第三章 章末共享专题
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第三章 章末共享专题微专题一 常见晶体中的化学键与性质比较判断晶体中存在的作用力类型 (2)共价晶体(3)金属晶体—金属键—阳离子和自由电子之间特别提醒 ①稀有气体中不存在化学键。②石墨为混合晶体，存在非极性键(层内)、金属键、范德华力(层间)。 ③化学反应中，同时发生化学键的断裂和形成。[微训练一]1．“类推”是常用的学习方法，但有时会产生错误结论。下列类推的结论正确的是( )A．第ⅣA族元素氢化物沸点顺序是GeH4>SiH4>CH4，则第ⅤA族元素氢化物沸点顺序也是AsH3>PH3>NH3B．常见的氢化物是分子晶体，则所有氢化物都是分子晶体C．晶体中有阴离子，必有阳离子；则晶体中有阳离子，也必有阴离子D．第二周期元素氢化物稳定性顺序是HF>H2O>NH3，则第三周期元素氢化物稳定性顺序也是HCl>H2S>PH32．下列说法正确的是( )A．离子晶体必含有金属阳离子B．共价晶体中的共价键越强，熔点越高C．分子晶体中的共价键键能越大，熔、沸点越高D．金属晶体中的金属越活泼，金属键越强3．下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是( ) A．CaO与CO2 B．NaCl与HClC．SiC与SiO2 D．Cl2与I24．共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体①Na2O2 ②SiO2 ③石墨 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷，中含有以上其中两种作用力的是( )A．①②③ B．①③⑥C．②④⑥ D．①②③⑥5．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )A．金属键是金属离子与“电子气”之间的强烈作用，金属键无方向性和饱和性B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大D．氢键不是化学键而是一种较弱的作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间6．(双选)下列关于化学键及晶体的说法中，不正确的是( )A．Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高，是因为分子间作用力越来越大B．NaOH和NH4Cl化学键类型相同C．配位键在形成时，由成键双方各提供一个电子形成共用电子对D．石英晶体和干冰晶体熔沸点不同，是因为所含化学键类型不同7．(1)单质铜和镍是________键形成的晶体。 (2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2NF3＋3NH4F，则上述化学方程式中的前4种物质所属的晶体类型有________(填序号)。 a．混合晶体 b．分子晶体c．共价晶体 d．金属晶体(3)Si、Mg、Cl2晶体的熔点由高到低的顺序是________。(4)石墨晶体的结构如下图所示。①石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式为________，石墨属于________晶体。 ②石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。 (5)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是__________________________________。 (6)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______________________________________。 微专题二 常见的晶胞模型以及晶体计算1．常见的晶体结构模型 晶体晶体结构示意图晶体中微粒分布详解氯化钠晶体①Na＋和Cl－交替占据立方体的顶点而向空间延伸；②在每个Na＋周围最近的等距离的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl－周围最近的等距离的Na＋亦有6个，这6个离子构成1个正八面体；③在每个Na＋周围最近的等距离的Na＋有12个(同层4个、上层4个、下层4个)，在每个Cl－周围最近的等距离的Cl－亦有12个氯化铯晶体①每8个Cs＋、8个Cl－各自构成立方体，在每个立方体的中心有1个异种离子(Cs＋或Cl－)；②在每个Cs＋(Cl－)周围最近的等距离的Cl－(Cs＋)有8个；③在每个Cs＋周围最近的等距离的Cs＋有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl－周围最近的等距离的Cl－亦有6个二氧化碳晶体①每8个CO2构成立方体且在6个面的中心又各占据1个CO2；②在每个CO2周围最近的等距离(为a，a为立方体棱长)的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个)金刚石晶体①每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四面体中心，后四者位于正四面体顶点；②晶体中所有C—C键键长相等、键角相等(均为109.5°)；③晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；④晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子数与C—C键数之比为12石墨晶体①层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有共价晶体、金属晶体、分子晶体的特征；②在层内，每个C与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°)；③在晶体中，每个C参与了3条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每个正六边形平均只占6×＝2个C，C原子个数与C—C键数之比为232.晶胞结构的相关计算晶胞结构的分析与计算一般涉及晶体的化学式、晶胞中所包含的原子或离子的数目、晶胞的边长、两个粒子之间的距离、晶胞的体积、晶体的密度、阿伏加德罗常数、配位数等量之间的计算。晶胞结构的分析与计算类题目的解题思路一般如下：(1)截取一个晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一个小立方体)。(2)用均摊法确定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或离子数目(设为N)，进而可确定晶体的化学式。(3)计算晶胞中所含微粒或微粒组合(如CaF2)的物质的量：n＝。(4)计算晶胞的质量：m＝nM＝M。(5)计算晶胞的体积：对于立方体晶胞，若晶胞边长为a cm，则V(晶胞)＝a3 cm3[对于长方体 ，若底面边长分别为a cm、b cm，高为c cm，则V(晶胞)＝abc cm3]。(6)计算晶胞的密度：ρ＝＝ g·cm－3，该式中涉及5个物理量，已知其中4个物理量则可计算第5个物理量。(7)根据晶胞中微粒的空间位置关系、微粒的半径以及晶胞的边长，利用几何知识则可计算两个微粒之间的距离。(8)根据晶胞中所含有的原子的总体积和晶胞的体积计算晶胞中原子的空间利用率(一般用于金属晶体)，原子的总体积V(原子)＝N×πr3(其中N为晶胞中含有的原子数目，r为原子半径)，则空间利用率＝×100%。[微训练二]1．(1)[2020·全国卷Ⅲ]氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。研究发现氨硼烷(NH3BH3)在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。 氨硼烷晶体的密度ρ＝________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。(2)[2020·全国卷Ⅰ]LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)n(Fe3＋)＝________。2．[2020·全国卷Ⅱ]钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题：(1)基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________________。(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377－24.1238.3155(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是________________________；金属离子与氧离子间的作用力为________________________，Ca2＋的配位数是______________________。(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NH，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2＋与图(a)中___________的空间位置相同，有机碱CH3NH中，N原子的杂化轨道类型是__________；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为_________g·cm－3(列出计算式)。(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理_______________________________________、_______________________________________。3．[2020·新高考Ⅰ卷]CdSnAS2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(1)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为________，其固体的晶体类型为________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为________，键角由大到小的顺序为________。(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该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________ mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如表所示。 坐标原子 xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有________个Sn，找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn________(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有________个。4．(1)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H2O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。如图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为________；实验测得冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，其原因可能是________________。(2)与Mn同周期相邻的元素X，价电子层有2对成对电子，其离子型氧化物晶胞如图所示。它由A、B方块组成。则该氧化物中X2＋、X3＋、O2－的个数比为________(填最简整数比)；已知该晶体的密度为d g/cm3，阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为________nm (用含d和NA的代数式表示)(3)铜的某氧化物晶体结构如图。每个阴离子周围等距离且最近的阴离子数为________，其晶胞的棱长为x cm，则该晶体距离最近的两个阴离子的核间距为________cm (用含有x的代数式表示)。(4)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数：表示晶胞内部各微粒的相对位置。下图是CaF2的晶胞，其中原子坐标参数A处为(0,0,0)；B处为；C处为(1,1,1)。则D处微粒的坐标参数为________。②晶胞参数：描述晶胞的大小和形状。已知CaF2晶体的密度为c g·cm－3，则晶胞中Ca2＋与离它最近的F－之间的距离为________nm (设NA为阿伏加德罗常数的值，用含c、NA的式子表示；相对原子质量：Ca 40 F 19)。(5)碳的另一种同素异形体——石墨，其晶体结构如图所示，则石墨晶胞含碳原子个数为________个。已知石墨的密度为ρ g·cm－3，C—C键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA，计算石墨晶体的层间距为________cm.(6)金刚石晶胞含有____________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝____________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____________(不要求计算结果)。
