选修第三章晶体结构与性质知识点与典型题例

1、选修3 第三章晶体结构与性质 知识点与典型题例考点1 晶体的基本类型和性质的比较题组训练1.有下列八种晶体：A水晶B冰醋酸C氧化镁D白磷E晶体氩F氯化铵G铝H金刚石用选项字母回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是_。直接由原子构成的晶体是_，直接由原子构成的分子晶体是_。(2)由极性分子构成的晶体是_，含有共价键的离子晶体是_，属于分子晶体的单质是_。(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是_。解析首先正确的判断晶体类型，其次注意题目的附加要求，如属于原子晶体的化合物，另外稀有气体为单原子分子，金属晶体导电时仅有自由电子在外加电场作

2、用下发生定向移动，属物理变化。答案(1)AAEHE(2)BFDE(3)GBDAH2现有几组物质的熔点数据如下表：A组B组C组D组金刚石：3 110 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：114 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

3、号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电解析A组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；B组为金属晶体，所以应该具备金属晶体的性质；C组中HF分子间存在氢键；D组为离子晶体，具备离子晶体的性质。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(4)3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，结果如表：序号熔点/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B3 500很大不溶不导电不反应C114.2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

4、类型分别是A_、B_、C_。(3)晶体中微粒间作用力分别是A_、B_、C_。解析根据A、B、C所述晶体的性质可知，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，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。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归纳总结晶体类型的判断1依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；

5、金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。2依据物质的分类判断金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)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)是分子晶体。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。金属单质(常温除汞外)与合金是金属晶体。3依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000余度。原子晶体熔点高，常在1 000度至几千度。分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度，金属

6、晶体多数熔点高，但也有相当低的。4依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体，石墨能导电。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。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或硬而脆。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，但也有较低的，且具有延展性。考点2 晶体熔沸点高低的比较1.不同类型晶体的熔、沸点高低规律：原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、镓、铯等。2由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，

7、晶体的熔、沸点高。如：金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。4分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2N2，HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CON2，在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物的同分异构体，其熔、沸点高低顺序是“邻位间位对位”化合物。特别提醒(1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构

8、相似的同类晶体大，故熔沸点较高。例如：熔、沸点：HFHIHBrHCl。(2)金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：NaMgNaKRbCs。(4)根据物质在相同条件下的状态不同，熔、沸点：固体液体气体。例如：SHgO2。题组训练4.下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是()ACl2I2BSiCl4PH3DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3解析A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但存在氢键的熔沸点高；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸

9、点高。答案C5NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表：物质NaFNaIMgO离子电荷数112键长(1010 m)2.313.182.10试判断，这三种化合物熔点由高到低的顺序是()ABC D解析NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点高低由离子键强弱决定，而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强，熔点最高。答案B6下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是()O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlA B C D解析中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故错；中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是

10、分子晶体，其熔点最低，故正确；中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故错；中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故正确。答案D7参考下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点/995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点/90.470.45.212070.449.536.215(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依

11、次降低。(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_增大，_增大，故熔点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为_ _，故前者的熔点远高于后者。解析分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，阴离子随着离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，阳离子随着离子半径的增大，离子键逐渐减弱，熔点依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相似，随着相对分子质量

12、的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。它们的组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。答案(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体考点3 常见晶体结构的分析1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石键角为10928，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2(正四面体)键角(OSi键)为10928，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。2分子晶体(干冰)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12

13、个。3离子晶体(1)NaCl型。在晶体中，每个Na同时吸引6个Cl，每个Cl同时吸引6个Na，配位数为6。每个晶胞4个Na和4个Cl。(2)CsCl型。在晶体中，每个Cl吸引8个Cs，每个Cs吸引8个Cl，配位数为8。(3)晶格能。定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。影响因素：a离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。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金属晶体(1)金属键电子气理论。金属阳离子与自由电子间的强相互作用。(2)金属晶体的几种典型堆积模型。堆积模型采纳这

14、种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6钾型(体心立方)Na、K、Fe68%8镁型(六方最密)Mg、Zn、Ti74%12铜型(面心立方)Cu、Ag、Au74%12题组训练8下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(填选项字母)。解析冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。答案BC9(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于_层，配位数是_；B属于_层，配位数是_。(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞

15、，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是_，平均每个晶胞所占有的原子数目是_。(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第_周期第_族，元素符号是_，最外电子层的电子排布式是_。答案(1)非密置4密置6(2)61(3)六APo6s26p410根据图回答问题：(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小单位)，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是_。(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na和Cl的个数分别为_、_。(3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关

16、的晶体结构，若Ca、Ti、O形成如C图所示的晶体，其化学式为_。(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为_，CC键数为_。(5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，如E图。其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观察E图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、BB键的个数依次为_、_、_。解析(1)阳离子数1，阴离子数8eq f(1,8)1，即eq f(阳离子,阴离子)eq f(1,1)。(2)Na8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，Cl12eq f(1,4)14。(3)Ca

17、原子数8eq f(1,8)1，Ti原子数1，O原子数12eq f(1,4)3，所以化学式为CaTiO3。(4)C原子数6eq f(1,3)2，CC键数6eq f(1,2)3。(5)B原子数203eq f(1,5)12，等边三角形的键角为60，BB键数203eq f(1,2)30。答案(1)11(2)44(3)CaTiO3(4)23(5)126030考点4 有关晶体的计算1.晶胞中微粒个数的计算用均摊法解析晶体的计算均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有eq f(1,n)属于一个图形(晶胞)。(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡

18、献处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq f(1,8)。处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq f(1,4)。处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为eq f(1,2)。处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。(2)非长方体形(正方体形)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碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3。2晶体的密度及微粒间距离的计算若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为 a3

19、 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为 a3NA g，因此有xM a3NA。题组训练11.Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如下图所示。(1)在1个晶胞中，Zn2的数目为_。(2)该化合物的化学式为_。解析一个晶胞中Zn2的数目1(8个顶点)3(6个面心)4，S2的数目4(4个体心)。答案(1)4(2)ZnS12F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。(1)该化合物的化学式为_；Ni的配位数为_。(2)列式计算该晶体的密度_gcm3。解析(1)F原子个数4(16个棱)2(4个面心)2(2个体心)8；K原子个数2(8个棱)2(2个体心)4；Ni原子个数1(8个顶点)1(1个体心)2；化学式为K2NiF4；利用均摊法：选择一个顶点，在这个晶胞中与这个顶点最近的F原子在三个棱上，这个顶点周围应该有8个晶胞，但一个棱被这个顶点周围的4