全国通用版版高考化学大一轮复习第47讲晶体结构与性质优选学案.docx

1、全国通用版版高考化学大一轮复习第47讲晶体结构与性质优选学案第47讲晶体结构与性质考纲要求考情分析命题趋势1.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。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。4.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。5.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。6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关计算。2017，全国卷，35T2017，全国卷，35T2017，全国卷，35T2016，全国卷甲，37T2016，全国卷

2、乙，37T2016，全国卷丙，37T高考对本部分的考查主要从两个方面切入：(1)关于晶胞的计算；(2)晶体微粒间的相互作用力以及物理性质的比较。预计2019年高考将主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。题型以非选择题为主，分值约为4分。分值：46分考点一晶体和晶胞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_实例冰、NaCl、Fe玻璃、石蜡二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晶胞(1)概念：描述晶体结构的_基本单元_

3、。(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晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。“均摊法”原理及其注意事项(1)基本原理(适用长方体晶胞)(2)注意事项在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共有。在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。1判断正误，正确的划“”，错误的划“”。(1)具有规

4、则几何外形的固体一定是晶体。()(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。()(3)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。 ()(4)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。 ()2区别晶体与非晶体的最科学的方法是(D)A观察自范性 B观察各向异性C测定固定熔点 D进行X射线衍射实验3如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是_21_，乙中a与b的个数比是_11_，丙中一个晶胞中有_4_个c离子和_4_个d离子。晶体中常见的四种计算1计算1个晶胞中的粒子数目例如：NaCl晶胞(如图)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法，其关键仍然是确定一个

5、粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为，那么每一个六边形实际有62个碳原子。2计算原子晶体中共价键的数目例如：在金刚石晶体中，每个C参与了4个CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半。因此，平均每一个碳原子形成共价键的数目为42。则1 mol金刚石中碳碳键的数目为2NA。3化学式计算运用均摊法计算出一个晶胞中的粒子数目，然后再求其比值，得出化学式。例如：元素Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，晶胞中有4个铜原子，4个氯原子，化学式为CuCl。4计算晶体密度和晶体中微粒间距离(1)计算晶体密度的方法若1个晶胞中含有x个微粒，则1 m

6、ol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又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 a3 NA g，因此有xM a3NA。(2)计算晶体中微粒间距离的方法例1(1)立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为_4.1_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)。(2)(2017江苏卷节选)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物FexnCunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其

7、中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_Fe3CuN_。(3)(2017全国卷节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。R的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为(或1021)。解析 (1)用均摊法算出每个晶胞中含4个Zn2和4个S2。其质量为4g，其体积是(540.01010 cm)3，所以其密度为4.1 gcm3。每个黑色小球连接4个白色小球，构成正四面体结构，白球和黑色之间的夹角为10928，两个白球之间的距离为270 p

8、m，设S2离子与Zn2离子之间的距离为x，则2x22x2cos 10928(270)2，xpm。(2)由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型，利用均摊法可得晶胞中各原子个数Cu：81，Fe：63，N：1，故化学式为Fe3CuN。(3)该晶胞的体积为(a107cm)3，根据M(a107)3d，可求出y(或1021)。例1(2017全国卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)Co基态原子核外电子排布式为_。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_，基态原子核

9、外未成对电子数较多的是_。(2)CO2和CH3OH分子中碳原子的杂化形式分别为_和_。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_。原因是_。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在_。(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(3)没弄清H2O、CH3OH沸点存在差异的主要原因3(5)MgO晶

10、胞中，边长与离子半径间的定量关系(4ra)记忆不牢导致计算错误4解析 (1)Co为第四周期第族的27号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。Mn是金属元素，而O元素是非金属元素，难失去电子，所以O元素的第一电离能较大。O基态原子价电子为2s22p4，未成对电子是p轨道的2个电子，而Mn基态原子价电子排布为3d54s2，未成对电子是d轨道的5个电子，因此核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2为直线形结构，碳原子为sp杂化，CH3OH分子中碳原子的价层电子对数为4，所以碳原子为sp3杂化。(3)常温下水和甲醇是液体，二氧化碳和氢气是气体，液

11、体的沸点高于气体；水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可以形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇；CO2的相对分子质量比H2大，分子间作用力较大，熔、沸点较高。(4)硝酸锰中硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子得到1个电子后共6个价电子，3个电子与3个O原子形成3个键，N原子剩余3个电子，与3个O原子形成键()。(5)根据晶胞结构，面对角线是O2半径的4倍，即4r(O2)a，解得r(O2)0.420 nm0.148 nm；根据MgO晶胞的结构，a2r(O2)2r(Mn2)，则r(Mn2)nm0.076 nm。答案 (1)Ar3d74s2OMn(

12、2)sp杂化sp3杂化(3)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2的分子量较大，范德华力较大(4)离子键和键(键)(5)0.1480.0761(2017全国卷节选)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_0.315_nm，与K紧邻的O个数为_12_。(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_体心_位置，O处于_棱心_位置。解析 (1)二者间的最短距离为晶胞面

13、对角线长的一半，即0.446 nm0.315 nm。与钾紧邻的氧原子有12个。(2)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。1(2017海南卷节选)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_K3C60_；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为_2.03_gcm3。解析 每个晶胞中含有K的个数为129112，含C60的个数为864，所以化合物的化学式为K3C60；每个晶胞中含有4个“K3C60”，则晶胞质量为g，晶胞的体积为(1.4107)3 cm3，所以晶体密度为g(1.4107)3 cm32.03

14、 g/cm3。2(1)(2016全国卷甲节选)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_31_。若合金的密度为d gcm3，晶胞参数a107nm(Ni的相对原子质量取59)。(2)(2016全国卷乙节选)晶胞有两个基本要素：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(，0，)；C为(，0)。则D原子的坐标参数为_(，)_。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_107_gcm3(列出计算式即可)。考点二四类晶体的组成和性质1金属键、金属晶体(1)金属键：_金属阳离子_与_自由电子_之间的作用。(2)本质电子气理论该理论认为金属原子脱落下来的_价电子_形成遍布整块晶体的“_电子气_”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(3)金属晶体的物理性质及解