（通用版）2020高考化学二轮复习 专题十二 物质结构与性质大题题空逐空突破（十七）课件

专题十二大题题空逐空突破(十七)高考必备11.常见原子晶体结构分析晶体晶体结构结构分析金刚石(1)每个C与相邻4个C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6个C组成且6个C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1∶2(5)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)8×12g·mol－1NA×a3SiO2(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“”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si(4)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)SiC、BP、AlN(1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构(2)密度：(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)12O8×60g·mol－1NA×a3ρ(SiC)＝4×40g·mol－1NA×a3；ρ(BP)＝4×42g·mol－1NA×a3；ρ(AlN)＝4×41g·mol－1NA×a32.常见分子晶体结构分析晶体晶体结构结构分析干冰(1)每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个(3)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)白磷(1)面心立方最密堆积(2)密度＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)4×44g·mol－1NA×a34×124g·mol－1NA×a33.常见金属晶体结构分析(1)金属晶体的四种堆积模型分析堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积晶胞配位数681212原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系2r＝a一个晶胞内原子数目1224原子空间利用率52%68%74%74%2r＝3a22r＝2a2(2)金属晶胞中原子空间利用率计算空间利用率＝球体积晶胞体积×100%，球体积为金属原子的总体积。①简单立方堆积如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝43πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝V球V晶胞×100%＝43πr38r3×100%≈52%。②体心立方堆积如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为2a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝43r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝V球V晶胞×100%＝2×43πr3a3×100%＝2×43πr343r3×100%≈68%。③六方最密堆积如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×3r＝23r2，h＝263r，V晶胞＝S×2h＝23r2×2×263r＝82r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝V球V晶胞×100%＝2×43πr382r3×100%≈74%。④面心立方最密堆积如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝22r，V晶胞＝a3＝(22r)3＝162r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝V球V晶胞×100%＝4×43πr3162r3×100%≈74%。(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol该晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对分子质量)；若该晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。4.常见离子晶体结构分析(1)典型离子晶体模型NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞配位数及影响因素配位数684F－：4；Ca2＋：8影响因素阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)4×58.5g·mol－1NA×a3168.5g·mol－1NA×a34×97g·mol－1NA×a34×78g·mol－1NA×a3(2)晶格能①定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。晶格能是反映离子晶体稳定性的数据，可以用来衡量离子键的强弱，晶格能越大，离子键越强。②影响因素：晶格能的大小与阴阳离子所带电荷、阴阳离子间的距离、离子晶体的结构类型有关。离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大。③对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。(一)2019高考试题汇编1.[2019·全国卷Ⅰ，35(4)]图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝_____pm，Mg原子之间最短距离y＝_____pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是______________g·cm－3(列出计算表达式)。真题演练212324a34a8×24＋16×64NAa3×10－3045678解析观察图(a)和图(b)知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)2＝2a2，x＝24a。镁原子堆积方式类似金刚石，有y＝34a。已知1cm＝1010pm，晶胞体积为(a×10－10)3cm3，代入密度公式计算即可。123456782.[2019·全国卷Ⅱ，35(4)]一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为______________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝_____________________g·cm－3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为_________、__________。12312，12，12SmFeAsO1－xFx2[281＋161－x＋19x]a2cNA×10－3012，12，00，0，1245678解析由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm的原子个数为4×12＝2，Fe的原子个数为1＋4×14＝2，As的原子个数为4×12＝2，O或F的原子个数为8×18＋2×12＝2，即该晶胞中O和F的个数之和为2，F－的比例为x，O2－的比例为1－x，故该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。1个晶胞的质量为2×[150＋56＋75＋16×1－x＋19x]NAg＝2[281＋161－x＋19x]NAg，1个晶胞的体积为a2cpm3＝a2c×10－30cm3，故密度ρ＝2[281＋161－x＋19x]a2cNA×10－30g·cm－3。原子2位于底面面心，其坐标为12，12，0；原子3位于棱上，其坐标为0，0，12。12345678(二)2018高考试题汇编3.[2018·全国卷Ⅰ，35(4)(5)](4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为______kJ·mol－1，O==O键键能为______kJ·mol－1，Li2O晶格能为________kJ·mol－1。123520498290845678123解析由题给信息可知，2molLi(g)变为2molLi＋(g)吸收1040kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520kJ·mol－1；0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量，因此O==O键的键能为498kJ·mol－1；Li2O的晶格能为2908kJ·mol－1。45678(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为___________________g·cm－3(列出计算式)。1238×7＋4×16NA0.4665×10－7345678123解析由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数＝6×12＋8×18＝4。因此一个Li2O晶胞的质量为8×7＋4×16NAg，一个晶胞的体积为(0.4665×10－7)3cm3，即该晶体的密度为8×7＋4×16NA0.4665×10－73g·cm－3。456784.[2018·全国卷Ⅱ，35(5)]FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为__________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_____nm。4MNAa3×102122aS2－212345678解析分析晶胞结构可知，Fe2＋位于棱心和体心，S2－2位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的Fe2＋个数为12×14＋1＝4，每个晶胞中含有的S2－2个数为6×12＋8×18＝4，即每个晶胞中含有4个FeS2。一个晶胞的质量＝4MNAg，晶胞的体积＝(a×10－7)3cm3，该晶体的密度＝4MNAa×10－73g·cm－3＝4MNAa3×1021g·cm－3。正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正八面体的边长为22anm。123456785.[2018·全国卷Ⅲ，35(5)]金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为___________________。六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_________________g·cm－3(列出计算式)。65×6NA×6×34×a2c六方最密堆积(A3型)12345678解析金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为acm，则六棱柱上下面的面积均为6×34a2cm2，则六棱柱的体积为6×34a2ccm3，锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数为12×16＋2×12＋3＝6，因此一个晶胞中Zn的质量＝65×6NAg，由此可知，Zn的密度为65×6NA×6×34×a2cg·cm－3。12345678(三)2017高考真题汇编6.[2017·全国卷Ⅰ，35(4)(5)](4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为__________________nm，与K紧邻的O个数为______。0.315(或22×0.446)12解析根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即2×0.4462nm≈0.315nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4个)。12345678(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。体心解析由(4)可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。棱心123456787.[2017·全国卷Ⅱ，35(4)]R的晶体密度为dg·cm－3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_______________________。602a3dM(或a3dNAM×10－21)解析根据密度的定义：d＝yNA×Ma×10－73g·cm－3，解得y＝d×a×10－73×NAM＝602a3dM(或a3dNAM×10－21)。123456788.[2017·全国卷Ⅲ，35(5)]MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r(O2－)为_______nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r(Mn2＋)为________nm。0.148解析由题意知在MgO中，阴离子采用面心立方最密堆积方式，氧离子沿