新高考化学一轮复习讲义课件第5章 第31讲　晶体结构与性质（含解析）

这是一份新高考化学一轮复习讲义课件第5章 第31讲　晶体结构与性质（含解析），共60页。PPT课件主要包含了复习目标，晶体与晶胞，周期性有序，相对无序，不固定，各向异性，各向同性，X射线衍射，熔融态，任何间隙等内容，欢迎下载使用。

1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。3.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
1.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较
(2)获得晶体的途径① 物质凝固。② 物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中 。
2.晶胞(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有 。②并置：所有晶胞 排列、 相同。(3)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：如某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有 属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。
平行 取向
1.冰和碘晶体中相互作用力相同(　　)2.晶体内部的微粒按一定规律周期性排列(　　)3.凡有规则外形的固体一定是晶体(　　)4.固体SiO2一定是晶体(　　)5.缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块(　　)6.晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(　　)7.区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验(　　)
1.CaTiO3的晶胞如图所示，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_____。
一、晶胞及微粒配位数的判断
2.C、N元素能形成一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4，其单层平面结构如图1，晶胞结构如图2。
根据图2，在图1中用平行四边形画出一个最小重复单元。
晶胞中粒子配位数的计算
一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数(1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。(2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
3.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是______，乙中a与b的个数比是______，丙中一个晶胞中有____个c粒子和_____个d粒子。
二、晶胞中微粒数及化学式的计算
4 　4
4.下图为离子晶体空间结构示意图：(●阳离子，○阴离子)以M代表阳离子，N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：
A_____、B_____、C_____。
MN　 MN3　 MN2
5.(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，如图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。
每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。
(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根的离子符号为________。
(1)运用均摊法计算出一个晶胞中的微粒数目。(2)求出不同微粒数目比值，得化学式。
1.四种晶体类型的比较
范德华力(某些含氢键)
2.过渡晶体大多数晶体是这四种晶体类型之间的过渡晶体，以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例，如Na2O、Al2O3中既有离子键成分，也有共价键成分，Na2O中离子键成分占62%，因而通常当作离子晶体来处理，Al2O3中离子键成分占41%，因而通常当作共价晶体来处理。
3.常见晶体结构模型(1)共价晶体
①金刚石晶体中，每个C与相邻 个C形成共价键，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是 元环。含有1 ml C的金刚石中，形成的共价键是 ml。②SiO2晶体中，每个Si原子与 个O原子成键，每个O原子与 个Si原子形成共价键，最小的环是 元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 原子，1 ml SiO2中含有 ml Si—O。
(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个。
②冰晶体中，每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接，含1 ml H2O的冰中，最多可形成 ml氢键。
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引 个Cl－，每个Cl－同时吸引 个Na＋，配位数为 。每个晶胞含 个Na＋和 个Cl－。②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引 个Cs＋，每个Cs＋吸引 个Cl－，配位数为 。
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是 ，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 ，C原子采取的杂化方式是 。
1.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(　　)2.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(　　)3.离子晶体一定都含有金属元素(　　)4.金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体(　　)5.1 ml金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA(　　)6.氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个(　　)7.冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键(　　)8.金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下可失去电子(　　)
1.下列性质适合于分子晶体的是A.熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液导电B.熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C.能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃D.熔点为97.8 ℃，质软，导电，密度为0.971 g·cm－3
依据性质判断晶体类型的方法
(1)依据晶体的熔点判断。(2)依据导电性判断。(3)依据硬度和机械性能判断。
2.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是①O2、I2、Hg　②PH3、AsH3、NH3　③Na、K、Rb　④Na、Mg、AlA.①③ B.①④ C.②③ D.②④
二、晶体熔、沸点的比较
3.回答下列问题：(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了________的作用力；碘的升华，粒子间克服了________作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是_________________(填化学式)。(2)下列六种晶体：①CO2　②NaCl　③Na　④Si　⑤CS2　⑥金刚石。它们的熔点从低到高的顺序为______________(填序号)。
SiO2＞KClO3＞I2
1.不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。2.相同类型晶体(1)金属晶体：金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔、沸点就越高。(2)离子晶体：阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高。(3)共价晶体：原子半径越小，键长越短，熔、沸点越高。(4)分子晶体：①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；具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常地高。②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高。
4.(1)铜是第四周期最重要的过渡元素之一，已知CuH晶体结构单元如图甲所示。该化合物的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为______________ cm(用含ρ和NA的式子表示)。
三、晶体结构的有关计算
(2)CuFeS2的晶胞如图乙所示，晶胞参数a＝0.524 nm，b＝0.524 nm，c＝1.032 nm；CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与_______个S原子相连，列式计算晶体密度ρ＝_____________________________________________________________(保留两位小数)。
(3)NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a＝488 pm，Na＋半径为102 pm，H－的半径为________，NaH的理论密度是______ g·cm－3(保留两位小数)。
(4)金刚石晶胞结构如图丙所示，则金刚石晶体含有______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)。
(1)晶胞计算公式(立方晶胞)a3ρNA＝NM(a：棱长；ρ：密度；NA：阿伏加德罗常数的值；N：1 ml晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的个数；M：基本粒子或特定组合的摩尔质量)。(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)
1.(2021·辽宁，7)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是A.S位于元素周期表p区B.该物质的化学式为H3SC.S位于H构成的八面体空隙中D.该晶体属于分子晶体
2.(2021·天津，2)下列各组物质的晶体类型相同的是A.SiO2和SO3 B.I2和NaClC.Cu和Ag D.SiC和MgO
3.(2020·山东等级模拟考，4)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是A.键能：C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度C.SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-p π键
4.[2021·全国乙卷，35(4)]在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是____原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为__________________% (列出计算表达式)。
5.[2021·天津，13(2)]用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_____。每个晶胞B中含Fe原子数为_____。
6.[2021·浙江6月选考，26(1)]已知3种共价晶体的熔点数据如下表：
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是______________________________________________________________________________________________________________。
共价晶体中，原子半径越小，共价键键能越
大，熔点越高，原子半径：C＜Si(或键长：C—C＜Si—Si)，键能：C—C＞Si—Si
7.[2019·全国卷Ⅰ，35(3)(4)](3)一些氧化物的熔点如表所示：
解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_________________________________________________________________________________________________。
Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子
晶体。离子键强度：MgO>Li2O。分子间作用力(分子量)：P4O6>SO2
(4)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。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)。
1.(2022·湖南汩罗市模拟)下列关于晶体的说法不正确的是①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性　②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体　③共价键可决定分子晶体的熔、沸点　④晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列　⑤晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定　⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A.①②③ B.②③④C.④⑤⑥ D.②③⑥
2.(2021·湖北1月选考模拟，13)已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如下图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是A.该结构单元中O原子数为3B.Ni和Mg间的最短距离是C.Ni的配位数为4D.该物质的化学式为
由晶胞结构可知，Ni的配位数为6，C错误；
3.(2021·辽宁1月适应性测试，6)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是A.11BN和10BN的性质无差异B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子，4个N原子D.N原子周围等距且最近的N原子数为12
11B和10B互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，但其物理性质不同，A错误；该晶体结构中无自由移动的电子，不具有导电性，B错误；由图可知，该晶胞含4个N原子，B原子位于晶胞的顶角和
由晶胞示意图，1个N原子与4个B原子成键，1个B原子可以和3个N原子成键，这些N原子距中心N原子等距且最近，总数为12个，D正确。
A.SiCl4是分子晶体B.晶体硼是共价晶体C.AlCl3是分子晶体，加热能升华D.金刚石中的C—C键能比晶体硅中的Si—Si键能弱
4.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是
SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点高，是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知：金刚石中的C—C键能比晶体硅中的Si—Si键能强，D错误。
5.下列说法错误的是A.分子晶体中一定存在分子间作用力B.共价晶体中只含有共价键C.任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子D.单质的晶体中一定不存在离子键
6.解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键强弱无关的变化规律是A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.Li、Na、K、Rb 的熔点逐渐降低
7.(2022·沈阳模拟)下列有关晶体的叙述中，错误的是A.金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子B.在CaF2晶体中每个Ca2＋周围紧邻8个F－，每个F－周围紧邻4个Ca2＋C.白磷晶体中，微粒之间通过共价键结合，键角为60°D.离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏
8.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是A.CH4＞SiH4＞GeH4＞SnH4B.KCl＞NaCl＞MgCl2＞MgOC.MgBr2＞SiCl4＞BND.金刚石＞晶体硅＞钠
9.金晶体是面心立方最密堆积，已知立方体的每个面上5个金原子紧密堆积，金原子半径为r cm，则金晶体的空间利用率为
10.非整比化合物Fe0.95O具有NaCl型晶体结构，由于n(Fe)∶n(O)<1，所以晶体存在缺陷，Fe0.95O可以表示为
A.图①和图③ B.图②和图③C.图①和图④ D.只有图④
11.如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是
12.锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是A.该晶体属于分子晶体B.该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等C.阳离子的配位数为6D.氧化锌的熔点大于硫化锌
(2)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在M原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示。氮化钼的化学式为________，氮化钼晶胞边长为a nm，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)。
(3)①已知MgO与NiO的晶体结构(如图1所示)相同，其中Mg2＋和Ni2＋的离子半径分别为66 pm和69 pm。则熔点：MgO_____(填“＞”“＜”或“＝”)NiO，理由是_______________________________________________。
Mg2＋的半径比Ni2＋的小，MgO的离子键比NiO的强
离子晶体结构相同时，离子半径越小，离子键越强，Mg2＋的半径比Ni2＋的小，MgO的离子键比NiO的强，故熔点：MgO＞NiO。
②若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0,0,0)，B(1,1,0)，则C的坐标参数为__________。③一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中(如图2所示)。已知O2－的半径为a m，每平方米上分散的该晶体的质量为________ g[用a、NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)表示]。