高考化學一輪復習 專題二十七 物質(zhì)的結構與性質(zhì) 考點三 晶體結構與性質(zhì)教學案
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1 晶體常識 (1)晶體與非晶體 比較 晶體 非晶體 結構特征 結構粒子周期性有序排列 結構粒子無序排列 性質(zhì) 特征 自范性 有 無 熔點 固定 不固定 異同表現(xiàn) 各向異性 各向同性 二者區(qū)分方法 ①間接方法：測定其是否有固定的熔點 ②科學方法：對固體進行X射線衍射實驗 學霸巧學卡 在適宜的條件下，晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)稱為晶體的自范性。晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。有沒有自范性是晶體與非晶體的本質(zhì)差異。 (2)獲得晶體的三條途徑 ①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。 ②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。 ③溶質(zhì)從溶液中析出。 (3)晶胞 ①概念 描述晶體結構的基本單元。 ②晶體中晶胞的排列——無隙并置 a．無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。 b．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 c．形狀：一般而言晶胞都是平行六面體。 ③晶胞中粒子數(shù)目的計算——均攤法 晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是。 a．長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算： b．非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有，每個六邊形占1/3。 (4)晶格能 ①定義 氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位是kJmol－1。 ②影響因素 a．離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。 b．離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。 ③與離子晶體性質(zhì)的關系 晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點越高，硬度越大。 學霸巧學卡 (1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如切割整齊的玻璃。 (2)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。 (3)在使用均攤法計算晶胞中粒子個數(shù)時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，頂點、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個晶胞所共有。 2 常見晶體類型的結構與性質(zhì) (1)四種晶體的比較 晶體類型 性質(zhì)比較 離子晶體 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 結構 組成粒子 陰、陽離子 分子 原子 金屬陽離子和自由電子 粒子間作用 離子鍵 范德華力 共價鍵 金屬鍵 物理 性質(zhì) 熔沸點 較高 低 很高 有高有低 硬度 硬而脆 小 很大 有大有小、有延展性 溶解性 易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑 極性分子易溶于極性溶劑 不溶于常見溶劑 難溶(鈉等與水反應) 導電性 晶體不導電；能溶于水者，其水溶液導電；熔化時導電 晶體不導電，溶于水后能電離的，其水溶液可導電；熔化不導電 導電性較差(Si是半導體) 良導體(導電傳熱) 續(xù)表 晶體類型 性質(zhì)比較 離子晶體 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 典型實例 NaCl、NaOH、Na2O、CaCO3 干冰、白磷、冰、硫黃 金剛石、SiO2、晶體硅、SiC Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn (2)典型晶體模型 晶體 晶體結構 晶體詳解 原子晶體 金剛石 ①每個C與相鄰的4個C以共價鍵結合，形成正四面體結構 ②鍵角均為10928′ ③最小碳環(huán)由6個C組成且6個原子不在同一平面內(nèi) ④每個C參與4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2 SiO2 ①每個Si與4個O以共價鍵結合，形成正四面體結構 ②每個正四面體占有1個Si,4個“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 ③最小環(huán)上有12個原子，即6個O,6個Si 分子晶體 干冰 ①每8個CO2分子構成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子 ②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子有12個 離子晶體 NaCl型 ①每個Na＋(Cl－)周圍等距離且緊鄰的Cl－(Na＋)有6個。每個Na＋周圍等距離且緊鄰的Na＋有12個 ②每個晶胞中含4個Na＋和4個Cl－ CsCl型 ①每個Cs＋(Cl－)周圍等距離且緊鄰的Cs＋(Cl－)有6個；每個Cs＋周圍等距離且緊鄰的Cl－有8個 ②每個晶胞中含1個Cs＋和1個Cl－ 續(xù)表 晶體 晶體結構 晶體詳解 金屬晶體 簡單立方堆積 典型代表為Po，配位數(shù)為6，空間利用率為52% 面心立方最密堆積 又稱為A1型或銅型，典型代表為Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率為74% 體心立方堆積 又稱為A2型或鉀型，典型代表為Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率為68% 六方最密堆積 又稱為A3型或鎂型，典型代表為Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率為74% (3)石墨晶體 石墨晶體是混合型晶體，呈層狀結構。同層內(nèi)碳原子以共價鍵形成正六邊形平面網(wǎng)狀結構，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。層與層之間以分子間作用力結合。所以石墨晶體熔、沸點很高，但硬度不大，有滑膩感，能導電。 學霸巧學卡 判斷某種粒子周圍等距且緊鄰的粒子數(shù)目時，要注意運用三維想象法。如NaCl晶體中，Na＋周圍的Na＋數(shù)目(Na＋用“”表示)： 每個面上有4個，共計12個。 1.思維辨析 (1)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。( ) (2)不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同。( ) (3)固體碳一定是晶體。( ) (4)冰和固體碘晶體中相互作用力相同。( ) (5)原子晶體的熔點一定比離子晶體的高。( ) (6)干冰、冰、水晶均屬于分子晶體。( ) (7)金屬晶體能導電是因為金屬晶體在外加電場作用下可失去電子。( ) (8)NaCl表示一個氯化鈉分子是由一個鈉離子和一個氯離子構成的。( ) (9)離子晶體中一定存在金屬元素。( ) (10)石墨的硬度比金剛石小，所以其熔點比金剛石低。( ) (11)干冰(CO2)晶體中包含的作用力為分子間力和共價鍵。( ) (12)SiO2晶體中包含的作用力只有共價鍵。( ) 答案 (1)√ (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)√ (12)√ 2．原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數(shù)為29。 回答下列問題： (1)Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為________，1 mol Y2X2含有σ鍵的數(shù)目為________。 (2)化合物ZX3的沸點比化合物YX4的高，其主要原因是________________________________。 (3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是________________。 (4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結構如圖所示，該氯化物的化學式是________，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應，生成配合物HnWCl3，反應的化學方程式為____________________________。 答案 (1)sp雜化 3NA(或36.021023個) (2)NH3分子間存在氫鍵 (3)N2O (4)CuCl CuCl＋2HCl===H2CuCl3(或CuCl＋2HCl===H2 [CuCl3]) 解析 X是形成化合物種類最多的元素，則X為H或C，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，則Y為C，X只能為H；由Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對電子，推出Z為N，W的原子序數(shù)為29，則W為Cu。 (1)C2H2中C原子軌道的雜化類型是sp雜化；1 mol C2H2中含有3 mol σ鍵，2 mol π鍵。 (2)NH3的沸點比CH4的沸點高的原因是NH3分子間存在氫鍵。 (4)根據(jù)晶胞結構示意圖，1個晶胞中Cu原子數(shù)為4，Cl原子數(shù)為8＋6＝4，則該氯化物的化學式為CuCl，其與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應生成HnCuCl3，由于Cu顯＋1價，推出n＝2，則反應的化學方程式為2HCl＋CuCl===H2CuCl3(或CuCl＋2HCl===H2[CuCl3])。 [考法綜述] 高考中本考點主要考查利用性質(zhì)判斷晶體的類型和常見晶體熔沸點的比較題型，難度中等，需要熟練記憶所學知識即可解決此問題。晶體化學式的計算是高考命題的熱點，同學們應做到熟練運用均攤法計算晶體的化學式。 命題法1 晶體類型的判斷與熔沸點比較 典例1 現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)數(shù)據(jù)： A組 B組 C組 D組 金剛石：3550 Li：181 HF：－83 NaCl：801 硅晶體：1410 Na：98 HCl：－115 KCl：776 硼晶體：2300 K：64 HBr：－89 RbCl：718 二氧化硅：1723 Rb：39 HI：－51 CsCl：645 據(jù)此回答下列問題： (1)A組屬于________晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是________。 (2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號)。 ①有金屬光澤?、趯щ娦浴、蹖嵝浴、苎诱剐? (3)C組中HF熔點反常是由于____________。 (4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。 ①硬度小?、谒芤耗軐щ姟、酃腆w能導電?、苋廴跔顟B(tài)能導電 (5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因解釋為_______________________________________。 [解析] (1)A組熔點很高，判斷屬于原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。 (2)B組為金屬晶體，存在金屬鍵，具有①②③④四條共性。 (3)HF含有分子間氫鍵，故其熔點反常。 (4)D組屬于離子晶體，具有②④性質(zhì)。 (5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)
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