高三化学一轮复习讲义 34　第一篇　第三部分　专题5　第25讲　晶体结构与性质(基础课)

第25讲晶体结构与性质(基础课)1．能认识晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能根据晶胞确定粒子数或晶体的组成。2．能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。3．知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可以获得特殊的材料。4．了解晶体的有关性质如熔点、沸点、硬度、导电性等。晶体与常见晶体的空间结构模型1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体比较晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性__________序排列原子排列相对__________序性质特征自范性____________________熔点____________________异同表现__________无各向异性二者区别方法间接方法看是否有固定的__________科学方法对固体进行__________实验(2)获得晶体的途径①熔融态物质凝固；②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③溶质从溶液中析出。2．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。①无隙：相邻晶胞之间没有__________；②并置：所有晶胞平行排列，取向相同。(3)晶胞一定是呈平等六面体，由无隙并置的特征决定了，其八个顶点是完全相同的，同时其三套各平行的4个棱完全相同，三套各两个平行的面分别相同，这里的相同不仅是指组成相同，其化学环境也完全相同。(4)晶胞中粒子数目的计算——均摊法晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是1n立方(或四方或六方等)晶胞中不同位置的粒子数的计算。3．常见典型的晶体模型(1)共价晶体——金刚石与SiO2①a．金刚石晶体中，每个C与另外__________个C形成共价键，碳原子采取__________杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是__________元环。每个C被__________个六元环共用。含有1molC的金刚石中形成的C—C有__________mol。b．在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的______处。每个晶胞含有__________个C。②SiO2晶体中，每个Si原子与__________个O原子成键，每个O原子与__________个Si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。1molSiO2晶体中含Si—O键数目为__________(NA为阿伏加德罗常数的值)，在SiO2晶体中Si、O原子均采取__________杂化。(2)分子晶体——干冰和冰①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有__________个，属于分子密堆积。晶胞中含有__________个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等。②冰的晶体中，每个水分子与相邻的__________个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成__________mol氢键。晶胞结构与金刚石相似，1个晶胞中含有8个H2O。(3)离子晶体①NaCl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－。②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引__________个Cs＋，每个Cs＋吸引__________个Cl－，配位数为__________。③CaF2型：在晶体中，F－的配位数为__________，Ca2+的配位数为__________，晶胞中含__________个Ca2+，含__________个F－。晶胞中Ca2+在体对角线的14①晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。②离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。(4)混合型晶体——石墨晶体①石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是__________。②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__________。③在每层内存在共价键和金属键。能导电，晶体中每个C形成3个共价键，C的另一价电子在电场作用下可移动，形成电流。④石墨C—C键的键长比金刚石C—C键的键长短，熔点比金刚石的__________。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)晶体与非晶体的本质区别是晶体中的粒子在三维空间呈周期性有序排列。 ()(2)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。 ()(3)任何分子晶体的晶胞中每个分子最近且等距离的分子有12个。 ()(4)干冰晶胞中含有4个CO2分子。 ()(5)金刚石晶胞中含有8个碳原子。 ()——晶胞中粒子数与配位数的确定1．已知某化合物的晶体是由如图所示最小单元密置堆积而成的，关于该化合物的叙述中错误的是()A．1mol该化合物中有1molYB．1mol该化合物中有3molCuC．1mol该化合物中有2molBaD．该化合物的化学式是YBa2Cu3O62．(2024·桂林模拟)新型纳米材料ZnFe2O4，可用于除去工业废气中的某些氧化物。铁酸锌难溶于水，其晶胞由A、B结构按照1∶1交替累积而成，如图所示。则B结构的化学式为_______________________________________________。立方体中粒子周围最近等距离其他粒子的个数①A周围有注意：该晶胞中含有A、B、C、D的个数分别为3、1、1、3。——常见典型晶体的空间结构分析3．硫化锌有两种常见的晶体，分别是六方硫化锌(晶胞结构如图甲所示)和立方硫化锌(晶胞结构如图乙所示)。下列说法错误的是()A．可用X-射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体B．每个六方硫化锌晶胞中含2个S原子C．立方硫化锌中锌的配位数为4D．氧化锌的熔点低于六方硫化锌和立方硫化锌4．(2023·常熟模拟)一种铁的氧化物晶体的晶胞如图所示，下列说法正确的是()A．该晶体是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁B．该物质不稳定，在空气中受热迅速被氧化为Fe2O3C．与O2-紧邻且等距离的O2-数目为4D．一个该晶胞中所含离子总数为8晶体类型与晶体性质1．常见晶体类型比较比较类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体石墨晶体构成粒子___________________________________粒子间的相互作用力____________________________共价键、金属键与范德华力硬度较小_______有的很大，有的很小较大较小，质软熔、沸点较低_______有的很高，有的很低较高很高，熔点高于金刚石溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂—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________导体晶体________电，水溶液中或熔融态________电—①“电子气理论”把金属键描述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”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。②利用电子气理论可以解释金属晶体的导电性、导热性和延展性。2．晶体类型的两种判断(1)依据物质的分类判断①金属氧化物(K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。④金属单质和合金是金属晶体。(2)根据各类晶体的特征性质判断一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属于共价晶体；能导电、导热、具有延展性的晶体为金属晶体。这里的熔点通常以500℃判断，即低于500℃称为低熔点，高于500℃称为高熔点。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)分子晶体中只含分子间作用力不含共价键。 ()(2)离子晶体中一定含离子键可能含共价键。 ()(3)晶体中只要有金属阳离子就一定有阴离子。 ()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。 ()(5)石墨晶体导电是因为晶体每个C形成三个共价键，还有一个电子可以自由移动。 ()——晶体类型的判定1．C60属于富勒烯中的一种，其结构与足球结构相似，如图所示。下列关于C60说法正确的是()A．属于烃类B．晶体类型为共价晶体C．与金刚石互为同素异形体D．易溶于水2．Cu2O可用作涂料，可由反应2CuSO4＋3Na2SO3=Cu2O↓＋3Na2SO4＋2SO2↑制得。下列说法正确的是()A．基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1B．Cu2O中O元素的化合价为－4价C．D．SO2晶体的类型为共价晶体——熔、沸点的比较晶体熔、沸点比较的一般思路(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：共价晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。(2)同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。①离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。②共价晶体：原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。③分子晶体a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b．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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c．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CO>N2，CH3OH>CH3CH3。d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>④金属晶体：一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。3．(1)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______________________________________________________________________________________________________________________。(2)NaF的熔点________(填“>”“＝”或“<”)的熔点，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO熔点________(填“>”或“<”)N2的熔点，原因是_______________________________________________________________________________________。(4)CH4、SiH4、GeH4的熔、沸点依次________(填“增大”或“减小”)，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)金刚石的熔点比C60的高的原因是_________________________________________________________________________________________________________。4．磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．(2024·湖南卷，T12)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH＋C＋N2高温Li2CN2＋HA．合成反应中，还原剂是LiH和CB．晶胞中含有的Li＋个数为4C．每个CN22-周围与它最近且距离相等的Li＋D．CN2．(2024·安徽卷，T14)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是()A．导电时，Ti和La的价态不变B．若x＝13，Li＋C．与体心最邻近的O原子数为12D．导电时，空位移动方向与电流方向相反3．(2023·浙江卷，T17)氮的化