2023届高中化学人教版二轮专题复习第66讲-分子晶体及原子晶体的堆积方式（学案）

第66讲分子晶体及原子晶体的堆积方式知识重构构成物质的的基本微粒与相互作用【问题1】构成物质的基本微粒有哪些？【问题2】微粒都能构成哪些类别的物质？【问题3】微粒之间存在哪些相互作用？【问题4】微粒构成的晶体类型？典型的分子晶体和原子晶体(1)分子晶体分子间作用力堆积方式典型物质分子结构晶胞结构特点氢键和范德华力非密堆积冰(H2O)氢键具有，冰晶体中，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角的个相邻水分子相互吸引，所以1mol冰中有mol氢键，这使冰晶体中水分子的空间利用率，所以冰的密度液态水。范德华力分子密堆积干冰(CO2)碘(I2)C60面心立方最密堆积若以一个分子为中心，周围有个紧邻的分子，这就是分子。①每个干冰晶胞中有个CO2分子，配位数，CO2的排列方向有种，。②I2的排列方向有两种，和。③C60结构：分子，固态时是，每个碳原子只跟相邻的形成共价键，60个碳原子构成形，共32面体，包括个五边形，个六边形。高频考点1：分子密堆积——面心立方最密堆积①一维空间里微粒的堆积方式：②二维空间里微子的堆积方式非密置层放置：配位数：，空隙形状：。密置层放置：配位数：，空隙形状：。③三维空间中密置层的堆积方式第二层小球的球心对准第一层小球空隙的、、位；第三层小球的球心对准第一层小球空隙的、、位。第四层同第层。每三层形成一个的紧密堆积。aaaaaaaa【问题2】1个晶胞的质量？该晶胞的密度？【问题3】小球间位置关系？【问题4】微粒小球的半径r与晶胞参数a的关系？【问题5】两小球之间的最近距离？高频考点2：分子密堆积——面心立方最密堆积的空隙问题【问题1】空隙的种类？①立方体空隙：②四面体空隙③八面体空隙结构特点:，，。【问题2】如何判定空隙的类型？方法1：观察堆积球的数目、位置及相互关系正四面体空隙：思路梳理：；归纳：。分析：。正八面体空隙：思路梳理：；归纳：。分析：。方法2：根据填隙球（A）的配位数确定若A的配位数为8，就填充在B围成的空隙中；若A的配位数为6，填充在B围成的空隙中；若A的配位数为4，填充在B围成的空隙中。方法3：根据堆积球（B）与空隙的比例关系确定堆积球B的原子数：立方体空隙数：四面体空隙数：八面体空隙数=：：：分析：。（2）原子晶体典型代表物空间结构结构分析金刚石①C原子采取杂化，每个C与相邻的4个C以结合，形成，②键角均为。③最小碳环为元环，环上C同一平面内。④每个C参与4个C-C键的形成，碳原子数与C-C键数之比为。⑤密度：。SiC、BP、AlN①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体，配位数。②密度：；。。二氧化硅①每个Si与4个O以共价键结合，形成结构；②每个正四面体占有1个Si4个“1/2O”，晶体中Si与O的个数比为；③最小环上有个原子，即个Si，个O。④密度：。高频考点4：金刚石的空间构型【问题1】粒子半径r与晶胞参数a的关系？【问题2】两个碳原子间的最近距离？【问题3】正四面体空隙的填隙率？【问题4】晶胞的密度计算？高频考点5：混合型晶体——石墨混合型晶体空间结构晶胞结构特点石墨碳原子的排列方式：结构，每层内C以杂化，存在键，C之间以形成的平面网状结构，键角，C与碳碳键之比为。每一层内C-C的键长为1.42×10-10m，比金刚石中C-C的键长(1.54×10-10m)短，因此熔沸点高于金刚石;层与层之间以结合，所以石墨硬度小，滑腻感，能导电因为。重温经典1.（2022年1月浙江新高考T26）（2）四种晶体的熔点数据如表：物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃-183-90-127＞1000CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是。【答案】CF4SiF4相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。【解析】先判断晶体类型，结构决定性质，性质体现结构。CF4和SiF4熔点较低，且相差较小，说明它们是结构相似的分子晶体，分子间作用力相差较小；BF3和AlF3熔点相差较大，推测BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量更多，所以AlF3熔点很高。2.（2020年山东T17节选）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下，SnCl4为无色液体，SnCl4固体的晶体类型为。【答案】分子晶体【解析】由于常温下SnCl4为液体，性质体现结构，可判定SnCl4为分子晶体；3.（2022年北京新高考9）由键能数据大小，不能解释下列事实的是（）化学键C-HSi-HC=OC-OSi-OC-CSi-Si键能/kJ·mol-1411318799358452346222A.稳定性：CH4>SiH4B.键长：C=O<C-OC.熔点：CO2<SiO2D.硬度：金刚石>晶体硅【答案】C【解析】键能越大越稳定，C-H键能大于Si-H，所以稳定性：CH4>SiH4，故不选A；键能越大，键长越短，C=O键能大于C-O，所以键长：C=O<C-O，故不选B；CO2是分子晶体，熔点由分子间作用力决定，SiO2是共价晶体，所以熔点CO2<SiO2，不能用键能解释熔点CO2<SiO2，故选C；金刚石、晶体硅都是共价晶体，共价晶体中键能越大，晶体的硬度越大，C-C的键能大于Si-Si，所以硬度：金刚石>晶体硅，故不选D。4.（2022年全国高考理综乙卷T35）(3)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为。解释X的熔点比Y高的原因 。【答案】CsCl因CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体,所以CsCl的熔点高于ICl。【解析】CsICl2拆分成CsCl·ICl分析，加热分解，发生非氧化还原反应，红棕色液体Y卤素互化物ICl,因此无色晶体X应为CsCl,其反应的化学方程式为CsICl2=CsCl+ICl。因CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体,所以CsCl的熔点高于ICl。5.（2021年福建高考(3)节选）g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有_______(填标号)。【答案】cd【解析】由题知，g-C3N4具有石墨相似的层状结构，层与层之间存在范德华力，C与N之间存在极性共价键，层内存在大π键，故选c、d。6.（2022年山东新高考T5）AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是()A.GaN的熔点高于AlNC.晶体中所有原子均采取sp3【答案】A【解析】AlN、GaN的成键结构与金刚石相似,AlN、GaN都为共价晶体,AlGa原子的半径,N—AlN—Ga键的键长,N—Al键的键能较大,AlN晶体的熔点较高,GaNAlN,A错误;不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键,故两种晶体中所有共价键均为极性键,B正确;Csp3杂化,AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,AlN、GaNsp3杂化,C正确;C4C4条共价键,C原子的配位数4,AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,4,D正确。7.（2022年全国高考理综甲卷T35节选）(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是 ;若该立方晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为pm。【答案】Ca2+√3/4apm【解析】由图可知，X代表的离子位于顶点和面心，构成面心立方最密堆积，面心立方最密堆积有8个正四面体空隙，X做堆积球，共8×1/8+6×1/2=4个，X类似于金刚石在顶点和面心的C原子，金刚石体内的C共4个，正四面体空隙填隙率为50%；题给晶胞体内有8个Y，根据化学式CaF2，可知X是Ca2+，Y是F-，F-做填隙球，填隙率100%，因此，对照金刚石的晶胞结构，Ca2+与F-最近的核间距为晶胞体对角线长度的1/4，由于晶胞参数为apm，故Ca2+与F-最近的核间距为√3/4apm（2019新课标Ⅰ卷T35节选）(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方堆积，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g·cm−3(列出计算表达式)。（2021年福建高考真题节选）石墨相氮化碳g-C3N4作为一种新型光催化材料，光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如图所示。每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)，OPCN的化学式为_______。【答案】C3N3O【解析】由题知g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，由基本结构单元分析可知，N原子的成键存在连两个C和三个C的两种情况，连两个C的N原子完全属于该基本结构单元，连三个C的N原子处在中心的完全属于该基本结构单元，处在“顶点”的属于三个基本结构单元，故一个基本结构单元含有6个C和7+1/3×3=8个N原子；将图中