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.docx

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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

2019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

【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：

①熔融态物质凝固；②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）；③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

①无隙：

相邻晶胞之间没有任何间隙。

②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。

（　　）

（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：

MN　MN3　MN2

2.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）（　　）

A．8；BaTi8O12　　　　　B．8；BaTi4O9

C．6；BaTiO3D．3；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3×8×＝6；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8×＝1，“O”为12×＝3，故此晶体材料的化学式为BaTiO3。

答案：

C

3.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示为（　　）

A．Mg2B3B．MgB2

C．Mg2BD．Mg3B2

解析：

晶胞中Mg原子的个数为12×＋2×＝3；B原子个数为6，因此该化合物中Mg、B原子个数比为1∶2，B项符合题意。

答案：

B

4.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（　　）

A．3∶9∶4

B．1∶4∶2

C．2∶9∶4

D．3∶8∶4

解析：

A粒子数为6×＝；B粒子数为6×＋3×＝2；C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。

答案：

B

5.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：

8×＋1＝2

G：

8×＋8×＋4×＋2＝8

Q：

8×＋2＝4

R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。

由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。

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：

M14N13

7．

（1）硼化镁晶体在39K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1mol晶胞中含有xmol粒子，其质量为xMg（M为粒子的相对“分子”质量）；1个晶胞的质量为ρa3g（a3为晶胞的体积），则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。

8.（2016·全国高考卷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。

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a＝565.76pm，其密度为____________g·cm－3（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8×1/8＋6×1/2＋4＝8（个），每个晶胞的质量为，晶胞的体积为

（565.76×10－10cm）3，所以晶胞的密度为

。

答案：

（1）　

（2）×107

9.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540.0pm，密度为________g·cm－3（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－）＝8×＋6×＝4（个），

N（Zn2＋）＝4个，故ρ＝＝

＝4.1g·cm－3。

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：

××＝135pm。

答案：

＝4.1　135

10.（2016·全国高考卷Ⅱ）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为dg·cm－3，晶胞参数a＝________nm。

解析：

①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6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。

②根据m＝ρV可得，1mol晶胞的质量为（64×3＋59）g＝a3×dg·cm－3×NA，则a＝cm＝×107nm。

答案：

①3∶1　②×107

11．（2016·全国高考卷Ⅲ）

（1）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是________________________________________________________________________。

（2）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。

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MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，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1000℃，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1238℃，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，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8×1/8＋6×1/2＝4（个），Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－10cm，rAspm＝rAs×10－10cm，则原子的总体积为V原子＝4×π×[（rGa×10－10cm）3＋（rAs×10－10cm）3]＝

×10－30（r＋r）cm3。

又知Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，晶胞的密度为ρg·cm－3，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：

kJ·mol－1。

（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