2018年高考化学二轮专题复习： 晶体结构与性质

晶体结构与性质[考纲导视]考纲定位1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。[基础反馈]正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子()。)。(2)分子晶体的熔沸点很低，常温下都呈液态或气态((3)原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合()。(4)金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动()。个Ca2＋((5)金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性()。(6)氮化碳()属于原子晶体，其化学式为C3N4()。(7)在CaF2晶体()中，每个晶胞平均占有4)。(8)在金刚石晶体()中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2()。(9)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高()。(10)同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体()。答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√(10)×考点一晶体和晶胞【知识梳理】物质晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈周期性_____序排列结构微粒_____序排列性质特征自范性__________________熔点__________________异同表现各向异性无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X-射线对固体进行X-射线衍射实验1．晶体与非晶体。有无有无固定不固定2.晶胞。(1)晶胞：是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体与晶胞的关系：整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“_________”而成，晶胞是晶体结构中的基本重复单元，晶胞的结构可以反映晶体的结构。(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法：如某个粒子为n个1n晶胞所共有，则该粒子有______属于这个晶胞。无隙并置3．晶格能。kJ·mol－1大小稳定高大(1)定义：气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：____________。(2)影响因素：①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越________。②离子的半径：离子的半径越_______，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______，且熔点越______，硬度越______。【考点集训】[例1](2016年河北邢台模拟)磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为()。A.Mn2BiB.MnBiC.MnBi3D.Mn4Bi3解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为12×答案：B16＋2×12＋1＋6×13＝6(个)，则二者的原子个数比为6∶6＝1∶1。●方法技巧晶胞组成的计算规律(1)平面六面体形晶胞。(2)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，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13，那么每一个六边形实际有6×13＝2个碳原子。又如，在六棱柱晶胞(如图所示MgB2的晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层各3个)共有，底面上原子个数为6。的原子为2个晶胞共有，因此镁原子个数为12×16＋2×12＝3，硼[例2](2015年新课标卷Ⅱ节选)O和Na能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中O原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)__________________。解析：O2－半径大于Na＋半径，由F的晶胞结构可知，大球代表O2－，小球代表Na＋，每个晶胞中含有O2－个数为8×18＋6×12＝4，含有Na＋个数为8，故O2－、Na＋离子个数之比为4∶8＝1∶2，从而推知F的化学式为Na2O。由晶胞结构可知，每个O原子周围有8个Na原子，故O原子的配位数为8。晶胞参数a＝0.566nm＝0.566×10－7cm，则晶胞的体积为(0.566×10－7cm)3，从而可知晶体F的密度为4×62g·mol－10.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1＝2.27g·cm－3。答案：Na2O84×62g·mol－10.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1＝2.27g·cm－3(2)该晶体中Xn＋中n＝________。[例3]元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为________。(3)X元素的原子序数是________。(4)晶体中每个N3－被________个等距离的Xn＋包围。答案：(1)3∶1(2)1(3)29(4)6解析：(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×14＝3，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×18＝1，故其个数比为3∶1。(2)由晶体的化学式X3N知X所带电荷数为1。(3)因为K、L、M三个电子层充满，故各层电子数分别为2、8、18，所以X的原子序数是29。(4)N3－位于晶胞顶角，故其被3×8×14＝6个X＋在上、下、左、右、前、后包围。●方法技巧晶体微粒与M(摩尔质量，g·mol－1)、ρ(晶体密度，g·cm－3)之间的关系。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；又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子________________金属阳离子、自由电子__________粒子间的相互作用力__________________________________________硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高考点二晶体类型的结构和性质1．四种晶体的比较。分子原子阴、阳离子分子间共价键金属键离子键【知识梳理】作用力晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融状态下导电物质类别及实例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)（续表）2.晶体熔、沸点的比较。原子晶体离子晶体(1)不同类型晶体熔、沸点的比较。分子晶体①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：___________________________________。小短大强②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。高(2)同种类型晶体熔、沸点的比较。①原子晶体：(比较共价键)原子半径越______→键长越______→键能越______→共价键越______→熔、沸点越______。如熔点：金刚石______碳化硅______晶体硅。多小大高大②离子晶体：(比较离子键强弱或晶格能大小)一般地说，阴、阳离子的电荷数越______，离子半径越______，则离子间的作用力就越______，其离子晶体的熔、沸点就越______，如熔点：MgO______MgCl2______NaCl______CsCl；衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越______，形成的离子晶体越______，熔点越______，硬度越______。稳定高大大高高大高③分子晶体：(比较分子间作用力)分子间作用力越______，物质的熔、沸点越______；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地______。如H2O______H2Te______H2Se______H2S；组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越______，熔、沸点越______，如SnH4______GeH4______SiH4______CH4；组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3；同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3④金属晶体：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：NaMgAl。晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为109°28'(3)最小碳环由______个C组成且6原子不在同一平面内(4)每个C参与4个C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为______SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有1个Si，4个O，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小环上有___个原子，即6个O,6个Si3．典型晶体模型。61∶212(续表)61286晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl型(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有____个。每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有____个(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－CsCl型(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有____个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有____个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－(续表)126晶体晶体结构晶体详解分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有______个金属晶体简单立方堆积典型代表Po，配位数为______，空间利用率52%晶体晶体结构晶体详解金属晶体面心立方最密堆积又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为______，空间利用率74%体心立方堆积又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为______，空间利用率68%六方最密堆积又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为______，空间利用率74%(续表)12812晶体熔点/℃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【考点集训】[例4]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，对这三种晶体进行实验，结果如下表：(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：根据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●方法技巧晶体类型的判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键；原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；分子晶体的构成微粒是分