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第3讲晶体结构与性质考点一晶体的基本类型与性质考点二常见晶体的结构模型总纲目录高考演练考点一晶体的基本类型与性质1.四类晶体的比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子①分子②原子金属阳离子、自由电子③阴、阳离子粒子间的相互作用力④范德华力(某些含氢键)⑤共价键⑥金属键⑦离子键硬度较小很大有的很大,有的很小较大分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体熔、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常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电性、传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性,有的是半导体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(如Na、Al、Fe)活泼金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2.离子晶体的晶格能(1)定义指拆开1mol离子晶体使之形成⑧气态阴离子和⑨气态阳离子时所⑩吸收的能量。单位:kJ·mol-1。(2)影响因素离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。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。1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。 (✕)(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。 (✕)(3)固态物质一定是晶体。 (✕)(4)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。 (✕)(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 (√)(6)通过X-射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。 (√)(7)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。 (✕)(8)离子晶体一定都含有金属元素。 (✕)2.【多维思考】(1)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。 (2)CO2和SiO2在物理性质上有较大差异,原因是什么?答案(1)2∶11∶144(2)决定二者物理性质的因素:晶体类型及结构、微粒间的作用力。CO2是分子晶体,其微弱的分子间作用力是其决定因素,SiO2是原子晶体,其牢固的化学键是其决定因素。题组一均摊法确定晶体的化学式1.(1)已知硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体,其结构如下,则该化合物的化学式是。 (2)某含钛化合物晶胞结构如下图所示,该化合物的化学式为。(3)某含有结晶水的铜的氯化物的晶胞结构如下图所示,该化合物的化学式是。 答案(1)Cu2O(2)CaTiO3(3)CuCl2·2H2O解析(1)在一个晶胞中含有Cu的个数为4,含有O的个数为8× +1=2,则该化合物的化学式为Cu2O。(2)在一个晶胞中,Ti4+的个数为8× =1,O2-的个数为6× =3,Ca2+的个数为1,则该化合物的化学式为CaTiO3。(3)在该晶胞中,含有Cu2+的个数为8× +2× =2,含有Cl-的个数为4× +2=4,含有H2O的个数为8× +4× =4,则该化合物的化学式为CuCl2·2H2O。18181218121214122.石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为,该材料的化学式为。 答案12M3C60解析根据“均摊法”计算。晶胞中M的个数:12× +9=12;C60的个数:8× +6× =4,所以其化学式可表示为M3C60。141812方法技巧“均摊法”突破晶胞组成的计算(1)原则:晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 。(2)方法:①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算1n13②非长方体晶胞中粒子的数目视具体情况而定,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)被三个六边形共有,每个六边形占。题组二晶体类型的判断3.(1)ScO3易溶于水,熔点为960℃,熔融状态下能够导电,据此可判断ScO3晶体属于(填晶体类型)。(2)Ni(CO)4是一种无色液体,沸点为43℃,熔点为-19.3℃。Ni(CO)4的晶体类型是。(3)常温下V(CO)6为蓝绿色固体,易挥发,易升华,不溶于水,溶于乙醚、吡啶( )。固态V(CO)6属于晶体。答案(1)离子晶体(2)分子晶体(3)分子解析(1)熔融状态下能够导电的晶体,一定为离子晶体。(2)Ni(CO)4的熔、沸点较低,故为分子晶体。(3)根据“V(CO)6为蓝绿色固体,易挥发,易升华”,可以确定固态V(CO)6属于分子晶体。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: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。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解析根据所述A、B、C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,且易溶于水,只能为HCl,微粒间的作用力为范德华力。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(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。2.依据物质的分类判断(1)活泼金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)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。(4)常温下金属单质(除汞外)是金属晶体。3.依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高,常在数百至一千摄氏度。(2)原子晶体的熔点高,常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体的熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。4.依据导电性判断(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5.依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大且脆;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,但也有较小的,且具有延展性。题组三晶体熔、沸点比较5.(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石中属于原子晶体的有,其熔点由高到低的顺序为,理由是。(2)干冰、冰二者的熔点较高的是,其理由是。(3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是。(4)BN、MgBr2、SiCl4的熔点由高到低的顺序为。(5)NaF的熔点(填“”“=”或“”) B 的熔点,其原因是。4F答案(1)SiC、Si、金刚石金刚石SiCSiC—C键、C—Si键、Si—Si键的键长依次增大,键能依次减小,熔点依次降低(2)冰冰晶体中分子间存在氢键(3)CS2和CO2均为分子晶体,CS2的相对分子质量大,分子间作用力大,因此CS2熔、沸点高于CO2(4)BNMgBr2SiCl4(5)两者均为离子化合物,且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低解析(1)SiC、Si、金刚石为原子晶体,原子晶体中共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高。(2)冰晶体中含有氢键,熔点比干冰高。(3)CS2、CO2均为分子晶体,组成、结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。(4)BN为原子晶体,MgBr2为离子晶体,SiCl4为分子晶体,故熔点:BNMgBr2SiCl4。6.(1)离子晶体熔点的高低取决于晶体中晶格能的大小。判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点由高到低的顺序是。(2)下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是。①O2、I2、Hg②CO、KCl、SiO2③Na、K、Rb④Na、Mg、Al答案(1)CaOBaONaClKCl(2)②④解析(1)在离子晶体中,离子半径越小,晶格能越大,晶体的熔点越高;阴、阳离子所带电荷数越多,晶格能越大,晶体的熔点越高。(2)①I2在常温下为固态,Hg在常温下为液态,故熔点:I2Hg;③熔点:NaKRb。反思归纳晶体熔、沸点高低的比较1.不同类型晶体的熔、沸点高低,存在一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。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。2.原子晶体:对于原子晶体,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石碳化硅晶体硅。3.离子晶体:一般来说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,相应的晶格能就越大,其晶体的熔、沸点就越高。4.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、沸点反常得高。(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。(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。(4)互为同分异构体的物质,支链越多,熔、沸点越低。5.金属晶体:金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。考点二常见晶体的结构模型典型晶体模型1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。 (✕)(2)立方晶胞中,顶点上的原子被4个晶胞共用。 (✕)(3)金属钠形成的晶体中,每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。 (√)(4)金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。 (✕)(5)在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个。 (√)(6)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个。 (√)(7)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。 (✕)2.【多维思考】下列是钠、钋、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。 (1)辨别晶胞(请用相应的编号填空)。①钠晶胞是;②钋晶胞是;③金刚石晶胞是;④干冰晶胞是;⑤氯化钠晶胞是。(2)钋晶胞的堆积方式是,钠晶胞的堆积方式是。(3)与冰的晶体类型相同的是(填编号)。答案(1)①E②C③D④B⑤A(2)简单立方堆积体心立方堆积(3)B题组晶体的结构模型1.(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方,则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是。氯化铯晶体的晶胞如图1所示,则Cs+位于该晶胞的,而Cl-位于该晶胞的,Cs+的配位数是。(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示,写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式:。(3)图3为F-与Mg2+、K+形成的某种离子晶体的晶胞,其中“○”表示的离子是(填离子符号)。(4)实验证明:KCl、MgO、CaO这3种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示),已知3种离子晶体的晶格能数据如下表:离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJ·mol-17867153401则这3种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有个。答案(1)2体心顶点8(2)2CuH+3Cl2 2CuCl2+