选修三专题三 晶体结构及性质 复习案学生版.docx
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选修三专题三晶体结构及性质复习案学生版
晶体结构与性质
第一部分:
晶体常识
1、晶体与非晶体
3、晶胞:
第二部分:
四种主要晶体知识
1、晶体类型判别:
分子晶体:
大部分有机物:
几乎所有酸:
大多数非金属单质:
所有非金属氢化物:
部分非金属氧化物。
原子晶体:
金属晶体:
金属单质、合金;
离子晶体:
含离子键的物质:
多数碱:
大部分盐:
多数金属氧化物:
2、分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体对比表
晶体类型
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
定义
分子通过分子间作用力形成的晶体
相邻原子间通过共价键形成的立体网状结构的晶体
金属原子通过金属键形成的晶体
阴、阳离子通过离子键形成的晶体
组成晶体的粒子
组成晶体粒子间的相互作用
典型实例
冰(H2O)、P4、I2、干冰(CO2)、S8
金刚石、晶体硅、SiO2、SiC
Na、Mg、
Al、Fe
NaOH、NaCl、K2SO4
特
征
熔点、
沸点
导热性
导电性
机械加
工性能
硬度
溶解性
几种典型晶体晶胞特点:
CO2:
O2:
C60:
H2O:
金刚石:
SiO2
金属晶体:
(1)、电子气理论
(2)、金属原子晶体堆积方式
石墨晶体
NaCl
CsCl
CaF2
4、不同晶体的熔沸点由不同因素决定:
离子晶体的熔沸点主要:
。
分子晶体的熔沸点主要:
。
原子晶体的熔沸点主要:
。
5、金属熔沸点高低的比较:
(金属键强弱决定)
(1)同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔沸点。
。
(2)同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔沸点。
(3)合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点。
(4)金属晶体熔点差别很大,如汞常温为液体,熔点很低(-38.9℃),而铁等金属熔点很高(1535℃)。
6、
(1)原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如的熔点就高于一般的原子晶体。
(2)分子晶体的熔点不一定就比金属晶体的低,如。
7、判断晶体类型的主要依据?
一看构成晶体的粒子(分子、原子、离子);
二看粒子间的相互作用;
另外,分子晶体熔化时,化学键并未发生改变,如冰→水。
8、化学变化过程一定发生就化学键的断裂和新化学键的形成,但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化,如:
。
9、判断晶体类型的方法?
(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断
①离子晶体的构成微粒是,微粒间的作用力是。
②原子晶体的构成微粒是,微粒间的作用力是。
③分子晶体的构成微粒是,微粒间的作用力是。
④金属晶体的构成微粒是,微粒间的作用力是。
(2)依据物质的分类判断(也是最主要的方法)
①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。
②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。
③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。
④金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高,常在。
②原子晶体的熔点高,常在。
③分子晶体的熔点低,常在。
④金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
①离子晶体的固态时不导电,但水溶液及熔化时能导电。
②原子晶体一般为非导体(晶体硅为半导体)
③分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体硬度较大或较硬、脆。
②原子晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大,但也有较小的,且具有延展性。
(6)判断晶体的类型也可以根据物质的物理性质:
(次要)
①在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外),如H2O、H2等。
对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。
②固态不导电,在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。
如:
NaCl熔融后电离出Na+和Cl-,能自由移动,所以能导电。
③有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
④易升华的物质大多为分子晶体。
⑤熔点在一千摄氏度以下无原子晶体。
⑥熔点低,能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。
10、晶体熔沸点高低的判断?
(1)不同类型晶体的熔沸点:
原子晶体>离子晶体>分子晶体;金属晶体(除少数外)>分子晶体;金属晶体熔沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞(常温下是液体)。
(2)同类型晶体的熔沸点:
①原子晶体:
结构相似,半径越小,键长越短,键能越大,熔沸点越高。
如金刚石>氮化硅>晶体硅。
②分子晶体:
组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越强,晶体熔沸点越高。
如CI4>CBr4>CCl4>CF4。
若相对分子质量相同,如互为同分异构体,一般支链数越多,熔沸点越低,特殊情况下分子越对称,则熔沸点越高。
若分子间有氢键,则分子间作用力比结构相似的同类晶体强,故熔沸点特别高。
③金属晶体:
所带电荷数越大,原子半径越小,则金属键越强,熔沸点越高。
如Al>Mg>Na>K。
④离子晶体:
离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强,熔沸点越高。
如KF>KCl>KBr>KI。
11、Na2O2的阴离子为O22-,阳离子为Na+,故晶体中阴、阳离子的个数比为1:
2。
12、离子晶体中,阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。
13、分子的稳定性是由分子中原子间化学键的强弱决定。
14、冰是分子晶体,冰融化时破坏了分子间作用力和部分氢键,化学键并未被破坏。
15、离子晶体熔化时,离子键被破坏而电离产生自由移动的阴阳离子而导电,这是离子晶体的特征。
16、①离子晶体不一定都含有金属元素,如NH4Cl
②离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键,
如NaOH、Na2O2
③金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体。
17、①溶于水能导电的不一定是离子晶体,如HCl等
②熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体,如Si、石墨、金属等。
典型题例
1.食盐晶体如右图所示。
在晶体中,表示Na+,表示Cl。
已知食盐的密度为g/cm3,NaCl摩尔质量Mg/mol,阿伏加德罗常数为N,则在食盐晶体里Na+和Cl的间距大约是
A
cmB
cm
C
cmD
cm
2.下列各项所述的数字不是6的是
A.在NaCl晶体中,与一个Na+最近的且距离相等的Cl-的个数
B.在金刚石晶体中,最小的环上的碳原子个数
C.在二氧化硅晶体中,最小的环上的原子个数
D.在石墨晶体的片层结构中,最小的环上的碳原子个数
3.现有四种晶体,其离子排列方式如图所示,其中化学式不属AB型的是
ABCD
4.钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体,起结构如下图所示,有关说法正确的是
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体晶胞结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
5.据报道,某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如右图所示。
则这种合金的化学式为
A.LaNi6B.LaNi3
C.LaNi4D.LaNi5
6、某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如图:
A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为
A.B2A B.BA2 C.B7A4D.B4A7
7、石墨是层状晶体,每一层内,碳原子排列成正六边形,许多个正六边形排列成平面网状结构。
如果每两个相邻碳原子间可以形成一个碳碳单键,则石墨晶体中每一层碳原子数与碳碳单键数的比是()
A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.2∶3
8、下列各组物质中,按熔沸点由高到低的顺序排列正确的是()
A.O2、I2、Hg B.Cl2、KCl、SiO2
C.Rb、K、NaD.SiC、NaCl、SO2
二、晶体中距离最近的微粒数的计算:
例1:
在氯化钠晶体(图1)中,与氯离子距离最近的钠离子有个;与氯离子距离最近的氯离子有个。
例2:
二氧化碳晶体中,与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有个。
解法有二种:
例3:
写出下列离子晶体的化学式
三.晶体中化学键数目的计算
例4:
金刚石结构中,一个碳原子与个碳原子成键,则每个碳原子实际形成的化学键为根;amol金刚石中,碳碳键数为mol。
四.综合计算
例5:
(99年全国高考题)中学教材图示了氯化钠的晶体结构,它向三维空间伸得到完美的晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与氯化钠相同,Ni2+与最近距离的O2-为a×10-8cm,计算晶体的密度。
例6:
二氧化硅晶体的结构计算:
书本上介绍了二氧化硅晶体平面示意图(图1),图2表示空间网状示意图,图3表示二氧化硅的晶胞。
试回答:
(1)30g二氧化硅中含有molSi-O键。
(2)最小的环上共有个原子,其中个氧原子,硅原子。
(3)已知二氧化硅晶体的密度为ρg/cm3,试求出二氧化硅晶体中硅氧键的键长。
晶体及其性质过关检测题
一、选择题(本题包括6小题,每小题3分,共18分。
每小题只有一个选项符合题意。
)
1.科学家最近又发现了一种新能源——“可燃冰”它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·nH20)。
其形成:
埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体,这就是“可燃冰”。
又知甲烷同C02一样也是温室气体。
这种可燃冰的晶体类型是()
A.离子晶体B.分子晶体C.原子晶体D.金属晶体
2.下列化学式能真实表示物质分子组成的是()
A.NaOHB.Si02C.CsClD.S03
3.下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是()
A.SO2与Si02B.C02与H20C.NaCl与HClD.CCl4与KCl
4.金刚石和石墨两种晶体中,每个最小的碳环里实际所包含的碳原子数()
A.前者多B.后者多C.相等D.无法确定
5.石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原子填充在石墨各层谈原子中。
比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物,其化学式可写作CxK,其平面图形见下图,则x值为()
A.8B.12C.24D.60
6.关于晶体的下列说法正确的是()
A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B.离子晶体中一定含金属阳离子
C.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
D.分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低
二、选择题(本题包括10小题,每小题3分,共30分。
每小题有一个或两个选项符合题意。
若正确答案只包括一个选项,多选时,该题为0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的给1分,选两个且都正确的给3分,但只要选错一个,该小题就为0分。
)
7.下面有关离子晶体的叙述中,不正确的是()
A.1mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个CS+周围紧邻8个Cl-
D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-
8.水的状态除了气、液和固态外,还有玻璃态。
它是由液态水急速冷却到165K时形成的,玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述正确的是()
A.水由液态变为玻璃态,体积缩小B.水由液态变为玻璃态,体积膨胀
C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体
9.下列说法中,正确的是()
A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂
B.原子晶体中,共价键的键长越短,通常熔点就越高
C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子的熔沸点就越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,则分子越稳定
10.组成晶体的质点(分子、原子、离子)以确定的位置在空间作有规则排列,具有一定几何形状的空间格子,称为晶格,晶格中能代表晶体结构特征的最小重复单位称为晶胞。
在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中,AlF63-占据的位置相当于NaCl晶胞中C1-占据的位置,则冰晶石晶胞中含有的原子数与食盐晶胞中含有的原子数之比为()
A.2:
1B.3:
2C.5:
2D.5:
1
11.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是()
A.金刚石,晶体硅,二氧化硅,碳化硅B.CI4>CBr4>CCl4>CH4
C.MgO>H20>02>N2D.金刚石>生铁>纯铁>钠
12.20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。
后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。
90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。
(如图1-5):
下列说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高
C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体
D.球碳分子是碳的同素异形体,而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定
13.据报道,科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60,试推测出该物质不可能具有的性质是()
A.N60易溶于水B.稳定性:
N60 C.等物质的量时,分解吸收的热量: N60>N2D.熔点: N60 14.科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子, 如图1所示: 图中顶角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.Til3C14B.Ti14C13C.Ti4C5D.TiC 15.下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)() A.124gP4含有P—P键的个数为4NAB.12g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA C.12g金刚石中含有C—C键的个数为2NAD.60gSi02中含Si—O键的个数为2NA 16.下列数据是对应物质的熔点 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920℃ 801℃ 1291℃ 190℃ BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 -107℃ 2073℃ -57℃ 1723℃ 据此做出的下列判断中错误的是() A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 二、填空题(每空2分,共16分) 17、二氧化硅晶体是立体的网状结构,其晶体模型 如右图所示。 认真观察晶体模型并回答下列问题: (1)二氧化硅晶体中最小的环为元环。 (2)每个硅原子为个最小环共有。 (3)每个最小环平均拥有个氧原子。 18、某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。 试分析: (1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每个x同时 吸引着__________个Y,该晶体的化学式为__________。 (2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 __________个。 (3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹∠XYX的 度数为__________。 (4)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体密度为ρ·cm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。 四、推断题( (1)到(4)题每空1分,其中(5)题每空2分,共15分) 19、有A、B、C、D四种元素,A元素的气态氢化物分子式为RH4,其中R的质量分数为75%,该元素核内有6个中子,能与B形成AB2型化合物,B在它的氢化物中含量为88.9%,核内质子数和中子数相等,C、D为同周期元素,D的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸,C的氧化物为两性氧化物。 (1)A元素的一种无色透明的单质,名称叫______,其晶体类型是______。 (2)B的氢化物的电子式为______,属______分子。 (极性或非极性) (3)A和B形成化合物的分子空间构型为______,属______分子(极性或非极性),其晶体类型是______。 俗名______。 (4)C元素位于周期表中第______周期______族,A、C、D三元素的最高价氧化物的水化物按酸性由强到弱的顺序排列(用分子式表示)_______________________。 (5)C和D的化合物溶于水后滴入过量KOH,现象是_______________________________,离子方程式_______________________________。 五、计算题(每空3分,共21分) 20、晶胞是晶体中最小重复单位,并在空间不断伸展构成晶体。 NaCl晶体是一个正六面体(如图)。 我们把阴、阳离子看成不等径的圆球,并彼此相切,离子键的键长是相邻阴阳离子的半径之和(如图)。 已知a为常数,请计算下列问题: (1)每个晶胞中平均分摊____个Na+,____个C1-。 (2)NaCl晶体离子键的键长为_____,Na+离子半径与Cl-离子半径之比为 =______。 (3)NaCl晶体不存在分子,但在高温下(≥1413℃时)晶体转变成气体NaCl的分形式存在,现有1molNaCl晶体,加强热使其气化,测得气体体积为11.2升(已折为标况)。 则此时氯化钠气体的分子式为 。 【高考真题】 1.(2013年重庆理综,3,6分)下列排序正确的是( ) A.酸性: H2CO3 Ba(OH)2 MgBr2 PH3 答案: D 2.(2013年上海化学,4,2分)下列变化需克服相同类型作用力的是( ) A.碘和干冰的升华B.硅和C60的熔化C.氯化氢和氯化钠的溶解D.溴和汞的气化 答案: A 3.(2012年上海化学,3,2分)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料。 下列描述中错误的是( ) A.AlON和石英的化学键类型相同B.AlON和石英晶体类型相同 C.AlON和Al2O3的化学键类型不同D.AlON和Al2O3晶体类型相同 答案: D 4.(2010年浙江理综,8,6分)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 具有相同的电子层结构;离子半径: >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 答案: D 5.(2010年大纲全国理综Ⅰ,13,6分)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述中正确的是( ) 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个顶角 答案: C 6.(2013年新课标全国理综Ⅱ,37,15分)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。 回答下列问题: (1)D2+的价层电子排布图为 。 (2)四种元素中第一电离能最小的是 ,电负性最大的是 。 (填元素符号) (3)A、B和D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 ;D的配位数为 ;②列式计算该晶体的密度 g·cm-3。 (4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有 ;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为 ,配位体是 。 答案: (1) (2)K F(3)①K2NiF4 6 ② ≈3.4 (4)离子键、配位键 [FeF6]3- F- 7.(2013年山东理综,32,8分)卤族元素包括F、Cl、Br等。 (1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 。 (2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。 (3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。 第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。 (4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是 。 答案: (1)a (2)2 BN(3)sp2 sp3 3 (4)X 8.(2012年海南化学,19-Ⅱ,14分)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。 回答下列问题: (1)铜原子基态电子排布式为 。 (2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。 对金属铜的测定得到以下结果: 晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm。 又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 [列式计算,已知Ar(Cu)=63.6]。 (3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为 。 已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种化合物的化学式为 。 (4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是 。 反应的化学方程式为 。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (2)4.70×10-23 4.23×10-22 NA= =6.01×1023mol-1 (3)sp3 K2CuCl3(4)过氧化氢为氧化剂,氨水与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行 Cu+H2O2+4NH3
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