高三化學二輪復習14-小專題-九大晶胞結構看了又看

第(第(14)期學號 姓名課題：珠聯(lián)璧合璧聯(lián)珠空隙半填半隙空——“九大晶胞結構”看了又看編寫:孫向東 校對:谷婷婷吳藝璇化學學科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想，證據推理與模型認知，科學探究與創(chuàng)新意識，科學態(tài)度與社會責任”五個方面。晶胞問題就是典型的“證據推理與模型認知”理清各種模型尤其是面心立方中各種微粒以及各種微粒構成的體腔之間的關系，學生就能輕松解決證據推理的難點，同時也有利于提升學生的空間想象思維能力、模型認知能力和舉一反三能力。一．離子晶體——CsClCsCl晶胞圖配位數(shù)8（每個Cs+周圍距離最近的Cl－有8個，每個Cl－周圍距離最近的Cs+有8個）分攤或Cs+和Cl－構成正六面體，每個晶胞中實際擁有Cs+1個，Cl－1個。所以晶體的化學式為CsCl。（1:1型的晶體，離子位置可以互換）同種離子堆積方式Cs+空間排布：，Cl－空間排布：Cs+(或Cl－)圍成簡單立方構型，Cl－(或Cs+)填充立方空隙。(簡單立方構型的配位數(shù)為6，即一個Cs+周圍有6個Cs+，Cl－同理)同種離子位置關系構成正八面體：每個Cs+周圍距離最近的Cs+有6個，每個Cl－周圍距離最近的Cl－也是6個。投影圖垂直方向投影圖：或，沿體對角線方向投影圖：切面圖→、密度計算若晶胞參數(shù)為apm，則氯化銫晶體的密度為×1030g·cm－3CsCl性質熔點645℃，沸點1290℃，易溶于水、乙醇，不溶于丙酮。二．離子晶體——NaClNaCl晶胞圖配位數(shù)6（每個Na+周圍距離最近的Cl－有6個，每個Cl－周圍距離最近的Na+有6個）分攤每個晶胞中實際擁有Na+4個(12×+1)，Cl－4個(8×+6×)。所以晶體的化學式為NaCl。（1:1型的晶體，離子位置可以互換）同種離子堆積方式Cl－空間排布：，Na+填充Cl－之間全部的正八面體空隙。Na+(或Cl－)一種離子圍成面心立方構型，面心立方結構中微粒的配位數(shù)均為12。(即一個Na+周圍有12個Na+，一個Cl－周圍有12個Cl－)正四面體空隙，NaCl晶胞中含有8個正四面體空隙。正八面體空隙構成正八面體：NaCl晶胞中含有4個正八面體空隙(12棱×+1體心)。投影圖垂直方向投影圖：，沿體對角線方向投影圖：距離關系4r(Cl－)=原子坐標若A(0,0,0)，則指定Na+(1,1,)、Cl－(,,1)密度計算若晶胞參數(shù)為acm，則氯化鈉晶體的密度為g·cm－3NaCl性質熔點801℃，沸點1465℃，易溶于水、甘油，微溶于乙醇，不溶于濃鹽酸。三．離子晶體——ZnS(立方)ZnS晶胞圖配位數(shù)4（每個Zn2+周圍距離最近的S2－有4個，每個S2－周圍距離最近的Zn2+有4個）分攤每個晶胞中實際擁有S2－4個(8×+6×)，Zn2+4個(在內部)。所以晶體的化學式為ZnS。（1:1型的晶體，離子位置可以互換）同種離子堆積方式S2－空間排布：，Zn2+填充S2－之間50%(4個)正四面體空隙。S2－(或Zn2+)一種離子圍成面心立方構型，面心立方結構中微粒的配位數(shù)均為12。(即一個S2－周圍有12個S2－，一個Zn2+周圍有12個Zn2+)正四面體空隙，Zn2+填充了4個正四面體空隙。投影圖垂直方向投影圖：，沿體對角線方向投影圖：位置關系圖Zn2+處于內套立方體8個頂點的4個，兩個Zn2+之間的距離為a對角線切面圖或原子坐標若A(0,0,0)，則B(,,)、C(,,)、D(,,)、E(,,)密度計算若晶胞參數(shù)為apm，則硫化鋅晶體的密度為×1030g·cm－3ZnS性質存在于閃鋅礦中，不溶于水、易溶于酸，熔點1700℃，久置潮濕空氣中轉變?yōu)閆nSO4四．離子晶體——CaF2CaF2晶胞圖配位數(shù)每個Ca2+周圍距離最近的F－有8個，每個F－周圍距離最近的Ca2+有4個分攤每個晶胞中實際擁有Ca2+4個(8×+6×)，F(xiàn)－8個(在內部)。所以晶體的化學式為CaF2。（1:2型的晶體，離子位置不能互換）同種離子堆積方式Ca2+空間排布，Ca2+圍成面心立方構型，一個Ca2+周圍有12個Ca2+正四面體空隙Ca2+，F(xiàn)－填充了100%(8個)正四面體空隙投影圖垂直方向投影圖：，沿體對角線方向投影圖：位置關系圖F－處于內套立方體八個頂點位置，兩個F－之間的距離為對角線切面圖原子坐標若A(0,0,0)，則B(,,)、C(,,)、D(,,)、E(,,)密度計算若晶胞參數(shù)為acm，則氟化鈣晶體的密度為g·cm－3CaF2性質熔點1402℃，沸點2500℃，極難溶于水。與熱的濃硫酸作用生成氫氟酸。高三化學小專題第(14)期第二張班級學號姓名“九大晶胞結構”看了又看五．分子晶體——干冰干冰晶胞圖，C60晶胞與干冰相似配位數(shù)配位數(shù)為12，CO2分子空間排布：CO2分子排列成面心立方構型，每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有12個。分攤每個晶胞中實際擁有CO2分子4個(8×+6×)。微粒間作用力范德華力取向(碘分子的排列有2種不同的取向)干冰晶胞中有4種取向的CO2分子(頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向)分子距離設晶胞邊長為apm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為apm。密度計算若晶胞參數(shù)為acm，則干冰晶體的密度為g·cm－3CO2性質干冰，－78.5℃(升華)，常用于人工降雨、舞臺表演、食品保鮮等。六．分子晶體——冰冰晶胞圖冰晶體結構有多種，常見的是：、配位數(shù)4，在冰晶體中，每個水分子通過“氫鍵”連接周圍4個緊鄰的分子，晶體中1molH2O平均有2mol“氫鍵”。(液態(tài)水中，氫鍵數(shù)目減少，水蒸氣中無氫鍵)分攤每個冰晶胞平均含有8個H2O分子((8×+6×+4)微粒間作用力范德華力、氫鍵(水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性)為什么4℃水的密度最大？冰中H2O分子以氫鍵結合的排列方式，使分子間空隙增大，密度減小，當融化時，熱運動使冰的結構解體，水分子間空隙減小，密度增大，超過4℃時，分子的熱運動加劇，分子間的距離增大，密度逐漸減小。七．共價晶體——金剛石金剛石晶胞圖、配位數(shù)4，每個C原子與周圍的4個C原子成鍵，形成正四面體構型，鍵角為109028＇。分攤、雜化每個晶胞中實際擁有C原子8個(8×+6×+4)，C原子雜化方式為sp3。環(huán)與鍵C原子圍成的最小環(huán)為六元環(huán)，每個環(huán)中最多有4個C原子共平面每個C原子被12個六元環(huán)共用，每個C－C被6個六元環(huán)共用。C原子數(shù)與C－C鍵數(shù)之比為1:2。正四面體空隙外圍C原子排布(正四面體空隙)再用C原子填充50%(4個)正四面體空隙。投影圖垂直方向投影圖：，沿體對角線方向投影圖：位置關系圖內部碳原子處于內套立方體8個頂點的4個對角線切面圖或密度計算若晶胞參數(shù)為anm，則金剛石晶體的密度為×1021g·cm－3金剛石性質熔點約3815.6℃，硬度非常大，俗稱“金剛鉆”，可制作工藝品、工業(yè)中的切割工具，也是一種貴重寶石?！究偨Y】面心結構中的空隙填充思維： 金剛石 面心結構堆積 干冰填一半空隙填滿正四面體空隙填滿正八填一半空隙填滿正四面體空隙填滿正八面體空隙 氯化鈉 硫化鋅 氟化鈣八．共價晶體——二氧化硅(方英石)SiO2晶胞圖、配位數(shù)每個Si原子與周圍的4個O原子成鍵，形成正四面體構型，鍵角為109°28′。每個O原子與周圍的2個Si原子成鍵，所以晶體的化學式為SiO2。1molSiO2晶體中含有4molSi－O鍵。分攤、雜化每個晶胞中實際擁有Si原子8個(8×+6×+4)，O原子16個。Si原子、O原子雜化方式都是sp3。環(huán)與鍵Si、O原子圍成的最小環(huán)為12元環(huán)，每個環(huán)中有6個Si原子和6個O原子Si原子數(shù)與Si－O鍵數(shù)之比為1:4。正四面體空隙外圍Si原子排布(正四面體空隙)再用Si原子填充50%(4個)正四面體空隙，Si－Si鍵中間插入O原子即可。密度計算若晶胞參數(shù)為anm，則二氧化硅晶體的密度為×1021g·cm－3SiO2性質天然SiO2晶體，是一種堅硬、脆性、不溶水的透明固體，常用于制造光學儀器等。根據規(guī)律發(fā)揮想象金剛石是由碳原子所形成的正四面體結構向空間無限延伸而得到的具有三維骨架結構的共價晶體。在立方體中，若一碳原子位于立方體體心，則與它直接相鄰的四個碳原子位于該立方體互不相鄰的四個頂角上(如圖中的小立方體)。請問圖中與小立方體頂角的四個碳原子直接相鄰的碳原子數(shù)為多少？它們分別位于大立方體的什么位置？（）A．12，大立方體的12條棱的中點B．8，大立方體的8個頂角C．6，大立方體的6個面的中心D．14，大立方體的8個頂角和6個面的中心【答案】A九．混合晶體——石墨石墨晶胞圖分攤1個石墨晶胞中含有4個碳原子(4=8×+4×+2×+1)配位數(shù)①石墨的二維結構內，每個碳原子的配位數(shù)為3。②石墨片層結構中，碳原子數(shù)、CC鍵數(shù)、六元環(huán)數(shù)之比為2:3:1。(即每個碳原子形成3個共價鍵，每個碳擁有1.5個共價鍵；每個碳原子被三個環(huán)共有，每個環(huán)上擁有2個碳原子)作用力①同層內，碳原子采用sp2雜化，鍵角120°，以共價鍵結合形成平面六元環(huán)結構；②層與層之間以范德華力相結合；③每個C原子還有1個與碳環(huán)平面垂直的未雜化的p軌道，并含有1個未成對電子，因此能夠形成大π鍵；④正是由于電子可以在整個六邊形平面的網狀結構中運動，因此石墨的大π鍵具有金屬鍵的性質，這就是石墨的沿層的平行方向導電性強的原因。熔點高石墨晶體中，層內C－C的鍵長為142pm，而金剛石中C－C的鍵長為154pm，石墨中鍵長短，鍵能大，所以石墨熔點>金剛石。作潤滑劑石墨晶體中層與層之間的作用力為范德華力，由于范德華力較弱，層與層之間能發(fā)生相對滑動，故石墨具有潤滑性。學以致用將石墨置于熔融的鉀或氣態(tài)的鉀中，石墨吸收鉀而形成名稱為鉀石墨的物質，其組成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。下列分析正確的是（）A．鉀石墨中碳原子的雜化方式是sp3雜化B．題干中所列舉的6種鉀石墨屬于有機高分子化合