（新课改省份专版）2020高考化学一轮复习8.4认识层面晶体结构与性质学案（含解析）.doc

1、1第 4 课时 认识层面晶体结构与性质知识点一 晶体和晶胞 1晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别比较 晶体 非晶体结构特征结构粒子周期性有序排列结构粒子无序排列自范性 有 无熔点 固定 不固定性质特征异同表现 各向异性 各向同性间接方法 测定其是否有固定的熔点二者区别方法 科学方法 对固体进行 X射线衍射实验(2)获得晶体的三条途径熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。2晶胞(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。对点训练1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”

2、)。(1)凡有规则外形的固体一定是晶体()(2)晶体有自范性但排列无序()(3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同()(4)固体 SiO2一定是晶体()(5)冰和固体碘晶体中相互作用力相同()(6)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列()(7)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()2下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( )A白磷、蓝矾 B陶瓷、塑料2C碘、橡胶 D食盐、蔗糖解析：选 C A 中白磷和蓝矾都是晶体；B 中二者均为非晶体；C 中碘为晶体，橡胶为非晶体；D 中二者均为晶体。3晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为 300

3、 毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是( )A形成晶体硅的速率越大越好B晶体硅没有固定的熔、沸点C可用 X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关解析：选 C A 项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越好，错误；B 项，晶体有固定的熔、沸点，错误；C 项，X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，正确；D 项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，错误。知识点二 晶体类型、结构和性质对应学生用书 P1611四种晶体类型

4、的比较分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体构成微粒 分子 原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键 金属键 离子键硬度 较小 很大有的很大，有的很小较大熔、沸点 较低 很高有的很高，有的很低较高溶解性 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、导热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电3物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物( 如SiC、SiO 2)金属单质

5、与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na 2O)、强碱(如 KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2晶格能(1)概念：气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJmol1 。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越 。大离子的半径：离子的半径越 ，晶格能越大。小(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3晶体 晶体结构 晶体详解原子晶体 金刚石每个碳与相邻 个碳以共价键结合，形成4正四面体结构键角均为 10928最小碳环由 个 C 组成且六原子不在同一6平面内每个 C 参与 4 条 C

6、C 键的形成，C 原子数与 CC 键数之比为 12SiO2每个 Si 与 个 O 以共价键结合，形成正4四面体结构每个正四面体占有 1 个 Si,4 个“ O”， 12n(Si) n(O)12最小环上有 个原子，即 6 个 O,6 个 Si124分子晶体 干冰8 个 CO2分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO2分子每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 个12离子晶体 NaCl 型每个 Na (Cl )周围等距且紧邻的Cl (Na )有 6 个，每个 Na 周围等距且紧邻的 Na 有 个12每个晶胞中含 个 Na 和 个 Cl4 4CsCl 型每个 Cs 周围等距且紧邻

7、的 Cl 有 个，8每个 Cs (Cl )周围等距且紧邻的Cs (Cl )有 6 个如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个Cs 、1 个 Cl简单立方堆积典型代表 Po，配位数为 ，空间利用率 52%6面心立方最密堆积典型代表 Cu、Ag、Au，配位数为 ，空间12利用率 74%体心立方堆积典型代表 Na、K、Fe，配位数为 ，空间利8用率 68%金属晶体六方最密堆积典型代表 Mg、Zn、Ti，配位数为 ，空间12利用率 74%4晶体熔、沸点的高低的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点

8、很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种类型晶体熔、沸点的比较原子晶体5 原 子 半 径 越 小 键 长 越 短 键 能 越 大 熔 、 沸 点 越 高如熔点：金刚石碳化硅硅。 离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgOMgCl 2，NaClCsCl。分子晶体a分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如 H2OH 2TeH 2SeH 2S。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SnH4GeH 4SiH 4CH 4。c组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越

9、大，熔、沸点越高，如 CH3ClCH 3CH3。d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，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：NaMgAl。对点训练1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子()(2)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低()(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高()(4)离子晶体一定都含有金属元素()(5)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体()(6)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有 8 个()(7)在 CsCl 晶体中，

10、每个 Cs 周围与其距离最近的 Cl 有 8 个()2下面的排序不正确的是( )A熔点由高到低：NaMgAlB硬度由大到小：金刚石碳化硅晶体硅C晶体熔点由低到高：COKClSiO 26D晶格能由大到小：NaFNaClNaBrNaI解析：选 A A 项，金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越高，则熔点由高到低为 AlMgNa，错误；B 项，键长越短，键能越大，硬度越大，键长 CCCSiSiSi，则硬度由大到小为金刚石碳化硅晶体硅，正确；C 项，一般情况下，分子晶体的熔点低于离子晶体的熔点，离子晶体的熔点低于原子晶体的熔点，熔点：CO(分子晶体)KCl(离子晶体)SiO 2(原子晶体)，正

11、确；D 项，电荷相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，F、Cl、Br、I 的离子半径由小到大，则晶格能：NaFNaClNaBrNaI，正确。3在下列物质中：NaCl、NaOH、Na 2S、H 2O2、Na 2S2、(NH 4)2S、CO 2、CCl 4、C 2H2、SiO 2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。(1)只含有离子键的离子晶体是_。(2)既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。(3)既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。(4)含有极性共价键的原子晶体是_。(5)不含共价键的分子晶体是_，只含非极性共价键的原子晶体是_。答案：(1)NaCl、Na 2S (2)(NH

12、 4)2S (3)Na 2S2(4)SiO2、SiC (5)晶体氩 晶体硅、金刚石4分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。(1)碳化铝，黄色晶体，熔点 2 200 ，熔融态不导电：_。(2)五氟化矾，无色晶体，熔点 19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：_。(3)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：_。(4)硼，熔点 2 300 ，沸点 2 550 ，硬度大：_。(5)硒，熔点 217 ，沸点 685 ，溶于氯仿：_。(6)锑，熔点 630.74 ，沸点 1 750 ，导电：_。答案：(1)原子晶体 (2)分子晶体 (3)离子晶体 (4)原子晶体 (5)分子晶体 (6)金属晶体知识点

13、三 晶体结构的分析与计算1 “均摊法”突破晶胞组成的计算(1)原则：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 。1n7(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，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)被三个六边形共有，每个六边形占有 个碳原子，一个六边形实际占有136 2 个碳原子。又如，在六棱柱晶胞(如图中所示的 MgB2晶胞)中，顶点上的原子为 613个晶胞(同层 3 个，上层或下层 3 个)共有，面上的原子为 2 个晶胞共有，因此镁原子个数为 12 2 3，硼原子个数为

14、6。16 122晶胞中粒子数与 M、 (晶体密度，gcm 3 )之间的关系若 1 个晶胞中含有 x 个粒子，则 1 mol 该晶胞中含有 x mol 粒子，其质量为 xM g；又1 个晶胞的质量为 a 3 g(a3为晶胞的体积，单位为 cm3)，则 1 mol 晶胞的质量为 a 3NA g，因此有 xM a 3NA。对点训练1.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( )AMn 2Bi BMnBiCMnBi 3 DMn

15、4Bi3解析：选 B 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 个。黑球代表 Mn 原子，个数为 12 2 16 6(个)，则二者的原子个数比16 12 13为 11。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：8晶胞为面心立方最密堆积，棱长为 361 pm。又知铜的密度为 9.00 gcm3 ，则铜晶胞的体积是_cm 3、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。解析：体积(3.6110 8 )3 cm34.7010 23 cm3(a 为棱长)；质量体积密度4.7010 23 cm39.00

16、 gcm3 4.2310 22 g；一个铜晶胞含 4 个铜原子，则4Ar(Cu) NAm(晶胞)， NA 6.01410 23 mol1 。4Ar(Cu)m(晶 胞 ) 463.6 gmol 14.2310 22 g答案：4.7010 23 4.2310 22 NA 6.01410 23 mol14Ar(Cu)m(晶 胞 ) 463.6 gmol 14.2310 22 g3.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_；列式计算晶体 F 的密度(gcm 3 )：_。解析：O 2 半径大于 Na 半径，由 F 的

17、晶胞结构可知，大球代表 O2 ，小球代表 Na ，每个晶胞中含有 O2 个数为 8 6 4，含有 Na 个数为 8，故 O2 、Na 离子个数之18 12比为 4812，从而推知 F 的化学式为 Na2O。由晶胞结构可知，每个 O 原子周围有 8个 Na 原子，故 O 原子的配位数为 8。晶胞参数 a0.566 nm0.56610 7 cm，则晶胞的体积为(0.56610 7 cm)3，从而可知晶体 F 的密度为2.27 gcm 3 。462 gmol 1(0.56610 7cm)36.021023 mol 1答案：Na 2O 8 2.27 gcm 3462 gmol 1(0.56610 7c

18、m)36.021023mol 14(2016全国卷节选)GaAs 的熔点为 1 238 ，密度为 gcm3 ，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与 As 以_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa gmol1 和 MAs gmol1 ，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析：GaAs 的熔点为 1 238 ，其熔点较高，据此推知 GaAs 为原子晶体，Ga 与 As原子之间以共价键键合。分析 GaAs 的晶胞结构，4 个 Ga 原子处于晶胞体内，8 个 As 原子处于晶胞的顶点、6

19、 个 As 原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有 4 个 Ga 原子，含有 As 原子个数为 81/861/24(个)，Ga 和 As 的原子半径分别为rGapm rGa1010 cm， rAspm rAs1010 cm，则原子的总体积为 V 原子4 ( rGa1010 cm)3( rAs1010 cm)3 1030 (r r )cm3。又知 Ga 和43 163 3Ga 3AsAs 的摩尔质量分别为 MGa gmol1 和 MAs gmol1 ，晶胞的密度为 gcm3 ，则晶胞的9体积为 V 晶胞 cm3，故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为4(MGa MAs) NA100%V原 子V晶 胞100%163 10 30(roal(3,Ga) roal(3,As)cm34(MGa MAs) NA cm3100%。4 10 30NA (roal(3,Ga) roal(3,As)3(MGa MAs)答案：原子晶体 共价 100%4 10 30NA (roal(3,Ga) roal(3,As)3(MGa MAs)10