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2019-2020年高三化學(xué) 知識點(diǎn)精析精練 離子晶體、分子晶體和原子晶體 一、晶體的類型與性質(zhì) 晶體類型 性質(zhì)比較 離子晶體 分子晶體 原子晶體 結(jié) 構(gòu) 組成粒子 陰、陽離子 分子 原子 粒子間作用 離子鍵 范德華力 共價鍵 物 理 性 質(zhì) 熔、沸點(diǎn) 較高 低 很高 硬度 硬而脆 小 大 溶解性 易溶于極性溶劑，難 溶于非極性溶劑 相似相溶 難溶 導(dǎo)電性 固體不導(dǎo)電，熔化或 溶于水后導(dǎo)電 不良 不良(半導(dǎo)體S) 典型實(shí)例 NaCl、NaOH Na O、CaC0 干冰、白磷 冰、硫磺 金剛石、Si0 晶體硅、SlC 二、常見晶體結(jié)構(gòu)分析 1．氯化鈉晶體是簡單立方體結(jié)構(gòu)，每個周圍有6個，每個周圍有6個，晶體中每個(或)周圍最近的等距離的(或)共有12個，一個晶胞中有4個和4個,1∶1 2．氯化銫晶體是立方體結(jié)構(gòu)，每8個(或)構(gòu)成一個正方體，在正方體中心有一個 (或)，在每個(或)周圍，最近的等距離的(或)有6個。 3．二氧化碳晶體(干冰)是立方體結(jié)構(gòu)，每8個構(gòu)成一個正方體，其6個面的中心有一個，每個分子與12個分子緊鄰。 4．金剛石晶體是立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個C原子與另4個C原子以共價鍵形成正四面體結(jié)構(gòu)，晶體中最小C環(huán)由6個C原子組成且不在同一平面，在晶體中C原子數(shù)與C--C鍵數(shù)之比為. 5．晶體是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵，每個氧原子與硅原子形成2個共價鍵，形成以硅原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)。 學(xué)法建議 1．學(xué)習(xí)本節(jié)知識要充分利用模型了解典型晶體的空間結(jié)構(gòu)，糾正平面結(jié)構(gòu)的錯覺，培養(yǎng)空間想像能力。空間想像能力較差的學(xué)生開始可借助模型分析，慢慢地再放開模型想像。理解晶體結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)，晶體質(zhì)點(diǎn)(原子、分子、離子)排列有規(guī)則，隔一定的距離重復(fù)出現(xiàn)，有明顯的周期性；要注意與周期律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識內(nèi)容相聯(lián)系，要善于利用數(shù)學(xué)工具掌握計(jì)數(shù)規(guī)則，靈活應(yīng)用分析方法，如何借助已學(xué)過的典型晶體結(jié)構(gòu)(如氯化鈉晶體等)為模型進(jìn)行聯(lián)想、類比和遷移，培養(yǎng)知識的遷移能力和理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力。 (1)離子晶體：離子半徑越小，離子電荷數(shù)越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體熔、沸點(diǎn)就越高，如KF>KCI> KBr，。 (2)分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，如 。 注：①分子晶體性質(zhì)比較時，注意分子間有無氫鍵存在，有則首先考慮氫鍵的影響； ②在同分異構(gòu)體中，一般支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如沸點(diǎn)正戊烷>異戊烷>新戊烷；同分異構(gòu)體 的芳香烴及其衍生物其熔、沸點(diǎn)高低順序是鄰>間>對位化合物。 2．理解并掌握晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系，大致掌握晶體性質(zhì)的比較思路和方法，例如物質(zhì)熔沸點(diǎn)的比較。 (1)一般來說，異類晶體：原子晶體>離子晶體>分子晶體()； (2)同類晶體： 原子晶體的決定因素：共價鍵鍵能通過原子半徑比較鍵長(C>Si>SiC>Si)。 分子晶體的決定因素：①范氏力結(jié)構(gòu)組成相似時，比較相對分子質(zhì)量(Ch>CBr>CC>C)。 ②相對分子質(zhì)量相同,比較 注：分子晶體性質(zhì)比較時，注意分子間有無氫鍵存在，有則首先考慮氫鍵的影響。 離子晶體的決定因素：靜電引力的大小比較離子電荷、離子半徑(MgO>Mg>NaCl>CsCl)。 3．充分利用第一冊、第二冊書上的表格(同類物質(zhì)性質(zhì)比較)，從“是什么、為什么、怎么辦”三個層次提高閱讀自學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。例如第二冊P124表5—3“幾種烯烴的物理性質(zhì)”，首先通過表格的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律?其次思考為什么會有這樣的規(guī)律?最后判斷1—丁烯和2—丁烯的熔、沸點(diǎn)誰的高?結(jié)論是怎樣分析出來的?這樣能力會大有長進(jìn)。 潛能開發(fā) [例1]氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的一種高硬度材料，該晶體類型應(yīng)該是 晶體。試根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識推測氮化碳晶體與金剛石晶體相比較，硬度更大的應(yīng)該是 晶體，熔點(diǎn)較低的應(yīng)該是 晶體。 思路分析 根據(jù)氮化碳為高硬度材料且都由非金屬元素組成，因此該晶體應(yīng)為原子晶體，又C--C鍵鍵長大于CIN鍵鍵長，故碳氮鍵的鍵能大于C--C鍵，硬度更大的是氮化碳，熔點(diǎn)低的為金剛石。 [答案]原子 氮化碳 金剛石 [例2]下圖為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單元。 (1)在該物質(zhì)的晶體中，每個鈦離子周圍與它最接近的且等距離的鈦離子共有 個。 (2)該晶體中，元素氧、鈦、鈣的個數(shù)比是 。 從所給模型圖中可看出鈣原子位于立方體中心，被該立方體單獨(dú)占有；鈦原子位于立方體頂點(diǎn)，為8個立方體所共有，所以每個立方體擁有Ti原子為個；氧原子位于立方體的棱邊，為4個立方體所共有，所以每個立方體擁有O原子為12=3個。 [答案](1)5 (2) 3：1：l 思維診斷 此題涉及晶體類型與晶體性質(zhì)的關(guān)系，同時還涉及化學(xué)鍵鍵能與鍵長及鍵長與原子半徑的關(guān)系。判斷晶體類型的主要依據(jù)是：①看構(gòu)成晶體的粒子(分子、原子、離子)；②看粒子間的相互作用；③看題干所給信息，如某些典型性質(zhì)等。只要將這些知識融會貫通，此類問題就迎刃而解了。 思維診斷 解這類題時，首先要仔細(xì)閱讀題給信息，打破平面思維定勢，注意將信息、空間結(jié)構(gòu)、性質(zhì)聯(lián)系起來，建立完整的立體形象。常見的解答技巧——點(diǎn)、面、線、心分析法，先仔細(xì)觀察粒子所處的位置，在立方晶形中粒子數(shù)目的計(jì)數(shù)方法是： (1)處于頂點(diǎn)的原子或離子同時為8個晶胞共有，每個晶胞占有1／8； (2)處于棱上的原子或離子同時為4個晶胞共有，每個晶胞占有1／4； (3)處于面上的原子或離子同時為2個晶胞共有，每個晶胞占有1／2； (4)處于內(nèi)部的原子或離子，完全屬于該晶胞。 知能達(dá)標(biāo)訓(xùn)練 1．下列晶體中屬于原子晶體的是 ( ) A.氖 B.食鹽 C.干冰 D.金剛石 答案：1．D 根據(jù)原子晶體的組成特點(diǎn)及常見的性質(zhì)判斷 2．下列晶體由原子直接構(gòu)成，且屬于分子晶體的是 ( ) A．干冰 B.固態(tài)氖 C．白磷 D.三氯化鋁 答案：2．B 氖(Ne)是單原子分手，是分子晶體，干冰、白磷、AlCl3是由分子構(gòu)成的分子晶體 3．下列敘述中正確的是 ( ) A.離子晶體中肯定不含非極性共價鍵 B.原子晶體的熔點(diǎn)肯定高于其他晶體 C．由分子組成的物質(zhì)其熔點(diǎn)一般較低 D.原子晶體中除去極性共價鍵外不可能存在其他類型的化學(xué)鍵 答案：3．C；A選項(xiàng)離子晶體中有時也含非極性共價鍵，例Na2O2；B選項(xiàng)SiO2的熔點(diǎn)為1 723℃，而鎢(W)熔點(diǎn)為3 410℃；C選項(xiàng)分子晶體一般熔點(diǎn)較低； D選項(xiàng)金剛石晶體C—C間為非極性共價鍵 4．下列物質(zhì)的晶體中不存在分子的是 ( ) 答案： 4．AsiO2是原子晶體；構(gòu)成晶體的粒子是原子 5．下列各組物質(zhì)汽化或熔化時，所克服的粒子間作用力完全相同的是 ( ) A．碘的升華和干冰汽化 B．2氧化硅和干冰熔化 C．苯和硝酸鉀熔化 D.食鹽和冰熔化 答案： 5．A碘和干冰都是分子晶體，克服分子間作用力；B選項(xiàng)二氧化碳克服共價鍵；C選項(xiàng)硝酸鉀克服的是離子鍵，苯克服分子間作用力；D選項(xiàng)食鹽克服離子鍵 6．下列各晶體中，含有的化學(xué)鍵類型相同且晶體類型也相同的一組是 ( ) 答案： 6．D都是共價鍵，NaCl形成的是離子鍵；SiO2形成原子晶體，NaCl形成離子晶體，形成的都是分子晶體 7．碳化硅這種結(jié)構(gòu)類似于金剛石的晶體，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石；②晶體硅；③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是 ( ) A.①③② B.②③① C.③①② D.②①③ 答案： 7．A 熔點(diǎn)高低取決于共價鍵強(qiáng)弱，共價鍵強(qiáng)弱又與各原子的原子半徑有關(guān)，C的原子半徑小于Si的原子半徑 8．下列各組物質(zhì)中，熔點(diǎn)由高到低的是 ( ) A.HI、HBr、HCl、HF B．石英、食鹽、干冰、鉀 C． D．Li、Na、K、Rb 答案： 8．CD組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨著相對分子質(zhì)量的增加，熔、沸點(diǎn)依次升高，A選項(xiàng)HF可形成氫鍵，出現(xiàn)反常；B選項(xiàng)鉀的熔點(diǎn)高于干冰；D選項(xiàng)堿金屬隨著相對分子質(zhì)量增加，熔點(diǎn)依次降低 9．下列化學(xué)式能表示物質(zhì)分子的是 ( ) 答案： 9.C Na2SO4、KCl是離子晶體，構(gòu)成粒子是離子；SiO2是原子晶體，構(gòu)成粒子是原子；CO2是分子晶體，構(gòu)成粒子是分子 10．結(jié)合課本上干冰晶體圖分析每個C02分子周圍距離相等且最近的OQ分子數(shù)目為 ( ) A．6 B．8 C．10 D．12 答案： 10．D 根據(jù)干冰結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，干冰晶體是一種立方面心結(jié)構(gòu)，每個CO2周圍等距離最近的CO2有12個(同層4個，上層4個，下層4個) 11．現(xiàn)有甲、乙、丙(如下圖)三種晶體的晶胞：(甲中x處于晶胞的中心，PbCl乙中a處于晶胞的中心)，可推知：甲晶體中x與y的個數(shù)比是 ，乙中a與b的個數(shù)比是 ，丙晶胞中有 個c離子，有 個d離子。 答案： 11．處于晶胞中心的x或a為該晶胞單獨(dú)占有，位于立方體頂點(diǎn)的粒子為8個立方體共有，位于立方體棱邊的粒子為4個立方體共有，位于立方體面的粒子為2個立方體共有，所以；丙晶胞中c離子為個；d離子為個 12．參考下表中數(shù)據(jù)，回答有關(guān)問題： 物質(zhì) NaF NaCl NaBR NaI SiF SiCl SiBr SiI NaCl KCl RbCl RbCl SiCl GeCl SnCl PbCl / 995 801 755 651 -90.2 -70.4 5.2 120.5 801 776 715 646 -70.4 -49.5 -36.2 -15.0 (1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與 有關(guān)，隨 增大， 減小，故熔點(diǎn)依次降低。 (2)硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點(diǎn)與 有關(guān)，隨著 增大，則 增大，故熔點(diǎn)依次升高。 (3)鈉的鹵化物的熔點(diǎn)比相應(yīng)硅的鹵化物熔點(diǎn)高得多，這與 有關(guān)，因?yàn)? ，故前者熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。 答案： 12．(1)離子半徑；離子半徑；靜電作用 (2)相對分子質(zhì)量；相對分子質(zhì)量；分子間作用力 (3)晶體類型；因鈉的鹵化物為離子晶體，其熔點(diǎn)取決于離子鍵的強(qiáng)弱，硅的鹵化物為分子晶體，其熔點(diǎn)取決于分子間作用力，而離子鍵比分子間作用力強(qiáng)得多。 13．單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下列數(shù)據(jù)回答： 金剛石 晶體硅 晶體硼 熔點(diǎn)/K 沸點(diǎn)/K 莫氏硬度 >3823 5100 10 1683 2628 7.0 2573 2823 9.5 (1)晶體硼的晶體類型屬于是 晶體。 (2)已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由B原子構(gòu)成的正二十面體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個頂點(diǎn)各有一個B原子。通過觀察圖形及推算，可知此結(jié)構(gòu)單元是由于 個B原子構(gòu)成，其中LB鍵間的夾角是 。 答案： 13．(1)原子 (2)12；60根據(jù)B的熔沸點(diǎn)、硬度可知應(yīng)為原子晶體，又根據(jù)圖示可看出，每個面平均擁有的B原子數(shù)，則20個面共有B原子數(shù)為0.620=12，B—B鍵夾角為60。 綜合能力溯練 1．已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190℃(Pa)，但它在180℃即開始升華。 (1)氯化鋁是 。(填“離子化合物…‘共價化合物”) (2)在500K和Pa時，它的蒸氣密度(換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時)為11．92gL，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時的化學(xué)式為 。 (3)無水氯化鋁在空氣中劇烈“發(fā)煙”，其原因是 。 (4)設(shè)計(jì)一個可靠的實(shí)驗(yàn)，判斷氧化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是 . 答案： 1．(1)共價化合物(2) (3)氯化鋁與空氣中的水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生HCl氣體，HCl在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙”。 (4)在其熔融狀態(tài)下，試驗(yàn)其是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電是共價化合物。 分析：根據(jù)氯化鋁熔點(diǎn)低及在180℃時開始升華，判斷其為共價化合物。氯化鋁蒸氣時相對分子質(zhì)量即11.9222.4=267，所以分子式為Al2Cl6。 2．簡答下列問題： 有機(jī)物多難溶于水，為什么乙醇和乙酸可與水互溶? 答案： 2．乙醇的醇羥基(C2H5)、乙酸的羧基()均可和水(H-O-H)互相形成分子間的氫鍵，形成締合分子，故可表現(xiàn)為互溶。 3．在白磷分子中，每個磷原子以 鍵與另外的 個磷原子相結(jié)合成 結(jié)構(gòu)，鍵角為 。如果把一個白磷分子的每一個p--p都打開插入一個氧原子，則一共可結(jié)合 個氧原子，這樣得到化合物的分子式為 。 答案： 3．共價；三；正四面體；60；6P4O6白磷的分子式為P4，結(jié)構(gòu)為，插入氧原子后為