晶体结构及性质知识点和练习题Word格式.docx
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熔点、
沸点
熔、沸点较低
熔、沸点高
一般较高、
部分较低
熔、沸点较高
导热性
不良
良好
导电性
差,有些溶
于水可导电
多数差
固态不导电,
熔化或溶于水能导电
机械加
工性能
硬度
硬度较小
高硬度
一般较高、部分较低
略硬而脆
溶解性
相似相溶
不溶
不溶,但有的反应
多数溶于水,难溶于有机溶剂
3、不同晶体的熔沸点由不同因素决定:
离子晶体的熔沸点主要由离子半径和离子所带电荷数(离子键强弱)决定,分子晶体的熔沸点主要由相对分子质量的大小决定,原子晶体的熔沸点主要由晶体中共价键的强弱决定,且共价键越强,熔点越高。
4、金属熔沸点高低的比较:
(1)同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔沸点升高。
(2)同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔沸点降低。
(3)合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。
(4)金属晶体熔点差别很大,如汞常温为液体,熔点很低(-38.9℃),而铁等金属熔点很高(1535℃)。
5、原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如金属钨的熔点就高于一般的原子晶体。
6、分子晶体的熔点不一定就比金属晶体的低,如汞常温下是液体,熔点很低。
7、判断晶体类型的主要依据?
一看构成晶体的粒子(分子、原子、离子);
二看粒子间的相互作用;
另外,分子晶体熔化时,化学键并未发生改变,如冰→水。
8、化学变化过程一定发生就化学键的断裂和新化学键的形成,但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化,如食盐的熔化会破坏离子键,食盐结晶过程会形成离子键,但均不是化学变化过程。
9、判断晶体类型的方法?
(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用力是离子键。
②原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。
③分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用力是分子间作用力。
④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用力是金属键。
(2)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高,常在数百至一千摄氏度。
②原子晶体的熔点高,常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体的熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
①离子晶体的水溶液及熔化时能导电。
②原子晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体硬度较大或较硬、脆。
②原子晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大,但也有较小的,且具有延展性。
(6)判断晶体的类型也可以根据物质的物理性质:
①在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外),如H2O、H2等。
对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。
②固态不导电,在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。
如:
NaCl熔融后电离出Na+和Cl-,能自由移动,所以能导电。
③有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
④易升华的物质大多为分子晶体。
⑤熔点在一千摄氏度以下无原子晶体。
⑥熔点低,能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。
10、晶体熔沸点高低的判断?
(1)不同类型晶体的熔沸点:
原子晶体>离子晶体>分子晶体;
金属晶体(除少数外)>分子晶体;
金属晶体熔沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞(常温下是液体)。
(2)同类型晶体的熔沸点:
①原子晶体:
结构相似,半径越小,键长越短,键能越大,熔沸点越高。
如金刚石>氮化硅>晶体硅。
②分子晶体:
组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越强,晶体熔沸点越高。
如CI4>CBr4>CCl4>CF4。
若相对分子质量相同,如互为同分异构体,一般支链数越多,熔沸点越低,特殊情况下分子越对称,则熔沸点越高。
若分子间有氢键,则分子间作用力比结构相似的同类晶体强,故熔沸点特别高。
③金属晶体:
所带电荷数越大,原子半径越小,则金属键越强,熔沸点越高。
如Al>Mg>Na>K。
④离子晶体:
离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强,熔沸点越高。
如KF>KCl>KBr>KI。
11、Na2O2的阴离子为O22-,阳离子为Na+,故晶体中阴、阳离子的个数比为1:
2。
12、离子晶体中,阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。
13、分子的稳定性是由分子中原子间化学键的强弱决定。
14、冰是分子晶体,冰融化时破坏了分子间作用力和部分氢键,化学键并未被破坏。
15、离子晶体熔化时,离子键被破坏而电离产生自由移动的阴阳离子而导电,这是离子晶体的特征。
16、①离子晶体不一定都含有金属元素,如NH4Cl
②离子晶体中除含离子键外,还可能含有其他化学键,
如NaOH、Na2O2
③金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体。
17、①溶于水能导电的不一定是离子晶体,如HCl等
②熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体,如Si、石墨、金属等。
典型题例
2.食盐晶体如右图所示。
在晶体中,表示Na+,表示Cl。
已知食盐的密度为g/cm3,NaCl摩尔质量Mg/mol,阿伏加德罗常数为N,则在食盐晶体里Na+和Cl的间距大约是
A
cmB
cmC
cmD
cm
3.下列各项所述的数字不是6的是
A.在NaCl晶体中,与一个Na+最近的且距离相等的Cl-的个数
B.在金刚石晶体中,最小的环上的碳原子个数
C.在二氧化硅晶体中,最小的环上的原子个数
D.在石墨晶体的片层结构中,最小的环上的碳原子个数
5.现有四种晶体,其离子排列方式如图所示,其中化学式不属AB型的是
ABCD
1.钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体,起结构如下图所示,有关说法正确的是
A.该晶体属于离子晶体
B.晶体的化学式为Ba2O2
C.该晶体晶胞结构与CsCl相似
D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个
2.据报道,某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如右图所示。
则这种合金的化学式为
A.LaNi6B.LaNi3
C.LaNi4D.LaNi5
4、某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如图:
A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为
A.B2A B.BA2 C.B7A4D.B4A7
5、高温下,超氧化钾(KO2)晶体结构与NaCl相似,其晶体结构的一个基本重复单元如右图所示,已知晶体中氧的化合价可看作部分为0价,部分为—2价。
则下列说法正确的是
A.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为1:
1
B.晶体中每个K+周围有8个O2—,每个O2—周围有8个K+
C.超氧化钾晶体中阳离子与阴离子的个数比为1:
2
D.晶体中与每个K+距离最近的K+有12个
6、石墨是层状晶体,每一层内,碳原子排列成正六边形,许多个正六边形排列成平面网状结构。
如果每两个相邻碳原子间可以形成一个碳碳单键,则石墨晶体中每一层碳原子数与碳碳单键数的比是()
A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.2∶3
7、某离子化合物的晶体中,最小重复单元及其八分之一结构单元如图所示,具有该晶体结构的化合物可能是()
A.CaF2 B.CO2 C.NaCl D.CsCl
8、下列各组物质中,按熔沸点由高到低的顺序排列正确的是()
A.O2、I2、Hg B.Cl2、KCl、SiO2
C.Rb、K、NaD.SiC、NaCl、SO2
二、晶体中距离最近的微粒数的计算:
例1:
在氯化钠晶体(图1)中,与氯离子距离最近的钠离子有个;
与氯离子距离最近的氯离子有个。
例2:
二氧化碳晶体中,与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有个。
从上题的解答方法可以看出,要计算出晶胞中微粒的实际数目,同样要有以晶胞为核心向空间扩展形成晶体的意识,要分析晶胞中不同位置的微粒被晶胞共用的情况,若一个微粒被n个晶胞所共用,则该微粒对晶胞的贡献为
。
用
乘以对应的微粒数,再加和即得晶体中的实际微粒数。
根据上述方法还能确定晶体的化学式。
例4:
写出下列离子晶体的化学式
三.晶体中化学键数目的计算
例5:
金刚石结构中,一个碳原子与个碳原子成键,则每个碳原子实际形成的化学键为根;
amol金刚石中,碳碳键数为mol。
例7:
C60分子是形如球状的多面体,如图6,该结构的建立是基于如下考虑:
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键②C60分子只含有五边形和六边形。
C70分子也可制得,它的分子模型可以与C60同样考虑而推知。
通过计算确定C70分子中五边形和六边形数。
四.综合计算
例8:
(99年全国高考题)中学教材图示了氯化钠的晶体结构,它向三维空间伸得到完美的晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与氯化钠相同,Ni2+与最近距离的O2-为a×
10-8cm,计算晶体的密度。
例9:
二氧化硅晶体的结构计算:
书本上介绍了二氧化硅晶体平面示意图(图1),图2表示空间网状示意图,图3表示二氧化硅的晶胞。
试回答:
(1)30g二氧化硅中含有molSi-O键。
(2)最小的环上共有个原子,其中个氧原子,硅原子。
(3)已知二氧化硅晶体的密度为ρg/cm3,试求出二氧化硅晶体中硅氧键的键长。
晶体及其性质过关检测题
一、选择题(本题包括6小题,每小题3分,共18分。
每小题只有一个选项符合题意。
)
1.科学家最近又发现了一种新能源——“可燃冰”它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4·
nH20)。
其形成:
埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气),其中许多天然气被包进水分子中,在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体,这就是“可燃冰”。
又知甲烷同C02一样也是温室气体。
这种可燃冰的晶体类型是()
A.离子晶体B.分子晶体C.原子晶体D.金属晶体
2.下列化学式能真实表示物质分子组成的是()
A.NaOHB.Si02C.CsClD.S03
3.下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是()
A.SO2与Si02B.C02与H20C.NaCl与HClD.CCl4与KCl
4.金刚石和石墨两种晶体中,每个最小的碳环里实际所包含的碳原子数()
A.前者多B.后者多C.相等D.无法确定
5.石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原子填充在石墨各层谈原子中。
比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物,其化学式可写作CxK,其平面图形见下图,则x值为()
A.8B.12C.24D.60
6.关于晶体的下列说法正确的是()
A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体
B.离子晶体中一定含金属阳离子
C.在共价化合物分子中各原子都形成8电子结构
D.分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低
二、选择题(本题包括10小题,每小题3分,共30分。
每小题有一个或两个选项符合题意。
若正确答案只包括一个选项,多选时,该题为0分;
若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的给1分,选两个且都正确的给3分,但只要选错一个,该小题就为0分。
7.下面有关离子晶体的叙述中,不正确的是()
A.1mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个
C.氯化铯晶体中,每个CS+周围紧邻8个Cl-
D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-
8.水的状态除了气、液和固态外,还有玻璃态。
它是由液态水急速冷却到165K时形成的,玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述正确的是()
A.水由液态变为玻璃态,体积缩小B.水由液态变为玻璃态,体积膨胀
C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体
9.下列说法中,正确的是()
A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂
B.原子晶体中,共价键的键长越短,通常熔点就越高
C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子的熔沸点就越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,则分子越稳定
10.组成晶体的质点(分子、原子、离子)以确定的位置在空间作有规则排列,具有一定几何形状的空间格子,称为晶格,晶格中能代表晶体结构特征的最小重复单位称为晶胞。
在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中,AlF63-占据的位置相当于NaCl晶胞中C1-占据的位置,则冰晶石晶胞中含有的原子数与食盐晶胞中含有的原子数之比为()
A.2:
1B.3:
2C.5:
2D.5:
1
11.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是()
A.金刚石,晶体硅,二氧化硅,碳化硅B.CI4>
CBr4>
CCl4>
CH4
C.MgO>
H20>
02>
N2D.金刚石>
生铁>
纯铁>
钠
12.20世纪80年代中期,科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。
后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。
90年代初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。
(如图1-5):
下列说法错误的是( )
A.金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高B.据估计C60熔点比金刚石和石墨要高
C.无论是球碳分子,还是管状碳分子、洋葱状碳分子,都应看作是碳的同素异形体
D.球碳分子是碳的同素异形体,而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定
13.据报道,科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60,试推测出该物质不可能具有的性质是()
A.N60易溶于水B.稳定性:
N60<
N2
C.等物质的量时,分解吸收的热量:
N60>
N2D.熔点:
14.科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,
如图1所示:
图中顶角和面心的原子都是钛原子,棱的中心和体心
的原子都是碳原子该分子的化学式是()
A.Til3C14B.Ti14C13C.Ti4C5D.TiC
15.下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)()
A.124gP4含有P—P键的个数为4NAB.12g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA
C.12g金刚石中含有C—C键的个数为2NAD.60gSi02中含Si—O键的个数为2NA
16.下列数据是对应物质的熔点
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
920℃
801℃
1291℃
190℃
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
-107℃
2073℃
-57℃
1723℃
据此做出的下列判断中错误的是()
A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
二、填空题(每空2分,共16分)
17、二氧化硅晶体是立体的网状结构,其晶体模型
如右图所示。
认真观察晶体模型并回答下列问题:
(1)二氧化硅晶体中最小的环为元环。
(2)每个硅原子为个最小环共有。
(3)每个最小环平均拥有个氧原子。
18、某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。
试分析:
(1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每个x同时
吸引着__________个Y,该晶体的化学式为__________。
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有
__________个。
(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹∠XYX的
度数为__________。
(4)设该晶体的摩尔质量为Mg·
mol-1,晶体密度为ρ·
cm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。
四、推断题(
(1)到(4)题每空1分,其中(5)题每空2分,共15分)
19、有A、B、C、D四种元素,A元素的气态氢化物分子式为RH4,其中R的质量分数为75%,该元素核内有6个中子,能与B形成AB2型化合物,B在它的氢化物中含量为88.9%,核内质子数和中子数相等,C、D为同周期元素,D的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸,C的氧化物为两性氧化物。
(1)A元素的一种无色透明的单质,名称叫______,其晶体类型是______。
(2)B的氢化物的电子式为______,属______分子。
(极性或非极性)
(3)A和B形成化合物的分子空间构型为______,属______分子(极性或非极性),其晶体类型是______。
俗名______。
(4)C元素位于周期表中第______周期______族,A、C、D三元素的最高价氧化物的水化物按酸性由强到弱的顺序排列(用分子式表示)_______________________。
(5)C和D的化合物溶于水后滴入过量KOH,现象是_______________________________,离子方程式_______________________________。
五、计算题(每空3分,共21分)
20、晶胞是晶体中最小重复单位,并在空间不断伸展构成晶体。
NaCl晶体是一个正六面体(如图)。
我们把阴、阳离子看成不等径的圆球,并彼此相切,离子键的键长是相邻阴阳离子的半径之和(如图)。
已知a为常数,请计算下列问题:
(1)每个晶胞中平均分摊____个Na+,____个C1-。
(2)NaCl晶体离子键的键长为_____,Na+离子半径与Cl-离子半径之比为
=______。
(3)NaCl晶体不存在分子,但在高温下(≥1413℃时)晶体转变成气体NaCl的分形式存在,现有1molNaCl晶体,加强热使其气化,测得气体体积为11.2升(已折为标况)。
则此时氯化钠气体的分子式为
。
21、
(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸到完美晶体。
NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近的O2—核间距离为a×
10—8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。
(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷:
一个Ni2+空缺,另有两个Ni2被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比
答案及分析
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意。
3
4
5
6
B
D
A
二、选择题(四川新课改不注册不收费)(每小题有一个或两个选项符合题意。
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
AB
C
BC
BD
AD
二、填空题
17、12、12、1
18、
(1)48XY2(或Y2X)
(2)12(3)109°
28'
(4)
19、
(1)金刚石;
(3)直线型分子;
非极性;
分子晶体;
干冰
(4)3;
ⅢA;
HClO4>H2CO3>Al(OH)3(5)先有白色沉淀,滴入过量KOH时白色沉淀消失。
Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-=AlO2—+2H2O
20、⑴4;
4⑵0.025⑶a/20.414⑷Na2Cl2
21、
(1)
;
(2)Ni3+:
Ni2+=6:
9l
解析:
,质量=74.7g/mol×
1mol=74.7g。
(1)观察所给氯化钠晶体结构来参考分析氧化NiO晶体:
氯化钠
在NiO晶体中,每4个Ni离子与4个O2—离子组成一个正方体,其体积为(a×
10—8cm)3,每个Ni离子又属于8个小正方体所有,1molNiO晶体有
个这种小正方体,所以1molNiO的总体积为(a×
10—8cm)3×
12.04×
1023cm3=1.204×
a3cm3。
密度=
注:
其他解法参见知识讲解的离子晶体处的例题。
(2)1molNi0.97O中含Ni3+xmol,Ni2+(0.97—x)mol,O2—1mol;
根据电中性原则,3x+2×
(0.97-x)=2。
X=0.06,Ni2+:
0.97-0.06=0.91。
Ni3+:
Ni2+=0.06:
0.91=6:
91。
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