高三化学专题八物质结构.doc

第3讲晶体的结构与性质【知识精讲】知识点一晶体与非晶体1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒_排列结构微粒_排列性质特征自范性熔点异同表现二者区别方法间接方法看是否有固定的_科学方法对固体进行_实验2.得到晶体的途径(1)_。(2)_。(3)_。3晶胞(1)概念描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有_。并置：所有晶胞_排列、_相同。知识点二分子晶体与原子晶体1分子晶体的结构特点(1)晶体中只含_。(2)分子间作用力为_，也可能有_。(3)分子密堆积：一个分子周围通常有_个紧邻的分子。2原子晶体的结构特点(1)晶体中只含原子。(2)原子间以_结合。问题思考1具有规则几何外形的固体一定是晶体吗？晶胞是否一定为“平行六面体”？知识点三金属晶体1金属键(1)“电子气理论”要点该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的_形成遍布整块晶体的“电子气”，被_所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(2)金属晶体是由_、_通过_形成的一种“巨分子”。金属键的强度_。2金属晶体的几种堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%钾型Na、K、Fe68%镁型Mg、Zn、Ti74%12铜型Cu、Ag、Au74%知识点四离子晶体1离子晶体(1)概念离子键：_间通过_(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。离子晶体：由阳离子和阴离子通过_结合而成的晶体。(2)决定离子晶体结构的因素几何因素：即_。电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同。键性因素：离子键的纯粹程度。(3)一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的_点和_点，较大的_、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。2晶格能(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体_的能量，单位kJmol1，通常取正值。(2)大小及与其他量的关系晶格能是最能反映离子晶体_的数据。在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越强，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大。知识点五几种常见的晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石晶体中，每个C与另外_个C形成共价键，CC键之间的夹角是_，最小的环是_元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有_ mol。SiO2晶体中，每个Si原子与_个O成键，每个O原子与_个硅原子成键，最小的环是_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是_原子。(2)分子晶体干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有_个。冰的结构模型中，每个水分子与相邻的_个水分子以氢键相连接，1 mol 冰中，有_ mol“氢键”。(3)离子晶体NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引_个Cl，每个Cl同时吸引_个Na，配位数为_。每个晶胞含_个Na和_个Cl。CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引_个Cs，每个Cs吸引_个Cl，配位数为_。(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是_，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_，C原子采取的杂化方式是_。问题思考2在晶体模型中，金刚石中的“铁棍”和干冰中的“铁棍”表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？【考点精析】一、晶体基本类型和性质的比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体概念分子间靠分子间作用力结合而成的晶体原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体构成粒子结构粒子间的相互作用力性质硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低有的很高，有的很低溶解性相似相溶导电、传热性一般不导电、溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无物质类别及举例大多数非金属单质(如P4、Cl2)、气态氢化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物(如CH4，有机盐除外)一部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)典例导悟1(2010黄冈质检)下列叙述正确的是()A分子晶体中的每个分子内一定含有共价键B原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键C离子晶体中可能含有共价键D金属晶体的熔点和沸点都很高二、晶体的有关计算1确定晶体组成的方法均摊法均摊法：指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞。(1)长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献处于顶点的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为_。处于棱上的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为_。处于面上的粒子，同时为_个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为_。处于体心的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为_。(2)非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内6个碳原子排成六边形，其顶点的1个碳原子对六边形的贡献为1/3。典例导悟2右图为高温超导领域里的一种化合物钙钛矿晶体结构是具有代表性的最小重复单元。(1)在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最近且等距离的钛原子共有_个。(2)该晶体中，元素氧、钛、钙的个数比是_。2晶体密度(或微粒间距离)的计算解题思路知道微粒间距离晶胞体积密度，或已知密度求微粒间距离。典例导悟3右图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元)，已知晶体中两个最近的Cs核间距离为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是()A. gcm3 B.gcm3 C. gcm3 D. gcm3【高考真题】12011课标全国卷37(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子、立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。22011山东理综32(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a gcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。3(2010全国理综，13)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B最小的环上，Si和O原子数之比为12C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点4.2010全国课标卷，37(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为XYZ_。52010山东理综，32(4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4处于立方晶胞顶点，Ba2处于晶胞中心，O2处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为_，每个Ba2与_个O2配位。6(2011江苏21A)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为_，1 mol Y2X2含有键的数目为_。(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是_。(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是_。(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是_，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为_。7(2010浙江理综，8)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X与M2具有相同的电子层结构；离子半径：Z2W；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是()AX、M两种元素只能形成X2M型化合物B由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低C元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体D元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂82010海南，19()金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)Ni原子的核外电子排布式为_；(2) NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_FeO(填“”)；(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_、_；(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料其晶胞结构示意图如上图所示。该合金的化学式为_；【考点集训】1下列关于晶体的说法正确的是()A在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D分子晶体的熔点一定比金属晶体的低2(2011惠州调研)下列性质适合分子晶体的是()熔点1 070 ，易溶于水，水溶液导电 熔点10.31 ，液态不导电，水溶液导电能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 熔点97.81 ，质软导电，密度为0.97 gcm3A B C D3如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)_，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_晶体。(2)其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为_个。(3)其中代表NaCl的是_，每个Na周围与它最接近且距离相等的Na有_个。(4)代表CsCl的是_，它属于_晶体，每个Cs与_个Cl紧邻。(5)代表干冰的是_，它属于_晶体，每个CO2分子与_个CO2分子紧邻。4 (2011沈阳质检)最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。图中顶点和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子，该分子的化学式是()ATi13C14 BTi14C13 CTi4C5 DTiC5(2011西安联考)金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体即在立方体的8个顶点及各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共用(右图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。(1)金晶体每个晶胞中含有_个金原子。(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_。6 已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、 B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为11的化合物N是常见的有机溶剂。E有“生物金属”之称，E4和氩原子的核外电子排布相同。请回答下列问题(答题时，A、B、C、D、E均用所对应的元素符号表示)：(1)E的基态原子的外围电子排布式为_。(2)由A、B、C形成的ABC分子中，含有_个键，_个键。(3)下列叙述正确的是_(填字母)。aM易溶于水，是因为M与水分子之间能形成氢键，且M是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子bM和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2杂化cN分子中含有6个键和1个键dBD2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低(4) E的一种氧化物Q，其晶胞结构如图所示，则Q的化学式为_，该晶体中氧原子的配位数为_。(5)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为_。(6)在浓的ECl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为ECl36H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为15，则该配离子的化学式为_。【基础巩固】1(选修3P822)下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是AO2和SiO2 BNaI和I2 CCO2和H2O DCCl4和NaCl2(选修3P841)在单质的晶体中，一定不存在A离子键 B分子间作用力 C共价键 D金属离子与自由电子间的作用3(选修3P847)X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X的原子核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是AX的单质固态时为分子晶体 BY的单质为原子晶体CX与Y形成的化合物固态时为分子晶体 DX与碳形成的化合物为分子晶体4(选修3P848)下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用属于同种类型的是()ANa2O和SiO2熔化 BMg和S熔化C氯化钠和蔗糖熔化 D碘和干冰升华5(选修3P8513改编)下表列出了钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点：NaXNaFNaClNaBrNaI熔点/995801775651SiX4SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/90.270.45.2120.5(1)从表中可以看出，钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，原因是_。(2)钠的卤化物熔点按F、Cl、Br、I的顺序依次降低，而硅的卤化物的熔点依次升高的原因是_。【能力提升】1下列有关金属晶体的判断正确的是A简单立方、配位数6、空间利用率68% B钾型、配位数6、空间利用率68%C镁型、配位数8、空间利用率74% D铜型、配位数12、空间利用率74%2下列关于晶体的说法一定正确的是A第A碱金属元素与A元素所形成的化合物在固态时为离子晶体，晶体中阴、阳离子排列方式相同B晶体中存在阴离子就必定存在阳离子，存在阳离子就必定存在阴离子C离子晶体中只含有离子键，分子晶体、原子晶体中必定含有共价键DC60晶体(其结构模型如图)中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个3下列说法正确的是A124 g P4含有的PP键的个数为6NAB12 g石墨中含有的CC键的个数为2NAC12 g金刚石中含有的CC键的个数为1.5NAD60 g SiO2中含SiO键的个数为2NA4已知NaCl的摩尔质量为58.5 gmol1，其晶体密度为d gcm3，若图中钠离子与最接近的氯离子的核间距离为a cm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为()A117a3d B58.5/(2a3d) C234/(a3d) D58.5/(4a3d)5某无机化合物的二聚分子结构如图，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子最外层都达到8电子稳定结构。下列关于该化合物的说法不正确的是()A化学式是Al2Cl6B不存在离子键和非极性共价键C在固态时所形成的晶体是分子晶体D是离子化合物，在熔融状态下能导电6下面二维平面晶体所表示的化学式为AX2的是7下列有关说法不正确的是A水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键BCaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2CH原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为128下面有关晶体的叙述中，错误的是 A金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子B在NaCl晶体中每个Na(或Cl)周围都紧邻6个Cl(或6个Na)C白磷晶体中，粒子之间通过共价键结合，键角为60D离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏9NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是()物质NaFNaIMgO离子电荷数112键长(1010m)2.313.182.10A. BC D10可以由下列反应合成三聚氰胺：CaO3CCaC2CO，CaC2N2CaCN2C，CaCN22H2O=NH2CNCa(OH)2，NH2CN与水反应生成尿素CO(NH2)2，尿素合成三聚氰胺。(1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式： _。CaCN2中阴离子为CN，与CN互为等电子体的分子有N2O和_(填化学式)，由此可以推知CN的空间构型为_。(2)尿素分子中C原子采取_杂化。尿素分子的结构简式是_。(3)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过_结合，在肾脏内易形成结石。(4)CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca2+的配位数为_。CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO 3 401 kJmol-1、NaCl 786 kJmol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是