（课标通用）山东省2020版高考化学总复习 专题九 第3讲 晶体结构与性质课件

第3讲晶体结构与性质微专题一晶体及其类型、结构与性质微专题二晶胞及其相关计算总纲目录 1.能说出晶体与非晶体的区别;能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律;能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。2.知道在一定条件下,物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒的聚集程度的不同而有所不同。知道物质的聚集状态会影响物质的性质,通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。3.了解原子光谱、分子光谱、X-射线衍射等表征物质结构的基本方法和实验手段。山东省教学指导意见微专题一晶体及其类型、结构与性质1.晶体与非晶体晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性①有序排列原子排列相对②无序性质特征自范性③有④无熔点⑤固定⑥不固定异同表现各向异性无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X射线对固体进行X-射线衍射实验2.四种晶体类型比较3.典型晶体模型1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 (√)(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 (✕)(3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高 (✕)(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 (✕)(5)离子晶体一定都含有金属元素 (✕)(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 (√)2.【深度思考】用“”或“”填空:(1)晶体熔点:CF4CCl4CBr4CI4(2)硬度:金刚石碳化硅晶体硅(3)熔点:NaMgAl答案(1)(2)(3)题组一晶体类型的判断1.(2018四川乐山沫若中学高二月考)下列物质的性质中,可证明某晶体是离子晶体的是 (B)A.易溶于水B.晶体不导电,熔融时能导电C.熔点较高D.晶体不导电,水溶液能导电解析金属晶体固体时可导电;离子晶体固体不导电,熔融状态可导电;分子晶体和共价晶体在固体和熔融状态均不导电,故B正确。2.NF3可由NH3和F2在Cu作催化剂条件下反应直接得到:4NH3+3F2 NF3+3NH4F。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有(填序号)。a.离子晶体b.分子晶体c.共价晶体d.金属晶体答案abd解析NH3、F2和NF3为分子晶体,NH4F为离子晶体,Cu为金属晶体。3.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,结果如下表: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态导电白色沉淀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。答案(1)NaClCHCl(2)离子晶体共价晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力解析根据晶体的性质可知,A为离子晶体,只能为NaCl,微粒间的作用力为离子键;B应为共价晶体,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。题组二典型晶体模型的结构分析4.碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: (1)在石墨烯晶体中,每个C原子连接个六元环,每个六元环占有个C原子。(2)在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接个六元环,六元环中最多有个C原子在同一平面。答案(1)32(2)124解析(1)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6× =2;(2)在金刚石晶体中,每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为109°28',形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。135.(2018四川凉山木里中学高二期中)如图是CaF2晶胞的结构图。下列说法正确的是 () A.一个CaF2晶胞中含有8个Ca2+B.一个CaF2晶胞中含有8个F-C.在CaF2晶胞中Ca2+的配位数为4D.在CaF2晶胞中F-的配位数为8解析B根据晶胞结构可知,一个CaF2晶胞中含有的Ca2+和F-的个数分别为4个、8个,所以A不正确,B正确。根据晶胞的结构可判断Ca2+的配位数是8,F-的配位数是4,即选项C、D都是错误的。6.下列是金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞(未按顺序排序)。 (1)辨别晶胞(请填相应的编号)。①金刚石晶胞是;②干冰晶胞是;③氯化钠晶胞是。(2)与冰的晶体类型相同的是(填编号)。(3)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示),已知冰的升华热是51kJ·mol-1,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11kJ·mol-1),则冰晶体中氢键的“键能”是kJ·mol-1。 答案(1)①C②B③A(2)B(3)20解析A为NaCl的晶胞,B为干冰的晶胞,C为金刚石的晶胞,与冰的晶体类型相同的是B。(3)冰晶体中每摩尔水形成2mol氢键,冰升华吸热51kJ,需破坏范德华力及氢键,故氢键的“键能”是 =20kJ·mol-1。51kJ11kJ2mol题组三晶体熔、沸点的比较7.(2018福建晋江季延中学高二期中)下面的排序不正确的是 (B)A.晶体熔点由低到高:F2Cl2Br2I2B.熔点由高到低:RbKNaC.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅D.熔沸点由高到低:NaFNaClNaBrNaI解析A项,卤素单质的晶体都属于分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,范德华力只与相对分子质量有关,所以熔点由低到高:F2Cl2Br2I2,A正确;B项,钠、钾、铷均属于金属晶体,熔点与金属键的强弱有关,金属原子的价电子数越多、半径越小,金属键越强,熔点越高,钠、钾、铷原子的价电子数相同,原子半径由大到小的顺序为RbKNa,熔点由低到高的顺序为RbKNa,B错误;C项,原子半径越小,共价键键长越短,键能越大,硬度越大,故硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅,C正确;D项,离子晶体中离子所带电荷越多、半径越小,熔沸点越高,熔沸点由高到低:NaFNaClNaBrNaI,D正确。8.(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石中属于共价晶体的有,其熔点由高到低的顺序为,理由是。(2)干冰、冰二者的熔点较高的是,其理由是。(3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是。(4)BN、MgBr2、SiCl4的熔点由高到低的顺序为。(5)NaF的熔点(填“”“=”或“”) B 的熔点,其原因是。4F答案(1)SiC、Si、金刚石金刚石SiCSiC—C键、C—Si键、Si—Si键的键长依次增大,键能依次减小,熔点依次降低(2)冰冰晶体中分子间存在氢键(3)CS2和CO2均为分子晶体,CS2的相对分子质量大,分子间作用力大,因此CS2熔、沸点高于CO2(4)BNMgBr2SiCl4(5)两者均为离子化合物,且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低解析(1)SiC、Si、金刚石为共价晶体,共价晶体中共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高。(2)冰晶体中含有氢键,熔点比干冰高。(3)CS2、CO2均为分子晶体,组成、结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。(4)BN为共价晶体,MgBr2为离子晶体,SiCl4为分子晶体,故熔点:BNMg-Br2SiCl4。技法总结晶体熔、沸点高低的比较方法1.不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:共价晶体离子晶体分子晶体。2.同种类型晶体熔、沸点的比较(1)共价晶体 。(2)离子晶体一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力越强,其晶体的熔、沸点越高。(3)分子晶体①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高,如CON2。④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。(4)金属晶体金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高。微专题二晶胞及其相关计算1.晶胞(1)概念:描述晶体结构的①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②空隙。b.并置:所有晶胞都是平行排列的,③取向相同。2.晶胞组成的计算——均摊法(1)原则晶胞任意位置上的一个原子如果为n个晶胞所共有,那么,每个晶胞分得这个原子“份额”就是④ 。(2)方法a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。1n b.非长方体晶胞中粒子数视具体情况而定,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⑧ 13个碳原子。题组一晶胞中粒子数及晶体化学式的判断1.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体也具有超导性。因为这三种元素都是常见元素,所以引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为 (D) A.Mg2CNi3B.MgC2NiC.MgCNi2D.MgCNi3解析根据晶胞的结构可知碳原子位于晶胞的体心,所以一个晶胞中含有一个碳原子;镁原子位于顶点,1个晶胞中有8× =1个;镍原子位于面心,1个晶胞中有6× =3个,所以该晶体的化学式为MgCNi3,故选D。18122.下图为离子晶体空间构型示意图( 表示阳离子, 表示阴离子),以M表示阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式: A、B、C。答案MNMN3MN23.(1)Zn与S形成的化合物晶体的晶胞如图a所示。 图(a)①在1个晶胞中,Zn2+的数目为。②该化合物的化学式为。(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,图b为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为。 图(b)答案(1)①4②ZnS(2)2BN解析(1)由题图可知1个晶胞中含有Zn2+的数目为8× +6× =4,S2-数目为4,所以化合物中Zn2+与S2-数目之比为1∶1,则化学式为ZnS。(2)根据题给晶胞,可以判断大球代表B原子,则晶胞中B原子个数为8× +1=2,N原子个数为4× +1=2,则化学式为BN。18121814题组二利用晶胞进行相关物理量的计算4.(1)碳的一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为;其晶胞参数为1.4nm,晶体密度为g·cm-3(保留两位有效数字)。 (2)铝单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为。列式表示铝单质的密度:g·cm-3(不必计算出结果)。(3)铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为。答案(1)K3C602.0(2)12 (3)1223734276.0210(0.40510)解析(1)根据晶胞的结构,C60位于顶点和面心,个数为8× +6× =4,K位于棱上和内部,个数为12× +9=12,因此化学式为K3C60,晶胞的质量为 g,晶胞的体积为(1.4×10-7)3cm3,根据密度的定义,计算可得晶胞的密度约为2.0g·cm-3。(2)面心立方晶胞中,铝原子的配位数为12;晶胞中Al原子数为8× +6× =4,铝单质的密度ρ= = = g·cm-3。181214A4837N1812mV1A73427l(0.40510)gmoNcm23734276.0210(0.40510)(3)观察铜晶胞的结构可知,每个铜原子在空间x、y、z三个平面上均有4个与之距离最近的铜原子,总数为4×3=12个。5.(1)ZnS的晶胞结构如图所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位数为。 (2)某离子晶体晶胞的结构如图所示。X( )位于立方体顶点,Y( )位