2021高考化学考点突破训练：12-2微粒间作用力与物质的性质

重点突破锁定高考热点探究规律方法考点1晶体的基本类型和性质的比较题组训练1．有下列八种晶体：A．水晶B．冰醋酸C．氧化镁D．白磷E．晶体氩F．氯化铵G．铝H．金刚石用选项字母回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________。直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(3)在确定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。解析首先正确的推断晶体类型，其次留意题目的附加要求，如属于原子晶体的化合物，另外稀有气体为单原子分子，金属晶体导电时仅有自由电子在外加电场作用下发生定向移动，属物理变化。答案(1)AAEHE(2)BFDE(3)GBDAH2．现有几组物质的熔点数据如下表：A组B组C组D组金刚石：3110Li：181HF：－83NaCl：801硅晶体：1410Na：98HCl：－114KCl：776硼晶体：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：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)。①有金属光泽②导电性③导热性④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)。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电解析A组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；B组为金属晶体，所以应当具备金属晶体的性质；C组中HF分子间存在氢键；D组为离子晶体，具备离子晶体的性质。答案(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(4)②④3．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行试验，结果如表：序号熔点/℃硬度水溶性导电性水溶液与Ag＋反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3500很大不溶不导电不反应C－114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为A________________、B_____________、C________________。(2)晶体的类型分别是A________________、B______________、C________________。(3)晶体中微粒间作用力分别是A____________、B___________、C________________。解析依据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。答案(1)NaClCHCl(2)离子晶体原子晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力归纳总结晶体类型的推断1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用推断离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。2．依据物质的分类推断金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(常温除汞外)与合金是金属晶体。3．依据晶体的熔点推断离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度。原子晶体熔点高，常在1000度至几千度。分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度，金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。4．依据导电性推断离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体，石墨能导电。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。5．依据硬度和机械性能推断离子晶体硬度较大或硬而脆。原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。考点2晶体熔沸点凹凸的比较1.不同类型晶体的熔、沸点凹凸规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、镓、铯等。2．由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石>石英>碳化硅>硅。3．离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。4．分子晶体：组成和结构相像的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl。组成和结构不相像的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2，在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香烃及其衍生物的同分异构体，其熔、沸点凹凸挨次是“邻位>间位>对位”化合物。特殊提示(1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相像的同类晶体大，故熔沸点较高。例如：熔、沸点：HF>HI>HBr>HCl。(2)金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：Na<Mg<Al。(3)元素周期表中第ⅦA族卤素的单质(分子晶体)的熔、沸点随原子序数递增而上升；第ⅠA族碱金属元素的单质(金属晶体)的熔、沸点随原子序数的递增而降低。如熔、沸点：Li>Na>K>Rb>Cs。(4)依据物质在相同条件下的状态不同，熔、沸点：固体>液体>气体。例如：S>Hg>O2。题组训练4.下列分子晶体中，关于熔、沸点凹凸的叙述中，正确的是()A．Cl2>I2B．SiCl4<CCl4C．NH3>PH3D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3解析A、B项属于无氢键存在的分子结构相像的状况，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于分子结构相像的状况，但存在氢键的熔沸点高；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的状况，支链少的熔、沸点高。答案C5．NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表：物质①NaF②NaI③MgO离子电荷数112键长(10－10m2.313.182.10试推断，这三种化合物熔点由高到低的挨次是()A．①>②>③ B．③>①>②C．③>②>① D．②>①>③解析NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点凹凸由离子键强弱打算，而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强，熔点最高。答案B6．下列各组物质中，按熔点由低到高的挨次排列正确的是()①O2、I2、Hg②CO、KCl、SiO2③Na、K、Rb④Na、Mg、AlA．①③ B．①④C．②③ D．②④解析①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点渐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径渐渐减小，金属键依次增加，熔点渐渐上升，故④正确。答案D7．参考下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点/℃995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点/℃－90.4－70.45.2120－70.4－49.5－36.2－15(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的__________有关，随着__________的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与__________有关，随着__________增大，__________增大，故熔点依次上升。(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，由于_____________________________，故前者的熔点远高于后者。解析分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，阴离子随着离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，阳离子随着离子半径的增大，离子键渐渐减弱，熔点依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相像，随着相对分子质量的增大，分子间作用力渐渐增加，熔点依次上升。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。它们的组成和结构相像，随着相对分子质量的增大，分子间作用力渐渐增加，熔点依次上升。答案(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体考点3常见晶体结构的分析1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)键角为109°28′，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2(正四周体)键角(O—Si键)为109°28′，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。2．分子晶体(干冰)每个CO2分子四周等距紧邻的CO2分子有12个。3．离子晶体(1)NaCl型。在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞4个Na＋和4个Cl－。(2)CsCl型。在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。(3)晶格能。①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。②影响因素：a．离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。b．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。4．金属晶体(1)金属键——电子气理论。金属阳离子与自由电子间的强相互作用。(2)金属晶体的几种典型积累模型。积累模型接受这种积累的典型代表空间利用率配位数晶胞简洁立方Po52%6钾型(体心立方)Na、K、Fe68%8镁型(六方最密)Mg、Zn、Ti74%12铜型(面心立方)Cu、Ag、Au74%12题组训练8．下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按挨次排序)。与冰的晶体类型相同的是________(填选项字母)。解析冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。答案BC9．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于________层，配位数是________；B属于________层，配位数是________。(2)将非密置层一层一层地在三维空间里积累，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简洁立方积累，在这种晶体中，金属原子的配位数是________，平均每个晶胞所占有的原子数目是________。(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的积累方式。钋位于元素周期表的第________周期第________族，元素符号是________，最外电子层的电子排布式是________。答案(1)非密置4密置6(2)61(3)六ⅥAPo6s26p410．依据图回答问题：(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小单位)，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是______。(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na＋和Cl－的个数分别为__________、__________。(3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构，若Ca、Ti、O形成如C图所示的晶体，其化学式为__________。(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由很多个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为__________，C—C键数为__________。(5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，如E图。其中含有20个等边三角形和确定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观看E图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、B—B键的个数依次为__________、__________、__________。解析(1)阳离子数＝1，阴离子数＝8×eq\f(1,8)＝1，即eq\f(阳离子,阴离子)＝eq\f(1,1)。(2)Na＋＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Cl－＝12×eq\f(1,4)＋1＝4。(3)Ca原子数＝8×eq\f(1,8)＝1，Ti原子数＝1，O原子数＝12×eq\f(1,4)＝3，所以化学式为CaTiO3。(4)C原子数＝6×eq\f(1,3)＝2，C—C键数＝6×eq\f(1,2)＝3。(5)B原子数＝20×3×eq\f(1,5)＝12，等边三角形的键角为60°，B—B键数＝20×3×eq\f(1,2)＝30。答案(1)11(2)44(3)CaTiO3(4)23(5)1260°30考点4有关晶体的计算1.晶胞中微粒个数的计算用均摊法解析晶体的计算均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有eq\f(1,n)属于一个图形(晶胞)。(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq\f(1,8)。②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq\f(1,4)。③处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq\f(1,2)。④处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。(2)非长方体形(正方体形)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体状况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3。2．晶体的密度及微粒间距离的计算若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA题组训练11.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。解析甲中N(x)：N(y)＝1：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,8)))＝2：1；乙中N(a)：N(b)＝1：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)))＝1：1；丙中N(c)＝12×eq\f(1,4)＋1＝4，N(d)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。答案2：11：14412．下图为离子晶体空间构型示意图：(eq\a\vs4\al(●)阳离子，eq\a\vs4\al(○)阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A________、B________、C________。解析在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：eq\f(1,8)×4＋1＝eq\f(3,2)(个)，含N：eq\f(1,2)×4＋2＋4×eq\f(1,8)＝eq\f(9,2)(个)，MN＝eq\f(3,2)eq\f(9,2)＝13；在C中含M：eq\f(1,8)×4＝eq\f(1,2)(个)，含N为1个。答案MNMN3MN213．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Mg·mol－1，晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。解析(1)从晶胞结构图中可直接看出，每个Y同时吸引4个X。(2)在晶胞中，平均包含X：4×eq\f(1,8)＝eq\f