2019-2020同步苏教化学选修三讲义：专题3 专题复习课 Word版含答案.pdf

硫化 锌晶
体
晶体中微粒分布详解 每 8 个 Cs＋、8 个 Cl－各自构成立方体，每个离 子被 8 个带相反电荷的离子包围。在每个 Cs＋周
3 围最近的且等距离( a)的 Cl－有 8 个，在每个 Cs
2 ＋周围最近的且等距离(a)的 Cs＋有 6 个(上、下、 左、右、前、后)，在每个 Cl－周围最近的且等距 离(a)的 Cl－也有 6 个 Zn2＋、S2－的配位数均为 4；每个晶胞中含 4 个 Zn2 ＋、4 个 S2－；与 Zn2＋紧邻的 4 个 S2－构成一个正 四面体；Zn2＋与 S2－之间的距离为晶胞体对角线
1 长的
4
二氧 化碳 晶体
金刚 石晶
体
石墨晶 体
SiO2 晶 体
晶体中，顶点有 8 个 CO2，面心有 6 个 CO2。在 2
每个 CO2 周围等距离( 2 a，a 为立方体棱长)且 最近的 CO2 有 12 个(同层 4 个、上层 4 个、下层 4 个) 每个 C 采用 sp3 杂化轨道，与另外 4 个 C 以共价 键结合，前者位于正四面体中心，后 4 个 C 位于 正四面体顶点。晶体中均为 C—C 键，键长相等、 键角相等(109.5°)；晶体中最小碳环由 6 个 C 组成 且 6 个 C 不在同一平面内；晶体中每个 C 参与了 4 个 C—C 键的形成，每 2 个 C 形成 1 个 C—C 键， 故碳原子数与 C—C 键个数之比为 1∶2 层内存在共价键、大 π 键，层间以范德华力结合， 兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。 在层内，每个 C 采用 sp2杂化轨道与邻近的 3 个 C 形成 C—C 键，构成正六边形，键长相等，键角 相等(均为 120°)；在晶体中，每个 C 参与了 3 个 C—C 键的形成，每 2 个 C 形成 1 个 C—C 键，
4
结构可知晶胞中含有镁原子的个数是 8×1/8＋6×1/2＋4＝8，则 Cu 原子个数 16，
8 × 24＋16 × 64
晶胞的质量是
NA
g。 由 于 边 长 是 a pm， 则 MgCu2 的 密 度 是
8 × 24＋16 × 64 g·cm－3。
NAa3 × 10－30
2 3 8 × 24＋16 × 64
( )1
故晶体中硅原子与氧原子个数比为 1∶ 4 × 2
＝1∶2
有关晶体结构类题的解题思路 有关晶体结构(晶胞)的计算是结构化学题的难点，此类题能很好地考查同学们 的观察、分析、推理和空间想象能力，而且常与数学学科知识结合，考查学生运 用数学知识、方法解决化学问题的能力，因而有关晶体结构的计算是高考的热点。 其中常考内容为晶胞密度计算、晶胞参数计算、微粒之间的距离计算、配位数、 物质化学式的计算等。 解答这类题的关键是准确判断晶胞种类、计算晶胞内微粒的数目、运用微粒 之间的空间关系等。 1．准确分析晶胞类型 高考中体心立方晶胞和面心立方晶胞出现的频率最高，偶尔有六方晶胞和简 单立方晶胞出现。通过审题、观察晶胞图形及晶胞中微粒的空间位置，准确地判 断该晶胞所属类型是解此类题的基础。 2．准确计算晶胞内微粒的数目 运用“切割法”准确计算晶胞内的各种微粒的数目，是计算物质化学式、晶 胞密度、晶胞参数等问题的关键。 3．灵活运用数学方法计算晶胞参数 灵活运用面对角线法、体对角线法、三角函数法、比例法等，求取微粒间的 距离、晶胞参数(边长或点坐标)，借助密度计算公式求取晶胞密度、阿伏加德罗常 数等具体问题。 4．运用晶胞平移复制方法解决配位数问题 一般利用晶胞空间平移的方法，选择顶点、面心、棱上、体心的微粒，求其 周围最近且等距离的原子或离子数，即为配位数；常见的配位数为 4、6、8、12 等。 对于离子晶体，阴、阳离子的配位数之比等于其所带电荷绝对值之比，因此，在 求配位数时，可先求出容易观察的离子的配位数，再根据电荷绝对值的比值求另 一离子的配位数。 5．原子参与成环数 近几年，晶胞中某原子参与成环数的分析，已经进入了高考的试题中。此类 题要求学生有较强的空间想象能力及数学计算能力。 【典例 5】 (2019·全国Ⅰ卷，节选)图(a)是 MgCu2 的拉维斯结构，Mg 以金 刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的 Cu。
墨为导体)
不良
晶体、熔融 均导电
的性 传热
不良
不良
不良
良
质性
延展
不良
不良
不良
良
性
溶解 性
易溶于极 性溶剂， 难溶于有
机溶剂
不溶于 任何溶
剂
“相似 相溶”
难溶(Na 等 与水反应)
典型实例
NaCl、KBr
单质：金 刚石等； 化合物： SiO2 等
单质：O2； 化合物：
干冰
Na、Mg
【典例 3】 (2019·全国Ⅰ卷)一些氧化物的熔点如下表所示：
(a) (b)
[解析] 根据晶胞结构可知 Cu 原子之间最短距离为面对角线的 1/4，由于边
2 长是 a pm，则面对角线是 2a pm，则 x＝ a pm；Mg 原子之间最短距离为体
4
3 对角线的 1/4，由于边长是 a pm，则体对角线是 3a pm，则 y＝ a；根据晶胞
A．C3N4 晶体是分子晶体 B．C3N4 晶体中 C—N 键的键长比金刚石中 C—C 键的键长要长 C．C3N4 晶体中每个 C 原子连接 4 个 N 原子，而每个 N 原子连接 3 个 C 原 子 D．C3N4 晶体中微粒间通过离子键结合 C
常见晶体的结构类型及相关分析
晶体 晶体结构示意图
氯化铯 晶体
C．CO2 和 SiO2 都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D．该族元素的主要化合价是＋4 和＋2
B 2．化学键与物质类别的关系
(1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体硅、
氮气等。
(2)只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如 HCl、
NH3 等。 (3)既有极性键又有非极性键的物质，如 H2O2、C2H2、C2H6 等。 (4)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如 MgO、NaCl 中只含有
分子的稳定性，原子 晶体的熔沸点、硬度 金属单质的熔沸点等 等
非金属单质，如 H2；
存在
共价化合物，如 HCl；
离子化合物，如 NaCl
(举例)
离子化合物，如
金属单质，如 Na
NaOH 【典例 1】 对于ⅣA 族元素，下列叙述中不正确的是( )
A．SiO2 和 CO2 中，Si 和 O、C 和 O 之间都是共价键 B．C、Si 和 Ge 的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是 8
3．离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系
化学键的种类
实例
非金属
无化学键
稀有气体分子(单原子分子)He、Ne
单质
非极性共价键
O===O、Cl—Cl、H—H(均为非极性分子)
只有共价键
极性分子：
、
共价化
合物
特例：AlCl3
非极性分子：
、O===C===O
只有离子键
离子化 合物
离子键、极性共价键 离子键、非极性共价键
离子键、极性共价键、配 位键
【典例 2】 下列叙述正确的是( ) A．两种非金属原子间不可能形成离子键 B．非金属原子间不可能形成离子化合物 C．离子化合物中不可能有共价键 D．共价化合物中可能有离子键 A
晶体类型及其结构与性质 晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、延 展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决 定的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。
1 故每个正六边形平均只占有 6× ＝2 个 C，碳原
3 子个数与 C—C 键个数之比为 2∶3 每个 Si 与 4 个 O 结合，Si 在正四面体的中心，4 个 O 位于正四面体的顶点；同时每个 O 被 2 个正 四面体所共用。正四面体内键角为 109.5°，每个 正四面体占有 1 个完整的 Si,4 个“半氧原子”，
②金属键不一定就比分子间作用力强。如汞常温下为液态，就说明汞中的金 属键很弱。
③具有金属光泽且能导电的单质不一定就是金属，如石墨能导电，有金属光 泽，却属于非金属。
【典例 4】 已知 C3N4 晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以 单键结合。下列关于 C3N4 晶体的说法正确的是( )
1．四类晶体的结构和性质比较
类型 离子晶体
比较
原子晶体 分子晶体
金属晶体
构成晶体的粒 阴、阳离子
子
原子
分子
金属阳离子、 自由电子
粒子间的作用
离子键(强) 力
共价键
分子间 作用力
金属键
熔、沸 点
较高
很高
一般较高，少部分 低小
物质
导电 性
熔融或水溶 液导电
绝缘体(少部 分半导体，石
[答案] a a
金属阳离子和自由电 子之间的静电作用
形成 条件
活泼金属和活泼非金 属化合时形成离子键
非金属元素形成单质 或化合物时形成共价 键
能形成自由电子
键的 离子电荷数越大，离 原子半径越小，共用 金属阳离子半径越
强弱 子半径越小，键能越 电子对数越多，键能 小，离子所带电荷数
判断 大
越大
越多，金属键越强
影响 离子化合物的熔沸 性质 点、硬度等
化学键类型及其与物质类别的关系
1.化学键类型及其比较
离子键
共价键
金属键
概念
阴、阳离子间通过静 电作用所形成的化学 键
原子间通过共用电子 对(电子云重叠)所形 成的化学键
金属阳离子和自由电 子之间的静电作用
成键 微粒
阴、阳离子
原子
金属阳离子、自由电 子
作用 本质
阴、阳离子间的静电 作用
共用电子对(电子云 重叠)两原子核产生 的电性作用
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 －75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因________________________________ _______________________________________________________________。 [答案] 离子晶体的熔点大于分子晶体，Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2 为分子晶体；晶格能 MgO>Li2O，分子间作用力(分子量)P4O6>SO2 2．晶体类型与化学键的关系 (1)离子晶体与化学键的关系 ①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子 晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。 ②含有离子键的化合物一定是离子化合物。 ③离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子。如结晶水 合物。 ④离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。 ⑤非金属元素也可以形成离子化合物。如 NH4Cl、NH4NO3 等都是离子化合物。 (2)分子晶体与化学键的关系 ①分子晶体中一定含有分子间作用力。 ②稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只 含有分子间作用力。 ③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。 ④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔沸点、硬度、溶解性 等)，而共价键决定分子的化学性质。 (3)原子晶体与化学键的关系 ①原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。 ②原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种 元素的原子。 ③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。 ④含有共价键的化合物不一定是共价化合物。 ⑤原子晶体可以由极性键构成，也可以由非极性键构成。 (4)金属晶体与化学键的关系 ①金属晶体中一定有金属键，但有时也有不同程度的其他化学键。如合金中 可含有共价键。
离子键，NaOH、Na2O2、NH4Cl 中既含有离子键，又含有共价键。 (5)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。
(6)构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子
中不存在化学键。
(7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如 NH4Cl 等 。 (8)金属键只存在于金属单质或合金中。
图 (b)是 沿 立 方 格 子 对 角 面 取 得 的 截 图 。 可 见 ， Cu 原 子 之 间 最 短 距 离 x＝ ________pm，Mg 原子之间最短距离 y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 MgCu2 的密度是________g·cm－3(列出计算表达式)。