搜索
第三节晶体结构与性质目录[考纲展示]1．理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2．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。3．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。4．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。本节目录考点串讲深度剖析知能演练高分跨栏教材回顾夯实双基目录教材回顾夯实双基一、晶体与晶胞1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别晶体非晶体结构特征结构微粒____________排列结构微粒______排列质特征性自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法测定其是否有固定的_______科学方法对固体进行X射线衍射实验周期性有序无序熔点目录(2)获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中析出。2．晶胞(1)晶胞：晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体与晶胞的关系数量巨大的晶胞“_____________”构成晶体。无隙并置目录二、常见晶体类型的结构和性质1．四种晶体类型比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力___________(某些含氢键)共价键金属键离子键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，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂范德华力目录类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体导电、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，水溶液或熔融态导电物质类别及举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)目录2．典型晶体模型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组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条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，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小环上有____个原子,即6个O,6个Si“12O”61∶212目录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－1261286目录晶体晶体结构晶体详解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%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%612812目录考点串讲深度剖析考点1晶胞组成的计算方法——分割法目录特别提醒：(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”；(3)在计算晶胞中微粒个数的过程中，不是任何形状的晶胞均可使用均摊法，注意分析不同位置的微粒被几个晶胞共有。目录例1(1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为________________________________，每个Ba2＋与________个O2－配位。(2)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C2－2的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2＋周围距离最近的C2－2数目为________。目录【解析】(1)每一个晶胞中Ba2＋的个数为1个，Pb4＋的个数为8×18＝1，O2－的个数为12×14＝3，所以其化学式为BaPbO3；立方体的12个棱边中心上的O2－离中心Ba2＋最近且相等，所以每个Ba2＋与12个O2－配位；(2)因为晶胞为长方体，所以处于6个面心的C2－2有两个离的比另外四个远，所以最近的C2－2数目为4个。【答案】(1)BaPbO312(2)4目录即时应用1．(2012·高考课标全国卷)ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是______；(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为__________；目录(3)Se原子序数为____，其核外M层电子的排布式为______；(4)H2Se的酸性比H2S______(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为______，SO2－3离子的立体构型为_______；(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10－3和2.5×10－8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10－2，请根据结构与性质的关系解释：①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：_______________________________________________；②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：________________________________________________；目录(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛．立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为________________g·cm－3(列式并计算)，a位置S2－离子与b位置Zn2＋离子之间的距离为_______________________________________pm(列式表示)。目录解析：(1)每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键，所以S原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，故S原于为sp3杂化。(2)同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故第一电离能O＞S＞Se。(3)Se位于第四周期，与S的原子序数相差18，故其原予序数为34。由于其核外M层有18个电子，故M层的电子排布式为3s23p63d10。(4)Se的原子半径大于S的原子半径，H2Se与H2S相比，H2Se中Se原子对H原于的作用力较弱，H2Se在水中更容易电离出H＋，所以其酸性较强；SeO3中Se原子采取sp2杂化且有3个配位原子，故其立体构型为平面三角形；SO2－3中S原子采取sp3杂化且有3个配位原子，故其立体构型为三角锥形。目录(5)所给两种酸均为二元酸，当第一步电离出H＋后，由于生成的阴离子对正电荷有吸引作用，因此较难再电离出H＋。H2SeO3中Se为＋4价，而H2SeO4中Se为＋6价，Se的正电性更高，导致Se—O—H中O原子的电子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。目录(6)每个晶胞的质量为(540.0×10－10cm)3×ρ；运用均摊法可求得每个晶胞中含有4个“ZnS”，故每个晶胞的质量又可表示为976.02×1023×4g。因此有：(540.0×10－10cm)3×ρ＝976.02×1023×4g，解得ρ＝4.1g·cm3；如图所示，b位于正四面体的中心(类似于CH4分子中的C)。设ab＝ac＝xpm，∠abc＝109°28′，ac＝22×540.0pm＝2702pm。在三角形abc中，由余弦定理得：ac2＝x2＋x2－2x·x·cos∠abc，代入数据解得：x＝2701－cos109°28′pm。目录答案：(1)sp3(2)OSSe(3)343s23p63d10(4)强平面三角形三角锥形(5)①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H＋(6)4×(65＋32)g·mol－16.02×1023mol－1(540×10－10cm)3＝4.12701－cos109°28′或1352sin109°28′2或1353目录考点2晶体熔、沸点高低的比较方法1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。(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。目录2．同种晶体类型熔、沸点的比较(1)原子晶体原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高如熔点：金刚石碳化硅硅。(2)离子晶体①一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。目录(3)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。③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，CH3OH＞CH3CH3。(4)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。目录特别提醒：(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体；金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属离子。(2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。(3)易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定，如Na的熔点为98℃,尿素的熔点为132.7℃。(4)石墨属于混合型晶体，虽然质地很软，但其熔点比金刚石还高，其结构中的碳碳键比金刚石中的碳碳键还强。目录现有几组物质的熔点(℃)数据：据此回答下列问题：(1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________________；②硅的熔点低于二氧化硅，是由于______________________；③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：_____________________。例2A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl硅晶体：1410Na：98HCl：－115KCl硼晶体：2300K：64HBr：－89RbCl二氧化硅：1732Rb：39HI：－51MgO：2800℃目录(2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用____________理论解释。①有金属光泽②导电性③