2024屆高考一輪復(fù)習(xí) 第五章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 元素周期律 第4講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 配合物（95張）

第4講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)配合物(基礎(chǔ)落實課)逐點清(一)晶體常識晶體結(jié)構(gòu)模型(一)物質(zhì)的聚集狀態(tài)(二)晶體與非晶體1．晶體與非晶體的區(qū)別2．獲得晶體的三條途徑(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。(三)晶胞1．概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶體中晶胞的排列——無隙并置(1)無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。(2)并置：所有晶胞都是______排列的，_____相同。(3)所有晶胞的____及其內(nèi)部的_________、____及________是完全相同的。平行取向形狀原子種類個數(shù)幾何排列3．常規(guī)晶胞8個頂角相同、三套各4根平行棱分別相同、三套各兩個平行面分別相同的最小平行六面體。4.晶體結(jié)構(gòu)的測定(1)測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是______________。在X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或明銳的衍射峰。(2)由衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。X射線衍射儀(四)分子晶體——干冰和冰干冰的晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有_____個，屬于分子密堆積。晶胞中含有____個CO2分子。同類晶體還有晶體I2、晶體O2等冰的晶體結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的___個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成___

mol氫鍵。晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，含有8個H2O12442(五)共價晶體——金剛石與SiO24續(xù)表二氧化硅晶體SiO2晶體中，每個Si原子與____個O原子成鍵，每個O原子與____個Si原子成鍵，最小的環(huán)是____元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是____原子。1molSiO2晶體中含Si—O鍵數(shù)目為_____，在SiO2晶體中Si、O原子均采取____雜化。低溫石英結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，具有_____續(xù)表4212Si4NAsp3手性(六)金屬晶體1．金屬鍵(1)“電子氣理論”是把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的_______形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，形成“巨分子”。(2)金屬鍵的實質(zhì)是金屬陽離子與電子氣間的靜電作用。(3)利用“電子氣理論”可以解釋金屬材料具有延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。[注意]

金屬晶體具有導(dǎo)電性，但導(dǎo)電的物質(zhì)不一定是金屬，如石墨晶體導(dǎo)電但不是金屬晶體。價電子2．金屬晶體的常見堆積結(jié)構(gòu)型式常見金屬配位數(shù)晶胞面心立方最密堆積(銅型)Cu、Ag、Au12體心立方堆積Na、K、Fe8六方最密堆積(鎂型)Mg、Zn、Ti12簡單立方堆積Po6(七)離子晶體NaCl型在晶體中，每個Na＋同時吸引____個Cl－，每個Cl－同時吸引___個Na＋，配位數(shù)為____。每個晶胞含____個Na＋和____個Cl－666444續(xù)表(八)混合型晶體——石墨晶體1．石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是____________。2．平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是____，C原子

采取的雜化方式是______。3．在每層內(nèi)存在______鍵或大π鍵)。4．C—C的鍵長比金剛石的C—C的鍵長短，熔點比金剛石的____。5．導(dǎo)電性：石墨晶體中，每個碳原子的配位數(shù)為3，有一個未參與雜化的2p電子，p電子在整個平面中運動。但電子不能從一個平面跳躍到另一平面。故在電場中，p電子只能沿石墨平面方向定向移動。范德華力2sp2共價高(九)過渡晶體純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是它們之間的過渡晶體。如Na2O和Al2O3晶體中都含有離子鍵的成分，它們既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，Na2O更偏向_____晶體，Al2O3

更偏向_______晶體離子共價微點小練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固、液、氣三態(tài)()(2)晶體具有自范性，一般具有固體的熔點()(3)晶胞一般為平行六面體，其排列遵循“無隙并置”而形成晶體()(4)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊()(5)測定固體是否是晶體可用X射線衍射實驗()(6)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體()(7)晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”()(8)固體SiO2一定是晶體()××××√√√√2．(1)在金剛石晶體中最小碳環(huán)含有________個C原子；每個C原子被________個最小碳環(huán)共用。(2)在干冰中粒子間作用力有__________________________________。(3)含1molH2O的冰中形成氫鍵的數(shù)目為______。(4)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍有________個距離最近且相等的Na＋，每個Na＋周圍有____________個距離最近且相等的Cl－，其空間結(jié)構(gòu)為________________。(5)在CaF2晶體中，每個Ca2＋周圍距離最近且等距離的F－有________個；每個F－周圍距離最近且等距離的Ca2＋有________個。答案：(1)6

12

(2)共價鍵、范德華力(3)2NA(4)12

6正八面體形(5)8

4[題點考法·全面練通]題點(一)晶胞中粒子數(shù)、晶體化學(xué)式的確定1.

某晶體結(jié)構(gòu)最小的重復(fù)單元如圖。A為陰離子，在立方體內(nèi)，B為陽離子，分別在頂點和面心，則該晶體的化學(xué)式為(

)A．B2A

B．BA2C．B7A4

D．B4A72．(2022·湖北等級考)某立方鹵化物可用于制作光

電材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。解析：Ca2＋配位數(shù)為與其距離最近且等距離的F－的個數(shù)，Ca2＋位于體心，F(xiàn)－位于面心，所以Ca2＋的配位數(shù)為6，A正確；答案：B

3．如圖為甲、乙、丙三種晶體的晶胞：[思維建模]晶胞中粒子數(shù)目的計算—均攤法平行六面體晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算題點(二)“均攤法”在非平行六面體晶體結(jié)構(gòu)計算中的應(yīng)用4.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C

三種粒子數(shù)之比是(

)A．3∶9∶4 B．1∶4∶2C．2∶9∶4 D．3∶8∶45.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每個碳原子都跟其他

3個碳原子相結(jié)合。據(jù)圖分析，石墨晶體中碳原子數(shù)與共

價鍵數(shù)之比為(

)A．2∶3 B．2∶1C．1∶3 D．3∶26.(1)Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖1所示。則該化合物的化學(xué)式為__________。(2)硼化鎂晶體在39K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，圖2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________________。[易錯提醒]在使用均攤法計算晶體結(jié)構(gòu)中的粒子個數(shù)時，要注意晶體結(jié)構(gòu)的形狀，不同形狀的晶體結(jié)構(gòu)，應(yīng)先分析任意位置上的一個粒子被幾個結(jié)構(gòu)所共有，如六棱柱晶體結(jié)構(gòu)中，頂點、側(cè)棱、底面上的棱、面心的粒子依次被6、3、4、2個晶胞所共有。三棱柱結(jié)構(gòu)，頂點、豎直棱、水平棱、面心的粒子數(shù)依次被12、6、4、2個晶體結(jié)構(gòu)所共有。題點(三)常見晶體微觀結(jié)構(gòu)分析7．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中不正確的是(

)解析：以頂點Na＋研究，與之最近的Cl－處于晶胞棱心且關(guān)于Na＋對稱，即距Na＋最近的Cl－有6個，故A正確；答案：D

8.

螢石(CaF2)的晶胞如圖所示。(1)白球代表的粒子為______。(2)Ca2＋和F－的配位數(shù)分別為________、________。(3)晶體中F－配位的Ca2＋形成的空間結(jié)構(gòu)為________形；Ca2＋配位的F－形成的空間結(jié)構(gòu)為________形。(4)已知晶胞參數(shù)為0.545nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則螢石的密度為______g·cm－3(列計算式)。[思維建模]

晶胞中粒子周圍其他粒子個數(shù)的判斷逐點清(二)晶體類型、組成與性質(zhì)(一)四種晶體類型比較類型比較分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體組成粒子分子或原子_____金屬陽離子和自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力、氫鍵_______________________硬度較小很大有的很大，有的很小較大原子共價鍵金屬鍵離子鍵熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體_____電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電不導(dǎo)續(xù)表依據(jù)物質(zhì)的分類判斷①金屬氧化物(K2O、Na2O2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。③常見的單質(zhì)類共價晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的化合物類共價晶體有碳化硅、二氧化硅等。④金屬單質(zhì)是金屬晶體

(二)晶體類型判斷根據(jù)各類晶體的特征性質(zhì)判斷一般來說，低熔、沸點的化合物屬于分子晶體；熔、沸點較高，且在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物為離子晶體；熔、沸點很高，不導(dǎo)電，不溶于一般溶劑的物質(zhì)屬于共價晶體；能導(dǎo)電、傳熱、具有延展性的晶體為金屬晶體續(xù)表(三)晶體熔、沸點的比較1．不同類型晶體熔沸點：共價晶體>離子晶體>分子晶體。2．同種類型晶體離子晶體一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl共價晶體原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大，晶體的熔、沸點越高，如熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅3.分子晶體(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點_____，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。(2)具有______的分子晶體，熔、沸點反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。(3)組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點______，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。(4)同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點_______。越高氫鍵越高越低越高微點小練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子()(2)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低()(3)共價晶體的熔點一定比金屬晶體的高()(4)離子晶體一定都含有金屬元素()(5)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體()(6)二氧化硅的分子式為SiO2()×××××√2．Al和Si在元素周期表金屬和非金屬過渡位置上，其單質(zhì)和化合物在建筑業(yè)、電子工業(yè)和石油化工等方面應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：(1)AlCl3是化工生產(chǎn)中的常用催化劑，熔點為192.6℃，熔融狀態(tài)以二聚體Al2Cl6形式存在，其中鋁原子與氯原子的成鍵類型是________。(2)超高導(dǎo)熱絕緣耐高溫納米氮化鋁(AlN)在絕緣材料中應(yīng)用廣泛，AlN晶體與金剛石類似，每個Al原子與________個N原子相連，與同一個Al原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為________。在四大晶體類型中，AlN屬于________晶體。解析：(1)AlCl3分子為共價化合物，因此原子間形成的化學(xué)鍵為共價鍵。(2)AlN晶體與金剛石類似，可以知道AlN為共價晶體，每個Al原子周圍有4個N原子，且與同一個Al原子相連的4個N原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。答案：(1)共價鍵(或σ鍵)(2)4正四面體共價[題點考法·全面練通]題點(一)晶體類型與性質(zhì)的判斷方法1．下列性質(zhì)適合于分子晶體的是(

)A．熔點為1070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電B．熔點為3500℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C．能溶于CS2，熔點為112.8℃，沸點為444.6℃D．熔點為97.82℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97g·cm－3答案：C2．根據(jù)表中給出物質(zhì)的熔點數(shù)據(jù)(AlCl3沸點為260℃)，判斷下列說法錯誤的是(

)晶體NaClMgOSiCl4AlCl3晶體硼熔點/℃8012852－701802500解析：NaCl和MgO是離子化合物，形成離子晶體，故熔、沸點越高，說明晶格能越大，離子鍵越強，A項正確；SiCl4是共價化合物，熔、沸點較低，為分子晶體，硼為非金屬單質(zhì)，熔、沸點很高，是共價晶體，B、D項正確；AlCl3雖是由活潑金屬和活潑非金屬形成的化合物，但其晶體熔、沸點較低，應(yīng)屬于分子晶體，C項錯誤。答案：C

題點(二)晶體熔、沸點高低的比較3．下面的排序不正確的是(

)A．晶體熔點由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4B．硬度由大到?。航饎偸咎蓟瑁揪w硅C．熔點由高到低：Na＞Mg＞AlD．熔點由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI解析：分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，則晶體熔點由低到高順序為CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4，故A正確；鍵長越短，共價鍵越強，硬度越大，鍵長C—C＜C—Si＜Si—Si，則硬度由大到小為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故B正確；金屬離子的電荷越多、半徑越小，其熔點越高，則熔點由高到低為Al＞Mg＞Na，故C錯誤；離子半徑越小、離子鍵越強，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑逐漸增大，離子鍵越來越弱，則熔點由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正確。答案：C

(2)(2022·浙江選考·節(jié)選)四種晶體的熔點數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)CF4SiF4BF3AlF3熔點/℃－183－90－127＞1000解析：(1)由于鄰苯二甲酸酐和鄰苯二甲酰亞胺均為分子晶體，而后者能形成分子間氫鍵，使分子間作用力增大，因此熔點更高。答案：(1)兩者均為分子晶體，后者能形成分子間氫鍵，使分子間作用力增大，熔點更高(2)CF4和SiF4都是分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，分子間作用力相差較小，所以熔點相差較??；BF3通過分子間作用力形成分子晶體，AlF3通過離子鍵形成離子晶體，破壞離子鍵需要能量多得多，所以熔點相差較大5.(1)Mn與Re屬于同一族，研究發(fā)現(xiàn)，Mn的熔點明顯高于Re的熔點，原因可能___________________________________________________。(2)CuSO4的熔點為560℃，Cu(NO3)2的熔點為115℃，CuSO4熔點更高的原因是_________________________________________________。(3)根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)判斷，熔點最高、硬度最大的是________(填化學(xué)式)，理由是____________。離子晶體NaFMgF2AlF3晶格能/(kJ·mol－1)92329575492逐點清(三)晶胞的有關(guān)計算類型(一)晶胞密度與晶體中粒子間距離的計算1．立方晶胞中的4個關(guān)系(設(shè)棱長為a)2．晶體密度的計算3．晶體中粒子間距離的計算[例1]

(1)(2022·北京等級考·節(jié)選)FeS2晶胞為立方體，邊長為anm，如圖所示。①與Fe2＋緊鄰的陰離子個數(shù)為______________。(2)(2022·全國甲卷·節(jié)選)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X代表的離子是________；若該立方晶胞參數(shù)為apm，正負(fù)離子的核間距最小為________pm。[對點訓(xùn)練]1．(1)(2021·山東等級考·節(jié)選)XeF2晶體屬四方晶系，

晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，Xe—F

鍵長為rpm，晶胞中A、B間距離d＝__________pm。(2)(2021·湖南等級考·節(jié)選)如圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。①已知化合物中Ge和O的原子個數(shù)比為1∶4，圖中Z表示________原子(填元素符號)，該化合物的化學(xué)式為________；②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度ρ＝______g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。2．(1)已知TiO2晶胞中Ti4＋位于O2－所構(gòu)成的正八面體的體心，ZrO2晶胞中Zr4＋位于O2－所構(gòu)成的立方體的體心，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：①TiO2晶胞中O2－的配位數(shù)是_________。②已知ZrO2晶胞的密度為ρg·cm－3，則晶體中Zr原子和O原子之間的最短距離為_________pm(列出表達(dá)式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，ZrO2的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1)。(2)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是沿立方格子對角面取得的截圖。可見，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(列出計算表達(dá)式)。[例2]

(2021·全國乙卷·節(jié)選)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于頂角位置的是________原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為________%(列出計算表達(dá)式)。[思維建模]空間利用率求算的思維流程[對點訓(xùn)練]3.GaAs的熔點為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MGa

g·

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．利用新制的Cu(OH)2檢驗醛基時，生成磚紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。逐點清(四)配合物與超分子(一)配位鍵和配合物1．配位鍵孤電子對分子或離子中存在沒有與其他原子共用的電子對配位鍵的形成成鍵原子一方提供___________，另一方提供_______形成共價鍵。即配位鍵為“電子對給予—接受”鍵配位鍵的表示常用“―→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子孤電子對空軌道2．配位化合物(1)概念：由__________或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物。(2)配合物的組成：如[Cu(NH3)4]SO4金屬離子①配體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。②中心原子有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。[注意]當(dāng)配體中有兩種原子有孤電子對時，電負(fù)性小的原子為配位原子，如CO作配體時C為配位原子。3．配合物的生成實驗探究(1)CuSO4溶液少量氨水,Cu(OH)2(藍(lán)色沉淀)足量氨水,[Cu(NH3)4]2＋(深藍(lán)色)，其反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________，

_______________________________________。Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHCu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－

(二)超分子定義由兩種或兩種以上的分子通過__________________形成的分子聚集體。這里的分子也包括離子特點超分子這種分子聚集體，有的是有限的，有的是無限伸展的應(yīng)用示例一：分離C60和C70示例二：冠醚識別