完整版高二化学常见晶胞.docx
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完整版高二化学常见晶胞
晶体与非晶体
【高考热点】
1.晶体的组成、结构以及晶体类型的判断。
2.同种和不同种晶体类型性质的比较。
3.晶体结构分析及晶胞中微粒数目的计算方法。
4.晶体类型与微粒间作用力的关系。
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列,有规则的几何外形
结构微粒无序排列,无规则的几何外形
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
两者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔沸点
科学方法
对固体进行_X-射线衍射_实验
区别晶体与非晶体可用:
X-射线衍射
晶胞
(1)概念:
描述晶体结构的基本单元。
(2)特征
①无隙:
相邻晶胞之间没有_________。
②并置:
所有晶胞都是________排列的,_________相同。
离子晶体的晶格能
(1)定义:
气态离子形成1摩离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:
_________。
(2)影响因素
①离子所带电荷数:
离子所带电荷数越多,晶格能越______。
②离子的半径:
离子的半径越______,晶格能越大。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大,形成的离子晶体越_____,且熔点越___,硬度越___。
晶体基本类型和性质的比较
1、晶体类型的方法
①依据作用力判断
离子键→离子晶体;共价键(原子间)→原子晶体;
分子间作用力→分子晶体;金属键→金属晶体;
②依据物质的组成判断
③依据晶体的熔点判断。
一般地,熔沸点原子晶体>离子晶体>分子晶体;金属晶体熔沸点有高有低。
常温下呈气态或者液态的,一般为分子晶体。
④依据导电性判断。
离子晶体水溶液及熔融状态可以导电;
原子晶体一般一般不导电,晶体硅为半导体
石墨能导电;
分子晶体为非导体,有些分子晶体中的电解质溶于水可以导电;
金属晶体是电的良导体。
⑤依据硬度和机械性能判断。
离子晶体硬度较大或略硬而脆;原子晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆;
2、晶体熔沸点高低的判断
(1)不同晶体类型的物质:
原子晶体>离子晶体>分子晶体
(2)根据常温下物质的状态来判断:
固态>液态>气态
(3)同种晶体类型的物质:
晶体内微粒间作用力越大,熔沸点越高
①离子晶体:
组成相似的离子晶体,离子半径越小、离子电荷数越多熔沸点越高。
例如:
熔沸点MgCl2>NaCl>KCl
②原子晶体:
原子半径越小→键长越短→键能越大,熔沸点越高
例如:
熔沸点金刚石>SiC>晶体硅
③分子晶体:
一般,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔沸点越高。
如:
熔沸点CBr4>CCl4>CF4
特殊,存在分子间氢键,熔沸点升高;
④金属晶体:
金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:
NaNa>K>Rb>Cs。
【经典例题】
1、根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据,判断下列有关说法中错误的是( )
晶体
NaCl
KCl
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/ ℃
810
776
190
-68
2300
沸点/ ℃
1465
1418
180
57
2500
A.SiCl4是分子晶体
B.单质B可能是原子晶体
C.AlCl3加热能升华
D.NaCl的键的强度比KCl的小
2、干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA元素的最高价氧化物,它们的熔沸点差别很大的原因是()
A.二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量
B.C、O键键能比Si、O键键能小
C.干冰为分子晶体,二氧化硅为原子晶体
D.干冰易升华,二氧化硅不能
3、下列物质的熔、沸点高低顺序中,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>H2O>O2>Br2D.金刚石>生铁>纯铁>钠
4、按下列四种有关性质的叙述,可能属于金属晶体的是( )
A. 由分子间作用力结合而成,熔点很低 B. 固体或熔融后易导电,熔点在1000℃左右
C. 由共价键结合成网状晶体,熔点很高 D. 固体不导电,但溶于水或熔融后能导电
5、下列有关物质结构和性质的说法中,正确的是( )
A.元素非金属性Cl>S的实验依据是酸性HCl>H2SB.SO32—的中心原子为sp2杂化
C.二氧化碳分子中存在共价键和分子间作用力D.ClO3—的空间构型为三角锥形
6、下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是( )
A.SO2和SiO2B.NaCl和HClC.CCl4和KClD.NH3和H2O
7、一种新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高温热交换器。
关于B4C的推断正确是( )
A.B4C是一种分子晶体B.B4C是一种离子晶体
C.B4C是一种原子晶体D.该分子是有4个硼原子和1个碳原子构成
8、H2O与H2S结构相似,都是V型的极性分子,但是H2O的沸点是100oC,H2S的沸点是
9、-60.7oC。
引起这种差异的主要原因是()
A.范德华力B.共价键C.氢键D.相对分子质量
10.下列两种分子间可以形成氢键的是()
A.HF和H2OB.HCl和PH3C.HCl和CH4D.H2S和HCl
11.下列实验事实与氢键有关的是()
A.乙醇可以与以水任意比互溶B.H2O的热稳定性比H2S强
C.HF能与SiO2反应生成SiF4,故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶里
D.冰的密度比水小,冰是一种具有许多空洞结构的晶体
12.下列关于氢键的说法中正确的是()
A.氢键是一种相对比较弱的化学键B.通常说氢键是较强的分子间作用力
C.氢键是由氢原子与非金属性极强的原子相互作用而形成的
D.分子内形成氢键会使物质的熔、沸点升高
13、水分子间可通过“氢键”彼此结合而形成(H2O)n,在冰中n值为5,即每个水分子都被其他4个水分子包围形成变形四面体,由无限个这样的四面体通过氢键相互连接成一个庞大的分子晶体,即冰——如下图所示的(H2O)5单元结构。
下列有关叙述正确的是()
A.1mol冰中有4mol氢键
B.lmol冰中有4×5mol氢键
C.平均每个水分子只有2个氢键
D.平均每个水分子只有5/4个氢键
【典型例题】
1、某单质形成的晶体一定不是( )
A. 离子晶体 B. 分子晶体 C. 原子晶体 D. 金属晶体
1、判断下列物质晶体类型:
(1)SiI4:
熔点120.5℃,沸点271.5℃,易水解________
(2)硼:
熔点2300℃,沸点2550℃,硬度大_______
(3)硒:
熔点217℃,沸点685℃,溶于氯仿________
(4)锑:
熔点630.74℃,沸点750℃,导电________
四种晶体类型性质的比较
类型
比较
分子晶体
原子晶体
离子晶体
金属晶体
概念
分子间靠分子间作用力结合而成的晶体
原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体
阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体
金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体
构成粒子
结构
粒子间的相互作用力
性
质
硬度
较小
很大
较大
有的很大,有的很小
熔、沸点
较低
有的很高,有的很低
溶解性
相似相溶
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
晶体不导电,水溶液或熔融态导电
电和热的良导体
延展性
无
无
无
良好
物质类别
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物、绝大多数有机物(有机盐除外)
金刚石、硅单质、晶体硼、SiC、SiO2、BN等
金属氧化物
强碱
绝大部分盐
金属单质与合金
举例
P4、Cl2、NH3、HCl、H2SO4、SO2、CO2(干冰)、CH4、蔗糖等
注意:
AlCl3、FeCl3属于分子晶体
金刚石、硅单质、晶体硼、SiC、SiO2、BN等
K2O、Na2O、KOH、NaOH、NaCl等
Na、Al、Fe、青铜、镁铝合金、不锈钢等
2、在下列物质中:
NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是____________________;
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是___________________;
(3)其中既含有离子键,又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________;
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________;(5)含有极性键的原子晶体是。
常见晶胞
类型
实例
结构
要点
原子晶体
金刚石
1、每一个碳原子采用杂化与其他个碳原子等距离紧邻,由非极性键结合成的最小环的结构中有个碳原子。
平均每个碳原子被个六元环共用,每根C-C键被个六元环共用。
2、1mol金刚石中,碳碳键为mol。
二氧
化硅
1、每一个硅原子紧邻个氧原子,每一个氧原子紧邻个硅原子,形成了由Si-O键(极性或非极性)键构成的元环的最小环状结构。
一个环上有个硅原子,个氧原子。
2、1molSiO2中,硅氧键为mol。
分子晶体
干冰
1、一个二氧化碳晶胞中含有个二氧化碳分子
2、二氧化碳晶胞中与二氧化碳最近的二氧化碳分子有个
C60
1、一个C60分子中含有____根双键,____根单键。
2、C60晶胞中与一个C60最近的C60分子有___个
冰
1、一个水分子形成________个氢键,平均1mol冰中含有mol氢键。
离子晶体
NaCl
1、每个钠离子紧邻个Cl-,每个Cl-又紧邻个Na+,这些氯离子或Na+构成的空间几何构型是;2、与每一个Na+等距离的围绕且又最近的Na+为
个;同理Cl-也然。
CsCl
1、每一个Cl-紧邻个Cs+,每一个Cs+紧邻个Cl-,这些Cs+或Cl-构成了体。
2、与每一个Cs+(或Cl-)等距离的围绕且又最近的Cs+(或Cl-)为个,这些Cs+(或Cl-)构成的空间构型是体。
CaF2
1、1个晶胞中含有个Ca2+,个F-,Ca2+的配位数为个,F-配位数为个
2、设CaF2晶胞边长为apm,
求晶体密度为g/cm3
混合晶体
石墨
1、碳原子的杂化方式为,键角为。
2、石墨晶体的片层结构中,每个六元碳环个碳原子数,每个六元碳环所含有的共价健数是个。
3、石墨同层C原子间以连接,层与层之间的作用力为。
范德华力作用力较小,因此石墨质软,具有延展性,可作为润滑剂。
均摊法计算晶胞中原子个数
立方晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
顶点----1/8棱----1/4面心----1/2体心----1
【例】某离子晶体部分结构如图
(1)晶体中每个Y同时吸引着最近
的个X,每个X同时吸引着最近的个Y,
该晶体的化学式为;
(2)晶体中每个X周围与它最近且距离相等的X共有个
(3)晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度
为。
二、晶胞的密度计算:
晶胞中各线段之间的关系如下:
⑴晶胞体积(V=a3)——cm3
⑵摩尔质量(M)
⑶晶胞中粒子数(Z)
(4)阿伏伽德罗NA
【例题】
(1)利用均摊法计算该晶胞中含______个NaCl
(2)若Na+和Cl-间的最近距离为0.5sx10-8cm,求:
晶体的密度
(2011新课标全国)六方氮化硼其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm。
六方氮化硼属于晶体。
氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子,立方氮化硼的密度是_______g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。
典型题例
1、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
2、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
3、根据下列结构示意图,判断下列说法中不正确的是【】
A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成正八面体
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键数目比为1:
2
D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
4.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
5、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
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
【2015全国卷Ⅱ(15分)】A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元索,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。
回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是(填元素符号),其中C原子的核外电子排布布式为__________。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是(填分子式),原因是;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为和。
(3)C和D反应可生成组成比为1:
3的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为.。
(4)化合物D2A的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为。
(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数,a=0.566nm,F的化学式为:
晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(g.cm-3)。
【2014全国卷Ⅱ(15分)】周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。
A的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是(填化学式,写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是;酸根呈三角锥结构的酸是。
(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为。
(5)这5种元素形成的一种1:
1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子吴轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
该化合物中阴离子为,阳离子中存在的化学键类型有;该化合物加热时首先失去的组分是,判断理由是。