2019届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(6)

2019届一轮复习人教版晶体结构与性质学案(6)

‎　晶体结构与性质 晶体与晶胞 ‎1．晶体与非晶体 ‎(1)晶体与非晶体的比较 比较 晶体 非晶体 结构特征 线构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列 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 实例 冰、NaCl、Fe 玻璃、石蜡 两者区别方法 间接方法：测定其是否有固定的熔点 科学方法：对固体进行X射线衍射实验 ‎(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。‎ ‎2．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”。‎ ‎①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。‎ ‎②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。‎ ‎(3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。‎ ‎(4)晶胞中粒子数目的计算——均摊法 ‎①如图：‎ ‎②当晶胞为六棱柱时，其顶点上的粒子被6个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为，而不是。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)固态的SiO2一定是晶体(×)‎ ‎(2)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列(√)‎ ‎(3)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(√)‎ ‎(4)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”(×)‎ ‎(5)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定有无固定熔点(×)‎ ‎2．(2018·银川校级期中)某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其原子排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未画出)。晶体中的A、B、C的原子个数比依次为(　　)‎ A．1∶3∶1　　　　　　　 　B．2∶3∶1‎ C．2∶2∶1 D．1∶3∶3‎ 解析：选A　所给晶体的结构单元中，含A原子数8×＝1，含B原子数6×＝3，含C原子数1，即N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶3∶1，A项符合。‎ ‎3．(2018·赣州模拟)某离子晶体的晶体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：选B　A在正方体内，晶胞中的8个A离子完全被这1个晶胞占有；B分别在顶点和面心，顶点上的离子被1个晶胞占有，面心上的离子被1个晶胞占有，所以1个晶胞实际占有的B离子为8×＋6×＝4，则该晶体的化学式为BA2。‎ 四类晶体的组成和性质 ‎1．金属键、金属晶体 ‎(1)金属键：金属阳离子与自由电子之间的作用。‎ ‎(2)本质——电子气理论 该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，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 ‎2．离子晶体的晶格能 ‎(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，单位为kJ·mol－1。‎ ‎(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，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越。‎ ‎3．四种晶体类型的比较 晶体类型 比较项目 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 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及实例 部分非金属单质 金属单质与合金(‎ 金属氧化物(如Na2O)、强碱(‎ 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)‎ ‎(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)‎ 如Na、Al、Fe、青铜)‎ 如KOH)、绝大部分盐(如NaCl)‎ ‎4．常见原子晶体、分子晶体、离子晶体的模型 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)最小碳环由个C组成且六原子不在同一平面内 ‎(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为 SiO2‎ ‎(1)每个Si与个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“O”，N(Si)∶N(O)＝1∶2‎ ‎(3)最小环上有个原子，即6个O,6个Si 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分子有个 离子晶体 NaCl ‎(型)‎ ‎(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有个 ‎(2)每个晶胞中含个Na＋和个Cl－‎ CsCl ‎(型)‎ ‎(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有个 ‎(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋‎ ‎、1个Cl－‎ ‎5．常见金属晶体的原子堆积模型 结构型式 常见金属 配位数 晶胞 面心立方 最密堆积 Cu、Ag、Au ‎12‎ 体心立 方堆积 Na、K、Fe ‎8‎ 六方最 密堆积 Mg、Zn、Ti ‎12‎ ‎6．石墨晶体 石墨晶体是混合型晶体，呈层状结构。同层内碳原子以共价键形成正六边形平面网状结构，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sp2杂化。层与层之间以范德华力结合。所以石墨晶体熔、沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中错误的是(　　)‎ NaCl MgCl2‎ AlCl3‎ SiCl4‎ 单质B 熔点/℃‎ ‎810‎ ‎710‎ ‎190(5×‎ ‎101 kPa)‎ ‎－68‎ ‎2 300‎ 沸点/℃‎ ‎1 465‎ ‎1 418‎ ‎182.7‎ ‎57‎ ‎2 500‎ A．SiCl4是分子晶体 B．单质B是原子晶体 C．AlCl3加热能升华 D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大 解析：选D　A项，SiCl4的熔、沸点较低，是分子晶体，正确；B项，单质B熔、沸点较高是原子晶体，正确；C项，AlCl3的沸点比熔点高，加热能升华，正确；D项，MgCl2的熔、沸点低于NaCl，则其所含离子键的强度比NaCl小，错误。‎ ‎2．下列物质的熔点高低顺序正确的是(　　)‎ A．N2＞O2＞F2　　　　　 　B．Li＞Na＞K＞Rb C．MgO＞H2O＞N2＞O2 D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 解析：选B　A项，N2、O2、F2相对分子质量增大，分子间范德华力增大，熔点N2＜O2＜F2，错误；C项，相对分子质量O2＞N2，范德华力O2＞N2，熔点O2＞N2，错误；D项，熔点：纯铁＞生铁＞钠，错误。‎ ‎3．下列关于晶体的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环其中最小环有6个碳原子 B．在氯化钠的晶体中，每个Na＋或Cl－的周围都紧邻6个Cl－或Na＋‎ C．在氯化铯晶体中，每个Cs＋周围都紧邻8个Cl－，每个Cl－周围也紧邻8个Cs＋‎ D．在干冰的晶体中，每个CO2分子周围都紧邻4个CO2分子 解析：选D　在干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻的CO2分子数为12，D项不正确。‎ ‎4．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是(　　)‎ A．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12‎ D．空间利用率的大小关系为①＜②＜③＜④‎ 解析：选B　A项，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，错误；C项，晶胞③中原子配位数为12，错误；D项，空间利用率③＝④，错误。‎ ‎5．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　)‎ ‎①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和碘 A．①②③　　　　　　　 　B．④⑤⑥‎ C．③④⑥ D．①③⑤‎ 解析：选C　属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。‎ ‎6．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素。A、C、D可形成常见的气态单质，A、E最外层电子数与其电子层数相等。B、F同主族，B元素基态原子的核外电子平均分布在3个不同的能级上。C元素原子的最高能级上有3个未成对电子。F的一种单质与FD2晶体类型相同。‎ ‎(1)A分别与B、F形成的最简单化合物相比较，影响沸点高低的主要作用力是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出D的基态原子的核外电子排布式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)BD2在高温、高压下所形成的晶胞如图所示，该晶体中B原子的杂化方式为________。‎ ‎(4)由上述5种元素中的1种或几种形成的、与C的单质互为等电子体的物质是________(填化学式)。‎ ‎(5)在E的化合物E2Cl6中存在的化学键有________(填字母)。‎ a．极性键 　b．非极性键　c．配位键　d．σ键　e．π键 解析：由题意可知，A、B、C、D、E、F分别为H、C、N、O、Al、Si元素。‎ ‎(1)H和C、Si元素形成的简单化合物分别为CH4、SiH4，两种物质的分子间只存在范德华力，影响相应物质的沸点高低。‎ ‎(2)基态O原子核外有8个电子，分布在1s、2s、2p能级轨道上，则其核外电子排布式为1s22s22p4。‎ ‎(3)由CO2在高温、高压下形成晶体的结构可知，每个C原子与周围4个O原子形成C—O键，故C原子采取sp3杂化。‎ ‎(4)与N2互为等电子体的分子(或离子)符合条件：①含有2个原子、②价电子总数为10，符合条件的分子(或离子)有CO、NO＋、CN－等。‎ ‎(5)Al2Cl6分子中含有Al—Cl键，属于极性共价键，也属于σ键。每个Al原子只能形成3个Al—Cl键，故Al与Cl原子之间还存在配位键。‎ 答案：(1)范德华力　(2)1s22s22p4　(3)sp3杂化 ‎(4)CO(答案合理即可)　(5)acd