高中化学58个精讲16晶体的类型与性质.doc

(高中化学58个精讲)16_晶体的类型与性质 高中化学58个考点精讲16、晶体的类型与性质复习重点 1.离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体组成粒子,粒子间作用力、熔沸点、硬度、导电性; 2.影响晶体熔点和沸点的因素; 3.分子间作用力及其对物质熔点、沸点等物理性质的影响。2.难点聚焦 (2)晶体类型及性质比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体组成晶体的粒子阳离子和阴离子原子分子组成晶体粒子间的相互作用离子键共价键范德华力(有的还有氢键)典型实例NaCl金刚石、晶体硅、SiO2、SiC冰(H2O)、干冰(CO2)晶体的物理特性熔点、沸点熔点较高、沸点高熔、沸点高熔、沸点低导热性不良不良不良导电性固态不导电,熔化或溶于水能导电差差机械加工性能不良不良不良硬度略硬而脆高硬度硬度较小 (3)化学键与分子间作用力的比较化学键分子间力概念相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用物质的分子间存在的微弱的相互作用范围分子内或某些晶体内分子间能量键能一般为:120800 kJ?mol-1约几个至数十个kJ?mol-1性质影响主要影响分子的化学性质主要影响物质的物理性质(4)晶体性质的比较:比较晶体的硬度大小、熔沸点高低等物理性质的依据是: (5)非极性分子和极性分子 分子空间构型对称,正负电荷重心重合的分子叫非极性分子。 分子空间构型不对称,正负电荷重心不重合的分子叫极性分子。 (6)共价键与离子键之间没有绝对的界限 3.例题精讲例1(98全国)下列分子所有原子都满足8电子的结构的是( ) A. 光气()B. 六氟化硫C. 二氟化氙D. 三氟化硼 分析:从光气的结构式可以看出各原子最外层都满足8电子结构,应选A。 硫最外层有6个电子,氟已然形成8个电子,分别形成共价的二氟化物,六氟化物后,最外层必然超过8个电子。 中B原子最外层只有6个电子,可见是一种“缺电子化合物”。例2 下图是晶体结构的示意图:(1)若用 ,请将位置表示出来;(2)每个周围与它最接近且距离相等的有个。 分析:解答此类问题常用的是“分割法”?从晶体中分出最小的结构单元,或将最小的结构单元分成若干个面。 答案:12 x?平面 y?平面z?平面例3 在金刚石结构中,碳原子与共价键数目之比 。 分析:取一结构单元,1个C原子连4条键,一条键为二个原子所共用,为每个C原子只提供,所以C原子与键数目之比: 答案:例4 如下图,是某晶体最小的结构单元,试写出其化学式。 分析:此题采用延伸法: 顶点上的原子,被8个晶体所共用,对每一个晶体只提供 棱边上的原子,被4个晶体所共用,对每一个晶体只提供 面心上的原子,被2个晶体所共用,对每一个晶体只提供 体心上的原子,被1个晶体所共用,对每一个晶体只提供1 据此: 化学式为例5 下图是超导化合物-钙钛矿晶体中最小重复单元晶胞的结构。请回答:1该化合物的化学式为 。 2在该化合物晶体中,与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个。3设该化合物的式量为M,密度为ag/cm3,阿伏加德罗常数为NA,则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为。解析:1这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8,所以,它单独占有的钛原子个数为81/81个;它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4,所以,它单独占有的氧原子个数为121/43个;它全部拥有体内的那一个钙原子,所以,该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为:1、3、1;所以,该化合物的化学式为CaTiO3。2钛位于立方体的顶点上,与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的。从上面立方晶胞进行堆积的图2和图3可以看出,在X轴或Y轴或Z轴上,与它共棱的离子都是二个,所以,共6个。3这是个综合性较大的习题。设这种立方晶胞的边长是b,那么,钙离子与钛离子之间的距离是体对角线的一半,即。 下面求b。因为每个立方体的体积为b3,而NA个这样的立方体堆积到一起就是1mol晶体,其质量为Mg,其体积为Mg/ag/cm3M/a cm3。所以,NA?b3M/a cm3,所以,所以,题中所求距离为 。4.实战演练 一、选择题? 1.(2002年上海高考题)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 2.(2003年春季高考题)下列说法正确的是 A.非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必定呈现正价 B.只有非金属能形成含氧酸或含氧酸盐? C.除稀有气体外的非金属元素都能生成不同价态的含氧酸? D.非金属的最高价含氧酸都具有强氧化性 3.下列物质的晶体中,不存在分子的是? A.二氧化碳B.二氧化硫?C.二氧化硅 D.二硫化碳 4.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? B.CI4CBr4CCl4CH4? C.MgOH2OO2NH3? D.金刚石生铁纯铁钠 5.离子晶体熔点高低取决于晶体中阳离子与阴离子的静电引力,静电引力大则熔点高,引力小则反之。试根据你学到的电学知识,判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 A.KClNaClBaOCaO?B.NaClKClCaOBaO? C.CaOBaOKClNaCl?D.CaOBaONaClKCl 6.实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是? A.水晶和干冰的熔化B.食盐和冰醋酸熔化?C.液溴和液汞的气化D.纯碱和烧碱的熔化 7.氮化硅是一种新合成的结构材料,它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时,所克服的粒子间的作用力与氮化硅所克服的粒子间的作用力都相同的是? A.硝石和金刚石B.晶体硅和水晶?C.冰和干冰D.萘和蒽 8.1919年朗缪尔提出等电子体原理:凡原子数与总电子数均相等的物质,其结构相同,物质性质相近。相应的物质称为“等电子体”。已知一种新型层状结构的无机材料BN的一种同分异构体2?BN平面结构如图所示,则该物质的用途正确的是? A.是一种坚硬耐磨材料? B.是高温润滑材料、电器材料?C.是化学纤维生产的原料?D.不能确定 9.石墨晶体如图所示,每一层由无数个正六边形构成,则平均每个正六边形所占有的碳原子数为? A.6个B.4个C.3个D.2个 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。根据上述信息,完成第10、11题。? 10.下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是? A.两种都是极性分子? C.CH4是极性分子,H2O是非极性分子? B.两种都是非极性分子? D.H2O是极性分子,CH4是非极性分子 11.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.CH4?14H2OB.CH4?8H2O?C.CH4?7H2OD.CH4?6H2O 二、非选择题(共56分)?12.在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有 个碳原子,每个碳原子的任意两个C?C键的夹角都是填角度。如果C?C键的键能是W kJ?mol-1,则将12 g金刚石碳碳键完全破坏掉需要的能量是 kJ。 13.氮化钠Na3N)是科学家制备的一种重要化合物,它与水作用可产生NH3,请回答下列问题:? 1Na3N的电子式是 ,该化合物是由 键形成。 2Na3N与盐酸反应生成 种盐,其化学式是 。 3Na3N与水的反应属于 反应。 4比较Na3N中两种粒子的半径:VNa+ V(N3-)。 14.根据离子晶体的晶胞晶体中最小重复单元,求阴、阳离子个数比的方法是:? 1处于顶点的离子,同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞;? 2处于棱上的离子同时为4个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞;? 3处于面上的离子,同时为2个晶胞共有,每个离子有1/2属于晶胞;? 4处于内部的离子,则完全属于该晶胞。? 现有甲、乙、丙三种晶胞,可推知甲晶体化学式为 ,乙晶体的化学式为 ,丙晶体中C与D的个数比为 。 15.X、Y、Z三种常见的短周期元素,可以形成XY2、Z2Y、XY3、Z2Y2、Z2X等化合物。已知Y的离子和Z的离子有相同的电子层结构,X离子比Y离子多一个电子层。试回答:? 1X离子的结构简图 。 2写出工业上由XY2制取XY3的化学方程式 。 3Z2Y对应水化物的碱性比LiOH 。 4Z2Y2的电子式为 ,其中含有 键和键。Z2Y2溶在水中的反应方程式 。 5Z2X属于 晶体,它与水反应的离子方程式为 。 16.1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NaCl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 g?mol-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。? 附参考答案 一、1.C 2.A 3.C? 4.解析:比较物质熔、沸点高低时,首先判断晶体类型。一般是,原子晶体离子晶体分子晶体;然后比较同一类型晶体中,粒子间的作用力。共价键比键长,离子键看离子半径和电荷数,分子间作用力主要比分子量的大小。(注意氢键的存在)? 答案:B? 5.D 6.D 7.B? 8.解析:每一个环内电子数