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(新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 第四節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案(含解析).doc

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(新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 第四節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案(含解析).doc

第四節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)(一)晶體常識(shí)和常見(jiàn)四種晶體的性質(zhì) 【精講精練快沖關(guān)】知能學(xué)通1晶體(1)晶體與非晶體的比較 比較晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征構(gòu)成粒子周期性有序排列構(gòu)成粒子無(wú)序排列性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法測(cè)定其是否有固定的熔點(diǎn)科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行 X射線衍射實(shí)驗(yàn)(2)晶胞概念:描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。晶體中晶胞的排列無(wú)隙并置a無(wú)隙:相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。b并置:所有晶胞平行排列、取向相同。2四種晶體類型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 晶體類型比較項(xiàng)目分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽(yáng)離子、自由電子陰、陽(yáng)離子粒子間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價(jià)鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大,有的很小較大熔、沸點(diǎn)較低很高有的很高,有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見(jiàn)溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電,溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電,水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)類別及實(shí)例大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼),部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH)、絕大部分鹽(如NaCl)注意常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì),其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。共價(jià)晶體中一定含有共價(jià)鍵,而分子晶體中不一定有共價(jià)鍵,如稀有氣體的晶體。共價(jià)晶體熔化時(shí),破壞共價(jià)鍵,分子晶體熔化時(shí)破壞的是分子間作用力,分子內(nèi)的共價(jià)鍵不被破壞。題點(diǎn)練通1.下列屬于分子晶體的性質(zhì)的是()A組成晶體的微粒是離子B能溶于CS2,熔點(diǎn)為112.8 ,沸點(diǎn)為444.6 C熔點(diǎn)為1 400 ,可作半導(dǎo)體材料,難溶于水D熔點(diǎn)高,硬度大解析:選B分子晶體的組成微粒是分子,A錯(cuò)誤;分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點(diǎn)低,硬度小,晶體固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電,C、D錯(cuò)誤;極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性溶劑,B正確。2根據(jù)表中幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù),判斷下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()NaClMgOAlCl3SiCl4單質(zhì)B熔點(diǎn)/8012 852190682 300沸點(diǎn)/1 4653 600182.7572 500注:AlCl3熔點(diǎn)在2.5105Pa條件下測(cè)定。ASiCl4常溫下是液態(tài) B單質(zhì)B是共價(jià)晶體 CAlCl3是分子晶體 DMgO是金屬晶體解析:選D根據(jù)晶體性質(zhì)特點(diǎn)及表中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,SiCl4熔點(diǎn)為68 ,沸點(diǎn)為57,常溫下為液體,A正確;單質(zhì)B的熔、沸點(diǎn)很高,是共價(jià)晶體,B正確;AlCl3的熔、沸點(diǎn)低,是分子晶體,C正確;MgO是離子晶體,D錯(cuò)誤。3下列四種有關(guān)性質(zhì)的敘述,可能屬于金屬晶體的是()A由分子間作用力結(jié)合而成,熔點(diǎn)低B固體或熔融后易導(dǎo)電,熔點(diǎn)在1 000 左右C由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),熔點(diǎn)高D固體不導(dǎo)電,但溶于水或熔融后能導(dǎo)電解析:選B由分子間作用力結(jié)合而成,熔點(diǎn)低,屬于分子晶體的性質(zhì),A錯(cuò)誤;由共價(jià)鍵結(jié)合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),熔點(diǎn)高,屬于原子晶體的性質(zhì),C錯(cuò)誤;固體不導(dǎo)電,但溶于水或熔融后能導(dǎo)電,屬于離子晶體的性質(zhì),D錯(cuò)誤。4.在一定條件下,可得到一種共價(jià)晶體CO2(如圖所示),下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A該晶體中含有極性鍵B該晶體易汽化,可用作制冷材料C該晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D該晶體硬度大,可用作耐磨材料解析:選B共價(jià)晶體CO2具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其成鍵情況也發(fā)生了變化,由原來(lái)的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I,但化學(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵,故A正確;共價(jià)晶體具有硬度大,熔、沸點(diǎn)高等特點(diǎn),故C、D正確,B錯(cuò)誤。5(1)(2017全國(guó)卷)Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了鍵外,還存在_。(2)(2016全國(guó)卷)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),其微粒之間存在的作用力是_。(3)(2016全國(guó)卷)單質(zhì)銅及鎳都是由_鍵形成的晶體。(4)(2015全國(guó)卷)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5,該化合物的熔點(diǎn)為253 K,沸點(diǎn)為376 K,其固體屬于_晶體。(5)(2015全國(guó)卷)氧和鈉的氫化物所屬的晶體類型分別為_(kāi)和_。答案:(1)離子鍵和鍵(鍵)(2)共價(jià)鍵(3)金屬(4)分子(5)分子晶體離子晶體 6(1)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成無(wú)色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4,呈正四面體構(gòu)型。試推測(cè)Ni(CO)4的晶體類型是_,Ni(CO)4易溶于_(填標(biāo)號(hào))。A水 B四氯化碳C苯 D硫酸鎳溶液 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁元素與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為Al2Cl6,其球棍模型如圖所示。已知Al2Cl6在加熱時(shí)易升華,Al2Cl6屬于_(填晶體類型)晶體 。NaAl(OH)4屬于_(填晶體類型)晶體,存在的化學(xué)鍵有_。(3)原子簇是由幾個(gè)到幾百個(gè)原子形成的聚集體,如鋁原子簇Al13、Al14。已知原子簇價(jià)電子總數(shù)為2,8,20,40,58時(shí),原子簇通??煞€(wěn)定存在。其中Al13的性質(zhì)與鹵素性質(zhì)相似,則鋁原子簇Al13屬于_晶體,鋁原子之間的作用力為_(kāi)。解析:(1)由“易揮發(fā)性液體”可知Ni(CO)4是分子晶體,由“正四面體構(gòu)型”可知Ni(CO)4是非極性分子,易溶于非極性溶劑四氯化碳和苯中。(2)由圖可知,Al2Cl6是分子晶體。NaAl(OH)4是離子化合物,故是離子晶體,存在離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵。(3)由題目信息可知,鋁原子簇Al13應(yīng)為分子晶體,內(nèi)部鋁原子之間的作用力為共價(jià)鍵。答案:(1)分子晶體BC(2)分子離子離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵(3)分子共價(jià)鍵方法規(guī)律“五依據(jù)”突破晶體類型判斷(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷離子晶體的構(gòu)成粒子是陰、陽(yáng)離子,粒子間的作用是離子鍵。共價(jià)晶體的構(gòu)成粒子是原子,粒子間的作用是共價(jià)鍵。分子晶體的構(gòu)成粒子是分子,粒子間的作用為范德華力或氫鍵。金屬晶體的構(gòu)成粒子是金屬陽(yáng)離子和自由電子,粒子間的作用是金屬鍵。(2)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)是分子晶體。常見(jiàn)的共價(jià)晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等;常見(jiàn)的共價(jià)晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)(常溫汞除外)與合金是金屬晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷離子晶體的熔點(diǎn)較高,常在數(shù)百至1 000余度。共價(jià)晶體熔點(diǎn)高,常在1 000度至幾千度。分子晶體熔點(diǎn)低,常在數(shù)百度以下至很低溫度。金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高,但也有相當(dāng)?shù)偷摹?4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷離子晶體水溶液及熔化時(shí)能導(dǎo)電。共價(jià)晶體一般為非導(dǎo)體。分子晶體為非導(dǎo)體,而分子晶體中的電解質(zhì)(主要指酸和非金屬氫化物)溶于水,使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電。金屬晶體是電的良導(dǎo)體。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷離子晶體硬度較大或硬而脆。共價(jià)晶體硬度大。分子晶體硬度小且較脆。金屬晶體多數(shù)硬度大,但也有較低的,且具有延展性。7.下列物質(zhì)的熔點(diǎn)高低順序正確的是()A金剛石>碳化硅>晶體硅B氧化鋁>氯化鉀>氯化鈉CH2O>NH3>PH3>AsH3D生鐵>Na>純鐵解析:選A鍵能:CC>SiC>SiSi,鍵能越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)越高,A正確;因?yàn)镹a的離子半徑比K小,NaCl的離子鍵強(qiáng)于KCl,故NaCl晶體的熔點(diǎn)高于KCl晶體,B錯(cuò)誤;PH3和AsH3中不存在氫鍵,其熔點(diǎn)高低與范德華力有關(guān),而相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)越高,故PH3的熔點(diǎn)低于AsH3,C錯(cuò)誤;純鐵的熔點(diǎn)高于生鐵(合金),鈉的熔點(diǎn)最低,D錯(cuò)誤。8下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是()ACaO與CO2 BNaCl與HCl CSiC與SiO2 DCl2與I2解析:選CA項(xiàng),CaO是離子化合物,熔化時(shí)斷裂離子鍵,而CO2在固態(tài)時(shí)是分子晶體,熔化時(shí)破壞的是范德華力,與化學(xué)鍵無(wú)關(guān);B項(xiàng),NaCl是離子化合物,熔化時(shí)斷裂離子鍵,而HCl在固態(tài)時(shí)是分子晶體,熔化時(shí)破壞的是范德華力,與化學(xué)鍵無(wú)關(guān);C項(xiàng),SiC和SiO2都是共價(jià)晶體,熔化時(shí)斷裂的是共價(jià)鍵,與化學(xué)鍵有關(guān);D項(xiàng),Cl2和I2在固態(tài)時(shí)都是分子晶體,熔化時(shí)破壞的是范德華力,與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)。9(2019成都模擬)幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)()數(shù)據(jù)如表所示:A組熔點(diǎn)/B組熔點(diǎn)/C組熔點(diǎn)/D組熔點(diǎn)/金剛石:>3 550Li:181HF:83NaCl硅晶體:1 410Na:98HCl:115KCl硼晶體:2 300K:64HBr:89RbCl二氧化硅:1 732Rb:39HI:51MgO:2 800據(jù)此回答下列問(wèn)題:(1)由表格中數(shù)據(jù)可知,A組中物質(zhì)的熔點(diǎn)普遍偏高,A組物質(zhì)屬于_晶體,其熔化時(shí)克服的粒子間作用力是_;二氧化硅的熔點(diǎn)高于硅晶體,原因是_。(2)B組晶體中存在的作用力是_,其共同的物理性質(zhì)是_(填序號(hào))。有金屬光澤導(dǎo)電導(dǎo)熱具有延展性(3)C組中HF的熔點(diǎn)反常是由于_。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是_(填序號(hào))。硬度小水溶液能導(dǎo)電固體能導(dǎo)電熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi),MgO晶體的熔點(diǎn)高于其他三者,其原因是_。解析:(5)晶格能與離子所帶電荷數(shù)和離子半徑有關(guān),所帶電荷數(shù)越多,半徑越小,晶格能越大,晶體熔點(diǎn)越高。答案:(1)共價(jià)共價(jià)鍵SiO鍵的鍵長(zhǎng)小于SiSi鍵的,SiO2的鍵能大(2)金屬鍵(3)HF分子間能形成氫鍵,其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(4)(5)NaCl>KCl>RbClMgO為離子晶體,離子所帶電荷數(shù)越多,半徑越小,熔點(diǎn)越高10(1)(2017全國(guó)卷)K和Cr屬于同一周期, 且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低,原因是_。(2)(2017全國(guó)卷)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO23H2=CH3OHH2O)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi),原因是_。(3)(2016全國(guó)卷)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ,GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ,其原因是_。(4)(2015全國(guó)卷)單質(zhì)氧有兩種同素異形體,其中沸點(diǎn)高的是_(填分子式),原因是_。答案:(1)K的原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少,金屬鍵較弱(2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇多,CO2和H2均為非極性分子,CO2的相對(duì)分子質(zhì)量較大,范德華力較大(3)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體 (4)O3O3相對(duì)分子質(zhì)量較大,范德華力大11(1)Na2SO4的熔點(diǎn)為884 ,NaNO3的熔點(diǎn)為307 ,Na2SO4熔點(diǎn)更高的原因是_。(2)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石非常相似,金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)(填化學(xué)式)。(3)如表所示是一組物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù):有機(jī)物甲醇(CH3OH)丙烯(CH3CH=CH2)一氟甲烷(CH3F)相對(duì)分子質(zhì)量324234沸點(diǎn)/64.747.778.2甲醇相對(duì)分子質(zhì)量較小,沸點(diǎn)卻高于其他兩種物質(zhì)的原因是_。解析:(1)由于Na2SO4和NaNO3均為離子晶體,SO所帶電荷比NO的多,故Na2SO4熔點(diǎn)較高。(2)金剛石、晶體硅和金剛砂(碳化硅)均是共價(jià)晶體,原子半徑:C<Si,則熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镃>SiC>Si。(3)由于甲醇分子間存在氫鍵,從而導(dǎo)致甲醇沸點(diǎn)高。答案:(1)Na2SO4和NaNO3均為離子晶體,SO所帶電荷比NO的多,故熔點(diǎn)較高(2)C>SiC>Si(3)甲醇分子間存在氫鍵歸納拓展“兩角度”比較晶體熔、沸點(diǎn)的高低(1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律:共價(jià)晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高,汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。 (2)同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較共價(jià)晶體原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高,如熔點(diǎn):金剛石碳化硅硅。離子晶體一般地說(shuō),陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,晶體的熔、沸點(diǎn)越高,如熔點(diǎn):MgOMgCl2,NaClCsCl。分子晶體a分子間范德華力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高;具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常高,如H2OH2TeH2SeH2S。b組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔、沸點(diǎn)越高,如SnH4GeH4SiH4CH4。c組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近),其分子的極性越大,熔、沸點(diǎn)越高,如CH3ClCH3CH3。d同分異構(gòu)體,支鏈越多,熔、沸點(diǎn)越低,如正戊烷>異戊烷>新戊烷。金屬晶體金屬離子半徑越小,離子電荷數(shù)越多,其金屬鍵越強(qiáng),金屬晶體的熔、沸點(diǎn)越高,如熔、沸點(diǎn):NaMgAl。考點(diǎn)(二)五類常見(jiàn)晶體模型與晶胞計(jì)算 【精講精練快沖關(guān)】知能學(xué)通1典型晶體模型(1)共價(jià)晶體(金剛石和二氧化硅)金剛石晶體中,每個(gè)C與另外 4個(gè)C形成共價(jià)鍵,CC 鍵之間的夾角是10928,最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C 的金剛石中,形成的共價(jià)鍵有 2 mol。SiO2晶體中,每個(gè)Si原子與 4個(gè)O成鍵,每個(gè)O原子與 2個(gè)硅原子成鍵,最小的環(huán)是十二元環(huán),在“硅氧”四面體中,處于中心的是 Si原子,1 mol SiO2中含有 4 mol SiO鍵。(2)分子晶體干冰晶體中,每個(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子有 12個(gè)。冰的結(jié)構(gòu)模型中,每個(gè)水分子與相鄰的 4個(gè)水分子以氫鏈相連接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成 2 mol“氫鍵”。(3)離子晶體NaCl型:在晶體中,每個(gè)Na同時(shí)吸引 6個(gè)Cl,每個(gè)Cl同時(shí)吸引 6個(gè)Na,配位數(shù)為 6。每個(gè)晶胞含 4個(gè)Na和 4個(gè)Cl。CsCl型:在晶體中,每個(gè)Cl吸引 8個(gè)Cs,每個(gè)Cs吸引 8個(gè)Cl,配位數(shù)為 8。(4)石墨晶體石墨層狀晶體中,層與層之間的作用是分子間作用力,平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是 2,C原子采取的雜化方式是 sp2。2幾種常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目ANaCl(含 4個(gè)Na,4個(gè)Cl)。B干冰(含 4個(gè)CO2)。CCaF2(含 4個(gè)Ca2,8個(gè)F)。D金剛石(含 8個(gè)C)。E體心立方(含 2個(gè)原子)。F面心立方(含 4個(gè)原子)。題點(diǎn)練通1.石英晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖如圖所示,在含x mol SiO2的石英晶體中,含有SiO鍵為()Ax molB2x molC3x mol D4x mol解析:選DSiO2晶體中1個(gè)Si原子連接4個(gè)O原子形成4個(gè)SiO鍵,故x mol SiO2晶體中含有4x mol SiO鍵。2.某離子晶體的晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元如圖所示。X為陰離子,在正方體內(nèi),Y為陽(yáng)離子,分別在頂點(diǎn)和面心,則該晶體的化學(xué)式為()AY2X BYX2CY7X4 DY4X7解析:選BX在正方體內(nèi),晶胞中的8個(gè)X離子完全被這1個(gè)晶胞占有;Y分別在頂點(diǎn)和面心,頂點(diǎn)上的離子被1個(gè)晶胞占有,面心上的離子被1個(gè)晶胞占有,所以1個(gè)晶胞實(shí)際占有的Y離子為864,則該晶體的化學(xué)式為YX2。3金屬晶體中金屬原子有三種常見(jiàn)的堆積方式,六方堆積(鎂型)、面心立方堆積(銅型)和體心立方堆積(鉀型),圖a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu),其晶胞內(nèi)金屬原子個(gè)數(shù)比為( )A1184 B321C984 D21149解析:選Ba中原子個(gè)數(shù)12236,b中原子個(gè)數(shù)864,c中原子個(gè)數(shù)182,所以其原子個(gè)數(shù)比是642321。4.科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造出的化合物具有超導(dǎo)性能,其晶胞如圖所示。該化合物中的K原子和C60分子的個(gè)數(shù)比為()A31 B13C120 D201解析:選A根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷該晶胞中含C60分子數(shù)目為812,含K原子數(shù)目為266,所以K原子與C60分子的個(gè)數(shù)比為31。5某物質(zhì)的晶體中含有a、b、c三種元素,其排列方式如圖所示(其中前后兩面面心中的b元素的原子未能畫(huà)出)。則晶體中a、b、c的原子個(gè)數(shù)比為()A131 B231C221 D133解析:選A利用均攤法計(jì)算。據(jù)圖知,該正方體中a原子個(gè)數(shù)81,b原子個(gè)數(shù)63,c原子個(gè)數(shù)1,所以晶體中a、b、c的原子個(gè)數(shù)比為131。6(2015全國(guó)卷節(jié)選)碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)在石墨烯晶體中,每個(gè)C原子連接_個(gè)六元環(huán),每個(gè)六元環(huán)占有_個(gè)C原子。(2)在金剛石晶體中,C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個(gè)C原子連接_個(gè)六元環(huán),六元環(huán)中最多有_個(gè)C原子在同一平面。解析:(1)由石墨烯的結(jié)構(gòu)可知,每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán),每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為62。(2)由金剛石的結(jié)構(gòu)可知,每個(gè)C可參與形成4條CC鍵,其中任意兩條邊(共價(jià)鍵)可以構(gòu)成2個(gè)六元環(huán)。根據(jù)組合知識(shí)可知四條邊(共價(jià)鍵)任選其中兩條有6組,6212。因此每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)。六元環(huán)中C原子采取sp3雜化,為空間六邊形結(jié)構(gòu),最多有4個(gè)C原子位于同一平面。答案:(1)32(2)124方法規(guī)律晶胞中微粒的計(jì)算方法均攤法(1)原則:晶胞任意位置上的一個(gè)原子如果是被n個(gè)晶胞所共有,那么,每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)原子分得的份額就是。(2)方法:長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算非長(zhǎng)方體晶胞中粒子視具體情況而定,如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形,其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)被三個(gè)六邊形共有,每個(gè)六邊形占 。(3)圖示:注意在使用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒個(gè)數(shù)時(shí),要注意晶胞的形狀,不同形狀的晶胞,應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。7.(2018全國(guó)卷節(jié)選)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu),晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則Li2O的密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式)。解析:由題給圖示可知,Li位于晶胞內(nèi)部,O位于頂點(diǎn)和面心,因此一個(gè)晶胞有8個(gè)Li,O原子個(gè)數(shù)684。因此一個(gè)Li2O晶胞的質(zhì)量 g,一個(gè)晶胞的體積為(0.466 5107)3 cm3,即該晶體密度 gcm3。答案:8.(2018全國(guó)卷節(jié)選)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長(zhǎng)為a nm、FeS2相對(duì)式量為M、阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,其晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)gcm3;晶胞中Fe2位于S所形成的正八面體的體心,該正八面體的邊長(zhǎng)為_(kāi)nm。解析:分析晶胞結(jié)構(gòu)可知,F(xiàn)e2位于棱邊和體心,S位于頂點(diǎn)和面心,因此每個(gè)晶胞中含有的Fe2個(gè)數(shù)1214,每個(gè)晶胞中含有的S個(gè)數(shù)684,即每個(gè)晶胞中含有4個(gè)FeS2。一個(gè)晶胞的質(zhì)量 g,晶胞的體積(a107)3 cm3,該晶體密度 gcm31021 gcm3。正八面體的邊長(zhǎng)即為兩個(gè)面心點(diǎn)的距離,因此正八面體的邊長(zhǎng)為a nm。答案:1021a9.(2018全國(guó)卷節(jié)選)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示,這種堆積方式稱為_(kāi)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm,高為c cm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,Zn的密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式)。解析:金屬Zn晶體為六方最密堆積方式(A3型)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm,則六棱柱上下面的面積均為6a2 cm2,則六棱柱的體積為6a2c cm3,鋅原子在六棱柱的頂點(diǎn)、上下面心和晶胞內(nèi),一個(gè)晶胞含鋅原子個(gè)數(shù)12236,因此一個(gè)晶胞中Zn的質(zhì)量 g,由此可知,Zn的密度 gcm3。答案:六方最密堆積(A3型)10(2017全國(guó)卷節(jié)選)(1)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu),邊長(zhǎng)為a0.446 nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示。K與O間的最短距離為_(kāi) nm,與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為_(kāi)。(2)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于_位置,O處于_位置。解析:(1)二者間的最短距離為晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)的一半,即0.446 nm0.315 nm。由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心,所以與鉀緊鄰的氧原子有12個(gè)。(2)想象4個(gè)晶胞緊密堆積,則I處于頂角,O處于棱心,K處于體心。答案:(1)0.31512(2)體心棱心11(2017全國(guó)卷節(jié)選)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a0.420 nm,則r(O2)為_(kāi)nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a0.448 nm,則r(Mn2)為_(kāi) nm。解析:因?yàn)镺2采用面心立方最密堆積方式,所以面對(duì)角線長(zhǎng)度是O2半徑的4倍,則有 4r(O2)22a2,解得r(O2)0.420 nm0.148 nm;MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可得2r(Mn2)2r(O2)a,代入數(shù)據(jù)解得r(Mn2)0.076 nm。答案:0.1480.07612鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體材料,在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鍺單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)金剛石晶胞如圖1所示,其中含有_個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r,金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a,根據(jù)硬球接觸模型,則r_a,碳原子在晶胞中的空間占有率為_(kāi)(不要求計(jì)算結(jié)果)。(2)晶胞有兩個(gè)基本要素:原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置,如圖2為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0);B為;C為。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)。晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀,已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a565.76 pm,其密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式即可)。解析:(1)由金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子,面心上有6個(gè)C原子,頂點(diǎn)有8個(gè)C原子,所以金剛石晶胞中C原子數(shù)目為4688;若C原子半徑為r,金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a,根據(jù)硬球接觸模型,則正方體體對(duì)角線長(zhǎng)度的就是CC鍵的鍵長(zhǎng),即a2r,所以ra,碳原子在晶胞中的空間占有率。(2)對(duì)照晶胞圖示、坐標(biāo)系以及A、B、C的坐標(biāo),選A作為參照,觀察D在晶胞中的位置,由B、C的坐標(biāo)可以推知D的坐標(biāo)為。類似金剛石晶胞,1個(gè)Ge單晶的晶胞中含有8個(gè)鍺原子,則 gcm3 gcm3。答案:(1)8(2)13(2019廣東六校聯(lián)考)鐵、鈷、鎳的性質(zhì)非常相似,它們的化合物應(yīng)用十分廣泛?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)。鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多的是_。(2)CoCl2溶于氨水并通入空氣,可從溶液中結(jié)晶出橙黃色的Co(NH3)6Cl3晶體。該配合物中配體分子的立體構(gòu)型是_,其中心原子的雜化軌道類型為_(kāi)。(3)鐵、鎳易與CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4,F(xiàn)e(CO)5的熔點(diǎn)為253 K,沸點(diǎn)為376 K,則Ni(CO)4固體屬于_晶體,其中存在的化學(xué)鍵類型為_(kāi)。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同,Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm,則熔點(diǎn):NiO_(填“>”“<”或“”)FeO,原因是_。(5)Fe3O4晶體中,O2的重復(fù)排列方式如圖所示,該排列方式中存在著由如1、3、6、7的O2圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一半的Fe3填充在正四面體空隙中,F(xiàn)e2和另一半Fe3填充在正八面體空隙中,則Fe3O4晶體中,正四面體空隙數(shù)與O2數(shù)之比為_(kāi),有_%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。Fe3O4晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元,晶體密度為5.18 gcm3,則該晶胞參數(shù)a_pm。(寫(xiě)出表達(dá)式)解析:(1)鐵是26號(hào)元素,基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2;鈷、鎳的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式分別為3d74s2、3d84s2,三種元素原子的核外未成對(duì)電子數(shù)分別為4、3、2,未成對(duì)電子數(shù)最多的是鐵。(2)在Co(NH3)6Cl3晶體中配體分子是氨氣分子,氨氣分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)3(531)314,立體構(gòu)型是三角錐形,其中心原子的雜化軌道類型為sp3。(3)Fe(CO)5的熔點(diǎn)為253 K,沸點(diǎn)為376 K,熔沸點(diǎn)較低,因此Ni(CO)4的熔沸點(diǎn)也較低,Ni(CO)4固體屬于分子晶體;存在的化學(xué)鍵有配位鍵、共價(jià)鍵。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同,說(shuō)明二者都是離子晶體,離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān),離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高。由于Ni2的離子半徑小于Fe2的離子半徑,所以熔點(diǎn)是NiO>FeO。(5)結(jié)構(gòu)中如1、3、6、7的O2圍成的正四面體空隙有8個(gè),O2數(shù)目為864,故正四面體空隙數(shù)與O2數(shù)目之比為8421;如圖結(jié)構(gòu)單元中每個(gè)棱心均為正八面體空隙中心,每個(gè)棱心被圖示結(jié)構(gòu)單元所共用,故1個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元中正八面體空隙數(shù)目為1214,1個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有4個(gè)O2,故有2個(gè)Fe3和1個(gè)Fe2,由題可知1個(gè)Fe3和1個(gè)Fe2填充在正八面體空隙中,即還有2個(gè)正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子,有50%的正八面體空隙沒(méi)有填充陽(yáng)離子。晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元,1 mol晶胞的質(zhì)量為8g8232 g,則晶體密度5.18 gcm3,故a1010pm。答案:(1)3d64s2鐵(或Fe)(2)三角錐形sp3(3)分子配位鍵、共價(jià)鍵(4)>相同電荷的離子,半徑越小,離子間的靜電作用力越大,離子晶體的晶格能越大(5)21501010歸納拓展晶胞參數(shù)及相關(guān)計(jì)算 (1)晶胞參數(shù)晶胞的形狀和大小可用6個(gè)參數(shù)來(lái)表示,包含晶胞的3組棱長(zhǎng)a、b、c和3組棱相互間的夾角、。如立方晶胞中,晶胞參數(shù)abc,90。晶胞參數(shù)的計(jì)算(2)晶體密度的計(jì)算方法(3)空間利用率。(4)金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設(shè)棱長(zhǎng)為a)面對(duì)角線長(zhǎng)a。體對(duì)角線長(zhǎng)a。體心立方堆積4ra(r為原子半徑)。面心立方堆積4ra(r為原子半徑)。

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本文((新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 第四節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案(含解析).doc)為本站會(huì)員(tian****1990)主動(dòng)上傳,裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。 若此文所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請(qǐng)立即通知裝配圖網(wǎng)(點(diǎn)擊聯(lián)系客服),我們立即給予刪除!

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