2020届高考化学一轮复习第11单元第3讲晶体结构与性质学案

2020届高考化学一轮复习第11单元第3讲晶体结构与性质学案

第3讲　晶体结构与性质 命题一　晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较 ‎1.(1)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是　　　　,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是　。  ‎ ‎(2)(2017年全国Ⅰ卷,35节选)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解析　(1)ZnF2的熔点较高,故为离子晶体。离子晶体难溶于乙醇等有机溶剂,分子晶体可以溶于乙醇等有机溶剂。(2)金属键的强弱与半径成反比,与所带的电荷成正比。‎ 答案　(1)离子键;ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小 ‎(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 ‎2.(2016年全国Ⅰ卷,37节选)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因:　　　　　　　　　　。 ‎ GeCl4‎ GeBr4‎ GeI4‎ 熔点/℃‎ ‎-49.5‎ ‎26‎ ‎146‎ 沸点/℃‎ ‎83.1‎ ‎186‎ 约400‎ ‎　　答案　GeCl4、GeBr4、GeI4熔沸点依次升高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 ‎3.(2016年全国Ⅱ卷,37节选)单质铜及镍都是由　　　　键形成的晶体。 ‎ 答案　金属 ‎4.(2016年全国Ⅲ卷,37节选)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点更高 ‎5.(2015年全国Ⅰ卷,37节选)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于　　　　晶体。 ‎ 答案　分子 ‎6.(2014年全国Ⅰ卷,37节选)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过　　　　方法区分晶体、准晶体和非晶体。 ‎ 答案　X-射线衍射 命题二　晶胞分析及计算 ‎7.(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。‎ 可知Li2O晶格能为　　　　kJ·mol-1。 Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为　　　　g·cm-3(列出计算式)。  ‎ ‎(2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为　　　　g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为　　　　nm。  ‎ ‎(3)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为　　　　。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为　　　　g·cm-3(列出计算式)。  ‎ 解析 (1)根据晶格能概念(气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量)和图中数据可得Li2O晶格能是2908 kJ·mol-1。根据分割法可得,1个晶胞中含有Li+的个数为8,O2-的个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,1个晶胞中含有4个Li2O,Li2O的密度为‎8×7+4×16‎NA‎(0.4665×1‎‎0‎‎-7‎‎)‎‎3‎ g·cm-3。(2)晶胞边长为a nm=a×10-7 cm,则晶胞的体积V=(a×10-7 cm)3=a3×10-21 cm3;由晶胞结构可知,12个Fe2+处于晶胞的棱上,1个Fe2+处于晶胞体心,S‎2‎‎2-‎处于晶胞的8个顶点和6个面心,则每个晶胞中含有Fe2+的个数为12×‎1‎‎4‎+1=4,含有S‎2‎‎2-‎的个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4。FeS2的相对分子质量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为‎4MNA‎·a‎3‎×1‎‎0‎‎-21‎ g·cm-3=‎4MNAa‎3‎×1021 g·cm-3。晶胞中 Fe2+位于S‎2‎‎2-‎所形成的正八面体的体心,则该正八面体的边长为a‎2‎×‎2‎ nm=‎2‎‎2‎a nm。(3)由晶胞图可知,Zn为六方最密堆积。1个Zn晶胞中含有的原子数为12×‎1‎‎6‎+2×‎1‎‎2‎+3=6,正六边形底面积S=6×正三角形面积=6×‎3‎‎4‎a2 cm2,则Zn晶胞的体积V=6×‎3‎‎4‎a2c cm3,1个Zn晶胞的质量为‎6×65‎NA g,则ρ=mV=‎6×65‎NA‎6×‎3‎‎4‎a‎2‎c g·cm-3=‎65×6‎NA‎×6×‎3‎‎4‎a‎2‎c g·cm-3。‎ 答案　(1)2908;‎‎8×7+4×16‎NA‎(0.4665×1‎‎0‎‎-7‎‎)‎‎3‎ ‎(2)‎4MNAa‎3‎×1021;‎2‎‎2‎a ‎(3)六方最密堆积(A3型);‎‎65×6‎NA‎×6×‎3‎‎4‎a‎2‎c ‎8.(2017年全国Ⅰ卷,35节选)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为　　　nm,与K紧邻的O个数为　　　　　。在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于　　　位置,O处于　　　位置。‎ ‎ ‎ 答案　0.315;12;体心;棱心 ‎9.(2017年全国Ⅱ卷,35节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为　　　　　　　。 ‎ 答案　‎602a‎3‎dM(或a‎3‎dNAM×10-21)‎ ‎ ‎ ‎10.(2017年全国Ⅲ卷,35节选)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为　　　　　　nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为　　　　　　nm。 ‎ 答案　0.148;0.076‎ ‎11.(2016年全国Ⅲ卷,37节选)Ga和As的摩尔质量分别为MGa g· mol-1 和MAs g· mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为　　　　　　　　　。 ‎ 答案　‎4π×1‎0‎‎-30‎NAρ(rGa‎3‎+rAs‎3‎)‎‎3(MGa+MAs)‎×100%‎ ‎12.(2016年全国Ⅰ卷,37节选)晶胞有两个基本要素:‎ ‎(1)原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(‎1‎‎2‎,0,‎1‎‎2‎);C为(‎1‎‎2‎,‎1‎‎2‎,0)。‎ 则D原子的坐标参数为　　　　。 ‎ ‎(2)晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为　　　　　g·cm-3(列出计算式即可)。 ‎ 解析　(1)根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的‎1‎‎4‎处,所以其坐标是(‎1‎‎4‎,‎1‎‎4‎,‎1‎‎4‎)。‎ ‎(2)根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的Ge原子个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎+4=8,所以晶胞的密度ρ=mV=‎‎8×73 g·mol‎-1‎NA‎×(565.76 pm×1‎0‎‎-10‎cm·pm‎-1‎‎)‎‎3‎ ‎=‎8×73‎‎6.02×1‎0‎‎23‎×(565.76×1‎‎0‎‎-10‎‎)‎‎3‎ g·cm-3‎ ‎=‎8×73‎‎6.02×565.7‎‎6‎‎3‎×107 g·cm-3。‎ 答案　(1)(‎1‎‎4‎,‎1‎‎4‎,‎1‎‎4‎)‎ ‎(2)‎8×73‎‎6.02×565.7‎‎6‎‎3‎×107‎ 命题角度 晶体结构与性质是高考必考内容,晶体类型的判断及晶体熔、沸点高低的比较相对比较简单;晶胞的分析及计算常出现在最后一问。晶胞的分析主要考查晶胞中所含微粒的个数、配位数、原子坐标参数、原子在晶胞中的位置等;晶胞的计算主要考查原子半径、原子之间的距离、密度计算、体积百分率等 备考启示 重点要强化晶胞的分析与计算,首先要掌握金属晶体的各种堆积方式,最好能根据实物模型图来培养学生的空间想象力,掌握如何分析配位数,如何结合数学知识进行相关的计算,把全国卷常考的几种计算类型进行归纳总结,构建解题思维模式 见《自学听讲》P235‎ 晶体常识 ‎　　1.晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒①　　　　　　　　排列 ‎ 结构微粒②　　　　　　　　排列 ‎ 性质 特征 自范性 ‎③　　　 ‎ ‎④　　　 ‎ 熔点 ‎⑤　　　 ‎ ‎⑥　　　 ‎ 异同表现 ‎⑦　　　 ‎ 各向同性 二者区 别方法 间接方法 测定其是否有固定的⑧　　　 ‎ 科学方法 对固体进行⑨　　　　实验 ‎ ‎　　2.晶胞 ‎(1)概念:描述晶体结构的⑩　　　　。 ‎ ‎(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ‎①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。‎ ‎②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是‎1‎n。‎ ‎①周期性有序　②无序　③有　④无　⑤固定　⑥不固定 ‎⑦各向异性　⑧熔点　⑨X-射线衍射　⑩基本单元 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)冰和碘晶体中相互作用力相同。(　　)‎ ‎(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列。(　　)‎ ‎(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。(　　)‎ ‎(4)固体SiO2一定是晶体。(　　)‎ ‎(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完整的立方体块。(　　)‎ ‎(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。(　　)‎ ‎(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验。(　　)‎ ‎(8)晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√‎ ‎2.某物质的晶体中含有A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未画出)。则晶体中A、B、C的原子个数之比为(　　)。‎ A.1∶3∶1　　　　　　B.2∶3∶1‎ C.2∶2∶1 D.1∶3∶3‎ 解析　利用均摊法计算。据图知,该正方体中A原子个数为8×‎1‎‎8‎=1,B原子个数为6×‎1‎‎2‎=3,C原子个数为1,所以晶体中A、B、C的原子个数之比为1∶3∶1。‎ 答案　A ‎3.某离子晶体的结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为(　　)。‎ A.B2A　　B.BA2　　C.B7A4　　D.B4A7‎ 解析　A在正方体内,晶胞中A离子的个数为8;B在顶点和面心,所以1个晶胞中B离子的个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,则该晶体的化学式为BA2。‎ 答案　B ‎4.(1)图1为离子晶体空间构型示意图(为阳离子,为阴离子),以M代表阳离子,以N代表阴离子,写出各离子晶体的组成表达式。‎ 图1‎ A　　　　,B　　　　,C　　　　。 ‎ ‎(2)某晶体的一部分如图2所示,该晶体中A、B、C三种粒子数之比是　　　　。 ‎ 图2　　　　‎ A.3∶9∶4‎ B.1∶4∶2‎ C.2∶9∶4‎ D.3∶8∶4‎ ‎(3)图3是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R的化合价为+2价,G的化合价为-2价,则Q的化合价为　　　　。 ‎ 图3‎ 解析　(2)A粒子数为6×‎1‎‎12‎=‎1‎‎2‎;B粒子数为6×‎1‎‎4‎+3×‎1‎‎6‎=2;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。‎ ‎(3)R:8×‎1‎‎8‎+1=2‎ G:8×‎1‎‎4‎+8×‎1‎‎4‎+4×‎1‎‎2‎+2=8‎ Q:8×‎1‎‎4‎+2=4‎ R、G、Q的个数之比为1∶4∶2,则其化学式为RQ2G4。‎ 由于R为+2价,G为-2价,所以Q为+3价。‎ 答案　(1)MN;MN3;MN2‎ ‎(2)B ‎(3)+3‎ ‎5.某离子晶体的晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y()位于立方体的中心。回答下列问题:‎ ‎(1)晶体中每个Y同时吸引　　　　个X。 ‎ ‎(2)该晶体的化学式为　　　　。 ‎ ‎(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1,晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为　　　　cm。 ‎ 答案　(1)4‎ ‎(2)XY2或Y2X ‎(3)‎2‎ ‎‎3‎M‎2ρNA ‎　　“均摊法”突破晶胞组成的计算 ‎1.方法 ‎(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 ‎(2)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3个六边形共有,每个六边形占‎1‎‎3‎,那么1个 六边形实际有6×‎1‎‎3‎=2个碳原子。又如,在六棱柱晶胞(如图所示)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12×‎1‎‎6‎+2×‎1‎‎2‎=3,硼原子个数为6。‎ ‎2.计算晶体密度和晶体中微粒间距离 ‎(1)计算晶体密度的方法 若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g [M为微粒的式量];又因为1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xM=ρa3NA。‎ ‎(2)计算晶体中微粒间距离的方法 常见晶体的结构与性质 ‎　　1.四种晶体类型比较 ‎　　类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒 ‎①　　 ‎ ‎②　　 ‎ ‎③　　 ‎ ‎④　　 ‎ 子 粒子间的 相互作用力 ‎⑤　　 ‎ ‎(某些含 氢键)‎ ‎⑥　　 ‎ ‎⑦　　 ‎ ‎⑧　　 ‎ 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 难溶于 常见溶剂 大多易溶 于水等极 性溶剂 ‎(续表)‎ ‎　　类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 导电、‎ 导热性 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 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 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)‎ 多数有机物(有机盐除外)‎ ‎　　2.晶格能(离子晶体)‎ ‎(1)定义:气态离子形成1 mol离子晶体⑨　　　　的能量;单位:⑩　　　　。 ‎ ‎(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　　　　。 ‎ b.离子的半径:离子的半径　　　　,晶格能越大。 ‎ ‎(3)对离子晶体性质的影响 晶格能越大,形成的离子晶体越　　　　,且熔点　　　　,硬度　　　　。 ‎ ‎①分子　②原子　③金属阳离子和自由电子　④阴、阳离子　⑤范德华力　⑥共价键　⑦金属键　⑧离子键　⑨释放　⑩kJ·mol-1　越大　越小　稳定 越高　越大 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(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)原子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。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎2.下列物质性质的变化规律与共价键的键能大小有关的是(　　)。‎ A.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 B.HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点顺序为HF>HI>HBr>HCl C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 答案　C ‎3.下列排序不正确的是(　　)。‎ A.熔点由高到低:Na>Mg>Al B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅 C.晶体熔点由低到高:CONaCl>NaBr>NaI 解析　A项,金属离子的电荷越多,半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低的顺序为Al>Mg>Na,错误;B项,键长越短,共价键越强,硬度越大,键长C—C碳化硅>晶体硅,正确;C项,一般情况下,晶体熔点的高低顺序为分子晶体<离子晶体<原子晶体,故熔点CO(分子晶体)NaCl>NaBr>NaI,正确。‎ 答案　A ‎4.现有下列物质:①水晶、②冰醋酸、③氧化钙、④白磷、⑤晶体氩、⑥氢氧化钠、⑦铝、⑧金刚石、⑨过氧化钠、⑩碳化钙、碳化硅、干冰、过氧化氢。‎ ‎(1)其中属于原子晶体的化合物是　　　　。 ‎ ‎(2)其中直接由原子构成的晶体是　　　　。 ‎ ‎(3)其中直接由原子构成的分子晶体是　　　　。 ‎ ‎(4)其中含有极性键的分子晶体是　　　　　,含有非极性键的离子晶体是　　　　　,属于分子晶体的单质是　　　　　。 ‎ ‎(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是　　　　　,受热熔化后化学键不发生变化的是　　　　,受热熔化后需克服共价键的是　　　　。 ‎ 答案　(1)①‎ ‎(2)①⑤⑧‎ ‎(3)⑤‎ ‎(4)②;⑨⑩;④⑤‎ ‎(5)⑦;②④⑤;①⑧‎ ‎5.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,结果如表所示:‎ 熔点/℃‎ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与 Ag+反应 A ‎811‎ 较大 易溶 水溶液或 熔融导电 白色沉淀 B ‎3500‎ 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)NaCl;C;HCl ‎(2)离子晶体;原子晶体;分子晶体 ‎(3)离子键;共价键;范德华力 ‎　　一、晶体类型的五种判断方法 ‎1.依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断 ‎(1)离子晶体的构成微粒是阴阳离子,微粒间作用力是离子键。‎ ‎(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间作用力是共价键。‎ ‎(3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间作用力为分子间作用力或氢键。‎ ‎(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间作用力是金属键。‎ ‎2.依据物质的分类判断 ‎(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如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)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。‎ ‎(4)金属单质是金属晶体。‎ ‎3.依据晶体的熔点判断 ‎(1)离子晶体的熔点较高。‎ ‎(2)原子晶体的熔点很高。‎ ‎(3)分子晶体的熔点低。‎ ‎(4)金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点很低。‎ ‎4.依据导电性判断 ‎(1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。‎ ‎(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。‎ ‎(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,且具有延展性。‎ 另外,还需注意: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1.42×10-10 m,比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10-10 m)短,所以熔、沸点高于金刚石;③AlCl3晶体中虽含有金属 元素,但属于分子晶体,熔、沸点低(熔点190 ℃);④合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。‎ ‎　　二、晶体熔、沸点高低的比较 ‎1.不同类型晶体熔、沸点的比较 ‎(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律: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,离子半径越小,熔、沸点就越高,如熔点: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对于烷烃的同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。‎ ‎(4)金属晶体 金属离子半径越小,价电子数越多,其金属键越强,金属熔、沸点越高,如熔、沸点:Na液态物质的沸点>气态物质的沸点,如硫的沸点比溴大,溴的沸点比二氧化碳大等。‎ 五类晶体模型 ‎　　典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 原 子 晶 体 金 刚 石 ‎(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合,形成正四面体结构 ‎(2)键角均为109°28'‎ ‎(3)最小碳环由①　　　　个C组成且六原子不在同一平面内 ‎ ‎(4)每个C参与4条键的形成,C原子数与键数之比为②　　 ‎ SiO2‎ ‎(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构 ‎(2)每个正四面体占有1个Si,4个“‎1‎‎2‎O”,n(Si)∶n(O)=1∶2‎ ‎(3)最小环上有12个原子,即6个O、6个Si ‎(续表)‎ 晶体 晶体结构 晶体详解 离 子 晶 体 NaCl 型 ‎(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有③　　　　个。每个Na+周围等距且紧邻的Na+有④　　　　个 ‎ ‎(2)每个晶胞中含4个Na+和4个Cl-‎ CsCl 型 ‎(1)每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有⑤　　　　个,每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有⑥　　　　 ‎ ‎(2)如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl-‎ 分 子 晶 体 干 冰 ‎(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子 ‎(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有⑦　　　　个 ‎ 金 属 晶 体 简单 立方 堆积 典型代表Po,配位数为⑧　　　　,空间利用率52% ‎ 金 属 晶 体 面心 立方 又称为A1型或铜型,典型代表Cu、Ag、Au,配位数为⑨　　　　,空间利用率74% ‎ 最密 堆积 体心 立方 堆积 又称为A2型或钾型,典型代表Na、K、Fe,配位数为⑩　　　　,空间利用率为68% ‎ 六方 最密 堆积 又称为A3型或镁型,典型代表Mg、Zn、Ti,配位数为　　　　,空间利用率74% ‎ ‎①6　②1∶2　③6　④12　⑤8　⑥6　⑦12　⑧6‎ ‎⑨12　⑩8　12　‎ ‎1.下列说法正确的是(　　)。‎ A.钛和钾都采取图1的堆积方式 B.图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置,此方式在三维空间里堆积,仅得简单立方堆积 C.图3是干冰晶体的晶胞,晶胞棱长为a cm,则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个 D.图4是一种金属晶体的晶胞,它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC…堆积的结果 解析　图1表示的堆积方式为A3型紧密堆积,K采用A2型密堆积,A项错误;B在二维空间里的非密置层放置,在三维空间堆积形成A2型密堆积,得到体心立方堆积,B项错误;干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞,配位数为12,即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个,C项错误;该晶胞类型为面心立方,则为A1型密堆积,金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC…堆积,D项正确。‎ 答案　D ‎2.下列有关晶体结构的叙述中错误的是(　　)。‎ A.金刚石的网状结构中,最小的环上有6个碳原子 B.分子晶体熔化时,不破坏共价键;原子晶体熔化时,破坏共价键 C.在金属铜的晶体中,由于存在自由电子,因此铜能导电 D.在氯化铯晶体中,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有8个 解析　A项,根据金刚石的晶胞结构图可知,最小的环上有6个碳原子,正确;B项,分子晶体熔化时只是状态发生变化,没有化学键的断裂,只破坏分子间作用力,原子晶体的构成微粒是原子,熔化时化学键被破坏,正确;C项,金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,在通电条件下,自由电子的定向移动使得金属晶体能导电,正确;D项,氯化铯晶体的晶胞结构如图所示,由图可知,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有6个,错误。‎ 答案　D ‎3.按要求填空:‎ ‎(1)在金刚石晶体中,每个C原子被　　　　个最小碳环共用。 ‎ ‎(2)在干冰中粒子间作用力有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为　　　　。 ‎ ‎(4)在NaCl晶体中,每个Na+周围有　　　　个距离最近且相等的Na+,每个Na+周围有　　　　个距离最近且相等的Cl-,其立体构型为　　　　　　。 ‎ ‎(5)在CaF2晶胞(如图)中,每个Ca2+周围距离最近且等距离的F-有　　　　个;每个F-周围距离最近且等距离的Ca2+有　　　　个。 ‎ 答案　(1)12‎ ‎(2)共价键、范德华力 ‎(3)2NA ‎(4)12;6;正八面体形 ‎(5)8;4‎ ‎4.有些食物中铁元素含量非常丰富,其中非血红素铁是其存在形式之一,主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物。‎ ‎(1)Fe3+的电子排布式为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成,单质铁中铁原子采用钾型堆积,原子空间利用率为68%,铁原子的配位数为　　　　　　　。 ‎ ‎(3)乙醛能被氧化剂氧化为乙酸,乙醛中碳原子的杂化轨道类型是　　　　　　　;1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)FeO晶体结构如图所示,FeO晶体中Fe2+的配位数为　　　。若该晶胞边长为b cm,则该晶体的密度为　　　　　　g·cm-3。 ‎ 解析　(1)Fe的原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)钾型堆积为体心立方堆积,故Fe的配位数为8。(3)CH3CHO中甲基碳原子为sp3杂化,而醛基碳原子为sp2杂化。CH3CHO的结构式为,单键为σ键,1个双键中含1个σ键、1个π键,故1 mol CH3CHO中含有6 mol σ键。(4)该晶胞中Fe2+周围最近且等距离的O2-有6个。该晶胞中含有4个Fe2+、4个O2-,则晶体密度为‎(56+16)×4‎NAg‎(bcm‎)‎‎3‎=‎288‎b‎3‎NA g·cm-3。‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d5{或[Ar]3d5}‎ ‎(2)8‎ ‎(3)sp2、sp3;6×6.02×1023(或6NA)‎ ‎(4)6;‎288‎b‎3‎NA ‎ ‎　　1.关于晶体计算的一些重要关系和公式 ‎(1)空间利用率=晶胞占有的微粒体积晶胞体积。‎ ‎(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a):‎ ‎①面对角线长=‎2‎a。‎ ‎②体对角线长=‎3‎a。‎ ‎③体心立方堆积4r=‎3‎a(r为原子半径)。‎ ‎④面心立方堆积4r=‎2‎a(r为原子半径)。‎ ‎2.结构决定性质类简答题答题模板 叙述结构→阐述原理→回扣结论。‎