《晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》知識(shí)體系構(gòu)建1.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體常識(shí)晶體的特征：(1)自范性；(2)各向異性；(3)固定的熔點(diǎn)；

(4)能使X射線產(chǎn)生衍射獲得晶體的途徑：(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固；(2)凝華；(3)溶

質(zhì)從溶液中析出晶胞晶體結(jié)構(gòu)的基本單元所含微粒數(shù)目的計(jì)算——“均攤法”晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子晶體的特點(diǎn)：熔、沸點(diǎn)低，部分分子晶體易升華，

硬度小，不導(dǎo)電等分子間只有范德華力，無(wú)分子間

氫鍵：分子采用密堆積有分子間氫鍵：分子采用非密堆積分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子晶體冰和干冰的結(jié)構(gòu)特征共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征和物理特征金剛石、石英及其他常見(jiàn)共價(jià)晶體共價(jià)晶體晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬鍵的本質(zhì)電子氣理論的應(yīng)用金屬晶體離子晶體的特點(diǎn)：離子鍵較強(qiáng)，硬度較大，難于壓縮，

一般有較高的熔、沸點(diǎn)典型離子晶體：NaCl和CsCl離子晶體返回核心素養(yǎng)提升晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊中難度最大的內(nèi)容，涉及晶體類型的判斷，晶體性質(zhì)的解釋，晶胞的計(jì)算等，學(xué)習(xí)時(shí)，一要全面認(rèn)識(shí)各類晶胞的結(jié)構(gòu)，做到“了然于胸”；二要研究近幾年高考試題的變化，做到“心中有數(shù)”。角度一各類晶胞再認(rèn)識(shí)1.如圖是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導(dǎo)體的晶胞結(jié)構(gòu)，其中R為＋2價(jià)，G為－2價(jià)，則Q的化合價(jià)為_(kāi)____。＋3R、G、Q的個(gè)數(shù)之比為1∶4∶2，則其化學(xué)式為RQ2G4。由于R為＋2價(jià)，G為－2價(jià)，所以Q為＋3價(jià)。123456782.已知鑭鎳合金LaNin的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNin中n＝____。12345678所以n＝5。53.Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_____。CuH123456784.(1)硼化鎂晶體在39K時(shí)呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學(xué)式為_(kāi)______。解析每個(gè)Mg周圍有6個(gè)B，而每個(gè)B周圍有3個(gè)Mg，所以其化學(xué)式為MgB2。MgB212345678(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號(hào)為_(kāi)_______。解析從圖可看出，每個(gè)

單元中，都有一個(gè)B和一個(gè)O完全屬于這個(gè)單元，剩余的2個(gè)O分別被兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，所以B∶O123456785.已知下圖所示晶體的硬度很可能比金剛石大，且原子間以單鏈結(jié)合，試根據(jù)下圖確定該晶體的化學(xué)式為_(kāi)_______。B3A412345678角度二晶胞參數(shù)和坐標(biāo)參數(shù)的分析與應(yīng)用6.[2020·山東，17(4)]以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如下表所示。12345678坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個(gè)晶胞中有___個(gè)Sn，找出距離Cd(0，0，0)最近的Sn____________________________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個(gè)Sn鍵合的As有___個(gè)。12345678坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.1254(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)47.[2019·全國(guó)卷Ⅰ，35(4)]圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見(jiàn)，Cu原子之間最短距離x＝_____pm，Mg原子之間最短距離y＝______pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是_______________g·cm－3(列出計(jì)算表達(dá)式)。1234567812345678度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為

，則原子2和3的坐標(biāo)分別為_(kāi)_________、__________。8.[2019·全國(guó)卷Ⅱ，35(4)]一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為_(kāi)______________；通過(guò)測(cè)定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：ρ＝______________________g·cm－3。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)SmFeAsO1－xFx123456781234567812345678返回專題一晶體的熔、沸點(diǎn)比較典例1(高考題改編)完成下列空白:(1)苯胺()的晶體類型是

。苯胺與甲苯()的相對(duì)分子質(zhì)量相近,但苯胺的熔點(diǎn)(-5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(-95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃),原因是

。

(2)一些氧化物的熔點(diǎn)如表所示:解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因:

。Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素,這三種元素+2價(jià)氧化物的晶胞類型相同,其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/p>

。

氧化物L(fēng)i2OMgOP4O6SO2熔點(diǎn)/℃1570280023.8-75.5(3)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃,GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃,其原因是

。

(4)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),分析其變化規(guī)律及原因:

。

鍺鹵化物GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/℃-49.526146沸點(diǎn)/℃83.1186約400(5)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子層結(jié)構(gòu);C、D為同周期元素,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子?；卮鹣铝袉?wèn)題:單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點(diǎn)較高的是

(填分子式),原因是

;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為

和

。

答案

(1)分子晶體苯胺分子之間存在氫鍵(2)Li2O、MgO為離子晶體,P4O6、SO2為分子晶體。離子鍵強(qiáng)弱:MgO>Li2O;分子間作用力強(qiáng)弱:P4O6>NiO>CoO>FeO(3)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體(4)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高,原因是鍺的鹵化物分子結(jié)構(gòu)相似,隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大,分子間作用力逐漸增強(qiáng)(5)O3

O3相對(duì)分子質(zhì)量較大且分子具有弱極性,分子間范德華力大分子晶體離子晶體解析

(1)苯胺為有機(jī)化合物,結(jié)合題給信息中苯胺的熔、沸點(diǎn)可知,苯胺為分子晶體。苯胺分子中有—NH2,分子間可形成氫鍵,而甲苯分子間不能形成氫鍵,分子間氫鍵可使分子晶體的熔、沸點(diǎn)較高。(2)氧化鋰、氧化鎂是離子晶體,六氧化四磷和二氧化硫是分子晶體,離子鍵比分子間作用力強(qiáng)。因?yàn)镕e、Co、Ni的+2價(jià)氧化物是離子化合物,Fe2+、Co2+、Ni2+的半徑依次減小,形成的離子鍵依次增強(qiáng),熔點(diǎn)依次升高,故熔點(diǎn)順序是NiO>CoO>FeO。方法點(diǎn)撥晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷方法四種晶體熔、沸點(diǎn)的高低,取決于組成晶體的粒子間作用力的大小,粒子間作用力越大,晶體的熔、沸點(diǎn)就越高;粒子間的作用力越小,其熔、沸點(diǎn)就越低,具體有以下規(guī)律:一般來(lái)說(shuō),不同晶體類型的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)存在如下關(guān)系:共價(jià)晶體>離子晶體>分子晶體。同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較如下:(1)分子晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于分子間作用力的大小,而分子間作用力與其相對(duì)分子質(zhì)量的大小及分子的極性有關(guān)。①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越強(qiáng),物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。②組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量相近),分子的極性越大,其熔、沸點(diǎn)就越高。③同分異構(gòu)體的比較。一般是支鏈越多,熔、沸點(diǎn)越低。結(jié)構(gòu)越對(duì)稱,沸點(diǎn)越低。例如,沸點(diǎn):鄰二甲苯>間二甲苯>對(duì)二甲苯。④氫鍵的影響。若分子間可以形成氫鍵,則分子間作用力比結(jié)構(gòu)相似的同類物質(zhì)大,熔、沸點(diǎn)較高。例如,沸點(diǎn):HF>HI>HBr>HCl。(2)共價(jià)晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱,鍵能越大,鍵長(zhǎng)越小,共價(jià)鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)就越高。例如,熔、沸點(diǎn):金剛石>金剛砂(SiC)>晶體硅。(3)離子晶體一般地說(shuō),陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子間的作用力就越強(qiáng),其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高,如熔點(diǎn):MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。(4)金屬晶體①熔、沸點(diǎn)的高低取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,離子半徑越小,陽(yáng)離子所帶的電荷越多,金屬鍵越強(qiáng),其熔、沸點(diǎn)就越高。例如,熔點(diǎn):Al>Mg>Na。②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高,汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

1-1下列每組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是(

)A.食鹽和蔗糖熔化 B.鈉和硫熔化C.碘和干冰升華 D.二氧化硅和氧化鈉熔化答案

C解析

根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子種類(離子、原子、分子等),以及粒子之間相互作用的強(qiáng)弱不同來(lái)判斷。A項(xiàng)中食鹽為離子晶體,蔗糖為分子晶體;B項(xiàng)中鈉為金屬晶體,硫?yàn)榉肿泳w;D項(xiàng)中SiO2為共價(jià)晶體,Na2O為離子晶體,以上三組物質(zhì)均不屬于同類晶體,其粒子間相互作用也就不屬于同種類型。選項(xiàng)C,碘和干冰均屬于分子晶體,二者升華都是克服范德華力,屬于同種類型。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

1-2四種物質(zhì)的某些性質(zhì)如下表所示:物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃其他性質(zhì)單質(zhì)硫120.5271.5—單質(zhì)硼23002550硬度大氯化鋁190182.7177.8℃升華苛性鉀3001320晶體不導(dǎo)電,熔融態(tài)導(dǎo)電晶體類型:單質(zhì)硫是

晶體;單質(zhì)硼是

晶體;氯化鋁是

晶體;苛性鉀是

晶體。

答案

分子共價(jià)分子離子解析

單質(zhì)硫?yàn)榉墙饘賳钨|(zhì),由于其熔、沸點(diǎn)都較低,則晶體為分子晶體;單質(zhì)硼為非金屬單質(zhì),其熔、沸點(diǎn)都很高,則晶體為共價(jià)晶體;氯化鋁為化合物,其熔、沸點(diǎn)都較低,并能在較低溫度下升華,則晶體為分子晶體;苛性鉀為化合物,其熔、沸點(diǎn)較高,晶體不導(dǎo)電,熔融態(tài)導(dǎo)電,則晶體為離子晶體。專題二晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算典例2(高考題改編)完成下列空白:(1)氧與鈉所形成的一種離子化合物Na2O晶體的晶胞如圖所示,則圖中黑球代表的離子是

(填離子符號(hào))。

(2)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為

。

②若合金的密度為dg·cm-3,晶胞參數(shù)a=

nm。

(3)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,密度為ρg·cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為

,Ga與As以

鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半徑分別為rGapm和rAspm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

。

(4)晶胞有兩個(gè)基本要素:①原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。如圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0);B為

。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為

。

②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76pm,其密度為

g·cm-3(列出計(jì)算式即可)。

解析

(1)由“均攤法”可知晶胞中白球有4個(gè),黑球有8個(gè),由化學(xué)式Na2O可知黑球代表鈉離子。方法點(diǎn)撥1.均攤法確定晶胞的化學(xué)組成(1)方法晶胞中任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有,那么,每個(gè)原子對(duì)這個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)就是

。(2)類型①長(zhǎng)方體(含正方體)晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn):②非長(zhǎng)方體晶胞中粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)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(diǎn)(1個(gè)碳原子)對(duì)六邊形的貢獻(xiàn)為

。再如圖所示的正三棱柱形晶胞中:2.晶體密度及微粒間距離的計(jì)算(1)計(jì)算晶體密度的方法(2)微粒間距離的計(jì)算方法:依據(jù)粒子半徑和晶胞結(jié)構(gòu),利用立體幾何知識(shí)計(jì)算。3.熟悉幾種常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目

A.NaCl型(含4個(gè)Na+,4個(gè)Cl-)B.干冰型(含4個(gè)CO2)C.CaF2型(含4個(gè)Ca2+,8個(gè)F-)D.金剛石型(含8個(gè)C)E.體心立方(含2個(gè)原子)F.面心立方(含4個(gè)原子)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

2完成下列空白:(1)元素X位于第四周期,其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子,且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p能級(jí)上有4個(gè)電子。元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍。X與Y所形成的化合物晶體的晶胞如圖所示。①在1個(gè)晶胞中,X離子的數(shù)目為

。

②該化合物的化學(xué)式為

。

(2)RCl可用作有機(jī)合成催化劑,并用于顏料、防腐等工業(yè)。R+中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層,它與Cl-形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。R的元素符號(hào)是

,與同一個(gè)Cl-相連的R+有

個(gè)。

(3)ZnS的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,其晶胞邊長(zhǎng)為xpm,則ZnS晶體的密度為

g·cm-3(列式即可,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值);a與b之間的距離為

pm(用含x的式子表示)。

解析

(1)X的核外電子排布式為[Ar]3d104s2,則X為Zn;Y的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,則Y為S;Z為O。一個(gè)晶胞中Zn2+的數(shù)目==4,S2-的數(shù)目=4(4個(gè)S2-在晶胞內(nèi)部)。(2)R+中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層,說(shuō)明R+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10,是銅元素,從圖中看出,一個(gè)R+與4個(gè)Cl-相連,同理與同一個(gè)Cl-相連的R+有4個(gè)。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)簡(jiǎn)單配合物的形成【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.加深對(duì)配合物的認(rèn)識(shí)。2.了解配合物的形成。【實(shí)驗(yàn)用品】實(shí)驗(yàn)儀器:試管、膠頭滴管;實(shí)驗(yàn)試劑:硫酸銅溶液、氨水、硝酸銀溶液、氯化鈉溶液、氯化鐵溶液、硫氰化鉀溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、蒸餾水、乙醇、氯化鋇溶液、氫氧化鈉溶液、濃硝酸。【實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論】1.簡(jiǎn)單配合物的形成序號(hào)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋(1)向盛有硫酸銅溶液的試管中加入氨水

繼續(xù)滴加氨水

再加入乙醇

(2)向盛有氯化鈉溶液的試管里滴幾滴硝酸銀溶液

再滴入氨水

提示

(1)生成藍(lán)色絮狀沉淀

Cu2++2NH3·H2O→Cu(OH)2↓+2

藍(lán)色絮狀沉淀溶解,得到深藍(lán)色溶液

Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-析出深藍(lán)色的晶體

乙醇的極性較小,降低了鹽的溶解度(2)生成白色沉淀

Ag++Cl-===AgCl↓

白色沉淀溶解,得到無(wú)色溶液

AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-2.簡(jiǎn)單離子與配離子的區(qū)別

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋(1)向盛有少量蒸餾水的試管里滴加2滴氯化鐵溶液,然后再滴加2滴硫氰化鉀溶液

(2)向盛有少量蒸餾水的試管里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液,然后再滴加2滴硫氰化鉀溶液

提示

(1)溶液變紅色

Fe3+可與SCN-形成紅色的配離子

(2)無(wú)明顯現(xiàn)象

K3[Fe(CN)6]與SCN-不能形成紅色物質(zhì)【拓展實(shí)驗(yàn)】配合物的性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋(1)將[C