2020届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案(1)

2020届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案(1)

晶体结构与性质 考试说明 1.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。‎ ‎2.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。‎ ‎3.了解分子晶体结构与性质的关系。‎ ‎4.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。‎ ‎5.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质,了解金属晶体常见的堆积方式。‎ ‎6.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。‎ 考点一　晶体常识 ‎ 1.晶体与非晶体的区别 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 ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ 区别二者 间接方法 看是否有固定的　　　 ‎ 方法 科学方法 对固体进行　　　　　　实验 ‎ ‎2.获得晶体的三条途径 ‎(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　　　　。 ‎ ‎(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ‎①无隙 相邻晶胞之间没有　　　　。 ‎ ‎②并置 所有晶胞　　　　排列、　　　　相同。 ‎ ‎③形状 一般而言晶胞都是平行六面体。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算方法——均摊法 ‎①晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个粒子分得的份额就是‎1‎n。‎ ‎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 图12-42-1‎ b.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‎1‎‎3‎。‎ ‎ 4.晶格能 ‎(1)定义 气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:　　　　　。 ‎ ‎(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　　　　　。 ‎ ‎②离子的半径:离子的半径越　　　　　,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　　　　,且熔点越　　　　,硬度越　　　　。 ‎ 题组一　晶体与非晶体的区别 ‎1.[2018·保定模拟] 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是 (　　)‎ A.测定熔、沸点 B.观察外形 C.对固体进行X-射线衍射 D.通过比较硬度确定 ‎2.[2018·大连四中期中] 关于晶体的自范性,下列叙述正确的是 (　　)‎ A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块 C.圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性 D.由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性 规律小结 晶体具有规则的几何外形,具有各向异性和固定的熔点,用X-射线研究时,晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列,非晶体则没有这些性质。‎ 题组二　认识不同类型的晶胞 ‎1.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图12-42-2所示,则该晶体的化学式为 (　　)‎ A.Mg2CNi3 B.MgC2Ni C.MgCNi2 D.MgCNi3‎ ‎　　　　　　　 图12-42-2　　　　　　　图12-42-3‎ ‎2.Cu与H可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图12-42-3所示。则该化合物的组成可以表示为CuxHy,则x∶y=　　　　。 ‎ 题组三　晶胞中微粒个数的计算 ‎1.[2018·衡中期末测试] 根据晶体中的晶胞结构,判断下列晶体的化学式中不正确的是(　　)‎ ‎ 　 A.AB2　　　 B.CD4　 　 C.EF　 　D.XY3Z 图12-42-4‎ ‎2.如图12-42-5是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比是　　　　,乙中a与b的个数比是　, 丙中一个晶胞中有　　　　个c离子和　　　　个d离子。 ‎ 图12-42-5‎ 规律小结 在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱和面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。‎ 考点二　晶体的类型和性质 ‎ 1.金属键、金属晶体 ‎(1)金属键:金属晶体中　　　　　　　与　　　　之间的相互作用。 ‎ ‎(2)本质——电子气理论 该理论认为金属原子脱落下来的　　　　形成遍布整块晶体的“　　　　”,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起。 ‎ ‎(3)金属晶体的物理性质及解释 在金属晶体中,金属离子以　　　　相互结合。金属都具有优良的导电性、导热性和延展性。 ‎ 用电子气理论可解释如下性质:‎ ‎ 2.四种类型晶体的比较 ‎　 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,‎ 较大 有的很小 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 ‎　难溶于常见溶剂 ‎　大多数易溶于水等极性溶剂 导电、‎ 传热性 ‎　一般不导电,有的溶于水后导电 ‎　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)、绝大部分盐(如NaCl)‎ 题组一　晶体类型的判断 ‎1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是 (　　)‎ A.NH3、Mg、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4‎ C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2‎ ‎2.现有几组物质的熔点(℃)数据:‎ A组 B组 C组 D组 金刚石:3550 ℃‎ Li:181 ℃‎ HF:-83 ℃‎ NaCl:801 ℃‎ 硅晶体:1410 ℃‎ Na:98 ℃‎ HCl:-115 ℃‎ KCl:776 ℃‎ 硼晶体:2300 ℃‎ K:64 ℃‎ HBr:-89 ℃‎ RbCl:718 ℃‎ 二氧化硅:1723 ℃‎ Rb:39 ℃‎ HI:-51 ℃‎ CsCl:645 ℃‎ 据此回答下列问题:‎ ‎(1)A组属于　　　　晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是　　　　。 ‎ ‎(2)B组晶体共同的物理性质是　　　　　　(填序号)。 ‎ ‎①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性 ‎(3)C组中HF熔点反常是由于 　 。 ‎ ‎(4)D组晶体可能具有的性质是　　　　(填序号)。 ‎ ‎①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电 ‎(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为  　。 ‎ 方法技巧　晶体类型的判断方法 ‎(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:‎ ‎①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子,粒子间的作用是离子键。只要含有离子键的晶体就是离子晶体。‎ ‎②原子晶体的构成粒子是原子,粒子间的作用是共价键。相邻原子间的作用都是共价键。‎ ‎③分子晶体的构成粒子是分子,粒子间的作用为分子间作用力(某些含氢键)。‎ ‎④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子,粒子间的作用是金属键。‎ ‎(2)依据物质的分类判断:‎ ‎①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。‎ ‎②由非金属元素组成的物质(铵盐、金刚石、石墨、晶体硅、SiO2、碳化硅、晶体硼等除外)是分子晶体。‎ ‎③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物类原子晶体有二氧化硅、碳化硅等。‎ ‎④金属单质或合金是金属晶体。‎ ‎(3)依据晶体的熔点判断:‎ ‎①离子晶体的熔点较高(有的很低)。‎ ‎②原子晶体熔点很高。‎ ‎③分子晶体熔点低。‎ ‎④金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低(如汞、铯)。‎ ‎(4)依据导电性判断:‎ ‎①离子晶体溶于水和熔融状态时能导电。‎ ‎②原子晶体一般为非导体。‎ ‎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,但受热熔化后不导电。‎ ‎④金属晶体是电的良导体。‎ ‎(5)依据硬度和机械性能判断:‎ ‎①离子晶体硬度较大、硬而脆。‎ ‎②原子晶体硬度大。‎ ‎③分子晶体硬度小且较脆。‎ ‎④金属晶体多数硬度大,但也有较低的(如钠、钾等),且具有延展性。‎ 题组二　晶体熔沸点的比较 ‎1.下列各组物质的沸点,按由低到高顺序排列的是 (　　)‎ A.NH3、CH4、NaCl、Na B.H2O、H2S、MgSO4、SO2‎ C.CH4、H2O、NaCl、SiO2 D.Li、Na、K、Rb、Cs ‎2.下列数据是对应物质的熔点(℃):‎ BCl3‎ Al2O3‎ Na2O NaCl AlF3‎ AlCl3‎ 干冰 SiO2‎ ‎-107‎ ‎2073‎ ‎920‎ ‎801‎ ‎1291‎ ‎190‎ ‎-57‎ ‎1723‎ 据此作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 方法技巧　晶体熔、沸点的比较方法 ‎1.不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。‎ ‎(2)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。‎ ‎2.同种类型晶体熔、沸点的比较 ‎ (1)原子晶体 原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高 如熔点:金刚石>碳化硅>硅。‎ ‎(2)离子晶体 ‎①一般地说,离子所带的电荷数越多(主要因素)、离子半径越小,熔、沸点就越高,如熔点:Al2O3>MgO>NaCl>CsCl。‎ ‎②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。‎ ‎(3)分子晶体 ‎①具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如熔、沸点 H2O>H2Te>H2Se>H2S。‎ ‎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,如熔、沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。‎ ‎③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如熔、沸点CO>N2。‎ ‎④对于互为同分异构体的有机物,支链越多,熔、沸点越低。‎ 如熔、沸点:CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>CH3CH(CH3)CH2CH3>(CH3)3CCH3。‎ ‎(4)金属晶体 金属原子半径越小,价电子数越多,其金属键越强,金属熔、沸点越高,如熔、沸点:Na

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