2018年高考一轮人教版化学选修3第3节晶体结构与性质

第三节第三节晶体结构与性质晶体结构与性质 考纲定位 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。 3．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。 4．了解晶体类型，了解不同类型晶体中结构微粒及微粒间作用力的区别。 5．了解晶胞概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关的计算。 6．了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。 7．了解分子晶体结构与性质关系。 考点 1| 晶体与晶胞 [基础知识整合] 1．晶体与非晶体 1晶体与非晶体比较 结构特征 晶体 结构微粒在三维空间里呈 周期性有序排列 性质 特征 自范性 熔点 异同表现 二者区 别方法 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。 1 非晶体 结构微粒 无序排列 无 不固定 无各向异性 有 固定 各向异性 间接方法 科学方法 看是否有固定的熔点 对固体进行 X-射线衍射实验 ③溶质从溶液中析出。 2．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并置所有晶胞平行排列、取向相同。 3一般形状为平行六面体。 4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 1 个原子分得的份额就是n。 ①长方体包括立方体晶胞中不同位置的粒子数的计算 ②非长方体如三棱柱 [应用体验] 下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。 2 A．NaCl含________个 Na＋，________个 Cl－ B．干冰含________个 CO2 C．CaF2含________个 Ca2＋，________个 F－ D．金刚石含________个 C E．体心立方含________个原子 F．面心立方含________个原子 [提示]A．44B．4C．48D．8E．2F．4 [考点多维探究] 角度 1晶体的概念及其性质 1．如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确 的是 【导学号95812296】 A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体 B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性 C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点 D．二者的 X－射线图谱是相同的 3 B B[Ⅰ会自动形成规则几何外形的晶体，具有各向异性，X－射线图谱有明 锐的谱线。Ⅱ不会形成晶体。] 2．2014全国卷Ⅰ节选准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置 序的独特晶体，可通过________________________________________________ 方法区分晶体、准晶体和非晶体。 [解析]晶体是内部质点原子、分子或离子在三维空间周期性地重复排列 构成的固体物质，而非晶体内部质点在三维空间无规律地排列，因此可以通过 X-射线衍射的方法进行区分，晶体能使 X-射线发生衍射，而非晶体、准晶体则 不能。 [答案]X-射线衍射 角度 2晶胞中粒子数及其晶体化学式的判断 3．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞 试写出1甲晶体化学式X 为阳离子为________。 2乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是________。 3丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是________。 4乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为________。 [答案]1X2Y21∶3∶138412 4．右图是由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________。 4 1 [解析]R88＋1＝2 111 G84＋84＋42＋2＝8 1 Q84＋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 5． 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 C．2∶9∶4 B．1∶4∶2 D．3∶8∶4 1111 B B[A 粒子数为 612＝2；B 粒子数为 64＋36＝2；C 粒子数为 1；故 A、B、C 粒子数之比为 1∶4∶2。] 6．Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。 则该化合物的化学式为________。 5 111 [解析]Cu 个数126＋22＋3＝6，H 个数63＋4＝6。 [答案]CuH 7．石墨晶体为层状结构，每层内每个六边形含有________个碳原子， ________个 CC 键。 11 [解析]C 个数63＝2，CC 键数62＝3。 [答案]23 1．晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定 是最小的“平行六面体”。 2．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 个晶胞所共有。 角度 3利用晶胞结构进行晶体密度的有关计算 8．2016全国丙卷节选GaAs 的熔点为 1 238 ℃，密度为ρ gcm－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 MGagmol－1和 MAs gmol－1，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]GaAs 的熔点为 1 238 ℃， 其熔点较高， 据此推知 GaAs 为原子晶体， 6 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 81/8＋ 61/2＝4个，Ga 和 As 的原子半径分别为 rGapm＝rGa10－10cm，rAspm＝ rAs10 10 －10 4 cm，则原子的总体积为V 原子 ＝43π[rGa10－10cm3＋rAs10－ 16π 33 cm3]＝ 3 10－30r3mol－1 Ga＋rAscm 。又知Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g 和 MAs gmol－1， 晶胞的密度为 ρ gcm－3， 则晶胞的体积为 V 晶胞＝4MGa＋MAs/ρNA cm3，故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 16π －30 333 10rGa＋rAs cm 3V 原子100＝ 100＝ V 晶胞 4MGa＋MAs 3 cm ρNA 3 4π10－30NAρ