高考化学二轮复习资料(重点讲义+训练)-(24)

第4讲晶体结构与性质2017级教学指导意见核心素养1.了解晶体与非晶体的区别，了解晶格能及晶格能对离子晶体性质的影响。2.了解晶体类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别，能结合晶体结构(实例)描述分子晶体、离子晶体、金属晶体、原子晶体的性质。3.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关计算。4.了解过渡晶体、混合型晶体的存在现象。1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3.变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。考点一晶体常识和常见四种晶体性质[学在课内]1.晶体(1)晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行射线衍射实验(2)得到晶体的途径①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中析出。(3)晶胞①概念：描述晶体结构的基本单元。②晶体中晶胞的排列——无隙并置a.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(4)晶格能①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。②影响因素a.离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。b.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。[名师点拨](1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。2.四种晶体类型的比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，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)、绝大多数盐(如NaCl)[考在课外]教材延伸判断正误(1)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈周期性的有序排列。(√)(2)通过X­射线衍射实验的方法不能区分晶体和非晶体。(×)(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。(×)(4)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。(×)(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(√)(6)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。(×)(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(√)(8)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(×)(9)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。(×)(10)原子晶体一定含有非极性键。(×)(11)固态CO2属于分子晶体。(√)(12)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(×)(13)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。(×)(14)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(×)(15)F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2。(√)拓展应用在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。①其中只含有离子键的离子晶体是________；②其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________；③其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________；④其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________；⑤其中含有极性共价键的非极性分子是________；⑥其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________；⑦其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________。⑧其中含有极性共价键的原子晶体是________。答案①NaCl、Na2S②NaOH、(NH4)2S③(NH4)2S④Na2S2⑤CO2、CCl4、C2H2⑥C2H2⑦H2O2⑧SiO2、SiC(2)氧化镁的晶格能________氧化钙(填“大于”或“小于”)，由岩浆结晶规则可推测________先从岩浆中析出。答案大于氧化镁(3)SiC晶体结构与晶体硅相似，则SiC、SiO2、Si晶体熔沸点由高到低的顺序为________。答案SiO2SiCSi思维探究(1)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。熔点Si60＞N60＞C60，为什么破坏分子所需要的能量N60＞C60＞Si60?答案结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，或成键原子半径越小，断键所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60＞C60＞Si60(2)原子晶体熔点一定比离子晶体高吗？答案不一定，如石英熔点为1710℃，氧化镁熔点为2852℃，氯化钠熔点为801℃。[基础点巩固]1.下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是()A.分子晶体中一定含有共价键B.原子晶体中共价键越强，熔点越高C.离子晶体中含有离子键，不含有共价键D.金属阳离子只能存在于离子晶体中答案B2.NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2=====CuNF3＋3NH4F。上述化学方程式中的5种物质没有涉及的晶体类型为()A.离子晶体B.分子晶体C.原子晶体D.金属晶体答案C3.下列数据是对应物质的熔点(℃)：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO3－10720739208011291190－571723据此做出的下列判断中错误的是()A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体答案B4.有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：序号熔点/℃硬度水溶性导电性水溶液与Ag＋反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3500很大不溶不导电不反应C－114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为A______________、B____________________、C____________。(2)晶体的类型分别是A______________、B___________________________、C____________。(3)晶体中微粒间作用力分别是A________、B_______________________、C________。解析根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。答案(1)NaClCHCl(2)离子晶体原子晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力[名师点拨]晶体类型的5种判断方法1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2.依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。3.依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。4.依据导电性判断(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体，Si是半导体。(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5.依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。注意：(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190℃)。(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。[能力点提升]5.下列排序正确的是()A.酸性：H2CO3＜C6H5OH＜CH3COOHB.碱性：Ba(OH)2＜Ca(OH)2＜KOHC.熔点：MgBr2＜SiCl4＜BND.沸点：PH3＜NH3＜H2O解析A项，酸性应为CH3COOH＞H2CO3＞C6H5OH，错误。B项，碱性应为Ba(OH)2＞KOH＞Ca(OH)2，错误。C项，熔点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，即BN＞MgBr2＞SiCl4，错误。D项，由于NH3、H2O分子间形成氢键，所以沸点：H2O＞NH3＞PH3，正确。答案D6.北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K3C60的组成和结构的分析中正确的是()A.K3C60晶体中既有离子键又有极性键B.K3C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低C.该晶体熔化时能导电D.C60分子中碳原子是采用sp3杂化的解析该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C项正确；C60内部为非极性键，A项错误；离子晶体K3C60比分子晶体C60的熔点高，B项错误；C60中每个碳形成四条键，其中有一个为双键，故应为sp2杂化，D项错误。答案C7.下图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是________________________________________________。(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。(5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是____________________________________。解析(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所