第三章章末共享專題

第三章章末共享專題微專題一常見晶體中的化學(xué)鍵與性質(zhì)比較判斷晶體中存在的作用力類型(2)共價(jià)晶體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(極性鍵SiO2、SiC等,非極性鍵金剛石、晶體硅等))(3)金屬晶體—金屬鍵—陽(yáng)離子和自由電子之間特別提醒①稀有氣體中不存在化學(xué)鍵。②石墨為混合晶體，存在非極性鍵(層內(nèi))、金屬鍵、范德華力(層間)。③化學(xué)反應(yīng)中，同時(shí)發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂和形成。[微訓(xùn)練一]1．“類推”是常用的學(xué)習(xí)方法，但有時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)論。下列類推的結(jié)論正確的是()A．第ⅣA族元素氫化物沸點(diǎn)順序是GeH4>SiH4>CH4，則第ⅤA族元素氫化物沸點(diǎn)順序也是AsH3>PH3>NH3B．常見的氫化物是分子晶體，則所有氫化物都是分子晶體C．晶體中有陰離子，必有陽(yáng)離子；則晶體中有陽(yáng)離子，也必有陰離子D．第二周期元素氫化物穩(wěn)定性順序是HF>H2O>NH3，則第三周期元素氫化物穩(wěn)定性順序也是HCl>H2S>PH32．下列說法正確的是()A．離子晶體必含有金屬陽(yáng)離子B．共價(jià)晶體中的共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C．分子晶體中的共價(jià)鍵鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高D．金屬晶體中的金屬越活潑，金屬鍵越強(qiáng)3．下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是()A．CaO與CO2B．NaCl與HClC．SiC與SiO2D．Cl2與I24．共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是粒子之間的三種作用力。下列晶體①Na2O2②SiO2③石墨④金剛石⑤NaCl⑥白磷，中含有以上其中兩種作用力的是()A．①②③B．①③⑥C．②④⑥D(zhuǎn)．①②③⑥5．下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是()A．金屬鍵是金屬離子與“電子氣”之間的強(qiáng)烈作用，金屬鍵無(wú)方向性和飽和性B．共價(jià)鍵是原子之間通過共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵，共價(jià)鍵有方向性和飽和性C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D．氫鍵不是化學(xué)鍵而是一種較弱的作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間6．(雙選)下列關(guān)于化學(xué)鍵及晶體的說法中，不正確的是()A．Cl2、Br2、I2的沸點(diǎn)逐漸升高，是因?yàn)榉肿娱g作用力越來越大B．NaOH和NH4Cl化學(xué)鍵類型相同C．配位鍵在形成時(shí)，由成鍵雙方各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)D．石英晶體和干冰晶體熔沸點(diǎn)不同，是因?yàn)樗瘜W(xué)鍵類型不同7．(1)單質(zhì)銅和鎳是________鍵形成的晶體。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：4NH3＋3F2eq\o(=,\s\up15(Cu))NF3＋3NH4F，則上述化學(xué)方程式中的前4種物質(zhì)所屬的晶體類型有________(填序號(hào))。a．混合晶體b．分子晶體c．共價(jià)晶體d．金屬晶體(3)Si、Mg、Cl2晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是________。(4)石墨晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。①石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式為________，石墨屬于________晶體。②石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其原因是金剛石中只存在C—C間的________共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在________共價(jià)鍵，還有________鍵。(5)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9(6)K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低，原因是______________________________________。微專題二常見的晶胞模型以及晶體計(jì)算1．常見的晶體結(jié)構(gòu)模型晶體晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體中微粒分布詳解氯化鈉晶體①Na＋和Cl－交替占據(jù)立方體的頂點(diǎn)而向空間延伸；②在每個(gè)Na＋周圍最近的等距離的Cl－有6個(gè)(上、下、左、右、前、后)，在每個(gè)Cl－周圍最近的等距離的Na＋亦有6個(gè)，這6個(gè)離子構(gòu)成1個(gè)正八面體；③在每個(gè)Na＋周圍最近的等距離的Na＋有12個(gè)(同層4個(gè)、上層4個(gè)、下層4個(gè))，在每個(gè)Cl－周圍最近的等距離的Cl－亦有12個(gè)氯化銫晶體①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1個(gè)異種離子(Cs＋或Cl－)；②在每個(gè)Cs＋(Cl－)周圍最近的等距離的Cl－(Cs＋)有8個(gè)；③在每個(gè)Cs＋周圍最近的等距離的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－亦有6個(gè)二氧化碳晶體①每8個(gè)CO2構(gòu)成立方體且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)CO2；②在每個(gè)CO2周圍最近的等距離(為eq\f(\r(2),2)a，a為立方體棱長(zhǎng))的CO2有12個(gè)(同層4個(gè)、上層4個(gè)、下層4個(gè))金剛石晶體①每個(gè)C與另4個(gè)C以共價(jià)鍵結(jié)合，前者位于正四面體中心，后四者位于正四面體頂點(diǎn)；②晶體中所有C—C鍵鍵長(zhǎng)相等、鍵角相等(均為109.5°)；③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)；④晶體中每個(gè)C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為12石墨晶體①層內(nèi)存在共價(jià)鍵、金屬鍵，層間以范德華力結(jié)合，兼具有共價(jià)晶體、金屬晶體、分子晶體的特征；②在層內(nèi)，每個(gè)C與3個(gè)C形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等(均為120°)；③在晶體中，每個(gè)C參與了3條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，每個(gè)正六邊形平均只占6×eq\f(1,3)＝2個(gè)C，C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為232.晶胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算一般涉及晶體的化學(xué)式、晶胞中所包含的原子或離子的數(shù)目、晶胞的邊長(zhǎng)、兩個(gè)粒子之間的距離、晶胞的體積、晶體的密度、阿伏加德羅常數(shù)、配位數(shù)等量之間的計(jì)算。晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算類題目的解題思路一般如下：(1)截取一個(gè)晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一個(gè)小立方體)。(2)用均攤法確定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或離子數(shù)目(設(shè)為N)，進(jìn)而可確定晶體的化學(xué)式。(3)計(jì)算晶胞中所含微?；蛭⒘＝M合(如CaF2)的物質(zhì)的量：n＝eq\f(N,NA)。(4)計(jì)算晶胞的質(zhì)量：m＝nM＝eq\f(N,NA)M。(5)計(jì)算晶胞的體積：對(duì)于立方體晶胞，若晶胞邊長(zhǎng)為acm，則V(晶胞)＝a3cm3[對(duì)于長(zhǎng)方體，若底面邊長(zhǎng)分別為acm、bcm，高為ccm，則V(晶胞)＝abccm3(6)計(jì)算晶胞的密度：ρ＝eq\f(m,V晶胞)＝eq\f(NM,NAa3)g·cm－3，該式中涉及5個(gè)物理量，已知其中4個(gè)物理量則可計(jì)算第5個(gè)物理量。(7)根據(jù)晶胞中微粒的空間位置關(guān)系、微粒的半徑以及晶胞的邊長(zhǎng)，利用幾何知識(shí)則可計(jì)算兩個(gè)微粒之間的距離。(8)根據(jù)晶胞中所含有的原子的總體積和晶胞的體積計(jì)算晶胞中原子的空間利用率(一般用于金屬晶體)，原子的總體積V(原子)＝N×eq\f(4,3)πr3(其中N為晶胞中含有的原子數(shù)目，r為原子半徑)，則空間利用率＝eq\f(V原子,V晶胞)×100%。[微訓(xùn)練二]1．(1)[2020·全國(guó)卷Ⅲ]氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲(chǔ)氫材料。NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對(duì)由________提供。研究發(fā)現(xiàn)氨硼烷(NH3BH3)在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝________g·cm－3(列出計(jì)算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。(2)[2020·全國(guó)卷Ⅰ]LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個(gè)。電池充電時(shí)，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)n(Fe3＋)＝________。2．[2020·全國(guó)卷Ⅱ]鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為__________________________________。(2)Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如下表所示，TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔點(diǎn)/℃377－24.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是________________________；金屬離子與氧離子間的作用力為________________________，Ca2＋的配位數(shù)是______________________。(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機(jī)堿離子CH3NHeq\o\al(＋,3)，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中___________的空間位置相同，有機(jī)堿CH3NHeq\o\al(＋,3)中，N原子的雜化軌道類型是__________；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為_________g·cm－3(列出計(jì)算式)。(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽(yáng)能電池在使用過程中會(huì)產(chǎn)生單質(zhì)鉛和碘，降低了器件效率和使用壽命。我國(guó)科學(xué)家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽，提升了太陽(yáng)能電池的效率和使用壽命，其作用原理如圖(c)所示，用離子方程式表示該原理_______________________________________、_______________________________________。3．[2020·新高考Ⅰ卷]CdSnAS2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：(1)Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無(wú)色液體，SnCl4空間構(gòu)型為________，其固體的晶體類型為________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開_______(填化學(xué)式，下同)，還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開_______，鍵角由大到小的順序?yàn)開_______。(3)含有多個(gè)配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2＋配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有________mol，該螯合物中N的雜化方式有________種。(4)以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如表所示。坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個(gè)晶胞中有________個(gè)Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個(gè)Sn鍵合的As有________個(gè)。4．(1)一定條件下，水分子間可通過氫鍵將從H2O分子結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，其中的多面體孔穴中可包容氣體小分子，形成籠形水合包合物晶體。如圖是一種由水分子構(gòu)成的正十二面體骨架(“o”表示水分子)，其包含的氫鍵數(shù)為________；實(shí)驗(yàn)測(cè)得冰中氫鍵的作用能為18.8kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0kJ·mol－1，其原因可能是________________。(2)與Mn同周期相鄰的元素X，價(jià)電子層有2對(duì)成對(duì)電子，其離子型氧化物晶胞如圖所示。它由A、B方塊組成。則該氧化物中X2＋、X3＋、O2－的個(gè)數(shù)比為________(填最簡(jiǎn)整數(shù)比)；已知該晶體的密度為dg/cm3，阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞參數(shù)a為________nm(用含d和NA的代數(shù)式表示)(3)銅的某氧化物晶體結(jié)構(gòu)如圖。每個(gè)陰離子周圍等距離且最近的陰離子數(shù)為________，其晶胞的棱長(zhǎng)為xcm，則該晶體距離最近的兩個(gè)陰離子的核間距為________cm(用含有x的代數(shù)式表示)。(4)晶胞有兩個(gè)基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)：表示晶胞內(nèi)部各微粒的相對(duì)位置。下圖是CaF2的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A處為(0,0,0)；B處為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；C處為(1,1,1)。則D處微粒的坐標(biāo)參數(shù)為________。②晶胞參數(shù)：描述晶胞的大小和形狀。已知CaF2晶體的密度為cg·cm－3，則晶胞中Ca2＋與離它最近的F－之間的距離為________nm(設(shè)NA為阿