通用版版高考化学微一轮复习第37讲晶体结构与性质学案.docx
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通用版版高考化学微一轮复习第37讲晶体结构与性质学案
第37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 晶体的常识
1．晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
两者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
2.得到晶体的途径
（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。
3．晶胞
（1）概念：
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：
所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
（3）形状：
一般而言晶胞都是平行六面体。
【感悟测评】
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔沸点。
（ ）
（2）冰和固体碘晶体中微粒间作用力相同。
（ ）
（3）晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。
（ ）
（4）凡有规则几何外形的固体一定是晶体。
（ ）
（5）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。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）√ （4）× （5）√
晶胞中粒子数目的计算
（1）如图：
（2）当晶胞为六棱柱时，其顶点上的粒子被6个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为，而不是。
（3）若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg（M为微粒的相对“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。
考向一 晶胞中粒子个数的计算
1．下图为离子晶体空间构型示意图：
（·阳离子，o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．已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n＝________。
解析：
La：
2×＋12×＝3
Ni：
12×＋6×＋6＝15
所以n＝5。
答案：
5
3．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∶4D.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
4．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
考向二 晶体的密度及晶体粒子间距的计算
5．某离子晶体的晶胞结构如图所示，X（）位于立方体的顶点，Y（○）位于立方体的中心。
试分析：
（1）晶体中每个Y同时吸引________个X。
（2）该晶体的化学式为________。
（3）设该晶体的摩尔质量为Mg·mol－1，晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
答案：
（1）4
（2）XY2或Y2X （3）
6．（2016·高考全国卷Ⅱ节选）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）根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×1/2＝3，镍原子的个数为8×1/8＝1，则铜和镍的数量比为31。
（2）根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg/cm3，根据ρ＝m÷V，则晶胞参数a＝×107。
答案：
（1）3∶1
（2）×107。
考点二 晶体的组成和性质
1．四种晶体类型比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属离子、
自由电子
阳离子、
阴离子
粒子间
的相互
作用力
分子间
作用力（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
导电性、
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
部分非金属单质、所有非金属氢化物、几乎所有的酸、部分非金属氧化物（SiO2除外）、绝大多数有机物的晶体（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摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：
kJ·mol－1。
（2）影响因素
①离子所带电荷数：
离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：
离子的半径越小，晶格能越大。
（3）与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
【感悟测评】
判断正误（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）原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。
（ ）
（3）分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。
（ ）
（4）离子晶体一定都含有金属元素。
（ ）
（5）金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。
（ ）
答案：
（1）√
（2）× （3）× （4）× （5）√
晶体熔、沸点高低的判断方法
（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
（2）同种晶体类型熔、沸点的高低
①原子晶体
―→―→―→
②离子晶体
a．一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。
b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
③分子晶体
a．分子间作用力越大，熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。
b．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。
c．组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。
d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
CH3CHCH3CH2CH3＞CH3CCH3CH3CH3。
④金属晶体
a．金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点越高，如熔、沸点：
Na＜Mg＜Al。
b．金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
考向一 晶体类型的判断
1．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是（ ）
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
810
710
190
－68
2300
沸点/℃
1465
1418
182.7
57
2500
A.SiCl4是分子晶体
B．单质B是原子晶体
C．AlCl3加热能升华
D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大
解析：
离子晶体具有高熔点、密度大、不能导电等性质，而MgCl2、NaCl等离子化合物形成的晶体虽然也具有较高的熔沸点、较大的硬度，但它们在水溶液或熔融状态下能导电。
分子晶体熔沸点低、硬度小、不导电，熔融时无化学键断裂，据这些性质可确定晶体类型。
根据上述性质特点及表中数据分析，NaCl的熔、沸点均比MgCl2高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2强，D不正确。
答案：
D
2．下列晶体分类中正确的一组是（ ）
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
SiO2
CO2
D
Ba（OH）2
金刚石
玻璃
解析：
Ar属于分子晶体，A错误；石墨属于混合晶体，H2SO4属于分子晶体，B错误；CH3COONa属于离子晶体，SiO2属于原子晶体，CO2属于分子晶体，C正确；玻璃属于玻璃态物质，不属于晶体，D错误。
答案：
C
【题后悟道】 确定晶体类型的方法
（1）据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。
（2）据各类晶体的特征性质判断，一般来说，
①低熔、沸点的化合物属于分子晶体。
②熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体。
③熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质为原子晶体。
④能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。
（3）据物质的分类判断
①活泼金属氧化物（如K2O、Na2O等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数的盐是离子晶体。
②大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、非金属氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、几乎所有的酸、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固体金属单质（注：
汞在常温为液体）是金属晶体。
考向二 晶体熔、沸点高低比较
3．（2018·浙江宁波慈溪浒山中学高三月考）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＞H2O＞N2＞O2
D.金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
解析：
原子晶体中共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，则熔沸点为金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅，A错误；结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高，则熔沸点为CI4＞CBr4＞CCl4＞CH4，B正确；离子晶体的熔沸点大于分子晶体，水中含有氢键，沸点比氮气、氧气的高，则熔沸点为MgO＞H2O＞O2＞N2，C错误；熔沸点一般为原子晶体＞金属晶体，合金的熔点比纯金属的低，则熔沸点为金刚石＞纯铁＞生铁＞钠，D错误。
答案：
B
4．已知：
CH4
SiH4
NH3
PH3
沸点（K）
101.7
161.2
239.7
185.4
分解温度（K）
873
773
1073
713.2
分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
（1）CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是______________________________________________________。
（
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