2019人教版選修3第三章《晶體結構與性質》word復習學案 知識梳理 一、晶體特征及分類： (1)晶體是內部微粒(原子、離子、分子)在空間按一定規(guī)則做 構成的 物質，晶體區(qū)別于非晶體的三個特征是：具有 的幾何外形，各向 和具有固定的 。 (2)根據(jù)晶體內部微粒的微粒間 的不同可以將晶體分為通過離子鍵形成的 晶體，以金屬鍵基本作用形成的 晶體，通過共價鍵形成的 晶體和通過分子間相互作用形成的 晶體。 (3)常見晶體類型比較： 晶體類型 類型 比較 分子晶體 原子晶體 離子晶體 金屬晶體 構成晶體 微粒 形成晶體微粒間作用力 作用力大小決定因素 物理性質 熔沸點 硬度 導電性 傳熱性 延展性 溶解性 典型實例 P4、干冰、硫 金剛石、SiO2 NaCl、KOH、NH4Cl 金屬單質 二、晶體的堆積模型 分子晶體中分子間盡可能采用緊密排列方式，分子的排列方式與其形狀的關；離子晶體可視為不等徑圓球的密堆積，離子晶體中正負離子的配位數(shù)主要由 、 及離子鍵的純粹程度( 即 )決定；金屬晶體的結構可以歸結為等徑圓球的堆積，可分為Po的簡單立方堆積、 型、 型和 型。 三、晶胞 1.概念：描述 叫做晶胞；整塊晶體由晶胞“ ”而成；晶胞①中Ti、O、Ca原子數(shù)分別為 、 、 ；晶胞②中A、B、C、D原子數(shù)分別為 、 、 、 。 ① ② 2.常見晶體的結構 在金剛石的晶體結構中每個碳原子與周圍的4個碳原子形成四個碳碳單鍵，這5個碳原子形成的是 結構，兩個碳碳單鍵的鍵角為 ，其中的碳原子采取 雜化，金剛石晶體中C原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為 ，晶體中最小的環(huán)上上的碳原子數(shù)為 ；石墨晶體中C原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為 ；NaCl晶體中Na+的配位數(shù)為 ，Cl-的配位數(shù)為 ，每個Na+的周圍距離最近且相等的Na+的個數(shù)為 ，CsCl晶體中Cs+的配位數(shù)為 ，Cl-的配位數(shù)為 ，每個Cs+的周圍距離最近且相等的Cs+的個數(shù)為 ；二氧化硅晶體中每個硅原子與 個氧原子相連，在二氧化硅晶體中最小的環(huán)中有 個原子，1mol二氧化硅晶體中，Si-O的數(shù)目為 。 思考：右圖是二氧化硅晶體的一部分，立方體體心的黑點表示一個硅原子， 在圖中畫出與硅原子相連的氧原子所在的位置。 三、晶體熔、沸點高低比較 (1)不同類型的晶體：一般而言，熔、沸點高低順序為 ： 〉 〉 如： (2)同類晶體： ①原子晶體的熔、沸點取決于 如 ②離子晶體的熔、沸點取決于 如 晶格能是指 形成1摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，晶格能越大，形成的離子晶體越 ，且熔沸點 ③分子晶體的熔、沸點取決于 如： ④同類金屬晶體中，金屬離子半徑越 離子帶電荷數(shù)越 ，金屬鍵越 ，熔、沸點越高，如 試題枚舉 【例1】晶體具有各向異性。如藍晶石（Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕104。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在是：（ ） ①硬度 ②導熱性 ③導電性 ④光學性質 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 【例2】下列屬于分子晶體的一組物質是( ) A. CaO、NO、CO B .CCl4、H2O2、He C .CO2、SO2、NaCl D .CH4、O2、Na2O 【例3】下列性質符合分子晶體的是( ) A . 熔點1070℃，易熔于水，水溶液能導電 B. 熔點是10.31℃，液體不導電，水溶液能導電 C. 熔點97.81℃，質軟，能導電，密度是0.97g/cm3 D. 熔點973℃，熔化時能導電，水溶液也能導電 【例4】下列大小關系正確的是（ ） A.晶格能：NaClCaO C.熔點：NaI>NaBr D.熔沸點：CO2>NaCl 【例5】金屬能導電的原因是( ) A. 金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱 B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動 D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 【例6】現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞（如圖所示），可推知：甲晶體中A與B的離子個數(shù)比為 ；乙晶體的化學式為 ；丙晶體的化學式為______；丁晶體的化學式為______。 【例題7】分析化學中常用X射線研究晶體結構，有一種藍色晶體［可表示為：MxFey(CN)z］，研究表明它的結構特性是：Fe2+和Fe3+分別占據(jù)立方體的頂點，自身互不相鄰，而CN－位于立方體的棱上。晶體的晶胞結構如圖所示，下列說法不正確的是（ ） A．該晶體中含有共價鍵，是共價晶體 B．M離子位于晶胞面心，呈+2價 C．M離子位于晶胞體心，呈+1價，且M+空缺率為50%（體心中沒 有M+占總體心的百分比） D．晶體的化學式可表示為MFe2(CN)6，且M為+1價 【變式訓練1】右圖表示一個晶胞，該晶胞為正方體型，原子(或分子、離子)位于正方體的頂點和面心。試回答下列問題(只需回答一種代表物即可)： (1)若這是一個分子晶體的晶胞，其代表物質是 ； (2)若這是一個金屬晶體的晶胞，其代表物質是 ； (3)若這是一個不完整的金剛石晶胞，則晶胞中其他碳原子的數(shù)目和位置是 ； (4)若這是一個不完整的NaCl晶胞，且頂點和面心的實心球表示Na＋，則晶胞中Cl－位置是 ； (5)若這是一個不完整的CaF2晶胞，且已知CaF2中Ca2+的F－配位數(shù)為8，則圖中實心球表示Ca2＋還是F—？答： 【例8】 下面我們一起來認識一些硼的化合物： (1)xx 年北京奧運會主體育場的外形好似“鳥巢” (The Bird Nest )。有一類硼烷也好似鳥巢，故稱為巢式硼烷。巢式硼烷除 B10H14不與水反應外，其余均易與水反應生成氫氣和硼酸，硼烷易被氧化。下圖是三種最簡單的巢式硼烷，這類硼烷的通式可表示為________________。 (2)硼酸是一元酸，它在水中的電離方程式可表示為H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)4-，H3BO3分子和B(OH)4-離子中硼原子的雜化類型分別是_______、_________。 (3)一種硼鎂超導物質的晶體結構單元如右圖所示： ①試寫出這種超導材料的化學式 。 ②完成并配平下列化學反應方程式。 ＋ HCl— B4H10＋ B＋ H2＋ ③寫出B4H10在空氣中燃燒的化學方程式 。 【變式訓練2】由氧化物經氯化作用過生成氯化物是工業(yè)生產氯化物的常用方法，Cl2、CCl4是常用的氯化劑。如： CaO晶胞 Ca O Na2O＋Cl2=2NaCl＋O2，CaO＋Cl2=CaCl2＋O2， SiO2＋2CCl4=SiCl4＋2COCl2， Cr2O3＋3CCl4=2CrCl3＋3COCl2， 請回答下列問題： (1)Cr2O3、CrCl3中Cr均為＋3價，寫出Cr3＋的基態(tài)電子排布式_______________ ； (2)CCl4分子的價層電子對互斥模型和立體結構___________(填“相同”、“不相同”），理由是_______ __； (3)COCl2俗稱光氣，分子中C原子采取sp2雜化成鍵。光氣分子的結構式是_________，其中碳氧原子之間共價鍵是___________(填序號）： a．2個σ鍵 b．2個π鍵 c．1個σ鍵、1個π鍵 (4)CaO晶胞如右上圖所示，CaO晶體中Ca2＋的配位數(shù)為_________。CaO晶體和NaCl晶體中離子排列方式相同，其晶格能分別為：CaO－3401kJ/mol、NaCl－786kJ/mol。導致兩者晶格能差異的主要原因是_____________________ 【變式訓練3】(1）Li3N晶體中氮以N3-存在，基態(tài)N3-的電子排布式為 (2）N≡N的鍵能為942 kJmol-1，N-N單鍵的鍵能為247 kJmol-3，計算說明N2中的 鍵比 鍵穩(wěn)定（填“”“”）。 (3）（CH3）3NH+和AlCl-4可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成，熔點低于100℃，其揮發(fā)性一般比有機溶劑 (填“大”或“小”），可用作 (填代號）。 a.助燃劑 b.“綠色”溶劑 c.復合材料 d.絕熱材料 (4）X*中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它與N3-形成 的晶體結構如圖所示。X的元素符號是 ，與同一個 N3-相連的X*有 個。 第三章復習課后練習 ( )1．下列各組物質氣化或熔化時，所克服的微粒間的作用(力)，屬同種類型的是 A．碘的升華和NH4Cl的“升華” B．二氧化硅和生石灰的熔化 C．氯化鈉和鐵的熔化 D．苯和己烷的蒸發(fā) ( )2．下列物質的分子中，既有“s-p σ鍵”又有“p-p σ鍵”的是 A．H2O2 B．Br2 C．HClO D．PCl3 ( )3．下列化合物分子中不含π鍵的是 A．乙醇 B．二氧化碳 C．甲酸 D．葡萄糖 ( )4．下面的排序不正確的是 A．晶體熔點由低到高：CF4碳化硅>晶體硅 C．熔點由高到低：Na>Mg>Al D．晶格能由大到?。篘aF> NaCl> NaBr>NaI ( )5．X、Y都是IIA(Be除外)的元素，已知它們的碳酸鹽的熱分解溫度：T(XCO3)>T(YCO3)，則下列判斷不正確的是 A．晶格能：XCO3>YCO3 B．陽離子半徑：X2+>Y2+ C．金屬性： X>Y D．氧化物的熔點： XO>YO ( )6．同一物質在不同溫度壓強下，會呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。碘的三種狀態(tài)與溫度、壓強的關系如右圖所示。根據(jù)圖中信息得出的結論不正確的是 A．對碘固體加熱，碘將從固態(tài)直接變成氣態(tài) B．在P0 kPa、T0 K時，碘的三種狀態(tài)可以同時存在 C．在P1 kPa、T1 K時，碘以氣態(tài)形式存在 D．在P1 kPa時，將碘蒸氣降溫，可以看到碘蒸氣變成液態(tài) ( )7．下列說法正確的是 A．第二周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)遞增依次增大 B．鹵族元素中氟的電負性最大 C．CO2、SO2都是直線型的非極性分子 D．CH2=CH2分子中共有四個鍵和一個鍵 （ ）8．下列敘述正確的是 A．原子晶體中可能存在極性共價鍵 B．干冰升華時分子內共價鍵發(fā)生斷裂 C．原子晶體的熔點比分子晶體的熔點高 D．離子晶體中只含離子鍵，不含共價鍵 ( )9．近年來科學家發(fā)現(xiàn)一種由100個碳原子構成的具有完美對稱性的C100原子團，其最內層是由20個碳原子構成的正十二面體（每個碳原子與其它3個碳原子相連），外層由60個碳原子 形成12個獨立的正五邊形，處于中間層的20個碳原子將內、外兩層碳原子連接在一起，有關C100的說法正確的是 A．C100跟石墨性質相似，都是原子晶體 B．外層60個碳原子形成的正五邊形中含有π鍵，可發(fā)生加成反應 C．當與足量氫氣完全反應時，生成物分子式為C100H60 D．當與足量氟氣完全反應時，生成物分子式為C100F20 10．有A、B、C、D、E、F六種元素，已知： ①它們位于三個不同短周期，核電荷數(shù)依次增大。 ②E元素的電離能數(shù)據(jù)見下表（kJmol-1）： I1 I2 I3 I4 …… 496 4562 6912 9540 …… ③B與F同主族。 ④A、E分別都能與D按原子個數(shù)比1﹕1或2﹕l形成化合物。 ⑤B、C分別都能與D按原子個數(shù)比1﹕1或1﹕2形成化合物。 (1)寫出只含有A、B、D、E四種元素的兩種無水鹽的化學式 、 。 (2)B2A2分子中存在____個σ鍵，_____個π鍵 (3)下表列出了上述部分元素形成的化學鍵的鍵能： 化學鍵 F—D F—F B—B F—B C═D D═D 能/kJmol－1 460 176 347.7 347 745 497.3 ①下列四種物質形成的晶體，熔點由高到低的順序(用a、b、c、d表示)： 。 a．F與B形成的化合物 b．B與D形成的穩(wěn)定化合物 c．F的單質 d．E與D形成的化合 ②試計算1molF單質晶體燃燒時的反應熱：______。 11．(1)在元素周期表中，同一主族元素化學性質相似，目前也發(fā)現(xiàn)有些元素的化學性質和它在元素周期表中左上方或右下方的另一主族元素性質相似，這稱為對角線規(guī)則。(2)有些物質如B(OH)3(硼酸)、Al(OH)3中心原子是缺電子的，即他們的中心原子最外層電子數(shù)都不滿8個電子。為了使其中心原子達到8電子穩(wěn)定結構，中心原子可以接受來自具有孤對電子對原子的一對電子形成特殊的共價鍵——即配位鍵，配位鍵可以用“→”表示，如(供出電子對)A→B（接受電子對）。正因為如此B(OH)3（硼酸）在水中也有一定的酸性，但不是本身電離出H+，而是靠奪取水中的OH－使水電離出H+從而使溶液呈現(xiàn)酸性。即：B(OH)3+H2OB(OH)4—+H+，根據(jù)上述信息，請回答問題： (1)鋰在空氣中燃燒除生成 __外，也生成微量的 _______(用化學式填寫)。 (2)鈹?shù)淖罡邇r氧化物對應的水化物的化學式是 ；屬于________(填酸性、堿性或兩性)化合物，并能證明其性質的離子方程式是 。 (3)若已知反應Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4↑，則將Al4C3投入過量強堿溶液反應的離子方程式： (4)科學家證實，氯化鋁屬于共價化合物，分子式為Al2Cl6，其結構式為下列四種中的一種，你認為正確的結構是______________ 由原子間的成鍵特點，可以預測中心原子Al的雜化類型可能為____________；若這種雜化類型成立，則處在同一平面內的原子最多有___________個 12．A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大，除G外均為前20號元素。A原子基態(tài)時p能級原子軌道上電子數(shù)等于次外能層電子數(shù)，C元素的原子基態(tài)時s能級與p能級上的電子數(shù)相等，C、D處于相同的能級，且D是同期中電負性最大的元素，E原子的第一至第四電離能（kJmol－1）分別為：578、1817、2745、11575，F(xiàn)元素原子中4s能級有2個電子。G元素的原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。 (1)B形成的單質中有_____個σ鍵，_________個Π鍵，上述元素形成的化合物中和B是等電子的是__________(填化學式) (2) E單質投入到B的最高價氧化物對應的水化物的濃溶液中的現(xiàn)象是___________。 (3)D、F組成的晶體FD2結構如圖Ⅰ所示，G形成晶體的結構如Ⅲ所示，Ⅱ為H3BO3晶體結構圖(層狀結構，層內的H3BO3分子通過氫鍵結合) 圖Ⅰ 圖Ⅱ 圖Ⅲ ①圖I所示的FD2晶體中與F離子最近且等距離的F離子數(shù)為 ，圖III中未標號的G原子形成晶體后周圍最緊鄰的G原子數(shù)為 ； ②圖II所示的物質結構中最外能層已達8電子結構的原子是 ，H3BO3晶體中B原子個數(shù)與極性鍵個數(shù)比為 ； ③三種晶體中熔點高低的順序為 (填空化學式)，H3BO3晶體受熱熔化時，克服的微粒之間的相互作用為 。 13．右圖所示為PTC元件（熱敏電阻）的主要成分——鋇鈦礦晶 體結構，該結構是具有代表性的最小重復單位。該晶體經X射線分析鑒定，重復單位為正方體，邊長a=403.1pm，頂點位置為Ti4+所占，體心位置為Ba2+所占，所有棱心位置為O2－所占 (1)寫出晶體的化學式 ， (2)若將Ti4+置于晶胞的體心，Ba2+置于晶胞的頂點，則O2－處于立方體的什么位置？ ， (3)在該物質的晶體中，每個Ti4+周圍與它最鄰近的且距離相等的Ti4+有幾個？它們在空間呈什么形狀分布？ (4)已知O2－半徑為140pm，計算Ti4+半徑和Ba2+半徑 14．NaCl晶胞結構如圖所示。 已知FexO晶體的晶胞結構為NaCl型，由于晶體缺陷，x的值小于1。測知FexO晶體密度ρ為5.719cm-3，晶胞邊長為4.2810-10m（鐵原子量為55.9，氧原子量為16）。求： （1）FexO中x的值（精確至 0.01）。 （2）晶體中的 Fe分別為Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分數(shù)為多少？（精確至0.001）。 （3）寫出此晶體的化學式。 （4）描述Fe在此晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀（即與O2-距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀）。 （5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為多少？