2021届高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第41讲 晶体结构与性质教案 新人教版

1、2021届高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第41讲 晶体结构与性质教案 新人教版2021届高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第41讲 晶体结构与性质教案 新人教版年级：姓名：22第41讲晶体结构与性质考纲要求1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.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。3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。4.了解分子晶体结构与性质的关系。5.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。6.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

2、见的堆积方式。7.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。考点一晶体和晶胞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。3晶胞(1)晶胞：晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有间隙。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如某个粒子为n个晶胞所共有，

3、则该粒子有1/n属于这个晶胞。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的排列()(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美的立方体块()(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()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2如图是甲、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。答案：2111441如图

4、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为2价，g为2价，则q的化合价为_。解析：r：812g：88428q：824r、g、q的个数之比为142，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：32某晶体的一部分如图所示，这种晶体中a、b、c三种粒子数之比是()a394b142c294 d384ba粒子数为6；b粒子数为632；c粒子数为1；故a、b、c粒子数之比为142。3已知镧镍合金lanin的晶胞结构如图，则lanin中n_。解析：la：2123ni：126615所以n5。答案：54(1)硼化镁晶体在39 k时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原

5、子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。解析：(1)每个mg周围有6个b，而每个b周围有3个mg，所以其化学式为mgb2。(2)从图可看出，每个 单元中，都有一个b和一个o完全属于这个单元，剩余的2个o分别被两个结构单元共用，所以n(b)n(o)1(12/2)12，化学式为bo。答案：(1)mgb2(2)bo5已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单键结合，试根据下图确定该晶体的化学式为_。答案：b3a4“均摊法

6、”突破晶胞组成的计算(1)原则：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。(2)方法：长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 考点二常见五类晶体模型晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个c与相邻4个c以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为10928(3)最小碳环由6个c组成且六原子不在同一平面内(4)每个c参与4条cc键的形成，c原子数与cc键之比为12sio2(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“o”，n(si)n(o)12(3)最小环上有12个原子，即6个o,6个si分子

7、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分子周围等距紧邻的co2分子有12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12个(2)每个晶胞中含4个na和4个clcscl型(1)每个cs周围等距且紧邻的cl有8个，每个cs(cl)周围等距且紧邻的cs(cl)有6个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个cs、1个cl金属晶体简单立方堆积典型代表po，空间利用率52%，配位数为6体心立方堆积典型代表na、k、fe，空间利用率68%，配位数为8六方最密堆积典型代表mg、zn、ti，空间利用率

8、74%，配位数为12面心立方最密堆积典型代表cu、ag、au，空间利用率74%，配位数为12石墨晶体层状晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，c原子采取的杂化方式是sp21判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。(1)干冰晶体_；(2)氯化钠晶体_；(3)金刚石_；(4)钠_；(5)冰晶体_；(6)铜晶体_。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。anacl(含_个na，_个cl)b干冰(含_个co2)ccaf2(含_个ca2，_个f)d金刚石(含_个c)e体心立方(含_个原子)f面心

9、立方(含_个原子)答案：a44b4c48d8e2f43(常见晶体结构模型)填空。(1)在金刚石晶体中最小碳环含有_个c原子；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晶体中，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)612(2)共价键、范德华力(3)2na(4)126正八面体形(5)841cu与f形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密

10、度为a gcm3，则cu与f最近距离为_pm。(na表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简：图中为cu，为f)解析：设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，cu：864，f：4，其化学式为cuf。ax3na4m(cuf)，x。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为 x。所以最短距离为x1010pm。答案：10102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。试分析：(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 gmol1，晶体的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数的值为na，则晶体中两个距离最近的x之

11、间的距离为_cm。答案：(1)4(2)xy2或y2x(3) 3.用晶体的x射线衍射法对cu的测定得到以下结果：cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，已知该晶体的密度为9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为_；cu的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数为na，要求列式计算)。解析：设晶胞的边长为a cm，则a3na464a面对角线为a，面对角线的为cu原子半径r 1.27108 cm。答案：12 1.27108晶体结构的相关计算(1)晶胞质量晶胞占有的微粒的质量晶胞占有的微粒数。(2)空间利用率。(3)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，原子半径为r)面对角线长a。体对

12、角线长a。体心立方堆积4ra。面心立方堆积4ra。 考点三四种晶体的性质与判断1四类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分子间作用力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中导电、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2.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kjmol1。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带

13、电荷数越多，晶格能越大。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。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()(7)原子晶体的熔点一般比离子晶体的高()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)2在下列物质中：nacl、naoh、na2s、h2o2、n

14、a2s2、(nh4)2s、co2、ccl4、c2h2、sio2、sic、晶体硅、金刚石、晶体氩。(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_。(9)不含共价键的分子晶体是_，只含非极性键的原子晶体是_。答案：(1)nacl、na2s(2)na

15、oh、(nh4)2s(3)(nh4)2s(4)na2s2(5)co2、ccl4、c2h2(6)c2h2(7)h2o2(8)sio2、sic(9)晶体氩晶体硅、金刚石3比较下列晶格能大小。(1)nacl_kcl；(2)caf2_mgo；(3)na2s_na2o；(4)cao_kcl。答案：(1)(2)(3)题组一晶体类型与性质综合判断1分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ，熔融态不导电：_。(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电：_。(3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等： _。(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于

16、水中都能导电：_。(5)sii4：熔点120.5 ，沸点287.4 ，易水解：_。(6)硼：熔点2 300 ，沸点2 550 ，硬度大： _。(7)硒：熔点217 ，沸点685 ，溶于氯仿： _。(8)锑：熔点630.74 ，沸点1 750 ，导电： _。答案：(1)原子晶体(2)分子晶体(3)分子晶体(4)离子晶体(5)分子晶体(6)原子晶体(7)分子晶体(8)金属晶体2现有几组物质的熔点()数据：a组b组c组d组金刚石：3 550 li：181 hf：83 nacl：801 硅晶体：1 410 na：98 hcl：115 kcl：776 硼晶体：2 300 k：64 hbr：89 rbcl

17、：718 二氧化硅：1 723 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)。有金属光泽导电性导热性延展性(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)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)d组晶体的熔点由高到低的顺序为naclkclrbclcscl，其原因为_。答案：(1)原子共价键(2)(3)hf分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出hf分子间能形成氢键即可)(4)(5)d组晶体都为离子晶体，r(na)r(k)r(rb

18、)液体气体；二是看物质所属类型，一般是：原子晶体离子晶体分子晶体。(2)同类晶体熔、沸点比较思路：原子晶体共价键键能键长原子半径；分子晶体分子间作用力相对分子质量；离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。 题组二结构决定性质简答题突破3碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键ccchcosisisihsio键能/kjmol1356413336226318452(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(2)sih4的稳定性小于ch4，更易生成氧化物，原因是_。答案：(1)硅烷中sisi键和sih键的键能小于烷烃分子中cc键和c

19、h键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多(2)ch键的键能大于co键，ch键比co键稳定。而sih键的键能却小于sio键，所以sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键4(2019北京顺义检测)(1)冰的熔点远高于干冰，除因为h2o是极性分子、co2是非极性分子外，还有一个重要的原因是_。(2)naf的熔点_(填“”“”或“”或“两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低(3)co为极性分子而n2为非极性分子，co分子间作用力较大(4)增大三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量

20、越大，范德华力越大，熔、沸点越高(5)sio2为原子晶体而co2为分子晶体12019全国卷，35(3)(4)(1)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物li2omgop4o6so2熔点/1 5702 80023.875.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因_。(2)图(a)是mgcu2的拉维斯结构，mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，cu原子之间最短距离x_pm，mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为na，则mgcu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。解析：(1)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化

21、四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。(2)观察图(a)和图(b)知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)22a2，xa。镁原子堆积方式类似金刚石，有ya。已知1 cm1010 pm，晶胞体积为(a1010)3 cm3，代入密度公式计算即可。答案：(1)li2o、mgo为离子晶体，p4o6、so2为分子晶体。晶格能mgoli2o。分子间力(分子量)p4o6so2(2)aa22019全国卷，35(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中sm和as原子的投影位置如图2所示。图中f和o2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为

22、_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为_、_。解析：由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中sm个数为42，fe个数为142，as个数为42，o或f个数为822，即该晶胞中o和f的个数之和为2，f的比例为x，o2的比例为1x，故该化合物的化学式为smfeaso1xfx。1个晶胞的质量为g g,1个晶胞的体积为a2c pm3a2c1030 cm3，故密度 gcm3。原子2位于底面面心，其坐标为；原子3位于棱上，其坐标为(0,0

23、，)。答案：smfeaso1xfx32019全国卷，35(3)(5)(1)苯胺(nh2)的晶体类型是_。苯胺与甲苯(ch3)的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(95.0 )、沸点(110.6 )，原因是_。(2)nh4h2po4和lifepo4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_(用n代表p原子数)。解析：(1)苯胺为有机物，结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。苯胺中有一nh2，分子间可形成氢键，而甲苯分子间不能形成氢

24、键，分子间氢键可明显地提升分子晶体的熔、沸点。(2)由三磷酸根离子的结构可知，中间p原子连接的4个o原子中，2个o原子完全属于该p原子，另外2个o原子分别属于2个p原子，故属于该p原子的o原子数为223，属于左、右两边的2个p原子的o原子数为3227，故若这类磷酸根离子中含n个p原子，则o原子个数为3n1，又o元素的化合价为2，p元素的化合价为5，故该离子所带电荷为2(3n1)5nn2，这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(pno3n1)(n2)。答案：(1)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(2)(pno3n1)(n2)42018全国卷，35(5)li2o具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数

25、为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为na，则li2o的密度为_gcm3(列出计算式)。答案：52018全国卷，35(5)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_gcm3；晶胞中fe2位于s所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。答案：1021a62018全国卷，35(5)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_gcm3(列出计算式)。答案：六方最密堆积(a3型)72017全国卷，35(4)(5)(1)kio3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.44