届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案.docx
- 文档编号:1242556
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:301.60KB
届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案.docx
《届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
届高考化学一轮复习晶体结构与性质学案
晶体结构与性质
命题规律:
1.题型:
Ⅱ卷填空题(选做)。
2.考向:
常见的命题角度有晶体类型判断,结构与性质的关系,晶体熔、沸点高低的比较,配位数、晶胞模型分析及有关计算等是必考点。
方法点拨:
1.晶体熔沸点比较:
(1)晶体类型不同时熔、沸点的一般规律为:
原子晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体有高有低。
(2)原子晶体中键长越短,键越稳定,物质熔、沸点越高,反之越低。
(3)离子晶体中电荷数越多,阴、阳离子半径和越小,离子键越强,熔、沸点越高,反之越低。
(4)金属晶体中金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属阳离子与自由电子间的静电作用越强,熔、沸点越高,反之越低。
(5)分子晶体中分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,反之越低(具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常,较高)。
①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高。
②在高级脂肪酸甘油酯中,不饱和程度越大,熔、沸点越低。
③烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物,一般随着分子里碳原子数的增多,熔、沸点升高。
④链烃及其衍生物的同分异构体随着支链的增多,熔、沸点降低。
2.立方晶胞中粒子数目的计算
图示:
1.
(1)(2018·全国卷Ⅲ)①ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是!
!
!
__离子键__###;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是!
!
!
__ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小__###。
②金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为!
!
!
__六方最密堆积(A3型)__###。
六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为!
!
!
###g·cm-3(列出计算式)。
(2)(2018·全国卷Ⅰ)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图所示。
已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为!
!
!
###g·cm-3(列出计算式)。
(3)(2018·全国卷Ⅱ)FeS2晶体的晶胞如图所示。
晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为!
!
!
×1021 ###g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为!
!
!
a ###nm。
(4)(2017·全国卷Ⅲ)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为!
!
!
__0.148__###nm。
MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a′=0.448nm,则r(Mn2+)为!
!
!
__0.076__###nm。
(5)(2016·全国卷Ⅰ)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。
下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,,0)。
则D原子的坐标参数为!
!
!
(,,) ###。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为!
!
!
×107 ###g·cm-3(列出计算式即可,Ge相对原子质量为73)。
突破点拨
(1)“1mol晶胞”体积是单个晶胞体积NA倍,质量是晶体物质的量与摩尔质量乘积;
(2)离子晶体、原子晶体、金属晶体晶胞中“硬球接触模型”分析直径与晶胞参数。
解析
(1)①根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。
作为离子化合物,氟化锌在有机溶剂中应该不溶,而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物,分子的极性较小,能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。
②由图示,堆积方式为六方最紧密堆积。
为了计算的方便,选取该六棱柱结构进行计算。
六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的,面心是两个六棱柱共用,所以该六棱柱中的锌原子为12×+2×+3=6个,所以该结构的质量为6×65/NAg。
该六棱柱的底面为正六边形,边长为acm,底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和,根据正三角形面积的计算公式,该底面的面积为6×a2cm2,高为ccm,所以体积为6×a2ccm3。
所以密度为:
=g·cm-3。
(2)根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中,共计是8个,根据化学式可知氧原子个数是4个,则Li2O的密度是ρ==g/cm3。
(3)根据晶胞结构可知含有铁原子的个数是12×+1=4,S个数是8×1/8+6×1/2=4,晶胞边长为anm,FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,则其晶体密度的计算表达式为ρ==g/cm3=×1021g/cm3;晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长是面对角线的一半,则为anm。
(4)因为O2-是面心立方最密堆积方式,面对角线是O2-半径的4倍,即4r=a,解得r=×0.420nm=0.148nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构,晶胞参数=2r(O2-)+2r(Mn2+),r(Mn2+)=(0.448nm-2×0.148nm)/2=0.076nm。
(5)①根据各个原子的相对位置可知,D在x、y、z轴三个方向的处,所以其坐标是(,,);根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的Ge原子数是8×1/8+6×+4=8,所以晶胞的密度ρ===×107g/cm3。
【变式考法】
(1)(2018·周口期末)某晶体的晶胞结构如图所示(在该晶体中通过掺入适量的Ga以替代部分In就可以形GIGS晶体),该晶体的化学式为!
!
!
__CuInSe2__###。
图中A原子和B原子坐标分别为(0,0,0),(0,0,),则C原子坐标为!
!
!
(,,) ###。
(2)(2018·泉州期末)①冰晶石(Na3AlF6)由两种微粒构成,它的晶胞结构如图甲所示,小黑点“●”位于大立方体的顶点和面心,小圆圈“○”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处小三角“△”所代表的是!
!
!
__小圆圈__###(填“小黑点”或“小圆圈”),它代表的是!
!
!
__Na+__###(填微粒化学式)。
②Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示,其晶胞特征如图丙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示:
甲 乙 丙 丁
若已知Al的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数,Al的相对原子质量为M,则一个晶胞中Al原子的数目为!
!
!
__4__###个;Al晶体的密度为!
!
!
###(用字母表示)。
(3)(2018·安徽六校联考)①碳酸盐在一定温度下会发生分解,实验证明碳酸盐的阳离子不同,分解温度不同,如下表所示:
碳酸盐
MgCO3
CaCO3
BaCO3
SrCO3
热分解温度/℃
402
900
1172
1360
阳离子半径/pm
66
99
112
135
试解释为什么随着阳离子半径的增大,碳酸盐的分解温度逐步升高?
!
!
!
__碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子,使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程,阳离子所带电荷相同时,阳离子半径越小,金属氧化物的晶格能越大,对应的碳酸盐就越容易分解__###。
②碳的另一种同素异形体——石墨,其晶体结构如图所示,则石墨晶胞含碳原子个数为!
!
!
__4__###个.已知石墨的密度为ρg·cm﹣3,C—C键长为rcm,阿伏加德罗常数的值为NA,计算石墨晶体的层间距为!
!
!
###cm。
③金刚石和石墨的物理性质差异很大,其中:
熔点较高的是!
!
!
__石墨__###,试从结构分析!
!
!
__石墨为混合型晶体,金刚石为原子晶体,二者熔点均取决于碳碳共价键,前者键长短,则熔点高__###;硬度大的是!
!
!
__金刚石__###,其结构原因是!
!
!
__石墨硬度取决于分子间作用力,而金刚石取决于碳碳共价键__###。
(4)(2018·鄂东南联考)氮与铝之间形成化合物X,具有耐高温抗冲击等性能。
X的晶体结构如图所示。
①已知氮化硼与X晶体类型相同,推测氮化硼的熔点比X的熔点!
!
!
__高__###(填“高”或“低”),可能的原因是!
!
!
__氮化硼中的共价键能大于氮化铝中的键能__###。
②若X的密度为ρg·cm-3,则晶体中最近的两个Al原子的距离为!
!
!
×× ###cm。
(阿伏加德罗常数的值用NA表示)
解析
(1)由晶胞图可知,该晶胞中含有Cu原子数为4×+6×=4,In原子数为8×+4×+1=4,Se原子数为8,3种原子个数比为1∶1∶2,所以该晶体的化学式为CuInSe2。
该晶胞由两个立方组成,C位于其中一个立方体内的八分之一立方(左下外侧的)的体心。
由A原子和B原子坐标分别为(0,0,0),(0,0,)可知,晶胞的底边为1、高为2,则C原子坐标为(,,)。
(2)①冰晶石中Na+与AlF的个数比应为3∶1,由晶胞图分析,“●”个数为8×+6×=4,“○”个数为12×+8=11,故晶胞中心还应有1个,据此可推知,“△”为Na+;那么大立方体的体心处小三角“△”所代表的是小圆圈,它代表的是Na+;②铝晶胞的原子处于晶胞顶点和面心,故一个晶胞含有的Al原子数目为8×+6×=4;设Al晶胞的边长为a,则有:
2a2=(4d)2,a=2d,Al晶胞的体积为V=16d3,故Al晶体的密度为。
(3)①碳酸盐分解过程实际上是晶体中阳离子与碳酸根中氧离子结合,使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程,阳离子所带电荷相同时,半径越小金属氧化物的晶格能越大,对应的碳酸盐就越容易分解。
②由图可知石墨的晶胞结构为,设晶胞的底边长为acm,晶胞的高为hcm,层间距为dcm,则h=2d,底面图为,则a/2=r×sin60°,可得a=r,则底面面积为(r)2×Sin60°,晶胞中C原子数目为1+2×+8×+4×=4,晶胞质量为4×12/NAg,则:
ρg·cm-3=(4×12/NA)g÷[(r)2×sin60°×2d]cm3,整理可得d=cm。
③石墨为混合型晶体,金刚石为原子晶体,二者熔点均取决于碳碳共价键,前者键长短,则熔点高。
石墨硬度取决于分子间作用力,而金刚石取决于碳碳共价键,所以硬度大的是金刚石。
(4)①根据X耐高温的性质及氮化硼与X晶体类型相同,可知它们都是原子晶体,根据X的晶体结构图可知,晶胞中含有氮原子数为4,含有铝原子数为:
8×+6×=4,所以X为AlN,氮化硼与AlN相比,硼原子半径比铝原子半径小,所以键能就大,所以氮化硼的熔点比AlN高。
②由前面分析,计算可得,晶胞中含有4个N和4个Al,所以晶胞质量为g=g,因为密度为ρg·cm-3,所以晶胞棱长为;以立方体上面面心的Al原子(白球)为例,该Al原子所在面上的顶点处Al原子与其距离都是最近的,为晶胞棱长的倍,所以晶体中最近的两个Al原子的距离为×cm。
2.
(1)(2018·呼和浩特一模)①一定条件下,水分子间可通过氢键将H2O分子结合成三维骨架结构,其中的多面体孔穴中可包容气体小分子,形成笼形水合包合物晶体。
如图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子),其包含的氢键数为!
!
!
__30__###;实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol-1,而冰的熔化热为5.0kJ·mol-1,其原因可能是!
!
!
__液态水中仍然存在大量氢键__###。
②与Mn同周期相邻的元素X,价电子层有2对成对电子,其离子型氧化物晶胞如图所示。
它由A、B方块组成。
则该氧化物中X2+、X3+、O2-的个数比为!
!
!
__1∶2∶4__###(填最简整数比);已知该晶体的密度为dg/cm3,阿伏伽德罗常数的值为NA,则晶胞参数a为!
!
!
×107 ###nm(用含d和NA的代数式表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 化学 一轮 复习 晶体结构 性质