高中化學(xué)第1輪總復(fù)習(xí) 第14章 第47講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) C（化學(xué)人教版）全國版

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1、考點考點1 1 晶體的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算晶體的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算 幾種常見的晶體模型 例例1 (2010全國卷全國卷)下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是() A存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角 B最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子 C最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1 2 D最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子 D 【解析】二氧化硅是原子晶體，結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)狀，存在硅氧四面體結(jié)構(gòu)，硅處于中心，氧處于4個頂角，所以A項錯誤；在SiO2晶體中，每6個Si和6個O形成一個12元環(huán)(最小環(huán))，所以D對，B、C都錯誤。 【點評】本題考查學(xué)生的空間想象能力和信息遷移能力。怎樣理解SiO

2、2的結(jié)構(gòu)，可從晶體硅進(jìn)行轉(zhuǎn)化，晶體硅與金剛石結(jié)構(gòu)相似，只需將C原子換成Si原子，再將SiSi鍵斷開，加入氧即可，如圖： 但是若將題目中B、C、D三個選項前面分別加上“平均每個”，則本題的答案就又變了，這時就要應(yīng)用均攤法了，由于每個Si原子被12個環(huán)所共用，每個O原子被6個環(huán)所共用，每個SiO鍵被6個環(huán)所共用，則均攤之后在每個環(huán)上含有0.5個Si,1個O,2個SiO鍵，此時則B、D錯誤，C正確了，也即在1 mol SiO2中含有4 mol SiO鍵(這是我們經(jīng)常考的)?？键c考點2 晶體中微粒間的作用力及物理性質(zhì)比較晶體中微粒間的作用力及物理性質(zhì)比較 四種晶體的比較 例例2 (2011湖南省六校仿

3、真模擬湖南省六校仿真模擬)已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48。X的一種1 1型氣態(tài)氫化物分子中既有鍵又有鍵。Z是金屬元素，Z的單質(zhì)和化合物有廣泛的用途。已知Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個未成對電子。工業(yè)上利用ZO2和碳酸鋇在熔融狀態(tài)下制取化合物M(M可看做一種含氧酸鹽)。M有顯著的“壓電性能”， 應(yīng)用于超聲波的發(fā)生裝置。經(jīng)X射線分析，M晶體的最小重復(fù)單位為正方體(如圖)，邊長為4.031010m，頂點位置為Z4所占，體心位置為Ba2所占，所有棱心位置為O2所占。 (1)Y在周期表中位于_；Z4的核外電子排布式為_ (2)X的該種氫化物分子構(gòu)型為_，X在該氫化物中以_方式雜化。X

4、和Y形成的化合物的熔點應(yīng)該_(填“高于”或“低于”)X氫化物的熔點。第四周期第A族 1s22s22p63s23p6 直線型(1分) sp 高于 ( 3 ) 制 備 M 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 方 程 式 是_； 在M晶體中，若將Z4置于立方體的體心，Ba2置于立方體的頂點，則O2處于立方體的_； 在M晶體中，Z4的氧配位數(shù)為_； 已知O2半徑為1.401010m，則Z4半徑_m。TiO2BaCO3=BaTiO3CO2 熔融面心 6 6.151011 【解析】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。X的一種1 1型氣態(tài)氫化物分子中既有鍵又有鍵，可判斷X為C；Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個未成對電 子 ， 則

5、Z 的 基 態(tài) 原 子 的 核 外 電 子 排 布 式 為1s22s22p63s23p63d24s2，其核電荷數(shù)為22，所以Z應(yīng)為Ti；X、Y、Z三種元素的原子序數(shù)之和為48，則Y的原子序數(shù)為20，即為Ca。 (1)Y在周期表中位于第四周期A族；Z4的核外電子排布式為1s22s22p63s23p6。 (2)X的該種氫化物為乙炔，其分子構(gòu)型為直線形，X在該氫化物中以sp方式雜化。X和Y形成的化合物為CaC2，屬于離子晶體，X的氫化物屬于分子晶體，故碳化鈣的熔點高于乙炔的熔點。 (3)由題意知M為BaTiO3，生成M的化學(xué)方程式為TiO2BaCO3=BaTiO3CO2。在BaTiO3晶體中，若將T

6、i4置于立方體的體心，Ba2置于立方體的頂點，則O2只能處于立方體的面心。由BaTiO3晶體的晶胞圖可知，一個Ti4的周圍有6個O2，所以Ti4的氧配位數(shù)為6。設(shè)Ti4半徑為r，則21.401010m2r4.031010m，則r6.151011mol。 熔融 【點評】本題最后一問中計算的Ti4半徑，由圖能判斷得出BaTiO3晶體的晶胞邊長是Ti4和O2直徑之和，問題即可解決。 在解答有關(guān)晶體體積與密度的計算時，要注意找最基本的公式：密度質(zhì)量體積，但是在計算時要注意單位的換算。另外還要特別注意體積與質(zhì)量應(yīng)該對應(yīng)，如該題目中的體積對應(yīng)的是4個BN的質(zhì)量。 對于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，關(guān)鍵應(yīng)在結(jié)構(gòu)上做文章

7、，從原子結(jié)構(gòu)到分子結(jié)構(gòu)再到晶胞結(jié)構(gòu)等。對于晶體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是要熟悉：熟悉面心立方、體心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)中常用晶體、晶向的幾何位置、原子排列和密度；熟悉三種晶體結(jié)構(gòu)中的四面體間隙和八面體間隙的位置和分布，對于性質(zhì)，仍然通過其結(jié)構(gòu)來看性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上做足文章。 1.(2010全國卷全國卷)下列判斷錯誤的是( ) A沸點：NH3PH3AsH3 B熔點：Si3N4NaClSiI4 C酸性：HClO4H2SO4H3PO4 D堿性：NaOHMg(OH)2Al(OH)3A 【解析】考查不同類型晶體的熔沸點高低，2008年高考全國卷第8題已經(jīng)考過，一般認(rèn)為是：原子晶體離子晶體分子晶體，所以B正確；C項正確，

8、一般元素非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)；D正確，一般元素金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)。A項錯誤，2009年高考全國卷第29題已經(jīng)考過，NH3分子間存在氫鍵，故最高，AsH3、PH3分子間不存在氫鍵，只有范德華力，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子相對分子質(zhì)量越大，其分子間作用力越大，熔沸點越高，故應(yīng)該為：NH3AsH3PH3。 2.(2011長沙市一中高三模擬長沙市一中高三模擬)X、Y、W、M、N五種元素分別位于周期表中三個緊鄰的周期，且原子序數(shù)逐漸增大，X和Y的氫化物都比同族元素氫化物的沸點高，但在同周期中卻不是最高的。W是同周期元素中離子半徑最小的元素。M原子的最外能

9、層上有兩個運動狀態(tài)不同的電子。N是一種“明星金屬”，廣泛應(yīng)用于航天、軍事等工業(yè)領(lǐng)域。請回答下列問題： (1)X、Y兩種元素的元素符號是_、_。X、Y可以形成一種共價化合物，其中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，則其分子的空間構(gòu)型是_；中心原子的雜化方式是_。FN三角錐形sp3 (2)X的氫化物易溶于水的原因是_。 (3)N的電子排布式是_。 (4)X和Y兩元素的第一電離能大小關(guān)系：_小于_(填元素符號)。 氨氣可以 與 水形成氫鍵且氨氣是極性分子1s22s22p63s23p63d24s2NF (5)M與Y形成的化合物的晶體類型屬于_；其晶胞如圖所示，其中M離子的配位數(shù)是_。離子晶體8 【解析】本題

10、考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)的推斷，考查考生分析問題、解決問題的能力。因為X和Y的氫化物都比同族元素氫化物的沸點高，可以推知它們的氫化物中能形成氫鍵，而能形成氫鍵的氫化物有NH3、H2O、HF，其中H2O的沸點比其余兩種氫化物的沸點要高，故X、Y分別是N、F；因為W是同周期元素中離子半徑最小的元素，故可判斷該元素是鋁元素；因為N是一種“明星金屬”，故N是Ti。 (1)因為N、F形成的化合物中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，形成的化合物是NF3，類比NH3可知，該分子的空間構(gòu)型是三角錐形，中心原子的雜化方式是sp3雜化。 (2)氨氣極易溶于水的原因是氨氣能與水形成氫鍵，且二者均為極性分子。 (4)因為同一周期，從

11、左往右，第一電離能逐漸增大，故N小于F。 (5)M最外層只有兩個電子，且處于第四周期，故M應(yīng)是活潑金屬元素，故M與F形成的晶體應(yīng)是離子晶體，根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)可知，又因化學(xué)式是MF2，故結(jié)合均攤法可知M離子位于正方體的頂點和面心上，故可判斷M離子的配位數(shù)是8。 3. C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。 ( 1 ) 寫 出 S i 的 基 態(tài) 原 子 核 外 電 子 排 布 式_。從電負(fù)性角度分析，C、Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序為_。 (2)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為_，微粒間存在的作用力是_，SiC和晶體Si的熔沸點高低順序是_。1s22s22p63

12、s23p2OCSisp3共價鍵SiCSi (3)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為_(填元素符號)。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點比CaO的高，其原因是_。Na、M、Ca三種晶體共同的物理性質(zhì)是_(填序號)。 有金屬光澤 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 MgMg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大 Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵 (4)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成鍵和鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述鍵。從原子半徑大小的角

13、度分析，為何C、O原子間能形成上述鍵，而Si、O原子間不能形成上述鍵：_，SiO2屬于_晶體，CO2屬于_晶體，所以熔點CO2 _ SiO2(填“”)。原子分子CSi。 (2)晶體硅中一個硅原子周圍與4個硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，因為SiC的鍵長小于SiSi，所以熔點碳化硅晶體硅。 (3)SiC電子總數(shù)是20個，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大，熔點高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。 (3)SiC電

14、子總數(shù)是20個，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大，熔點高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。 (4)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵，SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，所以熔點SiO2CO2。 (5)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，組成微粒為原子，熔化時破壞共價鍵；Mg為金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子構(gòu)成，熔化時克服金屬鍵，CO2為分子晶體，由分子構(gòu)成，C

15、O2分子間以分子間作用力結(jié)合；MgO為離子晶體，由Mg2和O2構(gòu)成，熔化時破壞離子鍵。 4.乙炔是有機(jī)合成工業(yè)的一種原料。工業(yè)上曾用CaC2與水反應(yīng)生成乙炔。 (1)CaC2中 與 互為等電子體，O的電子式可表示為_；1 mol O中含有的鍵數(shù)目為_。 (2)將乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2紅棕色沉淀。Cu基態(tài)核外電子排布式為_。 (3)乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈(H2C=CHCN)。丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是_；分子中處于同一直線上的原子數(shù)目最多為_。 (4)CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如圖所示)，但CaC2晶體中啞鈴形 的存在，使晶胞沿一個方向拉長。C

16、aC2晶體中1個Ca2周圍距離最近的 數(shù)目為_。 【解析】本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、雜化軌道、分子的平面構(gòu)型、晶體結(jié)構(gòu)等。 (1)根據(jù)等電子體原理可知， 的電子式 ，在1 mol三鍵含有2 mol的鍵和1 mol的鍵，故1 mol 中， 含有2NA個鍵。 (2)Cu為29號元素，要注意3d軌道寫在4s軌道的前面同時還有就是它的3d結(jié)構(gòu)，Cu的基本電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。 (3)通過丙烯氰的結(jié)構(gòu)可以知道碳原子的雜化軌道類型為sp和sp2雜化，同一直線上有3個原子。 (4)依據(jù)晶胞示意圖可以看出，從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可以看出，1個Ca2周圍距離最近的 有4個，

17、而不是6個，要特別主要題給的信息。 【答案】（1） 2NA （2） 1s22s22p63s23p63d10 （3）sp雜化、sp2雜化 3 （4）4 1.如圖，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na或Cl所處的位置這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。 (1)請將其中代表Na的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。 (2)晶體中，在每個Na的周圍與它最接近的且距離相等的Na共有_個。 (3)在NaCl晶胞中正六面體的頂點上、面上、棱上的Na或Cl為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中Cl的個數(shù)等于_，即 _(填計算式)；Na的個數(shù)等于_，即 _(填計算式)

18、。 (4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mr gmol1，食鹽晶體的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為_cm。 【解析】 (2)從體心Na看，與它最接近的且距離相等的Na共有12個。 (3)根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽離子個數(shù)比的方法是均攤法由此可知，如圖NaCl晶胞中，含Na： ；含Cl： 。 (4)設(shè)Cl與Na的最近距離為a cm，則兩個最近的Na間的距離為 cm，又 ，即a 。所以Na間的最近距離為 。【答案】（1） (如下圖)（2）12（3）4 4 (4)12 14148 6 41812 2.(2011江蘇卷江蘇卷)原子序數(shù)小于36的X、Y

19、、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數(shù)為29。 回答下列問題： (1)Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為_，1 mol Y2X2含有鍵的數(shù)目為_。 (2)化合物ZX3的沸點比化合物YX4的高，其主要原因是_。sp雜化3 mol或36.021023個NH3分子間存在氫鍵 (3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是_。N2O (4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是_，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合

20、物HnWCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。CuCl CuCl2HCl=H2CuCl3(或CuCl 2HCl=H2CuCl3) 【解析】解答本題時應(yīng)根據(jù)題干提供的各元素原子結(jié)構(gòu)的特點推斷出相關(guān)元素，再結(jié)合相關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和晶胞結(jié)構(gòu)回答具體問題。根據(jù)題給信息可推知X、Y、Z、W分別為氫、碳、氮、銅四種元素。 (1)Y2X2為乙炔，乙炔含有一個碳碳三鍵，乙炔中的碳原子軌道的雜化類型為sp雜化，一個乙炔分子中含有3個鍵，1 mol乙炔中鍵為3 mol； (2)ZX3為氨氣，YX4為甲烷，氨氣分子間能形成氫鍵，使沸點升高； (3)Y(碳)的氧化物有CO、CO2，Z(氮)的氧化物有N2O、NO、N2O3、

21、NO2、N2O4、N2O5，CO2與N2O互為等電子體； (4)根據(jù)題目提供的晶胞結(jié)構(gòu)，兩種微粒的物質(zhì)的量之比為1 1，所以該氯化物的化學(xué)式為CuCl，CuCl與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成物中有1個W(Cu)，3個Cl，所以CuCl與HCl反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1 2。 請回答下列問題： (1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)方程式依次是 _； 3.(2011新課標(biāo)全國卷新課標(biāo)全國卷)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如下圖所示：B2O33CaF23H2SO4=2BF33CaSO4 3H2O、B2O32NH3=2BN3H2O高溫

22、(2)基態(tài)B原子的電子排布式為_；B和N相比，電負(fù)性較大的是_，BN中B元素的化合價為_； (3)在BF3分子中，F(xiàn)BF的鍵角是_，B原子的雜化軌道類型為_，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF的立體構(gòu)型為_； (4)在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為_，層間作用力為_；1s22s22p1N3120sp2正四面體共價鍵(極性共價鍵)分子間作用力 (5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有_個氮原子、_個硼原子，立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必

23、計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA)。4410 325 4(361.5 10)AN 【解析】解答本題時應(yīng)注意化合物中電負(fù)性強(qiáng)的元素顯負(fù)價；一個晶胞中所含元素原子個數(shù)的計算應(yīng)注意其在晶胞中的位置，另外，摩爾質(zhì)量是1摩爾物質(zhì)(也即NA個微粒)所具有的質(zhì)量而不是一個微粒的質(zhì)量。 (1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，寫出主要的反應(yīng)物、生成物再配平即可。 (2)B原子的核外電子為5個，電子排布式為1s22s22p1；N電負(fù)性比B強(qiáng)，BN中B顯正價，為3價。 (3)BF3分子構(gòu)型為平面正三角形，B原子的雜化軌道類型為sp2雜化，F(xiàn)BF的鍵角是120， 為正四面體。 (4)六方氮化硼晶體與石墨結(jié)構(gòu)相似，晶體層內(nèi)原子之間的化學(xué)鍵為共價鍵，層間作用力為分子間作用力。 (5)氮化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖。氮原子位于頂點和面心，共有81/861/24個；硼原子在晶胞內(nèi)有4個；晶胞體積為(361.51010)3 cm3，晶胞質(zhì)量為 g，則密度為 。