化学一轮复习苏教版重点突破122 微粒间作用力与物.docx
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化学一轮复习苏教版重点突破122微粒间作用力与物
重点突破
锁定高考热点 探究规律方法
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用下发生定向移动,属物理变化。
答案
(1)A AEH E
(2)B F DE
(3)G BD AH
2.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:
3110℃
Li:
181℃
HF:
-83℃
NaCl:
801℃
硅晶体:
1410℃
Na:
98℃
HCl:
-114℃
KCl:
776℃
硼晶体:
2300℃
K:
64℃
HBr:
-89℃
RbCl:
718℃
二氧化硅:
1723℃
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)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④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________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④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)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多
(4)②④
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
A
811
较大
易溶
水溶液或
熔融导电
白色沉淀
B
3500
很大
不溶
不导电
不反应
C
-114.2
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
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;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1000余度。
原子晶体熔点高,常在1000度至几千度。
分子晶体熔点低,常在数XX以下至很低温度,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,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:
MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
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:
O2>N2,HI>HBr>HCl。
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:
CO>N2,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相似的同类晶体大,故熔沸点较高。
例如:
熔、沸点:
HF>HI>HBr>HCl。
(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:
Na (3)元素周期表中第ⅦA族卤素的单质(分子晶体)的熔、沸点随原子序数递增而升高;第ⅠA族碱金属元素的单质(金属晶体)的熔、沸点随原子序数的递增而降低。 如熔、沸点: Li>Na>K>Rb>Cs。 (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: S>Hg>O2。 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( ) A.Cl2>I2 B.SiCl4 C.NH3>PH3 D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3 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选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、沸点高。 答案 C 5.NaF、NaI和MgO均为离子晶体,有关数据如下表: 物质 ①NaF ②NaI ③MgO 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10m) 2.31 3.18 2.10 试判断,这三种化合物熔点由高到低的顺序是( ) A.①>②>③ B.③>①>② C.③>②>①D.②>①>③ 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 B 6.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是( ) ①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al A.①③B.①④ C.②③D.②④ 解析 ①中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故①错;②中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故②正确;③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③错;④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④正确。 答案 D 7.参考下表中物质的熔点,回答有关问题: 物质 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl 熔点/℃ 995 801 755 651 801 776 715 646 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4 熔点/℃ -90.4 -70.4 5.2 120 -70.4 -49.5 -36.2 -15 (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) 键角为109°28′,每个最小的环上有6个碳原子。 SiO2(正四面体)键角(O—Si键)为109°28′,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。 ①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。 ②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。 ③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 采纳这种堆积 的典型代表 空间利 用率 配位数 晶胞 简单立方 Po 52% 6 钾型 (体心立方) Na、K、Fe 68% 8 镁型 (六方最密) Mg、Zn、Ti 74% 12 铜型 (面心立方) Cu、Ag、Au 74% 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 BC 9. (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,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)6 1 (3)六 ⅥA Po 6s26p4 10.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__________,C—C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、B—B键的个数依次为__________、__________、__________。 解析 (1)阳离子数=1,阴离子数=8×=1,即=。 (2)Na+=8×+6×=4,Cl-=12×+1=4。 (3)Ca原子数=8×=1,Ti原子数=1,O原子数=12×=3,所以化学式为CaTiO3。 (4)C原子数=6×=2,C—C键数=6×=3。 (5)B原子数=20×3×=12,等边三角形的键角为60°,B—B键数=20×3×=30。 答案 (1)11 (2)4 4 (3)CaTiO3 (4)2 3 (5)12 60° 30 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献 ①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。 ②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。 ③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。 ④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1mol晶胞中含有xmol微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量);又1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积),则1mol晶胞的质量为ρa3NAg,因此有xM=ρa3NA。 题组训练 11.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比是________,乙中a与b的个数比是________,丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。 解析 甲中N(x): N(y)=1: =2: 1;乙中N(a): N(b)=1: =1: 1;丙中N(c)=12×+1=4,N(d)=8×+6×=4。 答案 2: 1 1: 1 4 4 12.下图为离子晶体空间构型示意图: (阳离子,阴离子)以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式: A________、B________、C________。 解析 在A中,含M、N的个数相等,故组成为MN;在B中,含M: ×4+1=(个),含N: ×4+2+4×=(个),MN==13;在C中含M: ×4=(个),含N为1个。 答案 MN MN3 MN2 13.某离子晶体的晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y(○)位于立方体的中心。 试分析: (1)晶体中每个Y同时吸引______个X。 (2)该晶体的化学式为________。 (3)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。 解析 (1)从晶胞结构图中可直接看出,每个Y同时吸引4个X。 (2)在晶胞中,平均包含X: 4×=,平均包含Y: 1,所以在晶体中X和Y的个数之比为12,晶体的化学式为XY2或Y2X。 (3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量,数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。 由题意知,该晶胞中含有1/2个XY2或Y2X,设晶胞的边长为acm,则有ρa3NA=M,a=,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。 答案 (1)4 (2)XY2或Y2X (3) 14.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢能力,其中铜钙合金的晶胞结构如右图。 试回答下列问题: (1)在周期表中Ca处于周期表________区。 (2)铜原子的基态原子核外电子排布式为________________。 (3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10-23cm3,储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙,体积不变),则LaNin中,n=________(填数值);氢在合金中的密度为__________。 解析 (1)Ca位于第四周期第ⅡA族,处于s区。 (2)Cu的外围电子构型是3d104s1,而不是3d94s2。 (3)铜、钙合金中,N(Cu)=12×+6×+6=15。 N(Ca)=12×+2×=3,==,所以n=5,即LaNi5H4.5。 ρ·9.0×10-23cm3·NA=M,其中氢在合金中的密度为≈0.083g·cm-3。 答案 (1)s (2)[Ar]3d104s1 (3)5 0.083g·cm-3
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