2019高考化学第12章（物质结构与性质）第3节晶体结构与性质考点（2）常见晶体的结构和性质讲与练（含解析）.docx

第12章（物质结构与性质）李仕才考点二常见晶体的结构和性质 1金属键、金属晶体(1)金属键：金属阳离子与自由电子之间的作用。(2)本质电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(3)金属晶体的物理性质及解释在金属晶体中，金属离子与自由电子以金属键相互结合。金属都具有优良的导电性、导热性和延展性。用电子气理论可解释如下：2四种类型晶体的比较3.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位为kJmol1。(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。4典型晶体模型5石墨晶体石墨晶体是混合型晶体，呈层状结构。同层内碳原子以共价键形成正六边形平面网状结构，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。层与层之间以分子间作用力结合。所以石墨晶体熔、沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。()2晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()3在分子晶体中一定有范德华力和化学键。()4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。()5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。()6在NaCl晶体中，每个Na周围与其距离最近的Na有12个。()7在CsCl晶体中，每个Cs周围与其距离最近的Cl有8个。()8原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()9分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()10离子晶体一定都含有金属元素。()1只有在分子晶体中存在两种作用力，分子间存在的分子间作用力和分子内部的化学键(稀有气体形成的晶体除外)。2影响分子晶体的物理性质的是分子间作用力而不是化学键，而影响原子晶体、离子晶体物理性质的是化学键(共价键和离子键)。3原子晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。4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。5原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ，MgO的熔点为2 852 。6金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ，尿素的熔点为132.7 。晶体的结构与性质1下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()SiO2和SO3晶体硼和HClCO2和SO2晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮硫黄和碘A BC D解析：本题中属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。答案：C2下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是()A分子晶体中一定含有共价键B原子晶体中共价键越强，熔点越高C离子晶体中含有离子键，不含有共价键D金属阳离子只能存在于离子晶体中解析：稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；原子晶体中共价键越强，熔点越高，B项正确；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。答案：B3最近科学家成功的制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是()A该物质的化学式为CO2B晶体的熔沸点高、硬度大C晶体中碳原子数与CO化学键数之比为14D该物质的性质与二氧化碳相似解析：晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数比12，化学式为CO2，A正确；该化合物晶体属于原子晶体，熔沸点高，硬度大，B正确；该晶体中，每个碳原子含有4个CO共价键，C原子与CO化学键数目之比为14，C正确；该化合物晶体属于原子晶体，二氧化碳为分子晶体，性质与二氧化碳不相似，D错误。答案：D4下列各物质熔化时，所克服的粒子间作用力相同的是()ANa2O和SO3 BMg和SiCNaOH和NaCl DAlCl3和MgCl2解析：Na2O、NaOH、NaCl、MgCl2熔化时破坏离子键；SO3和AlCl3熔化时克服分子间作用力；Mg熔化时克服金属键；Si熔化时克服共价键。答案：C5下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等且最近的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子解析：氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等且最近的Na共12个，距离相等且最近的Cl共6个。答案：B6下面是C60、金刚石和二氧化碳的结构模型。请回答下列问题：(1)从晶体类型来看，C60属于_晶体。(2)二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是_，晶体硅中硅原子与共价键的个数比为_。(3)图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个。实际上一个二氧化碳晶胞中含有_个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为_。解析：(1)C60有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体，为分子晶体。(2)金刚石中最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6；在晶体中，每个Si原子形成4个共价键，每一个共价键中Si的贡献为，则平均1个Si原子形成2个共价键，所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为12。(3)干冰晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳分子数为864，每个CO2分子中含有2个键和2个键，键与键的个数比为11。答案：(1)分子(2)612(3)4117碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。(2)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：在石墨烯晶体中，每个C原子连接_个六元环，每个六元环占有_个C原子。在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_个六元环，六元环中最多有_个C原子在同一平面。解析：(1)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔沸点较低，所以为分子晶体；(2)根据均摊法来计算。石墨烯晶体中，每个碳原子被3个六元环共有，每个六元环占有的碳原子数是61/32；每个碳原子形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个碳原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个碳原子可形成一个平面，而每个碳原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个碳原子共面。答案：(1)分子(2)321248.下列数据是对应物质的熔点，有关判断错误的是()A只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B在共价化合物中各原子都形成8电子结构C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高.如图为几种晶体或晶胞的构型示意图。请回答下列问题：(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为_。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能_(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是_。(4)每个铜晶胞中实际占有_个铜原子，CaCl2晶体中Ca2的配位数为_。(5)冰的熔点远高于干冰，除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是_。解析：.A项含有金属阳离子的可能为金属晶体；B项共价化合物中各原子不一定都形成8电子结构，如BCl3。.(1)分析各种物质的晶胞发现以共价键结合的晶体为金刚石晶体。(2)结合不同晶体的熔点特点及氢键的知识确定熔点高低顺序为金刚石，氧化镁，氯化钙，冰，干冰。(4)分析铜晶胞的特点，顶点的铜原子为81/81，位于面上的Cu为61/23，所以实际占有4个铜原子。答案：.A、B.(1)金刚石晶体(2)金刚石，氧化镁，氯化钙，冰，干冰(3)小于镁离子和氧离子电荷数大于钠离子和氯离子，并且离子半径氧比氯小，镁比钠小(4)48(5)冰在晶态时存在氢键，而干冰没有一、晶体类型的判断1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断(1)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。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是范德华力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。2 依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2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、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、绝大多数酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质及合金是金属晶体。3 依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高；(2)原子晶体的熔点很高；(3)分子晶体的熔点较低；(4)金属晶体多数熔点高，但也有比较低的。4 依据导电性判断(1)离子晶体溶于水或处于熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体，但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(1)离子晶体硬度较大(或硬而脆)；(2)原子晶体硬度大；(3)分子晶体硬度小且较脆；(4)金属晶体多数硬度大且具有延展性，但也有硬度较低的。1下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是()AO2和SiO2 BNaI和I2CCO2和H2O DCCl4和NaCl解析：A项，O2是分子晶体，SiO2是原子晶体；B项，NaI是离子晶体，I2是分子晶体；C项，CO2和H2O都是分子晶体；D项，CCl4是分子晶体，NaCl是离子晶体。答案：C2根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是()NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B熔点/810710190682 300沸点/1 4651 418182.7572 500A.SiCl4是分子晶体B单质B是原子晶体CAlCl3加热能升华DMgCl2所含离子键的强度比NaCl大解析：原子晶体具有高熔点、密度大、不能导电等性质，而MgCl2、NaCl等离子化合物形成的晶体虽然也具有较高的熔沸点、较大的硬度，但它们在水溶液或熔融状态下能导电。分子晶体熔沸点低、硬度小、不导电，熔融时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。根据上述性质特点及表中数据分析，NaCl的熔、沸点均比MgCl2高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2强，D不正确。答案：D3下列晶体分类中正确的一组是()离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石墨SCCH3COONaSiO2CO2DBa(OH)2金刚石玻璃解析：Ar属于分子晶体，A错误；石墨属于混合晶体，H2SO4属于分子晶体，B错误；CH3COONa属于离子晶体，SiO2属于原子晶体，CO2属于分子晶体，C正确；玻璃属于玻璃态物质，不属于晶体，D错误。答案：C4X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X的原子核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是()AX的单质固态时为分子晶体BY的单质为原子晶体CX与Y形成的化合物固态时为分子晶体DX与碳形成的化合物为分子晶体解析：由题意可知，X是O，Y是Si。固态O2及O与碳形成的化合物(CO、CO2)均为分子晶体，Si的单质为原子晶体，A、B、D正确；SiO2为原子晶体，C错误。答案：C5分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ，熔融态不导电：_。(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电：_。(3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：_。(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：_。(5)SiI4：熔点120.5 ，沸点287.4 ，易水解：_。(6)硼：熔点2 300 ，沸点2 550 ，硬度大：_。(7)硒：熔点217 ，沸点685 ，溶于氯仿：_。(8)锑：熔点630.74 ，沸点1 750 ，导电：_。解析：晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或其水溶液都能导电。原子晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异。一般原子晶体和分子晶体熔融态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。金属晶体能导电。答案：(1)原子晶体(2)分子晶体(3)分子晶体(4)离子晶体(5)分子晶体(6)原子晶体(7)分子晶体(8)金属晶体6现有几组物质的熔点()数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为_。解析：(1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。答案：(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)离子晶体分子晶体。(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等金属的熔、沸点很高，汞、铯等金属的熔、沸点很低。2 同种类型晶体的熔、沸点的比较(1)原子晶体如熔点：金刚石碳化硅硅。(2)离子晶体一般地，离子所带的电荷数越多，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。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，硬度也越大。(3)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；能形成氢键的分子晶体熔、沸点反常的高，如H2OH2TeH2SeH2S。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。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CH3CH2CH2CH2CH3 (4)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，金属的熔、沸点越高，如熔、沸点：NaMgMgAlB硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C晶体熔点由低到高：CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI解析：A项，金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为AlMgNa，错误；B项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长CCCSi碳化硅晶体硅，正确；C项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高顺序为CF4CCl4CBr4NaClNaBrNaI，正确。答案：A8下列晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是()SiCSiHClHBrHICON2H2A BC D解析：一般来说，晶体熔、沸点高低顺序是：原子晶体离子晶体分子晶体，原子晶体熔、沸点与键长成反比，分子晶体熔、沸点与相对分子质量成正比，但含有氢键的熔、沸点较高，SiC和Si是原子晶体，熔、沸点较高，键长SiCSi；剩余这些物质都是分子晶体，且都不含氢键，相对分子质量大小顺序是，氮气为非极性分子、CO为极性分子，极性分子熔、沸点高于非极性分子，所以所有物质熔、沸点高低顺序是。答案：B9下列物质的熔沸点高低顺序正确的是()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4CH4CMgOH2ON2O2D金刚石生铁纯铁钠解析：原子晶体中共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，则熔沸点为金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅，A错误；结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高，则熔沸点为CI4CBr4CCl4CH4，B正确；离子晶体的熔沸点大于分子晶体，水中含有氢键，沸点比氮气、氧气的高，则熔沸点为MgOH2OO2N2，C错误；熔沸点一般为原子晶体金属晶体，合金的熔点比纯金属的低，则熔沸点为金刚石纯铁生铁钠，D错误。答案：B10下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是()AF2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高BHF、HCl、HBr的熔、沸点顺