2018版高考化学一轮复习第45讲晶体结构与性质练习新人教版20171101156.doc
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1、第45讲晶体结构与性质【考纲要求】1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒,微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。4.了解分子晶体结构与性质的关系。5.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。6.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。7.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。考点一|晶体和晶胞(重点保分型师生共研)授课提示:对应学生用书第226页核心知识大通关1晶体与非晶体(1)晶体与非晶体比
2、较晶体非晶体结构特征结构粒子在三维空间里呈周期性有序排列结构粒子无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X射线对固体进行X射线衍射实验(2)获得晶体的途径:熔融态物质凝固;气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华);溶质从溶液中析出。2晶胞(1)晶胞:晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法:如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。小题热身正误判断,正确的打“”,错误的打“”。(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高
3、。()(2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。()(3)固态物质一定是晶体。()(4)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。()(5)固体SiO2一定是晶体。()(6)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。()(7)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。()(8)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。()(9)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。()(10)立方晶胞中,顶点上的原子被4个晶胞共用。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)考向精练提考能考向一晶胞中粒子个数的计算均摊法1原则:晶胞任意位置上的
4、一个粒子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个粒子分得的份额就是。2方法:(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占。1如图为离子晶体空间构型示意图:(阳离子,阴离子)以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:A_、B_、C_。答案:MNMN3MN22.如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)()A8;Ba
5、Ti8O12B8;BaTi4O9C6;BaTiO3 D3;BaTi2O3解析:由图可知,晶体中钛原子位于立方体的顶点,为8个晶胞所共用,每个晶胞中与钛原子紧邻的氧原子数为3,且每个氧原子位于晶胞的棱上,为4个晶胞所共用,故晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为386;再据均摊法可计算出晶体中每个晶胞中各元素原子的数目:“Ba”为1,“Ti”为81,“O”为123,故此晶体材料的化学式为BaTiO3。答案:C3.硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。如图所示为该化合物的晶体结构单元;镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有1个镁原子;6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表
6、示为()AMg2B3 BMgB2CMg2B DMg3B2解析:晶胞中Mg原子的个数为1223;B原子个数为6,因此该化合物中Mg、B原子个数比为12,B项符合题意。答案:B4.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()A394B142C294D384解析:A粒子数为6;B粒子数为632;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为142。答案:B5.如图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R为2价,G为2价,则Q的化合价为_。解析:R:812G:88428Q:824R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。由于R为2价,G为2价,所以Q为3价。
7、答案:3价6.如图是金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子,则其分子式为_。解析:由于M、N原子并不存在共用关系,而是形成一个独立的气态团簇分子,其分子式可由原子个数来确定,而不能用均摊法。答案:M14N137(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,如图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为_。答案:(1)MgB2(2)BO考向二晶体的密度及粒子间距离的计算若1个晶胞中含有x个粒子,则1 mol晶胞中
8、含有x mol粒子,其质量为xM g(M为粒子的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为a3NA g,因此有xMa3NA。8.(2016全国高考卷)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。如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为;C为。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a565.76 pm,其密度为_ gcm3(列出计算式即可)。解析:(1)根据题给图示可知,D原子的坐标参数为。(2)每个晶胞中含有锗原子81/861/248(个),每个晶胞的质
9、量为,晶胞的体积为(565.761010 cm)3,所以晶胞的密度为。答案:(1)(2)1079.ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为_gcm3(列式并计算),a位置S2离子与b位置Zn2离子之间的距离为_pm(列式表示)。解析:1个ZnS晶胞中N(S2)864(个),N(Zn2)4个,故4.1 gcm3。仔细观察ZnS的晶胞结构不难发现,S2位于ZnS晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心,Zn2与S2间的距离就是小立方体体对角线的一半,即:135 pm。答案:4.113510.(2016全国高考卷
10、)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为d gcm3,晶胞参数a_nm。解析:由晶胞结构图可知,Ni原子处于立方晶胞的顶点,Cu原子处于立方晶胞的面心,根据均摊法,每个晶胞中含有Cu原子的个数为63,含有Ni原子的个数为81,故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为31。根据mV可得,1 mol晶胞的质量为(64359) ga3d gcm3NA,则a cm107 nm。答案:3110711(2016全国高考卷)(1)GaF3的熔点高于1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是_。(2)GaAs的熔点为1 238 ,密度为 gcm3,其晶胞结构
11、如图所示。该晶体的类型为_,Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析:(1)GaF3的熔点高于1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而离子晶体的熔点高于分子晶体。(2)GaAs的熔点为1 238 ,其熔点较高,据此推知GaAs为原子晶体,Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构,4个Ga原子处于晶胞体内,8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心,
12、结合“均摊法”计算可知,每个晶胞中含有4个Ga原子,含有As原子个数为81/861/24(个),Ga和As的原子半径分别为rGa pmrGa1010 cm,rAs pmrAs1010 cm,则原子的总体积为V原子4(rGa1010 cm)3(rAs1010 cm)31030(rr) cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1,晶胞的密度为 gcm3,则晶胞的体积为V晶胞 cm3,故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100%100%100%。答案:(1)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(2)原子晶体共价100%考点二|四类常见晶体的比较(基础送
13、分型自主学习)授课提示:对应学生用书第227页巩固教材知识1四类晶体的比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大,有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼),部
14、分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2.离子晶体的晶格能(1)定义:气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量;单位:kJmol1。(2)影响因素:离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。3正误判断,正确的打“”,错误的打“”。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()(5)离子晶体一定都含有金属元素。()(6)金属元素和非金属元
15、素组成的晶体不一定是离子晶体。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)练透基础小题 题点一晶体类型的判断1下列物质:水晶;冰醋酸;氧化钙;白磷;晶体氩;氢氧化钠;铝;金刚石;过氧化钠;碳化钙;碳化硅;干冰;过氧化氢;(1)属于原子晶体的化合物_。(2)直接由原子构成的晶体_。(3)直接由原子构成的分子晶体_。(4)由极性分子构成的晶体是_,含有非极性键的离子晶体是_,属于分子晶体的单质是_。(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_,受热熔化后化学键不发生变化的是_,受热熔化后需克服共价键的是_。解析:属于原子晶体的化合物是碳化硅和水晶;属于分子晶体的有:氩(无化学键)、白磷(非极性
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- 2018 高考 化学 一轮 复习 45 晶体结构 性质 练习 新人 20171101156
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