為dg/cm3，阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞參數(shù)a為________nm(用含d和NA的代數(shù)式表示)(3)銅的某氧化物晶體結(jié)構(gòu)如圖。每個陰離子周圍等距離且最近的陰離子數(shù)為________，其晶胞的棱長為xcm，則該晶體距離最近的兩個陰離子的核間距為________cm(用含有x的代數(shù)式表示)。(4)晶胞有兩個基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)：表示晶胞內(nèi)部各微粒的相對位置。下圖是CaF2的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A處為(0,0,0)；B處為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；C處為(1,1,1)。則D處微粒的坐標(biāo)參數(shù)為________。②晶胞參數(shù)：描述晶胞的大小和形狀。已知CaF2晶體的密度為cg·cm－3，則晶胞中Ca2＋與離它最近的F－之間的距離為________nm(設(shè)NA為阿