2016届高考化学第一轮复习导学案（含解析） 第十二章 物质结构与(8)

第三节 晶体结构与性质

1.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。

2.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。

3.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。 4.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。了解金属晶体常见的堆积方式。了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 考点一 晶体和晶胞

[教材知识层面]

1．晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的比较：

比较 结构特征 自范性 性质特征 熔点 异同表现 二者区别方法 (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)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。

[高考考查层面]

命题点1 考查晶胞中粒子个数的计算

“分割法”突破晶胞组成的计算

晶体 结构粒子周期性有序排列 有 固定 各向异性 非晶体 结构粒子无序排列 无 不固定 各向同性 |

间接方法：测定其是否有固定的熔点 科学方法：对固体进行X－射线衍射实验

[典题示例]

1.(2013·江苏高考)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。 ①在1个晶胞中，Zn离子的数目为________。 ②该化合物的化学式为________。

解析：从晶胞图分析，含有Zn离子为8×1/8＋6×1/2＝4。S为4个，所以化合物中Zn与S数目之比为1∶1，则化学式为ZnS。

答案：4 ZnS

2.利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。

解析：B的原子半径比N大，因而结构示意图中大球代表B原子，利用晶胞结构可计算出含有2个B和2个N，化学式为BN。

答案：2 BN

命题点2 考查晶体密度与微粒距离间的关系计算

晶体微粒与M(摩尔质量，g/mol)、ρ(晶体密度，g/cm3)之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，单位为cm3)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。

[典题示例]

1.(2013·全国卷Ⅱ节选)F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

(1)该化合物的化学式为________；Ni的配位数为________； (2)列式计算该晶体的密度________g·cm3。

－

解析：(1)在该化合物中F原子位于棱、面心以及体内，故F原子个数111

为×16＋×4＋2＝8个，K原子位于棱和体内，故K原子个数为×8＋24241

＝4个，Ni原子位于8个顶点上和体内，故Ni原子个数为×8＋1＝2个，

8

K、Ni、F原子的个数比为4∶2∶8＝2∶1∶4，所以化学式为K2NiF4；由图示可看出在每个Ni原子的周围有6个F原子，故配位数为6。

39×4＋59×2＋19×8m－

(2)结合解析(1)，根据密度公式可知ρ＝＝cm3≈3.4 －30 g·232V6.02×10×400×1 308×10g·cm3。

－

答案：(1)K2NiF4 6 (2)3.4

2．(2012·海南高考节选)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·cm

3

－

，则铜晶胞的体积是 ________cm3，晶胞的质量是________g，阿伏加德罗常数为

______________(列式计算，已知Ar(Cu)＝63.6)。

1

解析：体积是a3；m＝V×ρ，一个体心晶胞含4个原子，则M＝×m晶胞×NA，可求NA。

4答案：4.70×10

－23

4.23×10

－22

NA＝＝6.01×1023mol1

1－

×4.23×1022g4

－

63.6 g·mol

－1

[考点达标层面]

某离子晶体晶胞的结构如图所示。X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析：

(1)晶体的化学式为________。

(2)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是________。

(3)设该晶体的摩尔质量为M g/mol，晶体的密度为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之间的距离为________cm。

解析：(1)晶胞中，X的个数＝4×1/8＝1/2，Y在体内，个数是1个，则X与Y的个数比是1∶2。

(2)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109°28′。

(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质11

量。由题意知，该晶胞中含有个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a

22＝

3

3MM，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为2 cm。 2ρNA2ρNA

3M 2ρNA

答案：(1)XY2或Y2X (2)109°28′ (3)2

考点二

| 常见晶体类型的结构和性质

[教材知识层面]

1．四种晶体类型的比较 晶体类型 比较项目 金属阳离构成粒子 分子 原子 子、自由电子 粒子间的相互作用力 硬度 范德华力(某些含氢键) 较小 共价键 金属键 有的很大，有的很小 有的很高，有的很低 常见溶剂难溶 电和热的良导体 离子键 阴、阳离子 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 很大 较大 熔、沸点 较低 很高 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 金属氧化物(如 K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、 绝大部分盐(如NaCl) 溶解性 导电、传热性 相似相溶 一般不导电，溶于水后有的导电 大多数非金属单质、气态氢化物、 难溶于任何溶剂 一般不具有导电性 部分非金属单质 (如金刚 石、硅、 晶体硼)， 部分非金 属化合 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 物质类别及举例 酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大 多数有机物(有机盐除外) 物(如SiC、SiO2) 2．典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 (1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ 金刚石 原子晶体 (3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 SiO2 1(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”，2n(Si)∶n(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si (1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心分子晶体 干冰 又各占据1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个 (1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl＋＋＋－－离子晶体 NaCl (型) (Na)有6个。每个Na周围等距且紧邻的Na有12个 (2)每个晶胞中含4个Na和4个Cl (1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有8个，每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)＋－＋－＋－＋－＋ CsCl (型) 金属 晶体 简单立方堆积 有8个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个Cl ＋－典型代表Po，配位数为6，空间利用率52%