安徽省蚌埠铁中2014届高中化学《晶体的结构与性质》全册复习导学案

1 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 考纲要求 1 理解离子键的形成 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质 2 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 3 理解金 属键的含义 能用金属键理论解释金属的一些物理性质 4 了解分子晶体 原子晶体 离子 晶体 金属晶体的结构微粒 微粒间作用力的区别 知识点一 晶体与非晶体 1 晶体与非晶体 晶体非晶体 结构特征结构微粒 排列结构微粒 排列 自范性 熔点性质特征 异同表现 间接方法看是否有固定的 二者区 别方法科学方法对固体进行 实验 2 得到晶体的途径 1 2 3 3 晶胞 1 概念 描述晶体结构的 2 晶体中晶胞的排列 无隙并置 无隙 相邻晶胞之间没有 并置 所有晶胞 排列 相同 知识点二 分子晶体与原子晶体 1 分子晶体的结构特点 1 晶体中只含 2 分子间作用力为 也可能有 3 分子密堆积 一个分子周围通常有 个紧邻的分子 2 原子晶体的结构特点 1 晶体中只含原子 2 原子间以 结合 问题思考 1 具有规则几何外形的固体一定是晶体吗 晶胞是否一定为 平行六面体 知识点三 金属晶体 1 金属键 1 电子气理论 要点 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的 电子气 被 所共用 从而把所有的金属原子维系在一起 2 2 金属晶体是由 通过 形成的一种 巨分子 金属键 的强度 2 金属晶体的几种堆积模型 堆积模型 采纳这种堆积 的典型代表 空间 利用 率 配 位 数 晶胞 简单立方 Po52 钾型Na K Fe 68 镁型Mg Zn Ti 74 12 铜型Cu Ag Au 74 知识点四 离子晶体 1 离子晶体 1 概念 离子键 间通过 指相互排斥和相互吸引的平衡 形成的 化学键 离子晶体 由阳离子和阴离子通过 结合而成的晶体 2 决定离子晶体结构的因素 几何因素 即 电荷因素 即阴 阳离子电荷不同 配位数必然不同 键性因素 离子键的纯粹程度 3 一般物理性质 一般地说 离子晶体具有较高的 点和 点 较大的 难于压缩 这些性 质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键 若要破坏这种作用需要较多的能量 2 晶格能 1 定义 气态离子形成 1 摩尔离子晶体 的能量 单位 kJ mol 1 通常取正 值 2 大小及与其他量的关系 晶格能是最能反映离子晶体 的数据 在离子晶体中 离子半径越小 离子 所带电荷数越大 则晶格能越大 晶格能越大 阴 阳离子间的离子键就越强 形成的离 子晶体就越稳定 而且熔点高 硬度大 知识点五 几种常见的晶体模型 3 1 原子晶体 金刚石和二氧化硅 金刚石晶体中 每个 C 与另外 个 C 形成共价键 C C 键之间的夹角是 最小的环是 元环 含有 1 mol C 的金刚石中 形成的共价键有 mol SiO2晶体中 每个 Si 原子与 个 O 成键 每个 O 原子与 个硅原子成键 最小 的环是 元环 在 硅氧 四面体中 处于中心的是 原子 2 分子晶体 干冰晶体中 每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 个 冰的结构模型中 每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接 1 mol 冰中 有 mol 氢键 3 离子晶体 NaCl 型 在晶体中 每个 Na 同时吸引 个 Cl 每个 Cl 同时吸引 个 Na 配位数为 每个晶胞含 个 Na 和 个 Cl CsCl 型 在晶体中 每个 Cl 吸引 个 Cs 每个 Cs 吸引 个 Cl 配位数为 4 石墨晶体 石墨层状晶体中 层与层之间的作用是 平均每个正六边形拥有 的碳原子个数是 C 原子采取的杂化方式是 问题思考 2 在晶体模型中 金刚石中的 铁棍 和干冰中的 铁棍 表示的意义一样吗 分子 晶体中有化学键吗 一 晶体基本类型和性质的比较 4 类型 比较 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体 概念 分子间靠分子间 作用力结合而成 的晶体 原子之间以共价 键结合而形成的 具有空间网状结 构的晶体 金属阳离子和自 由电子以金属键 结合而形成的晶 体 阳离子和阴离子 通过离子键结合 而形成的晶体 构成粒子 结 构 粒子间的 相互作用 力 硬度较小很大 有的很大 有的 很小 较大 熔 沸点较低 有的很高 有的 很低 溶解性相似相溶 性 质 导电 传 热性 一般不导电 溶 于水后有的导电 一般不具有导电 性 电和热的良导体 晶体不导电 水 溶液或熔融态导 电 延展性无无良好无 物质类别及举例 大多数非金属单 质 如 P4 Cl2 气态氢化物 酸 如 HCl H2SO4 非金属氧化物 如 SO2 CO2 SiO2 除外 绝大多 数有机物 如 CH4 有机盐除 外 一部分非金属单 质 如金刚石 硅 晶体硼 一部分非金属化 合物 如 SiC SiO2 金属单质与合金 如 Na Al Fe 青 铜 金属氧化物 如 K2O Na2O 强 碱 如 KOH NaOH 绝 大部分盐 如 NaCl 典例导悟 1 2013 徐州质检 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 二 晶体的有关计算 1 确定晶体组成的方法 均摊法 均摊法 指每个晶胞平均拥有的粒子数目 如 某个粒子为n个晶胞所共有 则该粒子 有 1 n属于一个晶胞 1 长方体形 正方体 晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 处于顶点的粒子 同时为 个晶胞共有 每个粒子对晶胞的贡献为 处于棱 上的粒子 同时为 个晶胞共有 每个粒子对晶胞的贡献为 处于面上的粒子 同 时为 个晶胞共有 每个粒子对晶胞的贡献为 处于体心的粒子 则完全属于该晶 胞 对晶胞的贡献为 2 非长方体形 正方体 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定 如石墨晶胞每一层 内 6 个碳原子排成六边形 其顶点的 1 个碳原子对六边形的贡献为 1 3 典例导悟 2 5 右图为高温超导领域里的一种化合物 钙钛矿晶体结构是具有代表性的最小重复单元 1 在该物质的晶体中 每个钛离子周围与它最近且等距离的钛原子共有 个 2 该晶体中 元素氧 钛 钙的个数比是 2 晶体密度 或微粒间距离 的计算 解题思路 知道微粒间距离晶胞体积密度 或已知密度求微粒间 根据晶胞结构 摩尔质量 距离 典例导悟 3 右图是 氯化铯晶体的晶胞 晶体中的最小重复单元 已知晶体中两个最近的 Cs 核间距离为a cm 氯化铯的相对分子质量为M NA为阿伏加德罗常数 则氯化铯晶体密度是 A g cm 3 B g cm 3 8M NAa3 8Ma3 8NA C g cm 3 D g cm 3 M NAa3 Ma3 NAa3 题组一 晶体的 分割 与计算 1 2013 课标全国卷 37 5 六方氮化硼在高温高压下 可以转化为立方氮化硼 其 结构与金刚石相似 硬度与金刚石相当 晶胞边长为 361 5 pm 立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子 个硼原子 立方氮化硼的密度是 g cm 3 只要 求列算式 不必计算出数值 阿伏加德罗常数为NA 2 2013 山东理综 32 4 CaO 与 NaCl 的晶胞同为面心立方结构 已知 CaO 晶体密 度为a g cm 3 NA表示阿伏加德罗常数 则 CaO 晶胞体积为 cm3 3 2013 全国理综 13 下面关于 SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 A 最小的环上 有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子 B 最小的环上 Si 和 O 原子数之比为 1 2 C 最小的环上 有 6 个 Si 原子和 6 个 O 原子 D 存在四面体结构单元 O 处于中心 Si 处于 4 个顶点 4 2013 全国课标卷 37 4 X Y Z 可形成立方晶体结构的化合物 其晶胞中 X 占 据所有棱的中心 Y 位于顶角 Z 处于体心位置 则该晶体的组成为 X Y Z 5 2013 山东理综 32 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 题组二 晶体的类型与晶体的性质 6 2013 江苏 21A 原子序数小于 36 的 X Y Z W 四种元素 其中 X 是形成化合物 6 种类最多的元素 Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍 Z 原子基态时 2p 原 子轨道上有 3 个未成对的电子 W 的原子序数为 29 回答下列问题 1 Y2X2分子中 Y 原子轨道的杂化类型为 1 mol Y2X2含有 键的数目为 2 化合物 ZX3的沸点比化合物 YX4的高 其主要原因是 3 元素 Y 的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体 元素 Z 的这种氧化物的 分子式是 4 元素 W 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示 该氯化物的化学式是 它可与浓盐酸发生非氧化还原反应 生成配合物 HnWCl3 反应的化学方程式为 7 2013 浙江理综 8 有 X Y Z W M 五种短周期元素 其中 X Y Z W 同周期 Z M 同主族 X 与 M2 具有相同的电子层结构 离子半径 Z2 W Y 的单质晶体熔点高 硬度大 是一种重要的半导体材料 下列说法中 正确的是 A X M 两种元素只能形成 X2M 型化合物 B 由于 W Z M 元素的氢化物相对分子质量依次减小 所以其沸点依次降低 C 元素 Y Z W 的单质晶体属于同种类型的晶体 D 元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂 8 2013 海南 19 金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛 请回答下列问题 1 Ni 原子的核外电子排布式为 2 NiO FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同 Ni2 和 Fe2 的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm 则熔点 NiO FeO 填 3 NiO 晶胞中 Ni 和 O 的配位数分别为 4 金属镍与镧 La 形成的合金是一种良好的储氢材料 其晶胞结构示意图如下图所示 该合金的化学式为 题组一 晶体的结构与性质 1 下列关于晶体的说法正确的是 A 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B 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 2 2013 苏州调研 下列性质适合分子晶体的是 熔点 1 070 易溶于水 水溶液导电 熔点 10 31 液态不导电 水溶液导电 能溶于 CS2 熔点 112 8 沸点 444 6 7 熔点 97 81 质软导电 密度为 0 97 g cm 3 A B C D 题组二 常见晶体及其结构的认识 3 如下图表示一些晶体中的某些结构 它们分别是 NaCl CsCl 干冰 金刚石 石墨 结构中的某一种的某一部分 1 其中代表金刚石的是 填编号字母 下同 其中每个碳原子与 个碳原子最 接近且距离相等 金刚石属于 晶体 2 其中代表石墨的是 其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个 3 其中代表 NaCl 的是 每个 Na 周围与它最接近且距离相等的 Na 有 个 4 代表 CsCl 的是 它属于 晶体 每个 Cs 与 个 Cl 紧邻 5 代表干冰的是 它属于 晶体 每个 CO2分子与 个 CO2分子紧邻 题组三 晶体的有关计算 4 2013 沈阳质检 最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子 如 右 图所示 图中顶点和面心的原子都是钛原子 棱的中心和体心的原子都是碳原子 该分 子的化学式是 A Ti13C14 B Ti14C13 C Ti4C5 D TiC 5 2013 张家港联考 金晶体的最小重复单元 也称晶胞 是面心立方体 即在立方体 的 8 个顶点及 各个面的中心各有一个金原子 每个金原子被相邻的晶胞所共用 右图 金原子的直径 为d 用NA表示阿伏加德罗常数 M表示金的摩尔质量 1 金晶体每个晶胞中含有 个金原子 2 欲计算一个晶胞的体积 除假定金原子是刚性小球外 还应假定 3 一个晶胞的体积是 4 金晶体的密度是 题组四 综合探究 6 已知 A B C D E 五种元素的原子序数依次递增 A B C D 位于前三周期 A 位于周期表的 s 区 其原子中电子层数和未成对电子数相同 B 的基态原子中电子占据三种 8 能量不同的原子轨道 且每种轨道中的电子总数相同 D 原子的核外成对电子数是未成对电 子数的 3 倍 A B D 三种元素组成的一种化合物 M 是新装修居室中常含有的一种有害气体 A B 两种元素组成的原子个数之比为 1 1 的化合物 N 是常见的有机溶剂 E 有 生物金属 之称 E4 和氩原子的核外电子排布相同 请回答下列问题 答题时 A B C D E 均用所对应的元素符号表示 1 E 的基态原子的外围电子排布式为 2 由 A B C 形成的 ABC 分子中 含有 个 键 个 键 3 下列叙述正确的是 填字母 a M 易溶于水 是因为 M 与水分子之间能形成氢键 且 M 是极性分子 N 不溶于水 是 因为 N 是非极性分子 b M 和二氧化碳分子中的中心原子均采用 sp2杂化 c N 分子中含有 6 个 键和 1 个 键 d BD2晶体的熔点 沸点都比二氧化硅晶体的低 4 E 的一种氧化物 Q 其晶胞结 构如图所示 则 Q 的化学式为 该晶体中氧原子的配位数为 5 B C D 三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 6 在浓的 ECl3的盐酸溶液中加入乙醚 并通入 HCl 至饱和 可得到配位数为 6 组成 为 ECl3 6H2O 的绿色晶体 该晶体中两种配体的物质的量之比为 1 5 则该配离子的化学 式为 学案学案 5858 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 课前准备区 知识点一 1 周期性有序 无序 有 无 固定 不固定 各向异性 各向同性 熔点 X 射线 衍射 2 1 熔融态物质凝固 2 气态物质冷却不经液态直接凝固 3 溶质从溶液中析出 3 1 基本单元 2 任何间隙 平行 取向 知识点二 1 1 分子 2 范德华力 氢键 3 12 2 2 共价键 知识点三 1 1 价电子 所有原子 2 金属阳离子 自由电子 金属键 差别很大 2 6 8 12 知识点四 1 1 阴 阳离子 静电作用 离子键 2 晶体中阴 阳离子的半径比决定晶体结构 3 熔 沸 硬度 9 2 1 释放 2 稳定性 知识点五 1 4 109 28 六 2 4 2 十二 Si 2 12 4 2 3 6 6 6 4 4 8 8 8 4 分子间作用力 2 sp2 问题思考 1 1 具有规则几何外形的固体不一定是晶体 如玻璃 2 晶胞是从晶体中 截取 出来具有代表性的最小部分 而不一定是最小的 平行六 面体 2 不一样 金刚石中表示的是 C C 共价键 而干冰中的 铁棍 表示分子间作用力 分子晶体中多数含有化学键 如 CO2中的 C O 键 少数则无 如稀有气体形成的晶体 课堂活动区 一 分子 原子 金属阳离子 自由电子 阴 阳离子 分子间作用力 共价键 金属 键 离子键 很高 较高 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 二 1 1 8 4 2 1 1 8 1 4 1 2 典例导悟 1 C 稀有气体为单原子分子 晶体中分子内无共价键 A 不正确 SiO2晶体为原子 晶体 Si 原子与氧原子间为极性键 B 不正确 Na2O2 铵盐等离子晶体中含有共价键 C 正 确 不同金属晶体 金属键强弱不同 其熔 沸点差别很大 D 不正确 2 1 6 2 3 1 1 解析 从所给模型图中可确定晶体中距离最近的钛原子的相对位置为 即每个钛 原子周围与它最近且等距离的钛原子有 6 个 图中钙原子位于立方体体心 为该立方体单独 占有 钛原子位于顶点 为 8 个立方体共有 故每个立方体拥有钛原子数为 8 1 个 1 8 氧原子位于棱上 为 4 个立方体所共有 每个立方体拥有氧原子数为 12 3 个 故N O 1 4 N Ti N Ca 3 1 1 3 C 该晶胞中含有 1 个 Cs 和 1 个 Cl 则 1 个 CsCl 分子的质量为 g 晶胞的体 M N 积为a3 cm3 故密度为 g cm 3 M NAa3 课后练习区 高考集训 1 4 4 25 4 361 5 10 10 3 NA 解析 依据金刚石的晶胞结构及化学式 BN 可确定立方氮化硼晶胞中含有 4 个 N 原子 4 个 B 原子 则一个晶胞的质量可表示为 4 g BN 的摩尔质量为 25 g mol 1 一个晶 25 NA 胞的体积可表示为 361 5 10 10 3cm3 1 pm 10 12m 10 10cm 晶体密度的表达式为 g cm 3 25 4 361 5 10 10 3 NA 2 224 NA a 解析 根据 CaO 晶胞与 NaCl 晶胞相同 可知 CaO 晶胞中含有 4 个 Ca2 和 4 个 O2 则 晶胞质量为m 4 g 则晶胞的体积V cm3 56 g NA 224 NA m 224 g NA a g cm 3 224 NA a 10 3 C 4 3 1 1 解析 每一个晶胞中实际拥有的离子数目的计算规律为 顶点 棱上 面心 1 8 1 4 体心 晶胞独有 推出 X Y Z 3 1 1 1 2 5 BaPbO3 12 解析 根据共用关系 每个晶胞中含有 Pb4 8 1 Ba2 1 O2 12 3 故 1 8 1 4 化学式为 BaPbO3 Ba2 处于晶胞中心 只有 1 个 O2 处于晶胞棱边中心 共 12 个 故每 个 Ba2 与 12 个 O2 配位 6 1 sp 杂化 2 3NA或 3 6 02 1023 2 NH3分子间存在氢键 3 N2O 4 CuCl CuCl 2HCl 浓 H2CuCl3 或 CuCl 2HCl 浓 H2 CuCl3 解析 形成化合物种类最多的元素是 H 基态时 最外层电子数是内层电子数 2 倍的元 素是 C 2p 原子轨道上有 3 个未成对电子的是 N 元素 原子序数为 29 的是 Cu 元素 1 C2H2是直线形分子 C 原子杂化方式为 sp 杂化 C2H2分子中有一个碳碳三键 因此 1 mol C2H2分子中有 3NA 键 即 3 6 02 1023个 2 由于 NH3分子间存在氢键 使其沸点较高 3 CO2和 N2O 都是 22 个电子 二者互为等电子体 4 晶胞中 Cu 的个数为 8 1 8 6 1 2 4 而 Cl 全在晶胞中 因此该晶体的化学式 为 CuCl 7 D X 与 M2 具有相同的电子层结构且均属于短周期元素 可推知 X 为钠元素 M 为氧元素 由此可知 Z 为硫元素 X Y Z W 属于同周期元素 由离子半径 Z2 W 可 推知 W 为氯元素 Y 的单质晶体熔点高 硬度大 是一种重要的半导体材料 不难判断 Y 为硅元素 Na 与 O 两种元素可形成 Na2O 和 Na2O2两种化合物 故 A 项错误 虽然 HCl H2S H2O 相对分子质量依次减小 但因 H2O 分子间存在氢键 沸点高于 HCl 和 H2S 故 B 项错误 单质 Si 属于原子晶体 单质 S 和 Cl2属于分子晶体 故 C 项错误 O3和 Cl2都具 有强氧化性 可作为水处理的消毒剂 故 D 项正确 8 1 Ar 3d84s2或 1s22s22p63s23p63d84s2 2 3 6 6 4 LaNi5 解析 1 核外电子排布式与价电子排布式要区别开 2 NiO FeO 都属于离子晶体 熔点高低受离子键强弱影响 离子半径越小 离子键越 强 熔点越高 3 因为 NiO 晶体结构类型与 NaCl 相同 而 NaCl 晶体中 Na Cl 的配位数都是 6 所 以 NiO 晶体 Ni2 O2 的配位数也是 6 4 根据晶胞结构可计算 一个合金晶胞中 La 8 1 Ni 1 8 5 所以该合 1 8 1 2 金的化学式为 LaNi5 考点集训 1 A 在原子晶体中构成晶体的粒子是原子 在离子晶体中构成晶体的粒子是阳离子 和阴离子 在分子晶体中构成晶体的粒子是分子 在金属晶体中构成晶体的粒子是金属阳离 子和自由电子 故选项 B 错误 晶体的熔点一般是原子晶体 离子晶体 分子晶体 而金属晶 体的熔点相差比较大 晶体硅的熔点 1 410 要比金属钨的熔点 3 410 低 而金属汞 的熔点 常温下是液体 比蔗糖 白磷 常温下是固态 分