河北省迁安一中高三化学 晶体结构与性质练习.doc

河北省迁安一中高三化学：晶体结构与性质学习目标【知识与技能】1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；2了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微料、微粒间作用力的区别。 【过程与方法】课前预习，高考要点分析，例题和训练学生自我体会方法，课堂检测学生自我检测掌握程度【情感与价值观】微观结构与宏观性质的联系，体现物质性质联系的普遍性原理重点难点物质的性质第一课时：晶体类型和性质一、晶体的类型和性质【知识总结】1.四种晶体的比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体概念离子晶体是 间通过 结合而成的晶体分子晶体是分子间以 互相结合的晶体原子晶体是相邻原子间以 相结合而形成 结构的晶体金属晶体是 与 以金属键结合形成的晶体叫做金属晶体构成粒子阴阳离子分子原子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键分子间作用力共价键金属离子与自由电子间较强的作用物理性质硬度较大较小很大差别较大熔、沸点较高较低很高差别较大导电性水溶液及熔融状态都能导电固态和熔融状态不导电不导电固态时导电溶解度相差很大相似相溶不溶不溶决定物理性质的作用离子键分子间作用力共价键金属离子与自由电子间较强的作用（导电、导热、延展性）2.晶体类型的判断方法(1)依据组成晶体的晶格质点和质电间的作用判断(2)依据物质的分类判断 金属氧化物、强碱和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除sio2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)形成分子晶体。常见的堠子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断；(4)依据导电性判断；(5)依据硬度和机械性能判断3、晶胞的概念(1)晶体：具有 的固体，晶体外形规则是其内部结构规则的外部表现，构成晶体的粒子的排列是有规则的。(2)晶胞：能够反映 的基本重复单位，它在空间是 延伸的。【强化训练】1（07海南）下列叙述正确的是a 分子晶体中的每个分子内一定含有共价键b 原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键c 离子晶体中可能含有共价键 d金属晶体的熔点和沸点都很高2(07江苏)下列说法正确的是a原子晶体中只存在非极性共价键 b稀有气体形成的晶体属于分子晶体 c干冰升华时，分子内共价键会发生断裂d金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物3.（04广东）x是核外电子数最少的元素，y是地壳中含量最丰富的元素，z在地壳中的含量仅次于y，w可以形成自然界最硬的原子晶体。下列叙述错误的是a.wx4是沼气的主要成分b.固态x2y是分子晶体c.zw是原子晶体d.zy2的水溶液俗称“水玻璃”4.（01广东）氮化硅（si3n4）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于a.原子晶体b.分子晶体 c.金属晶体 d.离子晶体5.(01上海)下列物质属于分子晶体的化合物是a.石英b.硫磺c.干冰d.食盐6（05上海）下列说法错误的是a原子晶体中只存在非极性共价键 b分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力c金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性 d离子晶体在熔化状态下能导电7.（04上海）有关晶体的下列说法中正确的是（ ）a.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 b.原子晶体中共价键越强，熔点越高c.冰融化时水分子中共价键发生断裂 d.氯化钠熔化时离子键未被破坏8（02上海）在下列有关晶体的叙述中错误的是a.离子晶体中，一定存在离子键 b.原子晶体中，只存在共价键c.金属晶体的熔沸点均很高 d.稀有气体的原子能形成分子晶体9共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用，含有上述中两种相互作用的晶体是()asio2晶体 bccl4晶体 cnacl晶体 dnaoh晶体二、物质熔、沸点高低的比较规律【知识总结】看状态：sl g；晶体类型：一般地原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体有的十分高，有的十分低同种晶体类型看作用力：原子晶体共价键键长原子半径 离子晶体离子键离子半径、离子所带的电荷数 分子晶体分子间作用力分子量（氢键影响熔沸点）*离子晶体的晶格能(符号为u)对离子键强弱的影响(1)定义：拆开 离子晶体形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。(2)晶格能与晶体物理性质的关系晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大；离子所带电荷 ，离子半径 ，晶格能 。【强化训练】10（08全国卷）下列化合物，按其品体的熔点由高到低排列正确的是（ ）asio2 cscl cbr4 cf2 bsio2 cscl cf4 cbr4ccscl sio2 cbr4 cf4 dcf4 cbr4 cscl sio211（08四川卷）下列说法中正确的是( ) a离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子b金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动c分子晶体的熔沸点低，常温下均呈液态或气态d原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合12在解释下列物质变化规律与物质结构间因果关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是()a钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大 b.金刚石的硬度大于晶体硅,熔点高于晶体硅ckf、kcl、kbr、ki的熔点依次降低 dcf4、sif4、gef4、snf4的熔、沸点逐渐升高13下列关于晶格能的叙述中正确的是()a晶格能仅与形成晶体的离子带电量有关 b晶格能仅与形成晶体的离子半径有关c晶格能指相邻的离子间的静电作用 d晶格能越大的离子晶体，其熔点越高14.(1999年全国)关于晶体的下列说法正确的是a.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子c.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高d.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低15下列有关性质的比较中，不正确的是()16在l18号元素中，部分连号元素单质的熔点情况如图所示，试回答：(1)c点代表的单质可以是_，其熔点高的主要原因是_。(2)d所属的晶体类型是_。第二课时：常见晶体结构分析及有关计算一、常见的晶体结构分析【知识总结】1离子晶体的结构类型(1)氯化钠型(如图)在晶体中，每个na或cl周围各排列 个带有相反电荷的离子。每个nacl晶胞中含有 个na和 个cl。属于nacl型的离子晶体有kcl、nabr、lif、cao、mgo、nio、cas等。(2)氯化铯型(如图)在晶体中，每个cs和cl周围各排列 个带有相反电荷的离子；每个cscl晶胞中含有 个cs和 个cl。属于cscl型的离子晶体有csbr、csi、nh4cl等。2几种典型原子晶体结构的认识(1)金刚石的结构：在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有 个；在金刚石晶体中每个碳原子形成 个共价键；在金刚石晶体中碳原子个数与cc共价键个数之比是 ；在金刚石晶体中最小碳环由 个碳原子来组成。(2)二氧化硅的结构：在sio2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在sio2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。在sio2晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键；硅原子个数与sio共价键个数之比是 ；氧原子个数与sio共价键个数之比是 。在sio2晶体中，最小环为 元环。3分子晶体：c02晶体(1)一个干冰晶体中， 个顶点和 个面上各占据1个co2分子。(2)一个co2晶胞中有： ，则一个co2晶胞中含有 个co2。(3)每个co2分子周围距离相等且最近的co2有 个。4石墨晶体5.金属晶体的几种堆积方式：金属原子常见的堆积方式:金属晶体中的原子在空间中的堆积方式有 (镁、锌、钛)、 （金、银、铜、铅）、 （钠、钾、铬、钼、钨）和 （钋）四种。【强化训练】1(06江苏)下列关于晶体的说法一定正确的是a分子晶体中都存在共价键bcatio3晶体中每个ti4与12个o2相紧邻csio2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合d金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高2（07海南）nacl的晶胞如右图，每个nacl晶胞中含有的na+离子和cl-离子的数目分别是a14，13 b1，1 c4，4 d6，63.（05江苏）通常人们把拆开1mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（h），化学反应的h等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键siosiclhhhclsisisic键能/ kjmol1460360436431176347请回答下列问题： 比较下列两组物质的熔点高低（填或）sic_ si； sicl4 _ sio2 图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。 工业上高纯硅可通过下列反应制取：sicl4 (g) + 2h2(g) si(s) + 4hcl(g) 该反应的反应热h = _ kj/mol二、有关晶体的化学式的确定以及密度的计算知识总结1、用均摊法确定晶体的化学式：均摊（或分割）是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。求立方晶胞中粒子个数比的方法是：(1)处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有18属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞；(3)处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有12属于该晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子属于晶体的一个晶胞中。（应该注意的是分析好原子被几个结构单元共用，应具体问题具体分析）2、有关晶体结构的计算 对于立方晶胞a表示晶胞的棱长，d表示密度，na表示阿伏加德罗常数，n表示l个晶胞中所占晶体的物质的量，m表示相对分子质量。则有da3=【例题分析】 如图，直线交点处的圆圈为nacl晶体中na或cl所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表na的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成nacl晶体结构示意图。(2)晶体中，在每个na的周围与它最接近的且距离相等的na共有_个。(3)在nacl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的na或cl为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中cl的个数等于_，即_(填计算式)；na的个数等于_，即_(填计算式)。(4)设nacl的摩尔质量为mr gmol1，食盐晶体的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数的值为na。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为_cm。【强化训练】4（08海南卷）已知x、y、z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的:azxy3 bzx2y6 czx4y8 dzx8y125.某离子晶体的晶胞结构如图所示，则该离子晶体的化学式为()aab12c8 babc3cab2c3dab3c6.(01上海)第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个ch4分子或1个游离h2o分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了ch4分子，另外2个笼被游离h2o分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（） a.ch414h2o b.ch48h2o c. d.ch46h2o7有一种蓝色晶体可表示为：mxfey(cn)6，经x射线研究发现，它的结构特征是fe3和fe2互相占据立方体互不相邻的顶点，而cn位于立方体的棱长。其晶体中阴离子的最小结构单元如右图所示。下列说法不正确的是()a该晶体的化学式为mfe2(cn)6 b该晶体属于离子晶体，m呈1价c该晶体属于离子晶体，m呈2价d晶体中与每个fe3距离最近且等距离的cn为6个8（99全国）（1）中学教材上图示了nacl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。nio（氧化镍）晶体的结构与naci相同，ni2+与最邻近o2-的核间距离为a10-8cm，计算nio晶体的密度（已知nio的摩尔质量为74.7 gmol-1）。（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种nio晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个ni2+空缺，另有两个ni2+被两个ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中ni和o的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为ni0.97o，试计算该晶体中ni3+与ni2+的离子数之比。高考题专题练习1（09年山东）g和si元素在化学中占有极其重要的地位。（1）写出si的基态原子核外电子排布式 。从电负性角度分析，c、si和o元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。（2）sic的晶体结构与晶体硅的相似，其中c原子的杂化方式为 ，微粒间存在的作用力是 。（3）氧化物mo的电子总数与sic的相等，则m为 （填元素符号），mo是优良的耐高温材料，其晶体结构与nacl晶体相似，mo的熔点比cao的高，其原因是 。（4）c、si为同一主族的元素，co2和sio2化学式相似，但结构和性质有很大不同。co2中c与o原子间形成键和键，sio：中si与o原子间不形成上述健。从原子半径大小的角度分析，为何c、o原子间能形成，而si、o原子间不能形成上述健 。2（09年江苏）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为co、co2、h2等）与h2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。（1）上述反应的催化剂含有cu、zn、al等元素。写出基态zn原子的核外电子排布式 。（2）根据等电子原理，写出co分子结构式 。（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制cu(oh)2的碱性溶液反应生成cu2o沉淀。甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是 ；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为 。甲醛分子的空间构型是 ；1mol甲醛分子中键的数目为 。在1个cu2o晶胞中（结构如图所示），所包含的cu原子数目为 。3（09年宁夏）已知x、y和z三种元素的原子序数之和等于42。x元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。x跟y可形成化合物x2y3，z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：（1）x元素原子基态时的电子排布式为 ，该元素的符号是 ；（2）y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ，该元素的名称是 ；（3）x与z可形成化合物xz3，该化合物的空间构型为 ；（4）已知化合物x2y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为xz3，产物还有znso4和h2o，该反应的化学方程式是 ；（5）比较x的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由 。4（09年海南）（已知a、b、c、d和e都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。a与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。b和c属同一主族，d和e属同一周期，又知e是周期表中118列中的第7列元素。d的原子序数比e小5，d跟b可形成离子化合物其晶胞结构如右图。请回答：（1）a元素的名称是 ；（2）b的元素符号是 ，c的元素符号是 ，b与a形成的化合物比c 与a形成的化合物沸点高，其原因是 （3）e属元素周期表中第 周期，第 族的元素，其元素名称是 ，它的+2价离子的电子排布式为 ：（4）从图中可以看出，d跟b形成的离子化合物的化学式为 ；该离子化合物晶体的密度为agcm-3，则晶胞的体积是 （只要求列出算式）。5（09年福建理综）q、r、x、y、z五种元素的原子序数依次递增。已知：z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；y原子价电子（外围电子）排布msnmpn r原子核外l层电子数为奇数；q、x原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：（1）z2 的核外电子排布式是 。（2）在z(nh3)42离子中，z2的空间轨道受nh3分子提供的 形成配位键。（3）q与y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是 。a.稳定性：甲乙，沸点：甲乙 b.稳定性：甲乙，沸点：甲乙c.稳定性：甲乙，沸点：甲乙 d.稳定性：甲乙（4）q、r、y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 （用元素符号作答）（5）q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的键与键的键数之比为 。（6）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 。6（09年安徽）w、x、y、z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数一次增大。w、y的氧化物是导致酸雨的主要物质，x的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，z能形成红色（或砖红色）的z2o和黑色的zo两种氧化物。（1）w位于元素周期表第 周期第 族。w的气态氢化物稳定性比h2o(g) （填“强”或“弱”）。（2）y的基态原子核外电子排布式是 ，y的第一电离能比x的 （填“大”或“小”）。（3）y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与z的单质反应的化学方程式是 。fe(s)o2(g)=feo(s) h=272.0kjmol1 2x(s)o2(g)=x2o3(s) h=1675.7kjmol1x的单质和feo反应的热化学方程式是 。7. （2010山东卷）碳族元素包括：c、si、 ge、 sn、pb。(1)碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠结合在一起。(2)ch4中共用电子对偏向c，sih4中共用电子对偏向h，则c、si、h的电负性由大到小的顺序为。(3)用价层电子对互斥理论推断snbr2分子中snbr的键角120（填“”“”或“”）。(4)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。8（2010江苏卷）乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。(1) 中与互为等电子体，的电子式可表示为 ；1mol 中含有的键数目为 。(2)将乙炔通入溶液生成红棕色沉淀。基态核外电子排布式为 。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ；分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。(4) 晶体的晶胞结构与晶体的相似（如右图所示），但晶体中含有的中哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。晶体中1个周围距离最近的数目为 。9（2011山东）氧是地壳中含量最多的元素。（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为 个。（2）h2o分子内的o-h键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 。（3） h+可与h2o形成h3o+，h3o+中o原子采用 杂化。h3o+中h-o-h键角比h2o中h-o-h键角大，原因为 。(4)cao与nacl的晶胞同为面心立方结构，已知cao晶体密度为agcm-3，表示阿伏加德罗常数，则cao晶胞体积为 cm3。10.（2011新课标全国）氮化硼（bn）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到bf3和bn，如下图所示：请回答