新教材适用2024-2025学年高中化学第3章晶体结构与性质章末总结学案新人教版选择性必修2

章末总结1．晶体结构与性质2．配位键和协作物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(配位键的形成条件,协作物的组成,协作物的性质))3．超分子的重要特征eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(分子识别,自组装))1．(2024·湖北卷，11)物质结构确定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是(D)选项性质差异结构因素A沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)分子间作用力B熔点：AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华)晶体类型C酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)远强于CH3COOH(pKa＝4.76)羟基极性D溶解度(20℃)：Na2CO3(29g)大于NaHCO3(8g)阴离子电荷解析：正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子间作用力小，所以沸点较低，故A正确；AlF3为离子化合物，形成的晶体为离子晶体，熔点较高，AlCl3为共价化合物，形成的晶体为分子晶体，熔点较低，则AlF3熔点远高于AlCl3，故B正确；由于电负性F>H，C—F键极性大于C—H键，使得羧基上的羟基极性增加，氢原子更简单电离，酸性增加，故C正确；碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠小的缘由是碳酸氢钠晶体中HCOeq\o\al(－,3)间存在氢键，与晶格能大小无关，即与阴离子电荷无关，故D错误。故选D。2．(2024·浙江统考高考真题)X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数，YX3分子呈三角锥形，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族，Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是(B)A．X与Z形成的10电子微粒有2种B．Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒C．M2Z与MQ的晶体类型不同D．由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性解析：X的核外电子数等于其周期数，X为H，YX3分子呈三角锥形，Y为N，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和，则Z为O，M与X同主族，则M为Na，Q是同周期中非金属性最强的元素，则Q为Cl，综合分析，X为H，Y为N，Z为O，M为Na，Q为Cl，以此解题。由分析可知X为H，Z为O，则其形成的10电子微粒有H2O、OH－、H3O＋，A错误；由分析可知Z为O，Q为Cl，可形成ClO2，有氧化性，可用于自来水消毒，B正确；由分析可知Z为O，M为Na，Q为Cl，则M2Z为Na2O，为离子晶体，MQ为NaCl，为离子晶体，晶体类型相同，C错误；由分析可知X为H，Y为N，Z为O，这三种元素可以形成NH3·H2O，其溶液显碱性，D错误。故选B。3．(2024·山东高考真题)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相像，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是(A)A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中全部化学键均为极性键C．晶体中全部原子均实行sp3杂化D．晶体中全部原子的配位数均相同解析：因为AlN、GaN为结构相像的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说法错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中全部化学键均为极性键，B说法正确；金刚石中每个C原子形成4个共价键(即C原子的价层电子对数为4)，C原子无孤电子对，故C原子均实行sp3杂化；由于AlN、GaN与金刚石成键结构相像，则其晶体中全部原子均实行sp3杂化，C说法正确；金刚石中每个C原子与其四周4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，由于AlN、GaN与金刚石成键结构相像，则其晶体中全部原子的配位数也均为4，D说法正确。故选A。4．(2024·湖北统考高考真题)C60在高温高压下可转变为具有肯定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是(A)A．具有自范性B．与C60互为同素异形体C．含有sp3杂化的碳原子D．化学性质与金刚石有差异解析：自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的单质，所以是同素异形体，B正确；碳玻璃具有高硬度，物理性质与金刚石类似，因而结构具有肯定的相像性，所以含有sp3杂化的碳原子形成化学键，C正确；金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，D正确。故选A。5．(2024·湖北卷，15)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是(C)A．LaH2晶体中La的配位数为8B．晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHxC．在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D．LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,(4.84×10－8)3×6.02×1023)g·cm－3解析：由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La探讨，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；由LaHx晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx，故B正确；由题干信息可知，在LaHx晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为4×8＝32，且不是闭合的结构，故C错误；1个LaHx晶胞中含有5×8＝40个H原子，含H质量为eq\f(40,NA)g，晶胞的体积为(484.0×10－10cm)3＝(4.84×10－8)3cm3，则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,(4.84×10－8)3×6.02×1023)g·cm－3，故D正确。故选C。6．(2024·海南统考高考真题)以Cu2O、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题：(1)Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，缘由是自由电子在外加电场中作定向移动。(2)金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为Zn＋4NH3＋2H2O=[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋H2↑。(3)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键，缘由是电负性O＞N，O对电子的吸引实力更强，Zn和O更易形成离子键。(4)下图1为某ZnO晶胞示意图，下图2是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。▱abcd为所取晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面▱cdhi、▱bcfe。解析：(1)由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动，因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性。(2)金属Zn与氨水反应可生成[Zn(NH3)4](OH)2和H2，反应的离子方程式为Zn＋4NH3＋2H2O=[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋H2↑。(3)由于电负性O＞N，O对电子的吸引实力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键。(4)依据晶胞示意图，一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点，1个O原子位于晶胞体内，4个Zn原子位于晶胞的棱上，1个Zn原子位于晶胞体内，棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构，从底面O原子排列图看，能平移且与abcd共边的只有二个四边形，为cdhi和bcfe。7．(1)(2024·新课标卷29(3))氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产实力位居世界首位。回答下列问题：合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)运用前经H2还原，生成α-Fe包袱的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287pm，密度为7.8g·cm－3，则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为eq\f(7.8×2873NA,56×1030)(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。(2)(2024·全国甲高考真题)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_Ca2＋__；若该立方晶胞参数为apm，正负离子的核间距最小为eq\f(\r(3),4)apm。(3)(2024·北京高考真题)FeS2晶体的晶胞形态为立方体，边长为anm，结构如图。①距离Fe2＋最近的阴离子有6个。②FeS2的摩尔质量为120g·mol－1，阿伏加德罗常数为NA。该晶体的密度为eq\f(480,NA×(a×10－7)3)g·cm－3。(1nm＝10－9m)(4)(2024·山东高考真题)探讨笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。晶胞中N原子均参加形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为23；xyz＝211；晶胞中有d轨道参加杂化的金属离子是Zn2＋、Ni2＋。(5)(2024·江苏高考真题)FeS2具有良好半导体性能。FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相像，该FeS2晶体的一个晶胞中Seq\o\al(2－,2)的数目为4，在FeS2晶体中，每个S原子与三个Fe2＋紧邻，且Fe—S间距相等，如图给出了FeS2晶胞中的Fe2＋和位于晶胞体心的Seq\o\al(2－,2)(Seq\o\al(2－,2)中的S—S键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他Seq\o\al(2－,2)已省略)。如图中用“—”将其中一个S原子与紧邻的Fe2＋连接起来。答案：解析：(1)已知α-Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287pm，密度为7.8g·cm－3，设其晶胞中含有Fe的原子数为x，则α-Fe晶体密度ρ＝eq\f(56x×1030,NA·2873)g·cm－3＝7.8g·cm－3，解之得x＝eq\f(7.8×2873NA,56×1030)，即α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为eq\f(7.8×2873NA,56×1030)。(2)依据萤石晶胞结构，浅色X离子分布在晶胞的顶点和面心上，则1个晶胞中浅色X离子共有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，深色Y离子分布在晶胞内部，则1个晶胞中共有8个深色Y离子，因此该晶胞的化学式应为XY2，结合萤石的化学式可知，X为Ca2＋；依据晶胞，将晶胞分成8个相等的小正方体，细致视察CaF2的晶胞结构不难发觉F－位于晶胞中8个小立方体的体心，小立方体边长为eq\f(1,2)a，体对角线为eq\f(\r(3),2)a，Ca2＋与F－之间距离就是小晶胞体对角线的一半，因此晶体中正负的核间距的最小的距离为eq\f(\r(3),4)apm。(3)①以位于面心Fe2＋为例，与其距离最近的阴离子所处位置如图所示(圆中)：4个阴离子位于棱上，2个位于体心位置上，共6个。②依据分摊法可知晶胞中Fe2＋离子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Seq\o\al(2－,2)个数为1×1＋12×eq\f(1,4)＝4。一个晶胞中相当于含有4个FeS2，因此一个晶胞的质量m＝4×eq\f(120,NA)g＝eq\f(480,NA)g。所以晶体密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(480,NA)g,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×10－9×100))3cm3)＝eq\f(480,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×10－7))3)g/cm3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1nm＝10－9m))。(4)由题干晶胞示意图可知，，Ni2＋四周连接四个原子团，形成的配位键数目为4，空间结构为正方形，VESPR模型为平面四边形，采纳dsp2杂化；Zn2＋四周形成的配位键数目为6，VESPR模型为正八面体，采纳sp3d2杂化，所以Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为46＝23；含有CN－(小黑球N＋小白球C)为8×eq\f(1,2)＝4，含有NH3(棱上小黑球)个数为8×eq\f(1,4)＝2，晶胞中苯环在四个侧面且每个苯环只有一半属于该晶胞，所以苯环个数为4×eq\f(1,2)＝2，则该晶胞的化学式为Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6，即