2020届高考化学总复习专题突破晶体结构与性质晶胞的相关计算.docx
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- 2020 高考 化学 复习 专题 突破 晶体结构 性质 晶胞 相关 计算
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1、2020届高考化学总复习专题突破晶体结构与性质晶胞的相关计算【核心透析】核心一 晶体结构与性质1.熟悉各类晶体的典型代表,并能用均摊法确定晶胞的化学组成:(3)离子晶体(4)金属晶体2.晶体密度及微粒间距离的计算:若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol该晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);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a3NA g,因此有xM=a3NA。【答题技法】1.明确晶体类型的判断方法:(1)依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进行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶
2、体属于分子晶体,由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体,由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体,由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。(2)依据各类晶体的特征性质判断。如低熔沸点的晶体属于分子晶体;熔沸点较高、且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体。熔沸点很高,不导电,不溶于水,硬度大的晶体属于原子晶体,能导热、导电,具有延展性的晶体属于金属晶体。2.突破晶体熔、沸点高低的比较:(1)一般情况下,不同类型晶体的熔沸点高低的比较规律:原子晶体离子晶体分子晶体,如金刚石NaClCl2;金属晶体的熔、沸点差别很大,如金属钨、铂等熔点很高,汞、铯等熔点很低。(2)原子
3、晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔沸点越高。如熔点:金刚石碳化硅硅。(3)离子晶体一般来说,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,其晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgONaClCsCl。(4)分子晶体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。如SnH4GeH4SiH4CH4。具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。如H2OH2S。组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),分子极性越大,其熔、沸点越高。如CON2,CH3OHCH3CH3。同分异构体分子中,支链越少,其熔沸点就越高,如正戊烷异戊烷新戊烷。(5)金属晶体
4、金属阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,金属键越强,金属熔沸点就越高。如熔沸点:AlMgNa。【题型突破】题型1 微粒作用与晶体结构例1.(1)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因是_。2)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是_。(3)GaAs的熔点为1 238,密度为 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(4)GaF3的熔点高于1 000, GaCl3的熔点为77.9,其原因是_。【解析】(1)S8与SO2均为分子晶体,而S8相对分子质量大,因此分子间范德华力强,所
5、以其熔沸点比SO2高。(2)K和Cr都属于金属晶体,Cr的价电子数多,半径小,金属键强,所以K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(3)因为GaAs的熔点为1 238,熔点很高,晶体结构为立体网状结构,所以GaAs为原子晶体,其中Ga与As以共价键键合。(4)GaF3为离子晶体,靠比较强的离子键结合,GaCl3为分子晶体,靠很弱的范德华力结合,所以GaF3的熔点高。答案:(1)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)原子晶体共价(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体例2.(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点
6、为376 K,其固体属于_晶体。(2)c(氧)和e(铜)形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为_。H、N、O、S、Cu元素形成的一种11型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。化合物中,阴离子为_,阳离子中存在的化学键类型有_;该化合物加热时首先失去的组分_,判断理由是_。【解析】(1)该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,熔沸点较低,所以为分子晶体。(2)晶胞中氧原子有1+8 =2;铜原子的个数为4,因此该晶体为氧化亚铜,其中铜原子为+1价;这5种元素形成的一种11型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,则阴离子为硫酸根,根据阳离子的
7、结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子,四个氨分子,两个水分子,因此该物质的化学式为Cu(NH3)4(H2O)2SO4,阳离子中存在配位键和共价键,该化合物加热时首先失去水,原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。答案:(1)分子(2)+1 SO42- 共价键和配位键H2OH2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱题型2 晶体结构的有关计算例1.(1)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm,FeS2的相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为_gcm-3;晶胞中Fe2+位于S22- 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为_nm。(2)KI
8、O3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a=0.446nm,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_nm,与K紧邻的O个数为_。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_位置,O处于_位置。(3)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:在石墨烯晶体中,每个C原子连接_个六元环,每个六元环占有_个C原子。在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接_个六元环,六元环中最多有_个C原子在同一平面。(3)根据均摊法来计算。石墨烯晶体中,每个碳原子被3个六元环共有,每个六元环占有
9、的碳原子数是6=2;每个碳原子与周围的4个碳原子形成4个共价键,最小的环为六元环,每个共价键被3个六元环共用,所以一个碳原子可连接12个六元环;六元环呈船式或椅式结构,所以六元环中最多有4个碳原子共面。例2.(1)硅的某种单质的晶胞如图所示。若该硅晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为_cm(用代数式表示即可)。(2)科学家发现硼化镁在39 K时呈超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。如图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同
10、一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为_。(3)钛晶体的晶胞如图所示,其配位数为_。假设该晶胞中的钛原子的直径为a pm,NA为阿伏加德罗常数,请列式表示该晶体的密度为_ gcm-3。Ar(Ti)=48(2) 根据投影可知,1个硼原子为3个镁原子共用,故属于一个镁原子的硼原子为 ,1个镁原子为6个硼原子共用,故属于一个硼原子的镁原子为,由此可知镁、硼原子个数比=12,硼化镁的化学式为MgB2。(3)由钛晶体的晶胞结构可知,为六方最密堆积,钛原子配位数为12,晶胞体内钛原子与如图虚线连接的钛原子形成正四面体结构: ,假设该晶胞中的钛原子的直径为a pm,则正四面体的棱长为a pm,正四面体如【核
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