【解密高考】 晶体结构与性质

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(3)离子晶体
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一般地说，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： MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。 (4)分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分 子晶体熔、沸点反常的高，如 H2O>H2Te>H2Se>H2S。 ②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 SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
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晶体的常识
1.晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别
晶体 结构特征 性质 特征 二者 区别 方法 自范性 熔点 非晶体 结构微粒周期性有序 结构微粒无序排列 排列 有 较固定 无 不固定
异同表现
间接方法 科学方法
各向异性
看是否有固定的熔点
各向同性
对固体进行X－射线衍射实验
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(2)获得晶体的三条途径 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)。 ③溶质从溶液中析出。 2．晶胞 (1)晶胞与晶体的关系 ①晶胞是描述晶体结构的基本单元。 ②数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。
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(3)晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y 形成的夹角∠XYX 是 ________。 (4)设该晶体的摩尔质量为 M g/ mol，晶体密度为 ρ g/cm3， 阿伏加德罗常数的值为 NA，则晶体中两个距离最近的 X 中心间 距为________cm。
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解密高考 〔解析〕
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(1)同时吸引的原子个数指在某原子周围距离最
近的其他种类的原子个数，观察图可知，Y 位于立方体的体心， X 位于立方体的顶点，每个 Y 同时吸引着 4 个 X，而每个 X 同 时被 8 个立方体共用， 每个立方体的体心都有 1 个 Y， 所以每个 X 同时吸引着 8 个 Y，晶体的化学式应为阴、阳离子的个数比， X、Y 的个数比为 4：8，所以化学式为 XY2 或 Y2X。 (2)以标注 X 为标准，在该晶胞中与它距离最近且相等的其
②水溶液能导电
③固体能导电
④熔融状态
〔解析〕
通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶
体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解 释离子晶体熔点高低的原因。
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〔答案〕
(1)原子
共价键
(2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多 (只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④
构成 粒子
结 构 粒子间 分子间的作 的相互 用力 作用力
共价键
金属键
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离子键
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密度 硬度
较小 较小
较大 很大
有的很大， 有的很小 有的很大， 有的很小
较大 较大
熔、 沸点 性 质 溶解性
导电、 传热性 延展性
较低
相似 相溶
很高
难溶于任 何溶剂
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【例 2】
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(2014· 青岛一模)现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组 金刚石：3550 硅晶体：1410
B组 C组 D组 Li：181 HF：－83 NaCl：801 Na：98 HCl：－115 KCl：776 HBr：－89 RbCl：718 HI：－51 CsCl：645
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3 M M 1 利用质量相等列等式为： × ＝ρ×a3。a＝ ，晶 NA 2 2NAρ 3 体 中 两 个距 离 最 近的 X 之 间 的 距 离为 2 a ＝ 2 · 3 2M 。 NAρ M ＝ 2NAρ
〔答案〕 3 (4) 2M NAρ
的中心，可联系 CH4 的键角，知∠XYX＝109° 28′。 (4)解此类问题比较简便的方法是把摩尔质量表示出来。摩 尔质量在数值上即为 1 mol 物质的质量， 等于 1 个粒子的质量乘 以 NA，而 1 个粒子的质量等于 1 个粒子的体积乘以密度。设正 方体的边长为 a， 每个 X 被 8 个正方体共用， 每个正方体实际独 1 1 占 X：4× ＝ ，且晶体的化学式为 XY2(或 Y2X)，由 X 的数目 8 2 可知每个粒子的体积为正方体体积的 2 倍，则 a3×2×ρ×NA＝ 1 M 或由一个晶胞中含 个“XY2”， 2
硼晶体：2300 K：64 二氧化硅：1723 Rb：39
据此回答下列问题： (1)A 组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用 力是________。 (2)B 组晶体共同的物理性质是________(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
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(4)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但 结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键， SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分 析，为何C、O原子间能形成上述π键，而Si、O原子间不能形 成上述π键：_________________________________________， SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点 CO2________SiO2(填“<”、“＝”或“>”)。
他 X 有 3 个。标注 X 被 8 个晶胞共用，而与它距离最近且相等 的其他 X 又都用了两次，故与标注 X 距离最近且相等的其他 X 3× 8 共有 ＝12 个。 2
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解密高考 高三大一轮复习 · 人教版 ·化学 (3)若将 4 个 X 连接，构成 1 个正四面体，Y 位于正四面体
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(3)C 组中 HF 熔点反常是由于____________________。 (4)D 组晶体可能具有的性质是________(填序号)。 ①硬度小 能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl >CsCl，其原因解释为____________________________。
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③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极 性越大，其熔、沸点越高，如 CO>N2，CH3OH>CH3CH3。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
(5)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属 熔、沸点就越高，如 Na<Mg<Al。
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(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为_______(填 元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体 相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是___________________ _____________________。Na、M、Ca三种晶体共同的物理性 质是________(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
一部分非金 属单质(如金 刚石、硅、 晶体硼)，一 部分非金属 化合物(如 SiC、SiO2)
金属单 质与合 金 (如 Na、 Al、 Fe、青 铜)
金属氧化 物 (如 K2 O、 Na2O)、强 碱 (如 KOH、 NaOH)、 绝大部分 盐 (如 NaCl)
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(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MO、CO2、M六种晶体 的组成微粒分别是________________________________，熔化 时克服的微粒间的作用力是___________________________ ____________________________________。
有的很高， 有的很低
难溶于常见 溶剂 电和热的良 导体 良好
较高
大多易溶于水 等极性溶剂 晶体不导电， 水溶液或熔融 态导电 无
一般不导 一般不具 电，溶于水 有导电性 后有的导电 无 无
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物质 类别 及举 例
大多数非金属 单质(如P4、 Cl2)、气态氢化 物、酸(如 HCl、H2SO4)、 非金属氧化物 (如SO2、CO2， SiO2除外)、绝 大多数有机物 (如CH4，有机 盐除外)
(1)4
8
XY2( 或 Y2X)
(2)12
(3)109° 28′
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【即时突破 1】
(2014· 银川一中月考)某
离子晶体的晶胞结构如图所示， 则该离子晶体 的化学式为( A．AB12C8 C．AB2C3 ) B．ABC3 D．AB3C
1 1 解析：N(A)＝1，N(B)＝12× ＝3，N(C)＝8× ＝1，则晶 4 8 体中 A、B、C 的原子个数之比为 1∶3∶1，即 AB3C。
＋
(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb
)<r(Cs＋)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能
越大，熔点就越高
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【即时突破2】 极其重要的地位。
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(2014· 吉林防真)C和Si元素在化学中占有
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式 __________________。从电负性角度分析，C、Si和O元素的非 金属活泼性由强至弱的顺序为________。 (2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式 为________，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的 熔沸点高低顺序是________。
答案：D
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晶体的基本类型和性质比较
1.晶体的基本类型和性质比较
类型 比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
概念
原子之间以 阳离子和 分子间靠分 金属阳离子和 共价键结合 阴离子通 子间作用力 自由电子以金 而形成的具 过离子键 结合而形成 属键结合而形 有空间网状 结合而形 的晶体 成的晶体 结构的晶体 成的晶体 分子 原子 金属阳离子、 阴、阳离 自由电子 子
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解密高考 高三大一轮复习 · 人教版 ·化学 (2)晶胞中粒子数目的计算方法
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【例1】
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(2014· 石家庄一模)某离子晶体晶胞的结构如右图
所示。X(•)位于立方体顶点，Y(•)位于立方体中心。试分析：
(1)晶体中每个Y同时吸引着________个X，每个X同时吸引 着________个Y，该晶体的化学式为________。 (2)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 ________个。
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第三章
晶体结构与性质
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考纲导引 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。 4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构 微粒、微粒间作用力的区别。
2.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体>离子 晶体>分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高， 汞、铯等熔、沸点很低。 (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中， 原子半径小的键长短， 键能大， 晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>碳化硅>硅。