高中化学第3章晶体结构与性质章末复习课课件新人教版选择性必修2

加德罗常数的值为NA,化合物X的密度
ρ=
436×1030
A
g·cm-3(用含NA的代数式表示)。
解析 (1)①基于物质熔点和电负性的化学键类型判断
②基于晶胞图示证据的配位数判断
③基于定义表达式的密度计算
(2)①基于晶胞图示证据的微粒个数判断
②基于定义表达式的密度计算
(3)①基于均摊法的化学式判断和基于守恒的化学方程式书写
O
(填元素符号)。
解析 (1)注意[Fe(NO)(H2O)5]2+中N原子与Fe2+形成配位键即可。
(2)[Ni(NH3)6]2+为配离子,Ni2+与NH3之间形成的是配位键。配体NH3中提
供孤电子对的为N。
(3)[Zn(CN)4]2-中,Zn2+提供空轨道,CN-中的C原子提供孤电子对,形成配位
键,据此可写出该结构。
(4)该配离子中Cu2+提供空轨道,O提供孤电子对,故配位原子为O。
维骨架结构的共价晶体。
(5)Fe(CO)5的熔、沸点较低,符合分子晶体的特点,故其固体为分子晶体。
[对点训练1]
有A、B、C三种晶体,分别由C、H、Na、Cl四种元素中的一种或几种形
成,对这三种晶体进行实验,结果如表所示。
晶体 熔点/℃
硬度
水溶性 导电性
水溶液与Ag+反应
A
801
较大
易溶
水溶液(或熔融)导电
(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
AlF3的晶体结构
(2)(2023·北京卷)MgS2O3·6H2O的晶胞形状为长方体,边长分别为a nm、b
nm、c nm,结构如图所示。
晶胞中的[Mg(H2O)6]2+个数为
。已知MgS2O3·6H2O的摩尔质量是
4
21
×
10
M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为 A
(1)(2021·浙江1月选考)金属镓(Ga)位于元素周期表中第四周期第ⅢA族,其
卤化物的熔点如下表:
化学式
GaF3
GaCl3
GaBr3
熔点/℃
>1 000
77.75
122.3
GaF3熔点比GaCl3熔点高很多的原因是
GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子键强于分子间作用力
。
(2)(2022·全国乙卷)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体
晶体,所以B为金刚石;根据C的熔点很低、硬度很小,液态不导电,判断其常
温下为气体,易溶于水,水溶液与Ag+反应有白色沉淀生成,所以C为HCl。
③A为NaCl,NaCl为离子化合物,晶体中粒子间的作用力为离子键;B为金刚
石(C),金刚石为共价晶体,原子间以共价键结合。
☞考点二 晶体的性质比较
例2 (1)(2023·全国乙卷)已知一些物质的熔点数据如下表:
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☞考点一 晶体类型的判断
例1
(1)(2023·全国甲卷)如图所示的几种碳单质,它们互为 同素异形体 ,
其中属于共价晶体的是 金刚石 ,C60间的作用力是 范德华力 。
(2)(2021·全国甲卷)单晶硅的晶体类型为 共价晶体
。
(3)Sn为第ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4
物质
NaCl
SiCl4
GeCl4
SnCl4
熔点/℃
800.7
-68.8
-51.5
-34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是
NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体 。分析同族元素的氯化物SiCl4、
GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因
。
SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点依次升高,三者均为分子晶体,范德华力随着相对
基S原子含有孤电子对,能做配位原子
(2)(2021·全国乙卷)三价铬离子能形成多种配位化合物。
[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是 N、O、Cl
中心离子的配位数为
6
。
,
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环
而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol该配合
(3)根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子或原子通过螯合配
位成环而形成的配合物为螯合物”,故该配合物中通过螯合作用形成的配
位键有6 mol;该螯合物中N原子的杂化方式都是sp2杂化,故该物质中N的杂
化方式有1种。
(4)乙二胺中两个N原子提供孤电子对与镁离子或铜离子形成稳定的配位
键,故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子,且Cu2+含有的空
②基于定义表达式的密度计算
[对点训练3]
(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立
方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是
( C )
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
解析 (1)同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。题图所示的几种
碳单质,它们的组成元素均为碳元素,因此,它们互为同素异形体;其中金刚
石属于共价晶体,石墨属于混合型晶体,C60属于分子晶体,碳纳米管不属于
共价晶体;C60间的作用力是范德华力。
(2)单晶硅是硅原子间以共价键相互结合形成的具有共价键三维骨架结构
的共价晶体。
(3)Sn为第ⅣA族元素,最外层有4个电子,SnCl4的中心原子Sn的价层电子对
数为4+
4-4×1
2
=4,其中成键电子对数为4,无孤电子对,故SnCl4的空间结构为
正四面体形。由常温常压下SnCl4为液体可知SnCl4符合分子晶体的特点,
故其固体为分子晶体。
(4)由GaAs的熔点知,As原子与Ga原子以共价键结合,形成了具有共价键三
白色沉淀
B
3 550
很大
不溶
不导电
不反应
C
-114.2
很小
易溶
液态不导电
白色沉淀
(1)晶体的化学式分别为A
NaCl
;C
。
HCl
(2)晶体的类型分别为
A
离子晶体
;B
共价晶体
;C
分子晶体
(3)A、B晶体中粒子间的作用力分别为 离子键
。
、 共价键 。
解析 ①A的熔点较高,熔融状态下能导电,为离子晶体;B的熔点很高、硬度
X和红棕色液体Y。X为
CsCl
。解释X的熔点比Y高的原因:
CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体,所以CsCl的熔点高于ICl
。
(3)(2021·山东卷)OF2的熔、沸点 低于 (填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是
OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,熔、沸点高 。
解析 (1)F元素的非金属性比Cl元素的强,比较题表中GaF3和GaCl3的熔点
分子质量的增加而增大,使得熔点依次升高
(2)(2022·浙江6月选考)金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比
NaH的强,原因是
Na+半径小于K+,Na+与H-的离子键作用强,H-更难失电子,还原性更弱
。
(3)(2022·浙江1月选考)四种晶体的熔点数据如下表:
物质
CF4
SiF4
BF3
AlF3
2.17×1032
D.晶体的密度为 3
·A
g·cm-3
解析 根据晶胞结构可知,K 个数为
中 C 个数为
1
8× =1,Ca
8
1
12×2=6,故其最简化学式为
个数为 1,B 个数为
1
12× =6,其
2
KCaB6C6,A 正确;根据晶胞结构可
知,K+位于晶胞顶角,Ca2+位于体心,每个 K+为 8 个晶胞共用,则晶体中与 K+
很大、不导电、不溶于水,为共价晶体;C熔点很低、硬度很小,为分子晶体。
②A、B、C三种晶体,分别由C、H、Na、Cl四种元素中的一种或几种形
成。根据A的水溶液与Ag+反应有白色沉淀,说明A的水溶液中有Cl-,其水
溶液或熔融状态下可以导电,又因为其硬度较大,熔点较高,所以A为NaCl;
根据B的熔点很高、硬度很大、不导电、不溶于水,可判断其应该为共价
可知,GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,GaF3的熔点是由较强的离子键决
定的,GaCl3的熔点是由较弱的分子间作用力决定的,故GaF3的熔点比GaCl3
的熔点高很多。
(2)红棕色液体Y应为ICl,因此无色晶体X应为CsCl,其反应的化学方程式为
CsICl2
高于ICl。
CsCl+ICl。因CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体,所以CsCl的熔点
☞考点三 晶体结构的分析与有关计算
例3 (1)(2023·全国甲卷)AlF3的熔点为1 090 ℃,
远高于AlCl3的192 ℃,由此可以判断铝氟之间的
化学键为 离子 键。AlF3结构属立方晶系,晶胞
如图所示,F-的配位数为
pm,晶体密度ρ=
84×030
A · 3
2
。若晶胞参数为a
g·cm-3
☞考点四 配合物理论
2-
例 4 (1)(2023·北京卷)浸金时,S2O3 作为配体可提供孤电子对与 Au+形成
[Au(S2O3)2] 。分别判断
3-
2S2O3 中的中心
子并说明理由:
S 原子和端基 S 原子能否做配位原
。
S2O23 中的中心原子S的价层电子对数为4,无孤电子对,不能做配位原子;端
轨道数多于Mg2+,所以Cu2+与乙二胺形成的化合物较稳定。
[对点训练4]
(高考组合)(1)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原
子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图(如图所示)的相
应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与
配位键
NH3之间形成的化学键称为
,提供孤电子对的成键原子是
N
。
(3)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间结构,
[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为
。
(4)Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为
为无色液体,SnCl4空间结构为 正四面体形,其固体的晶体类型为分子晶体。
(4)GaAs的熔点为1 238 ℃,密度为ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体
的类型为
共价晶体
,Ga与As以
共价
键结合。
(5)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其
固体属于 分子 晶体。
最近且距离相等的 Ca2+有 8 个,B 正确;根据晶胞结构可知,晶胞中 B 和 C 原
子构成的多面体有 14 个面,C 错误;根据选项 A 分析可知,该晶胞最简化学
式为 KCaB6C6,则 1
2.17×1032
3 ·A
217
个晶胞质量为
A
g·cm-3,D 正确。
g,晶胞体积为 a3×10-30cm3,则其密度为
g·cm-3。
(1 nm=10-7 cm)
4
(3)(2023·山东卷)一定条件下,CuCl2、K和F2反
应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系,晶
胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c,α=β=γ=90°),
其中Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式为
CuCl2+4K+2F2══K2CuF4+2KCl 。若阿伏
熔点/℃
-183
-90
-127
>1 000
CF4和SiF4熔点相差较小,BF3和AlF3熔点相差较大,原因是
。
CF4和SiF4都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差
较小;BF3通过分子间作用力形成分子晶体,AlF3通过离子键形成离子晶体,
破坏离子键需要能量更多,所以熔点相差较大
[对点训练2]
物中通过螯合作用形成的配位键有
式有
1
种。
6
mol,该螯合物中N的杂化方
(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,能与Mg2+、Cu2+等金属离
子形成稳定环状离子,其原因是
乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键 ,其中与乙二胺形
成的化合物稳定性相对较高的是
Cu2+
(填“Mg2+”或“Cu2+”)。
解析 (1)具有孤电子对的原子就可以给中心原子提供电子配位。S2O23 中的
中心原子S的价层电子对数为4,无孤电子对,不能做配位原子;端基S原子含
有孤电子对,能做配位原子。
(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中,Cr3+是中心离子,NH3、H2O、Cl-提供孤电子对
与Cr3+形成配位键,中心离子的配位数为3+2+1=6。