新人教版《晶体结构与性质》复习例题分析

第三章晶体结构与性质例1．共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是()A.干冰B.氯化钠C.氢氧化钠D.碘解析：干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。答案：B[例2]单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石晶体硅晶体硼熔点>382316832573沸点510026282823硬度10①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。[解析]①原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体。②每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60°〔例3〕石墨的片层结构如右图1所示：试回答：（1）片层中平均每个六元环含碳原子数为个。（2）在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比为【解析】在石墨的片层结构中，我们以一个六元环为研究对象，由于碳原子为三个六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为6×1/3＝2；另外碳碳键数为二个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键数为6×1/2＝3。【答案】（1）．2（2）．2:3:1例3．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（）A．良好的导电性B．反应中易失电子C．良好的延展性D．良好的导热性解析：备选答案A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关．答案：B例4．关于晶体的下列说法正确的是（）A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低解析：只有认识四类晶体物理性质差异的本质原因才能对此题进行正确判断。在四类晶体中，金属晶体的结构及物理性质最特殊，应予重视。金属晶体中，构成晶体的微粒既有金属原子，又有金属阳离子，且二者不断转换，晶体中自由电子与金属离子间的电性作用形成了金属键。因此晶体中有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体。金属键强弱相差很大（主要由阳离子半径大小决定），因此金属晶体的熔、沸点、硬度等物理性质相差极大，它与其他类晶体相比很特殊，有的晶体熔沸点很低，甚至小于分子晶体如金属汞、碱金属等；有的金属熔沸点很高，甚至高于原子晶体如金属钨。答案：A例5.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（）A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B、金属元素在一般化合物中只显正价C、金属元素在不同的化合物中的化合价均不同D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体解析：A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。C、金属元素有的有变价，有的无变价，如Na+。D、金属汞常温下为液体。答案：B。例6.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法错误的是()A．镁的硬度大于铝B．镁的熔沸点低于钙C．镁的硬度大于钾D．钙的熔沸点高于钾解析：价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以Al的金属键更强，所以A的说法错误．Mg和Ca的价电子数相同，而原子半径Mg＜Ca，所以金属键的强弱Mg＞Ca，所以B的说法错误．价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜Ca＜K，所以C的说法正确．价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，所以D的说法也正确．答案：AB例7.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是()A、可溶于水B、具有较高的熔点C、水溶液能导电D、熔融状态能导电解析：本题考查对化学键------离子键的判断。只要化合物中存在离子键必例8.参考下表中物质的熔点，回答下列问题。物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点（℃）995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SbCl4PbCl4熔点（℃）120-15(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的__有关,随着增大,熔点依次降低.(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与有关,随着增大,增强，熔点依次升高.(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与有关,因为一般比熔点高.解析：本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分析数据进行推理的能力。（1）表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为IA元素与ⅦA元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。（2）分析比较离子晶体熔点高低的影响因素：物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力--------离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是r（F-）<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)，说明熔点随卤素阴离子半径的增大而减小。又从碱金属的氯化物进行比较：碱金属阳离子半径是r（Na+）<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)，说明熔点随碱金属阳离子半径的增大而减小。（3）分析比较分子晶体熔点高低的影响因素：分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从SiF4到SiI4相对分子量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯化物具有相似的结构，从SiCl4到PbCl4相对分子质量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。答案：第一问半径，半径第二问：相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。第三问：晶体类型，离子晶体，分子晶体。例9.（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比。解析:（1）如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni2+——O2-离子数为：4×=（个），所以1molNiO晶体中应含有此结构的数目为×1023÷=×1023（个），又因一个此结构的体积为（a×10-8cm）3,所以1molNiO的体积为×1023×（a×10-8cm）3,NiO的摩尔质量为74.7g/mol,所以NiO晶体的密度为 （g/cm3）（2）解法一（列方程）：设1mol中含Ni3+为xmol,Ni2+为ymol,则得x+y=(Ni原子个数守恒)3x+2y=2(电荷守恒)解得x=,y=故n(Ni3+)：n(Ni2+)=6：91解法二（十字交叉）：由化学式求出Ni的平均化合价为2/，则有Ni3+3/2/Ni2+2/故n(Ni3+)：n(Ni2+)=6：91。解法三直接分析法依题意，一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+取代。由可知，每100个氧离子，就有97个镍离子，有三个Ni2+空缺，也就有6个Ni2+被Ni3+所取代，所以Ni3+有6个，Ni2+为97-6=91个。即Ni3+与Ni2+之比为6：91。解