【化學(xué)】2023-2024學(xué)年魯科版選擇性必修二 不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì) 章末整合與提升

章末整合與提升一、晶體的基本類型與性質(zhì)

離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成粒子陰、陽離子原子分子(包括單原子分子)金屬陽離子與“自由電子”粒子間作用力離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵物理性質(zhì)導(dǎo)電性晶體不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電(晶體硅為半導(dǎo)體)不導(dǎo)電導(dǎo)電熔融態(tài)

導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電水溶液導(dǎo)電不溶于水自身能電離出離子或與水反應(yīng)后能電離出離子的能導(dǎo)電不溶于水，能與水反應(yīng)的，其水溶液能導(dǎo)電物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)較高很高很低變化無規(guī)律硬度較大很大很小變化無規(guī)律溶解性一般易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑難溶于常見溶劑極性分子一般易溶于極性溶劑，非極性分子一般易溶于非極性溶劑難溶(鈉等與水反應(yīng))延展性差差差良好熔化時(shí)鍵的變化離子鍵斷開，共價(jià)鍵不一定斷裂破壞共價(jià)鍵不破壞化學(xué)鍵，破壞分子間作用力(或氫鍵)破壞金屬鍵物質(zhì)種類大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物和金屬過氧化物等部分非金屬單質(zhì)、部分非金屬化合物等部分非金屬單質(zhì)、非金屬氫化物、含氧酸、部分非金屬氧化物、多數(shù)有機(jī)物等金屬單質(zhì)(晶體鍺、灰錫等除外)及合金典型實(shí)例NaCl、NaOH、Na2O、Na2O2金剛石、晶體Si、晶體B、Ge、SiO2、SiC干冰、白磷、冰、HCl、CH4Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn[典例1]硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，其與石墨的層狀結(jié)構(gòu)相似。層內(nèi)的H3BO3分子間通過氫鍵相結(jié)合(如圖所示)。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．硼酸晶體屬于共價(jià)晶體B．H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C．H3BO3分子中B原子的雜化軌道類型為sp3D．1molH3BO3晶體中含有3mol氫鍵答案：D解析：硼酸晶體中存在H3BO3分子和氫鍵，說明硼酸由分子構(gòu)成，屬于分子晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B—O鍵、H—O鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，與氫鍵無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H3BO3分子中B原子形成3個(gè)單鍵且沒有孤電子對(duì)，所以B原子采取sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題圖可知，1個(gè)硼酸分子形成6個(gè)氫鍵，但每個(gè)氫鍵為2個(gè)硼酸分子共用，所以1個(gè)硼酸分子平均占有3個(gè)氫鍵，則1molH3BO3晶體中含有3mol氫鍵，D項(xiàng)正確。[集訓(xùn)]1．下列關(guān)于物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的比較不正確的是(

)A．Si、SiC、金剛石的熔點(diǎn)依次降低B．SiCl4、MgBr2、氮化硼的熔點(diǎn)依次升高C．F2、Cl2、Br2、I2的沸點(diǎn)依次升高D．PH3、NH3、H2O的沸點(diǎn)依次升高答案：A解析：因?yàn)镾i、SiC、金剛石都是共價(jià)晶體，鍵能的大小順序?yàn)镃—C>Si—C>Si—Si，所以Si、SiC、金剛石的熔點(diǎn)依次升高。2.(雙選)如圖是某無機(jī)化合物的二聚分子結(jié)構(gòu)示意圖，該分子中A、B兩種元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是(

)A．該物質(zhì)的化學(xué)式是Al2Cl6B．該物質(zhì)是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電C．該物質(zhì)在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體D．該物質(zhì)中只含有極性鍵共價(jià)鍵，不含配位鍵答案：BD解析：由A、B元素都在第三周期，并且所有原子最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知A為Cl元素，B為Al元素，A項(xiàng)正確；因該物質(zhì)是二聚分子，故其固態(tài)時(shí)形成分子晶體，該物質(zhì)是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；該物質(zhì)中不含離子鍵，只含極性鍵和配位鍵，D項(xiàng)不正確。二、常見晶體的結(jié)構(gòu)類型及相關(guān)分析晶體晶體(或晶胞)結(jié)構(gòu)示意圖晶體中微粒分布詳解氯化銫晶體硫化鋅晶體干冰晶體金剛石晶體每個(gè)C采取sp3雜化，與另外4個(gè)C以共價(jià)鍵結(jié)合形成正四面體。晶體中所有C—C鍵的鍵長(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6個(gè)C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，每2個(gè)C形成1個(gè)C—C鍵，故碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2石墨晶體SiO2晶體每個(gè)Si與4個(gè)O結(jié)合形成正四面體結(jié)構(gòu)，Si在正四面體的中心，4個(gè)O位于正四面體的頂點(diǎn)；同時(shí)每個(gè)O被2個(gè)正四面體所共用。正四面體內(nèi)鍵角為109°28′，晶體中硅原子與氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2[典例2]鐵、銅是人類最早大規(guī)模使用的金屬，它們的化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有許多用途。請(qǐng)回答下列問題：(1)鐵元素在元素周期表中的位置是______________，基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為________，元素銅與鐵的第二電離能分別為ICu＝1958kJ·mol－1、IFe＝1561kJ·mol－1，ICu比IFe大的原因是________________________________________________________。(2)二茂鐵[Fe(C5H5)2]，橙黃色針狀晶體，有類似樟腦的氣味，具有抗磁性。熔點(diǎn)為172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)為249℃。據(jù)此判斷二茂鐵的晶體類型為__________。第4周期第Ⅷ族[Ar]3d64s2銅失去的第二個(gè)電子是全充滿的3d軌道上的電子，而鐵失去的是4s1電子分子晶體解析：(1)Fe是26號(hào)元素，位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，Cu是29號(hào)元素，位于元素周期表中第4周期

ⅠB族，基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，銅原子失去一個(gè)電子后，3d能級(jí)為全充滿狀態(tài)，而鐵原子失去一個(gè)電子后，價(jià)電子排布式為3d64s1，根據(jù)洪特規(guī)則特例，當(dāng)同一能級(jí)上的電子排布為全充滿、半充滿或全空狀態(tài)時(shí)更穩(wěn)定，因此銅原子的第二電離能大于鐵原子的第二電離能。(2)二茂鐵的熔點(diǎn)為172.5～173℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)為249℃，熔、沸點(diǎn)較低，符合分子晶體的特點(diǎn)，即二茂鐵屬于分子晶體。

氫鍵正四面體形sp3

(4)鐵有δ、γ、α三種同素異形體，如圖是它們的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子的個(gè)數(shù)之比為________。4∶6∶3解析：δ－Fe晶胞：距離頂點(diǎn)鐵原子最近的是體對(duì)角線上的鐵原子，因此該晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子有8個(gè)。γ－Fe晶胞：距離頂點(diǎn)鐵原子最近的是面對(duì)角線上的鐵原子，應(yīng)有12個(gè)。α－Fe晶胞：鐵原子周圍距離最近的鐵原子有6個(gè)，因此三種晶體中鐵原子周圍距離最近的鐵原子的個(gè)數(shù)之比為8∶12∶6＝4∶6∶3。[集訓(xùn)]1．有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法不正確的是(

)A.在NaCl晶體中，與Na＋等距離且最近的Cl－形成正八面體B．在CaF2晶體中，每個(gè)晶胞平均占有4個(gè)Ca2＋C．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2D．由E原子和F原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EF或FE答案：D

答案：B

三、晶體的有關(guān)計(jì)算1．晶胞計(jì)算的類型(1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，計(jì)算其組成微粒間的距離。(2)根據(jù)晶胞的質(zhì)量和晶體有關(guān)的摩爾質(zhì)量間的關(guān)系，計(jì)算微粒個(gè)數(shù)、微粒間距、ρ等。(3)計(jì)算晶體(晶胞)的空間利用率。

[典例3]

(1)鑭系合金是稀土系儲(chǔ)氫合金的典型代表，由荷蘭菲利浦實(shí)驗(yàn)室首先研制出來。它的最大優(yōu)點(diǎn)是容易活化。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：則它的化學(xué)式為____________。LaNi5解析：根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，晶面上的原子為2個(gè)晶胞所共有，頂角上的原子為6個(gè)晶胞所共有，內(nèi)部的原子為整個(gè)晶胞所有，所以晶胞中La原子個(gè)數(shù)為3，Ni原子個(gè)數(shù)為15，則鑭系合金的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5。(2)GaAs的熔點(diǎn)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________鍵結(jié)合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·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______________________。共價(jià)晶體共價(jià)

[集訓(xùn)]1.金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。請(qǐng)回答下列問題：(1)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，如圖1所示，Ni2