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,考点清单,知能拓展,实践探究,栏目索引,专题十二晶体结构与性质,化学 山东省专用,考点,清单,考点一晶体常识,1.晶体与非晶体的特征,(1)晶体与非晶体的比较,晶体,非晶体,微观结构,原子在三维空间里呈周期性有序排列,原子排列相对无序,性质,特征,自范性,有,无,熔点,固定,不固定,各向异性,有,无,二者区,别方法,间接方法:测定其是否有固定的,熔点,科学方法:对固体进行,X-射线衍射,实验,(2)获得晶体的三条途径,熔融态物质凝固。,气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。,溶质从溶液中析出。,2.晶胞,(1)概念:晶胞是描述晶体结构的基本单元。,(2)晶体与晶胞的关系:数量巨大的晶胞“,无隙并置,”构成晶体。,(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法,如某个粒子为,n,个晶胞所共有,则该粒子有,属于这个晶胞。,考点二晶体结构与性质,1.晶体的基本类型与性质,晶体类型,离子晶体,分子晶体,共价晶体,金属晶体,举例,NaCl、CsCl,CO,2,、HCl,SiO,2,、金刚石,Na、Fe,构成晶体粒子,阴、阳离子,分子,原子,金属阳离子和,自由电子,粒子间的相互作用,离子键,分子间作用力,共价键,金属键,熔、沸点,较高,较低,高,一般较高,硬度,较大,较小,大,较大,其他,在熔融状态下或水溶液中能够导电,固态、熔融状态均不导电,溶于水可能导电,一般不导电,个别为半导体,导电、导热,有,延展性,有金属,光泽,2.离子晶体的晶格能,(1)概念,气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量,通常取正值,单位为,kJmol,-1,。,(2)影响因素,1)离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越,大,。,2)离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大。,(3)与离子晶体性质的关系,晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,且熔点越高,硬度越大。,3.典型晶体模型,知能拓展,有关晶胞的计算,1.“均摊法”突破晶胞组成的计算,(1)原则:晶胞任意位置上的一个粒子如果被,n,个晶胞所共用,那么,每个晶胞,对这个粒子分得的份额就是1/,n,。,(2)方法:长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。,非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占,那么,一个六边形实际有6,=2个碳原子。又如,在六棱柱晶胞(如图中所示的,MgB,2,晶胞)中,顶点上的原子为6个晶胞(同层3个,上层或下层3个)共有,面上的原子为2个晶胞共有,因此镁原子个数为12,+2,=3,硼原子个数为,6。,晶胞密度的计算模板:,若为立方晶胞,存在关系式:,=,(,a,表示晶胞边长,表示密度,N,A,表示阿,伏加德罗常数的数值,n,表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M,表示摩尔质量)。,2.晶体粒子与,M,、,(晶体密度,gcm,-3,)之间的关系,例(2018聊城三模,35)铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题:,(1)铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是,。,(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示,中心离子为钴离子,酞菁钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是,三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为,(用相应的元素符号表示);氮原子的杂化轨道类型为,。,(3)Fe(CO),x,常温下呈液态,熔点为-20.5,沸点为103,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO),x,晶体属于,(填晶体类型),若配合物Fe(CO),x,的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则,x,=,。,(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni,2+,和Fe,2+,的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点:NiO,FeO(填“”“CH。酞,菁钴分子中,1、3号N原子为sp,3,杂化,2、4号N原子为sp,2,杂化,没有与Co形,成化学键的4个N原子为sp,2,杂化。(3)分子晶体的熔、沸点较低,根据题给,信息知,Fe(CO),x,的熔、沸点较低,属于分子晶体,配合物Fe(CO),x,的中心原子,是铁原子,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2,x,=18,x,=5。(4),NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,说明二者都是离子晶体,离,子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高,由于Ni,2+,的离子半径小于Fe,2+,的离子半径,故熔点:,NiOFeO。(5)根据图示,砷离子周围有4个镍离子,构成正四面体,配位数,为4,晶体中Ni和As的数目比为11,因此镍离子周围也有4个砷离子,配位,数为4。根据图示,晶胞中含有的镍离子和砷离子的数目均为4个,晶胞的,质量为,g=,g,晶体密度为,gcm,-3,则晶胞的边长为,cm,晶胞中最近的镍离子之间的距离为面对角线的一半,即为,cm。,答案(1)铁(2)2、4NCHsp,2,、sp,3,(3)分子晶体5,(4)离子所带电荷数相同时,离子半径越小,晶格能越大,(5)4,实践探究,根据晶胞的结构进行计算时,可利用均摊法先确定晶胞中含有的微粒数目,再根据“,摩尔质量=密度,晶胞体积”建立等量关系,进而,解答相关计算问题。,例(2019重庆沙坪坝等主城六区一调,35)因瓦合金俗称殷钢,是一种镍铁,合金,由于其膨胀系数极小,又称不变合金。回答下列问题:,(1)基态镍原子的价电子轨道表达式为,;铁的基态原子核外,未成对电子数为,。,(2)丁二酮肟(分子式为C,4,H,8,N,2,O,2,)所含的碳、氮、氧三种元素中第一电离,能最大的是,(填元素符号)。在稀氨水介质中,Ni,2+,与丁二酮肟反应,可生成鲜红色沉淀,其分子结构如图所示,该结构中碳原子的杂化方式为,;该结构中除含极性键、非极性键、配位键外,还含有,。,(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO),5,、Ni(CO),4,。1个Fe(CO),5,分子中含有键数目为,;已知Ni(CO),4,分子为正四面体构型,下列溶剂能够溶解Ni(CO),4,的是,(填写字母)。,A.四氯化碳B.苯C.水D.液氨,(4)经查,氯化亚铁的熔点为674,沸点为1 023;而氯化铁的熔点为306,沸点为315。二者熔、沸点差异较大的原因是,。,(5)Fe,3,O,4,晶体中O,2-,的重复排列方式如图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O,2-,围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O,2-,围成的正八面体空隙;Fe,3,O,4,中有一半的Fe,3+,填充在正四面体空隙中,Fe,2+,和另一半的Fe,3+,填充在八面体空隙中。则Fe,3,O,4,晶体中,正四面体空隙数与O,2-,数之比为,。Fe,3,O,4,晶体密度为5.18 gcm,-3,请计算,a,=,cm(写出计算式即可)。,解析(1)镍为28号元素,其价电子排布式为3d,8,4s,2,价电子轨道表达式为,;基态铁原子价电子排布式为3d,6,4s,2,可知其核外未,成对电子数为4。(2)C、N、O三种元素均为第二周期元素,根据同周期元素第一电离能递变规律和N原子2p轨道为半充满状态,可知N的第一电离能最大。该鲜红色沉淀分子结构中形成C,N键的C原子采取sp,2,杂化,CH,3,中的C原子采取sp,3,杂化。从图示结构中可看出,该分子中还含有氢键。(3)CO与N,2,互为等电子体,每个CO分子中含1个键,则1个Fe(CO),5,分子中含10个键。根据Ni(CO),4,分子为正四面体构型可知Ni(CO),4,为非极性分子,根据相似相溶原理可知四氯化碳和苯均能溶解Ni(CO),4,而水和液氨均为极性溶剂,不能溶解Ni(CO),4,。(4)FeCl,2,为离子晶体,而FeCl,3,为分子晶体,故二者熔、沸点相差较大。(5)图示结构中由如1、3、6、7的O,2-,围成的正,四面体空隙有8个,1个晶胞中含有的O,2-,数目为8,+6,=4,即正四面体空,隙与O,2-,数目之比为84=21。图示结构中O,2-,数目为4,则Fe,2+,与Fe,3+,总数为3,即1个晶胞中含1个Fe,3,O,4,则,232 g=,a,3,5.18 gcm,-3,解得,a,=,cm。,答案(1),4,(2)Nsp,2,、sp,3,氢键(3)10AB,(4)氯化亚铁为离子晶体,而氯化铁为分子晶体,(5)21,题目价值以Fe,3,O,4,晶胞结构为载体考查学生对于晶胞内部结构、正四面体、正八面体认识,结合晶胞的均摊法、密度计算模型进行分析计算,体现宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。,
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