【化学】2023-2024学年鲁科版选择性必修二 不同聚集状态的物质与性质 章末整合与提升

章末整合与提升一、晶体的基本类型与性质

离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体构成粒子阴、阳离子原子分子(包括单原子分子)金属阳离子与“自由电子”粒子间作用力离子键共价键分子间作用力金属键物理性质导电性晶体不导电一般不导电(晶体硅为半导体)不导电导电熔融态

导电不导电不导电导电水溶液导电不溶于水自身能电离出离子或与水反应后能电离出离子的能导电不溶于水，能与水反应的，其水溶液能导电物理性质熔、沸点较高很高很低变化无规律硬度较大很大很小变化无规律溶解性一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂难溶于常见溶剂极性分子一般易溶于极性溶剂，非极性分子一般易溶于非极性溶剂难溶(钠等与水反应)延展性差差差良好熔化时键的变化离子键断开，共价键不一定断裂破坏共价键不破坏化学键，破坏分子间作用力(或氢键)破坏金属键物质种类大多数盐、强碱、活泼金属氧化物和金属过氧化物等部分非金属单质、部分非金属化合物等部分非金属单质、非金属氢化物、含氧酸、部分非金属氧化物、多数有机物等金属单质(晶体锗、灰锡等除外)及合金典型实例NaCl、NaOH、Na2O、Na2O2金刚石、晶体Si、晶体B、Ge、SiO2、SiC干冰、白磷、冰、HCl、CH4Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn[典例1]硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，其与石墨的层状结构相似。层内的H3BO3分子间通过氢键相结合(如图所示)。下列有关说法正确的是(

)A．硼酸晶体属于共价晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．H3BO3分子中B原子的杂化轨道类型为sp3D．1molH3BO3晶体中含有3mol氢键答案：D解析：硼酸晶体中存在H3BO3分子和氢键，说明硼酸由分子构成，属于分子晶体，A项错误；H3BO3分子的稳定性与分子内的B—O键、H—O键的强弱有关，与氢键无关，B项错误；H3BO3分子中B原子形成3个单键且没有孤电子对，所以B原子采取sp2杂化，C项错误；根据题图可知，1个硼酸分子形成6个氢键，但每个氢键为2个硼酸分子共用，所以1个硼酸分子平均占有3个氢键，则1molH3BO3晶体中含有3mol氢键，D项正确。[集训]1．下列关于物质熔、沸点的比较不正确的是(

)A．Si、SiC、金刚石的熔点依次降低B．SiCl4、MgBr2、氮化硼的熔点依次升高C．F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高D．PH3、NH3、H2O的沸点依次升高答案：A解析：因为Si、SiC、金刚石都是共价晶体，键能的大小顺序为C—C>Si—C>Si—Si，所以Si、SiC、金刚石的熔点依次升高。2.(双选)如图是某无机化合物的二聚分子结构示意图，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是(

)A．该物质的化学式是Al2Cl6B．该物质是离子化合物，在熔融状态下能导电C．该物质在固态时所形成的晶体是分子晶体D．该物质中只含有极性键共价键，不含配位键答案：BD解析：由A、B元素都在第三周期，并且所有原子最外层都达到8个电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因该物质是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，该物质是共价化合物，在熔融状态下不导电，B项错误，C项正确；该物质中不含离子键，只含极性键和配位键，D项不正确。二、常见晶体的结构类型及相关分析晶体晶体(或晶胞)结构示意图晶体中微粒分布详解氯化铯晶体硫化锌晶体干冰晶体金刚石晶体每个C采取sp3杂化，与另外4个C以共价键结合形成正四面体。晶体中所有C—C键的键长相等、键角相等(均为109°28′)；晶体中最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内；晶体中每个C参与了4个C—C键的形成，每2个C形成1个C—C键，故碳原子个数与C—C键个数之比为1∶2石墨晶体SiO2晶体每个Si与4个O结合形成正四面体结构，Si在正四面体的中心，4个O位于正四面体的顶点；同时每个O被2个正四面体所共用。正四面体内键角为109°28′，晶体中硅原子与氧原子的个数比为1∶2[典例2]铁、铜是人类最早大规模使用的金属，它们的化合物在科学研究和工业生产中有许多用途。请回答下列问题：(1)铁元素在元素周期表中的位置是______________，基态铁原子的核外电子排布式为________，元素铜与铁的第二电离能分别为ICu＝1958kJ·mol－1、IFe＝1561kJ·mol－1，ICu比IFe大的原因是________________________________________________________。(2)二茂铁[Fe(C5H5)2]，橙黄色针状晶体，有类似樟脑的气味，具有抗磁性。熔点为172.5～173℃，100℃以上升华，沸点为249℃。据此判断二茂铁的晶体类型为__________。第4周期第Ⅷ族[Ar]3d64s2铜失去的第二个电子是全充满的3d轨道上的电子，而铁失去的是4s1电子分子晶体解析：(1)Fe是26号元素，位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，Cu是29号元素，位于元素周期表中第4周期

ⅠB族，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，铜原子失去一个电子后，3d能级为全充满状态，而铁原子失去一个电子后，价电子排布式为3d64s1，根据洪特规则特例，当同一能级上的电子排布为全充满、半充满或全空状态时更稳定，因此铜原子的第二电离能大于铁原子的第二电离能。(2)二茂铁的熔点为172.5～173℃，100℃以上升华，沸点为249℃，熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，即二茂铁属于分子晶体。

氢键正四面体形sp3

(4)铁有δ、γ、α三种同素异形体，如图是它们的晶胞结构示意图，三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子的个数之比为________。4∶6∶3解析：δ－Fe晶胞：距离顶点铁原子最近的是体对角线上的铁原子，因此该晶体中铁原子周围距离最近的铁原子有8个。γ－Fe晶胞：距离顶点铁原子最近的是面对角线上的铁原子，应有12个。α－Fe晶胞：铁原子周围距离最近的铁原子有6个，因此三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子的个数之比为8∶12∶6＝4∶6∶3。[集训]1．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是(

)A.在NaCl晶体中，与Na＋等距离且最近的Cl－形成正八面体B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2D．由E原子和F原子构成的气态团簇分子的分子式为EF或FE答案：D

答案：B

三、晶体的有关计算1．晶胞计算的类型(1)根据晶胞的结构，计算其组成微粒间的距离。(2)根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系，计算微粒个数、微粒间距、ρ等。(3)计算晶体(晶胞)的空间利用率。

[典例3]

(1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。它的最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示：则它的化学式为____________。LaNi5解析：根据晶胞结构图可知，晶面上的原子为2个晶胞所共有，顶角上的原子为6个晶胞所共有，内部的原子为整个晶胞所有，所以晶胞中La原子个数为3，Ni原子个数为15，则镧系合金的化学式为LaNi5。(2)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键结合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，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______________________。共价晶体共价

[集训]1.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，如图1所示，Ni2