2022屆高三化學(xué)（人教版）一輪復(fù)習(xí)《晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》

第3講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考綱展示熱點(diǎn)定位1.理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。2.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。4.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒，微粒間作用力的區(qū)別。2.晶體的空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系。1.根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)確定物質(zhì)的化學(xué)式以及判斷特定微粒周圍微粒的個(gè)數(shù)。3.晶體中微粒間的相互作用力以及物理性質(zhì)的比較。一、晶體的常識(shí)1．晶體與非晶體(1)固體分為晶體和非晶體。晶體的自范性即晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)，它是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。晶體呈自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。(2)晶體與非晶體的本質(zhì)差異主要看是否有自范性，還看微觀結(jié)構(gòu)中原子是否有序排列。(3)得到晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固；②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)；③溶質(zhì)從溶液中析出。(4)晶體的特點(diǎn)①外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的高度有序性；②各向異性；③晶體的熔點(diǎn)較固定。2．晶胞(1)晶胞與晶體的關(guān)系①晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。②數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。(2)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算方法某離子晶體晶胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示。X(●)位于立方體頂點(diǎn)，Y(○)位于立方體中心。試分析：(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著________個(gè)X，每個(gè)X同時(shí)吸引著__________個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為________。(2)晶體中每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等的X共有________個(gè)。(3)晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾角∠XYX是______。(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M

g/mol，晶體密度為ρ

g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個(gè)距離最近的X中心間距為________cm。解析：(1)同時(shí)吸引的原子個(gè)數(shù)指在某原子周圍距離最近的其他種類的原子個(gè)數(shù)，觀察圖可知，Y位于立方體的體心，X位于立方體的頂點(diǎn)，每個(gè)Y同時(shí)吸引著4個(gè)X，而每個(gè)X同時(shí)被8個(gè)立方體共用，每個(gè)立方體的體心都有1個(gè)Y，所以每個(gè)X同時(shí)吸引著8個(gè)Y，晶體的化學(xué)式應(yīng)為陰、陽離子的個(gè)數(shù)比，X、Y的個(gè)數(shù)比為4∶8，所以化學(xué)式為XY2或Y2X?！久麕熖嵝选?/p>

(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃；(2)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”；(3)在計(jì)算晶胞中微粒個(gè)數(shù)的過程中，不要形成思維定勢(shì)，任何形狀的晶胞均可使用均攤法。如右圖所示的正三棱柱形晶胞為例，要12個(gè)正三棱柱才能將一個(gè)頂點(diǎn)完全蓋住，所以頂點(diǎn)為12個(gè)晶胞所共有，相應(yīng)地，其側(cè)棱被6個(gè)晶胞所共有。其實(shí)只要你細(xì)心，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，要想把一個(gè)頂點(diǎn)蓋住，你要看這個(gè)晶胞的面的夾角是多少。立方晶胞的面的夾角是90°，只要4個(gè)晶胞就可以將它們共有的頂點(diǎn)圍成一圈360°，該點(diǎn)被8個(gè)晶胞共有；正三棱柱晶胞的面的夾角是60°，要用6個(gè)晶胞才可以將它們共有的頂點(diǎn)圍成一圈360°，該點(diǎn)被12個(gè)晶胞共有。二、四種晶體的比較1．晶體的比較2.晶體熔、沸點(diǎn)的比較(1)離子晶體：一般地說，陰陽離子的電荷數(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。(2)原子晶體：原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大、晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。(3)分子晶體：①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分異構(gòu)體，支鏈越多，對(duì)稱性強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越低。如(4)金屬晶體：一般來說，金屬陽離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na<Mg<Al。不同類型的晶體熔沸點(diǎn)一般規(guī)律是原子晶體>離子晶體>分子晶體。(山東高考題改造)C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)寫出Si的基態(tài)原子核外電子排布式__________________。從電負(fù)性角度分析，C、Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)開___________。(2)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為________，微粒間存在的作用力是________，SiC和晶體Si的熔沸點(diǎn)高低順序是____________。(3)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為__________(填元素符號(hào))。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點(diǎn)比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________。Na、M、Ca三種晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號(hào))。①有金屬光澤②導(dǎo)電性③導(dǎo)熱性④延展性(4)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析，為何C、O原子間能形成上述π鍵，而Si、O原子間不能形成上述π鍵：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，SiO2屬于________晶體，CO2屬于________晶體，所以熔點(diǎn)CO2________SiO2(填“<”、“＝”或“>”)。(5)金剛石、晶體硅、二氧化硅、MO、CO2、M六種晶體的組成微粒分別是________________________________________________________________________，熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是________________________________________________________________________。解析：

(1)C、Si和O的電負(fù)性大小順序?yàn)椋?/p>

O>C>Si。(2)晶體硅中一個(gè)硅原子周圍與4個(gè)硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，因?yàn)镾i—C的鍵長(zhǎng)小于Si—Si，所以熔點(diǎn)碳化硅>晶體硅。(3)SiC電子總數(shù)是20個(gè)，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔點(diǎn)高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。(4)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的π鍵，SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，所以熔點(diǎn)SiO2>CO2。(5)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，組成微粒為原子，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵；Mg為金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子構(gòu)成，熔化時(shí)克服金屬鍵，CO2為分子晶體，由分子構(gòu)成，CO2分子間以分子間作用力結(jié)合；MgO為離子晶體，由Mg2＋和O2－構(gòu)成，熔化時(shí)破壞離子鍵。答案：

(1)1s22s22p63s23p2

O>C>Si(2)sp3共價(jià)鍵SiC>Si(3)Mg

Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO晶格能大①②③④(4)Si 的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的π鍵原子分子<(5)原子、原子、原子、陰陽離子、分子、金屬陽離子與自由電子共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、離子鍵、分子間作用力、金屬鍵【名師提醒】在具體比較晶體的熔、沸點(diǎn)高低時(shí)，應(yīng)先弄清晶體的類型，然后根據(jù)不同類型晶體進(jìn)行判斷，但應(yīng)注意具體問題具體分析。如MgO為離子晶體，因?yàn)殡x子半徑小且離子電荷多，離子鍵較強(qiáng)，其熔點(diǎn)(2

852℃)要高于部分原子晶體，如SiO2(1

710℃)。三、幾種典型晶體模型1．四種典型晶體模型晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體中粒子分布詳解氯化銫晶體每8個(gè)Cs＋、8個(gè)Cl－各自構(gòu)成立方體，在每個(gè)立方體的中心有一個(gè)異種離子(Cs＋或Cl－)。在每個(gè)Cs＋周圍最近的等距離(設(shè)為a/2)的Cl－有8個(gè)，在每個(gè)Cs＋周圍最近的等距離(必為a)的Cs＋有6個(gè)(上、下、左、右、前、后)，在每個(gè)Cl－周圍最近的等距離的Cl－也有6個(gè)金剛石晶體金剛石晶體是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)——每個(gè)C與另外4個(gè)C以共價(jià)鍵結(jié)合，前者位于正四面體的中心。晶體中所有C—C鍵鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等(均為109°28′)；晶體中最小碳環(huán)由6個(gè)C組成且六者不在同一平面內(nèi)；晶體中每個(gè)C參與了4個(gè)C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶22.三種金屬晶體的堆積模型堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞體心立方堆積(鉀型)Na、K、Fe68%8六方最密堆積(鎂型)Mg、Zn、Ti74%12面心立方最密堆積(銅型)Cu、Ag、Au74%12(2010·高考題改編)(1)(2010·山東高考題節(jié)選)鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4＋處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心。①該化合物化學(xué)式為________。②每個(gè)Ba2＋與________個(gè)O2－配位。(2)(2010·全國(guó)Ⅰ)下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(

)A．最小的環(huán)上，有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子B．最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1∶2C．最小的環(huán)上，有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子D．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個(gè)頂角(2)SiO2的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似，相當(dāng)于