2018年高考化学二轮专题复习： 晶体结构与性质

1、晶体结构与性质,考纲导视,考纲定位,1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间 作用力的区别。,2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 3.了解分子晶体结构与性质的关系。,4.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。,5.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。了解金属晶体常见的堆积方式。,6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关 的计算。,基础反馈 正误判断，正确的画“”，错误的画“”。 (1)离子晶体中每个离子周围均吸引着 6 个带相反电荷的离,子(,)。,)。,(2)分子晶体的熔沸点很低，常温下

2、都呈液态或气态( (3)原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合(,)。,(4)金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，,电子定向运动(,)。,个 Ca2 (,(5)金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强,烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性(,)。,(6)氮化碳(,)属于原子晶体，其化学式,为 C3N4(,)。,(7)在 CaF2 晶体(,)中，每个晶胞平均占有 4,)。,(8)在金刚石晶体(,)中，碳原子与碳碳键个数,的比为 12(,)。,(9)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高(,)。,(10)同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体(,)。,答案：(1) (2) (3

3、) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10),考点一 晶体和晶胞,【知识梳理】,1晶体与非晶体。,有,无,有,无,固定,不固定,2.晶胞。,(1)晶胞：是描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体与晶胞的关系：整个晶体可以看作由数量巨大的晶 胞“_”而成，晶胞是晶体结构中的基本重复单元，晶胞 的结构可以反映晶体的结构。 (3)晶胞中粒子数目的计算均摊法：如某个粒子为 n 个,1 n,晶胞所共有，则该粒子有_属于这个晶胞。,无隙并置,3晶格能。,kJmol1,大,小,稳定,高,大,(1)定义：气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，通常 取正值，单位：_。 (2)影响因素： 离子

4、所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越 _。 离子的半径：离子的半径越_，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_，且熔点越_，硬度越_。,【考点集训】 例 1(2016 年河北邢台模拟)磁光存储的研究是 Williams 等 在 1957 年使 Mn 和 Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开 始的。如图是 Mn 和 Bi 形成的某种晶体的结构示意图(白球均,在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为(,)。,A.Mn2Bi,B.MnBi,C.MnBi3,D.Mn4Bi3,解析：由晶体的结构示意图可知：白球代表 Bi 原子，且均 在六棱柱内，所以 Bi 为6

5、个。黑球代表 Mn 原子，个数为12,答案：B,11。,方法技巧,晶胞组成的计算规律,(1)平面六面体形晶胞。,(2)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊 法，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，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,又如，在六棱柱晶胞(如图所示 MgB2 的晶胞)中，顶点上的 原子为 6 个晶胞(同层 3 个，上层或下层各 3 个)共有，底面上,原子个数为 6。,例 2(2015 年新课标卷节选)O 和 Na 能够形成化合物 F， 其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a0.566 nm，F 的化学式为 _；晶胞中 O 原子的配位数为_

6、；列式计算晶体 F 的密度(gcm3)_。,(2)该晶体中Xn中n_。,例 3元素 X 的某价态离子 Xn中所有电子正好充满 K、L、 M 三个电子层，它与 N3形成的晶体结构如图所示。,(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_。,(3)X 元素的原子序数是_。,(4)晶体中每个 N3被_个等距离的Xn包围。,答案：(1)31 (2)1 (3)29 (4)6,方法技巧 晶体微粒与 M(摩尔质量，gmol1)、(晶体密度，gcm3) 之间的关系。,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；又1 个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体 积，单

7、位为 cm3)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有 xM a3NA 。,考点二,晶体类型的结构和性质,1四种晶体的比较。,分子,原子,阴、阳离子,分子间,共价键,金属键,离子键,【知识梳理】,作用力,（续表）,2.晶体熔、沸点的比较。,原子晶体,离子晶体,(1)不同类型晶体熔、沸点的比较。,分子晶体,不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：_,_。,小,短,大,强,金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很,高，汞、铯等熔、沸点很低。,高,(2)同种类型晶体熔、沸点的比较。 原子晶体：( 比较共价键) 原子半径越_键长越 _键能越_共价键越_熔、沸点越_。 如熔点：金刚石_碳化硅

8、_晶体硅。,多,小,大,高,大,离子晶体：(比较离子键强弱或晶格能大小)一般地说， 阴、阳离子的电荷数越_，离子半径越_，则离子间 的作用力就越_，其离子晶体的熔、沸点就越_，如 熔点：MgO_MgCl2_NaCl_CsCl；衡量离子晶 体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越_，形成的离子晶 体越_，熔点越_，硬度越_。,稳定,高,大,大,高,高,大,高,分子晶体：(比较分子间作用力)分子间作用力越_， 物质的熔、沸点越_；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常 地_ 。如 H2O_H2Te_H2Se_H2S ；组成和 结构相似的分子晶体，相对分子质量越_ ，熔、沸点越 _，如 SnH4_GeH4_SiH

9、4_CH4；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 CON2，CH3OHCH3CH3；同分异构体，支链越 多，熔、沸点越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3 ,金属晶体：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：NaMgAl。,3典型晶体模型。,6,12,12,(续表),6,12,8,6,(续表),12,6,(续表),12,8,12,【考点集训】,例 4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，结果如下 表：,(1)晶体的化学式分别为 A_、B_

10、、C_。 (2)晶体的类型分别是 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)NaCl C,HCl,(2)离子晶体 原子晶体 分子晶体 (3)离子键 共价键 范德华力,方法技巧,晶体类型的判断方法,(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：离子晶体的 构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键；原子晶体 的构成微粒

11、是原子，微粒间的作用力是共价键；分子晶体的构 成微粒是分子，微粒间的作用力为范德华力或氢键；金属晶体 的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属 键。,(2)依据物质的类别判断：金属氧化物(如 K2O、Na2O2等)、 强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数盐类是离子晶体；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；常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、 晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等；金 属单质、合金是金属晶体。,(3)依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点

12、较高；原子晶体 熔点高；分子晶体熔点低；金属晶体多数熔点高，但也有相当 低的。,(4)依据导电性判断：离子晶体溶于水及熔融状态时能导 电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体 中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子 内的化学键断裂形成自由移动的离子，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。,例 5(2016 届江西赣州一模)磷元素在生产和生活中有广泛,的应用。,(1)P 原子的价电子排布图为_。 (2)四(三苯基膦)钯分子

13、结构如下图：,P 原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子的 杂化轨道类型为_；判断该物质在水中溶解度并加以 解释_。该物质 可用上图所示的物质 A 合成：物质 A 中碳原子杂化轨道类型为 _；一个 A 分子中手性碳原子数目为_。,(3)在下图中表示出四(三苯基膦)钯分子中配位键：,_ gcm3 。,(4)PCl5 是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在 148 液化，形成一种能导电的熔体，测得其中含有一种正四面体形 阳离子和一种正六面体形阴离子，熔体中 PCl 的键长只有 198 nm 和 206 nm 两种，这两种离子的化学式为_； 正四面体形阳离子的键角小于 PCl3 的键角原因

14、为_ _；该晶体的晶胞如图所示，立方体的晶胞边 长为 a pm ，NA 为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为,(5) PBr5气态分子的结构与 PCl5 相似，它的熔体也能导电， 经测定知其中只存在一种 PBr 键长，试用电离方程式解释 PBr5 熔体能导电的原因_ _。,解析：(1)P 是 15 号元素，核外有 15 个电子，P 元素基态,原子电子排布为1s22s22p63s23p3 ，价电子排布图为,。,(2)P 原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子与 P 原子形成 4 个单键，杂化轨道数为 4，钯原子的杂化轨道类型 为 sp3；水为极性分子，四(三苯基膦)钯分子为非极性分子，

15、分 子极性不同，不相溶，所以该物质在水中难溶；物质 A 中甲基 上的 C 采取 sp3 杂化类型，CN 为 sp 杂化，碳碳双键为 sp2 杂化，连接 4 个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如,图所示：,，故一个 A 分子中手性碳原子数目为 3 个。,(3)配位键是由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，Pd 含有空轨道、P 原子含有孤电子对，所以配位键由 P 原子指向 Pd 原子。(4)PCl5 是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在 148 液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴,对个数4，杂化方式是 sp3，PCl3分子中 P 原子有一对孤电子 于成键电子对间的排斥力

16、，所以正四面体形阳离子的键角小于 PCl3 的键角，晶胞中 8 个PCl5 位于顶点，1 个 PCl5 分子位于晶,能电离出能导电的阴阳离子，而产物中只存在一种 PBr 键长，,答案：(1),(2)sp3,不溶于水，水为极性分子，四(三苯基膦)钯分子为,非极性分子，分子极性不同，故不相溶 sp、sp2、sp3 3 (3),例 6(2016 年新课标卷)锗(Ge)是典型的半导体元素，在,电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：,(1)基态 Ge 原子的核外电子排布式为Ar_，有,_个未成对电子。,(2)Ge 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成双键、三键， 但 Ge 原子之间难以形成双键或三

17、键。从原子结构角度分析， 原因是_。,(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原 因_ _。,(4)光催化还原 CO2 制备 CH4 反应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是 _。,(5)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为 _，微粒之间存在的作用力是_。,(6)晶胞有两个基本要素： 原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图,。则 D 原子的坐标参数为_。,晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知 Ge 单晶的晶 计算式即可)。,胞参数a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出,解析：(1)Ge 是3

18、2 号元素，位于元素周期表第四周期第A 族，基态 Ge 原子的核外电子排布式为Ar 4s24p2 ；在其原子的 最外层的 2 个4s 电子是成对电子，2 个 4p 电子分别位于2 个不 同的轨道上，所以有2 个未成对的电子。(2)Ge 原子之间难以形 成双键或三键的原因是锗元素原子半径大，难以通过“肩并 肩”方式形成键。(3)锗卤化物都为分子晶体，分子之间通过 分子间作用力结合。对于组成和结构相似的分子晶体，相对分 子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。由于相对分子 质量： GeCl4GeBr4GeI4 ，所以它们的熔沸点由低到高的顺 序是： GeCl4GeBr4GeI4 。(4)元素的非

19、金属性越强，其吸引 电子的能力就越强，元素的电负性就越大。元素 Zn、Ge、O 的,非金属性强弱顺序是 OGeZn，所以这三种元素的电负性由 大至小的顺序是 OGeZn。(5)Ge 单晶具有金刚石型结构， 故 Ge 原子的杂化方式为 sp3 杂化；由于是同一元素的原子通过 共用电子对结合，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键。,答案：(1)3d104s24p2 2 (2)锗元素原子半径大，难以通过“肩并肩”方式形成键 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4 均为分子晶体。组成和结构相似的 分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越 高。相对分子质量 GeCl4GeBr4GeI4，所以熔沸点 GeCl4 GeBr4GeI4 (4)OGeZn (5)sp3 共价键(或非极性共价键),例 7(2016年四川成都月考)A、B、C、D 是元素周期表中 前 36 号元素，它们的核电荷数依次增大。第二周期元素 A 原 子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍且有