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2019-2020年高三化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案(三)教學(xué)素材 【知識拓展】石墨 石墨的層狀結(jié)構(gòu) （1）石墨中C原子以sp2雜化； （2）石墨晶體中最小環(huán)為（6）元環(huán)，含有C（2）個，C-C鍵為（3）； （3）石墨分層，層間為范德華力，硬度小，可導(dǎo)電； （4）石墨中r（C-C）比金剛石中r（C-C）短。 【思考8】石墨為什么很軟？ 石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動，所以石墨很軟。 【思考9】石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？ 石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強的共價鍵（大π鍵），故熔沸點很高。 【思考10】石墨屬于哪類晶體？ 石墨為混合鍵型晶體。 【典型例題】 例1. 氮化硅（Si3N4）是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于 A. 原子晶體 B. 分子晶體 C. 金屬晶體 D. 離子晶體 分析：耐高溫、耐磨是原子晶體的特點，故氮化硅（Si3N4）是原子晶體。 答案：A 例2. 共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是 （ ） A. 干冰 B. 氯化鈉 C. 氫氧化鈉 D. 碘 分析：干冰是分子晶體，分子內(nèi)存在共價鍵，分子間存在范德華力。NaCl是離子晶體只存在離子鍵。 NaOH是離子晶體，不僅存在離子鍵，還存在H—O間共價鍵。碘也是分子晶體，分子內(nèi)存在共價鍵，分子間存在分子間作用力。故只有B符合題意。 答案：B 例3. 碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和S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，它們的熔點從高到低的順序是 （ ） A.①③② B.②③① C.③①② D.②①③ 分析：C與Si同為IVA族元素，它們的相似性表現(xiàn)在金剛石是原子晶體，晶體硅，碳化硅也是原子晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟钁?yīng)在Si與C之間。三種原子晶體，空間結(jié)構(gòu)相似，熔點決定于它們的鍵長與鍵能，故熔點從高到低分別是金剛石、碳化硅、晶體硅。 答案：A 例4. 如圖所示，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+或Cl－所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。 （1）請將其中代表Na+的圓圈涂黑（不必考慮體積大?。酝瓿蒒aCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。 （2）晶體中，在每個Na+的周圍與它最接近的且距離相等的Na+共有 個。 （3）在NaCl晶胞中正六面體的頂點上、面上、棱上的Na+或Cl－為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中Cl－的個數(shù)等于 ，即（填計算式） ；Na+的個數(shù)等于 ，即（填計算式） 。 分析：（1）氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu)特點是鈉離子和氯離子在三個互相垂直的方向上都是等距離的交錯排列。選擇立方體的一個頂點開始代表鈉離子涂黑，交替排列涂黑。見下圖 （2）每個鈉離子距離它最近的鈉離子分別位于三個互相垂直的平面內(nèi)，每個平面內(nèi)有4個，總共12個。 （3）根據(jù)立方晶胞中粒子的分攤規(guī)律，每個晶胞內(nèi)鈉離子數(shù)：8＋6＝4；氯離子數(shù)：12＋1＝4。 答案：（1）見分析 （2）12 （3）鈉離子數(shù)：8＋6＝4；氯離子數(shù)：12＋1＝4 例5. 在干冰晶體中每個CO2分子周圍緊鄰的 CO2分子有___________個 在晶體中截取一個最小的正方形；使正方形的四個頂點都落到CO2分子的中心，則在這個正方形的平面上有___________個CO2分子。 分析：解答此題要求對干冰的晶體模型十分熟悉。以右下角CO2分子為研究對象：與其緊鄰的為面心上的3個CO2分子，而CO2分子被8個這樣的立方體所共有，故有38=24。又考慮到面心上的CO2被2個這樣的立方體共有，故24/2=12個。由CO2晶體模型分析得出，符合題意的最小正方形即模型的角對角面的一半，不難看出有4個CO2分子。 答案：12；4 例6. 單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石 晶體硅 晶體硼 熔點 >3823 1683 2573 沸點 5100 2628 2823 硬度 10 7.0 9.5 （1）晶體硼的晶體類型屬于________晶體，理由是___________________。 （2）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點，每個頂點上各有1個B原子。通過視察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由_____個硼原子構(gòu)成。其中B—B鍵的鍵角為_______。 分析：晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體Si均為原子晶體，B與C相鄰與Si處于對角線處，則晶體硼也為原子晶體。晶體硼每個三角形的頂點被5個三角形所共有，所以，此頂點完全屬于一個三角形的只占到1/5，每個三角形中有3個這樣的點，且晶體B中有20個這樣的三角形，因此，晶體B中這樣的頂點（B原子）有3/520=12個。又因晶體硼中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60。 答案：原子，晶體硼具有很高的熔沸點和很大的硬度；12，60 例7. 某離子晶體部分結(jié)構(gòu)如圖： （1）晶體中每個Y同時吸引著最近的________個X，每個X同時吸引著最近的________個Y，該晶體的化學(xué)式為________。 （2）晶體中每個X周圍與它最近且距離相等的X共有________個。 （3）晶體中距離最近的2個X與一個Y形成的夾角∠XYX的角度為________。 （4）設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg，晶體密度為，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體中兩個距離最近的X中心間距離為_____cm。 分析：（1）從圖中可知，Y位于立方體中心，X位于立方體相向的四個頂點，故一個Y同時吸引著最近的X有4個，每個X同時吸引著最近的8個Y，由此確定其化學(xué)式為。（2）由于頂點X是8個立方體共有，每個面是兩個立方體共享，故晶體中每個X周圍與它最近且距離相等的X應(yīng)有83=12個。（3）可將圖中4個X分別與Y連線，形成的構(gòu)型類同于CH4分子，∠XYX=10928ˊ （4）由于每個小方體中XY2的物質(zhì)的量為mol，設(shè)晶體中兩個距離最近的X中心間距離為x，則小方體的邊長為x，由此得小方體的體積根據(jù)質(zhì)量V =（x ）3，由m=V =nM得：（x ）3=M，所以x=。 答案：（1）4，8，XY2（2）12（3）10928ˊ（4）