2019-2020学年高中化学 第3章 章末复习课教案 新人教版选修3

章末复习课晶体组成与晶胞的计算1.均摊法确定晶胞的化学组成(1)方法晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么每个原子对这个晶胞的贡献就是1n。(2)类型①长方体(或正方体)晶胞②非长方体(或非正方体)晶胞该类晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定：a.石墨晶胞中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。b．正三棱柱形晶胞2．根据晶胞的结构特点和有关数据，求算晶体的密度或晶胞的体积或晶胞参数a(晶胞边长)(1)关系式：ρ＝NMVNA(V表示晶胞体积，ρ表示晶体的密度，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞实际含有的微粒数，M表示微粒的摩尔质量)。(2)计算模式晶体的密度求一个晶胞的质量一个晶胞中微粒数目摩尔质量阿伏加德罗常数求一个晶胞的体积——晶胞边长或微粒半径1．氧与钠所形成的一种离子化合物Na2O晶体的晶胞如下图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。[解析]由“均摊法”可知晶胞中白球有4个，黑球有8个，由化学式Na2O知黑球代表钠离子。[答案]Na＋2．晶胞参数是用来描述晶胞的大小和形状的。已知Ge单晶的晶胞与金刚石相似，其参数a＝565.76pm，则其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。[解析]每个晶胞中含有锗原子8×18＋6×12＋4＝8(个)，每个晶胞的质量为8×73g·mol－1NA，晶胞的体积为(565.76×10－10cm)3，所以晶胞的密度为8×73g·mol－1NA×565.76×10－10cm3。[答案]8×736.02×565.763×1073．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________键键合。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，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。[解析]GaAs的熔点为1238℃，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×18＋6×12＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10cm，则原子的总体积为V原子＝4×43π×[(rGa×10－10cm)3＋(rAs×10－10cm)3]＝16π3×10－30(r3Ga＋r3As)cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，晶胞的密度为ρg·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNAcm3，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V原子V晶胞×100%＝16π3×10－30r3Ga＋r3Ascm34MGa＋MAsρNAcm3×100%＝4π10－30×NAρr3Ga＋r3As3MGa＋MAs×100%。[答案]原子晶体共价4π10－30×NAρr3Ga＋r3As3MGa＋MAs×100%晶体熔、沸点的比较方法1.在相同条件下，不同状态的物质的熔、沸点高低的一般规律是固体液体气体。例如：NaBr(固)Br2HBr(气)。2．不同类型晶体的熔、沸点的比较规律一般来说，不同类型晶体的熔、沸点的高低顺序为原子晶体离子晶体分子晶体。例如：金刚石食盐干冰。而金属晶体的熔、沸点高低悬殊较大，如镁和汞。3．同种类型晶体的比较规律(1)原子晶体：熔、沸点的高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔、沸点越高，反之越低。例如：晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中，因键长C—CC—SiSi—Si，所以熔、沸点由高到低为金刚石碳化硅晶体硅。(2)离子晶体：熔、沸点的高低，取决于离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键就越强，熔、沸点就越高，反之越低。例如：MgOCaO，NaFNaCl＞NaBr＞NaI，KF＞KClKBrKI，CaO＞KCl。(3)金属晶体：金属晶体中金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属阳离子与自由电子静电作用越强，金属键越强，熔、沸点越高，反之越低。例如：NaMgAl，LiNaK。合金的熔、沸点一般比它各组分纯金属的熔、沸点低。如铝硅合金纯铝(或纯硅)。(4)分子晶体：熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小。分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。(含有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高)例如：H2OH2TeH2SeH2S，C2H5OHCH3—O—CH3。①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。例如：CH4＜SiH4GeH4SnH4。②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高。例如：熔、沸点CON2，CH3OHCH3—CH3。③在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔、沸点越低。例如：C17H35COOH(硬脂酸)C17H33COOH(油酸)。④烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加，熔、沸点升高。例如：C2H6CH4，C2H5ClCH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。⑤同分异构体：链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多，熔、沸点降低。例如：CH3(CH2)3CH3(正)CH3CH2CH(CH3)2(异)(CH3)4C(新)。4．下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是()A．O2、I2、HgB．Si、SiC、金刚石C．H2O、H2S、H2SeD．NaCl、KCl、CsClB[A项，Hg的熔点比I2低；B项，键能：C—CC—SiSi—Si，熔点SiSiC金刚石，正确；C项，H2O分子间有氢键，沸点最高，错误；D项，Na＋、K＋、Cs＋的半径依次增大，晶格能逐渐减小，熔点逐渐降低，错误。]5．(1)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____________________________。(2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因__________。GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃－49.526146沸点/℃83.1186约400[答案](1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强6．(1)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是______________________。(2)下图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________________。(3)NaF的熔点________(填“＞”“＝”或“＜”)的熔点，其原因是_____________________。[答案](1)Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于K(2)S8和SO2均为分子晶体，分子间存在的作用力均为范德华力，S8的相对分子质量大，分子间范德华力强，故熔点和沸点高(3)＞两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此前者熔点高