2022版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第9章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件

這是一份2022版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第9章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件，共60頁。PPT課件主要包含了欄目導(dǎo)航，必備知識關(guān)鍵能力，晶體與非晶體，周期性有序，各向異性，各向同性，X－射線衍射，基本單元，任何間隙，易錯辨析等內(nèi)容，歡迎下載使用。
?知識點(diǎn)1　晶體常識及晶胞的有關(guān)計算
①具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。②晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。③晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。
2．獲得晶體的三條途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。3．晶胞(1)概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的__________。(2)晶體中晶胞的排列——無隙并置。①無隙：相鄰晶胞之間沒有__________。②并置：所有晶胞______排列、______相同。
　判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中粒子在微觀空間里呈周期性的有序排列(　　)(2)通過X-射線衍射實(shí)驗(yàn)的方法不能區(qū)分晶體和非晶體(　　)(3)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體(　　)(4)晶體的熔點(diǎn)一定比非晶體的熔點(diǎn)高(　　)
(5)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊(　　)(6)晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”(　　)(7)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子(　　)(8)冰和固體碘晶體中相互作用力相同(　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×
突破一　晶胞中粒子個數(shù)及晶胞化學(xué)式的計算1．磁光存儲的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi形成的晶體薄膜磁化并用光讀取之后開始的。如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(白球均在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式可表示為(　　)A．Mn2Bi　　　　B．MnBiC．MnBi3　　　　D．Mn4Bi3【答案】B
2．下圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞，則甲晶體中x與y的個數(shù)比是______，乙中a與b的個數(shù)比是______，丙中一個晶胞中有______個c離子和______個d離子?！敬鸢浮?∶1　1∶1　4　4
3．(1)硼化鎂晶體在39 K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上，則硼化鎂的化學(xué)式為________。
(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號為________________。
(2)非長方體晶胞中粒子視具體情況而定。①正三棱柱晶胞中：
突破二　晶體結(jié)構(gòu)的綜合計算4．鐵及其化合物有重要且廣泛的應(yīng)用。(1)檢驗(yàn)Fe3＋可以用KSCN溶液，寫出SCN－的一種等電子體分子______________。(2)過渡金屬原子可以與CO分子形成配合物，配合物價電子總數(shù)符合“18電子規(guī)則”。如Cr可以與CO形成Cr(CO)6 分子：價電子總數(shù)(18)＝ Cr的價電子數(shù)(6)＋CO提供電子數(shù)(2×6)。Fe原子也能與CO形成配合物，其化學(xué)式為________________。
(3)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長為a nm、FeS2摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達(dá)式為__________ g·cm－3?！敬鸢浮?1)CO2(或N2O)　(2) Fe(CO)5　(3)4M/[NA(a×10－7)3]
5．(1)(2019·江蘇卷)一個Cu2O晶胞(見圖)中，Cu原子的數(shù)目為______。?(2)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為______。列式表示Al單質(zhì)的密度為______________g·cm－3(不必計算出結(jié)果)。
6．砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}：(1)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ℃，而GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，其原因是_______________________。
(2)GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ℃，密度為ρ g·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為__________，Ga與As以____________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa g·ml－1和MAs g·ml－1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_________。
7．(2021·廣東適應(yīng)性考試)磷及其化合物在電池、催化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。黑磷與石墨類似，也具有層狀結(jié)構(gòu)(如圖1)。為大幅度提高鋰電池的充電速率，科學(xué)家最近研發(fā)了黑磷-石墨復(fù)合負(fù)極材料。其單層結(jié)構(gòu)俯視圖如圖2所示。
回答下列問題：(1)Li、C、P三種元素中，電負(fù)性最小的是________(填元素符號)。(2)基態(tài)磷原子價電子排布式為________。(3)圖2黑磷區(qū)中P原子的雜化方式為________，石墨區(qū)中C原子的雜化方式為________。
(4)氫化物PH3、CH4、NH3的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開__________ _____________________。(5)根據(jù)圖1和圖2的信息，下列說法正確的有______(填字母)。A．黑磷區(qū)中P—P鍵的鍵能不完全相同B．黑磷與石墨都屬于混合型晶體C．由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)D．石墨與黑磷的交界結(jié)合區(qū)域中，P原子與C原子共平面E．復(fù)合材料單層中，P原子與C原子之間的作用力屬于范德華力
(6)貴金屬磷化物Rh2P(相對分子質(zhì)量為237)可用作電解水的高效催化劑，其立方晶胞如圖3所示，已知晶胞參數(shù)為a nm，晶體中與P距離最近的Rh的數(shù)目為______，晶體的密度為______g·cm－3(列出計算式)。
【解析】(5)據(jù)圖1可知黑磷區(qū)中P—P鍵的鍵長不完全相等，所以鍵能不完全相同，A正確；黑磷與石墨，每一層原子之間由共價鍵組成六元環(huán)結(jié)構(gòu)，層與層之間由范德華力互相吸引，所以為混合型晶體，B正確；由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程中，P—P和C—C鍵斷裂，形成P—C鍵，發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，C正確；石墨中C原子為sp2雜化，所以與六元環(huán)中C原子相連的原子與六元環(huán)共面，所以石墨與黑磷的交界結(jié)合區(qū)域中，P原子與C原子共平面，D正確；復(fù)合材料單層中，P原子與C原子之間的作用力為共價鍵，E錯誤。
(5)晶體微粒與M、ρ(單位g·cm－3)之間的關(guān)系：若1個晶胞中含有x個微粒，則1 ml該晶胞中含有x ml微粒，其質(zhì)量為xM g；若1個晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3 g(a3為晶胞的體積，單位為cm3)，則1 ml晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3NA g，因此有xM＝ρa(bǔ)3NA。
?知識點(diǎn)2　常見晶體類型的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
金屬陽離子、自由電子　
3．離子晶體的晶格能(1)定義：氣態(tài)離子形成1 ml離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位kJ·ml－1。(2)影響因素。①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越________。②離子的半徑：離子的半徑越______，晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系：晶格能越大，形成的離子晶體越________，且熔點(diǎn)越高，硬度越____。
　判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)在石墨晶體中有共價鍵、金屬鍵和范德華力(　　)(2)立方晶胞中，頂點(diǎn)上的原子被4個晶胞共用(　　)(3)陰陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同(　　)(4)金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個(　　)(5)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍與其距離最近的Na＋有12個(　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
突破一　晶體類型的判斷1．下列晶體分類中正確的是(　　)【答案】C
【答案】(1)分子　混合　(2)離子晶體　(3)abd
3．有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成，對這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表：(1)晶體的化學(xué)式分別為A______、B______、C______。(2)晶體的類型分別是A______、B______、C______。(3)晶體中微粒間作用力分別是A______、B______、C________。
【答案】(1)NaCl　C　HCl(2)離子晶體　原子晶體　分子晶體(3)離子鍵　共價鍵　范德華力
晶體類型的判斷(1)根據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。(2)根據(jù)物質(zhì)的分類進(jìn)行判斷。(3)根據(jù)晶體的熔、沸點(diǎn)判斷。(4)根據(jù)導(dǎo)電性判斷。(5)根據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷。
突破二　晶體熔、沸點(diǎn)的高低比較4．下列各組物質(zhì)性質(zhì)的比較，結(jié)論錯誤的是 (　　)A．分子的極性：BCl3＜NCl3B．物質(zhì)的硬度：NaI＜NaFC．物質(zhì)的沸點(diǎn)：HCl＜HFD．在CS2中的溶解度：CCl4＜H2O【答案】D
【解析】BCl3為平面正三角形分子，正負(fù)電荷重心重合，為非極性分子，而NCl3為極性分子，則分子極性：BCl3＜NCl3，A正確；NaI和NaF都是離子化合物，所帶電荷相等，但離子半徑：氟離子＜碘離子，所以NaF形成的離子鍵較強(qiáng)，其硬度較大，即物質(zhì)的硬度：NaI＜NaF，B正確；HF分子間存在氫鍵，導(dǎo)致其沸點(diǎn)較高，則物質(zhì)的沸點(diǎn)：HF＞HCl，C正確；CS2為非極性溶劑，CCl4為非極性分子，H2O為極性分子，結(jié)合相似相溶原理可知，在CS2中的溶解度：CCl4＞H2O，D錯誤。
5．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于________晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是____________。
(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是__________(填序號)。①有金屬光澤?、趯?dǎo)電性?、蹖?dǎo)熱性　④延展性(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于______________________。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。①硬度小?、谒芤耗軐?dǎo)電?、酃腆w能導(dǎo)電?、苋廴跔顟B(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹aCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因?yàn)開_____________________。
【答案】(1)原子　共價鍵　(2)①②③④(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)②④　(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)就越高
【解析】(1)A組熔點(diǎn)很高，為原子晶體，是由原子通過共價鍵形成的。(2)B組為金屬晶體，具有①②③④四條共性。(3)HF中含有分子間氫鍵，故其熔點(diǎn)反常。(4)D組屬于離子晶體，具有②④兩條性質(zhì)。(5)D組屬于離子晶體，其熔點(diǎn)與晶格能有關(guān)。
晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律
?核心素養(yǎng)20　晶胞參數(shù)、坐標(biāo)參數(shù)的分析與應(yīng)用
晶胞密度的計算、晶胞參數(shù)、坐標(biāo)參數(shù)的分析與應(yīng)用是近幾年高考中的熱點(diǎn)，頻率特別高，一般先根據(jù)均攤的方法求出微粒的個數(shù)，然后根據(jù)n＝N/NA，求出物質(zhì)的物質(zhì)的量，然后根據(jù)m＝nM，計算出晶胞的質(zhì)量，利用立體思想，解決邊長，最后根據(jù)密度定義判斷即可。
(1)宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關(guān)系。
(2)晶胞有兩個基本要素。①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。
1．用晶體的X－射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如圖)，已知該晶體的密度為9.00 g·cm－3，晶胞中該原子的配位數(shù)為________；Cu的原子半徑為_________cm(阿伏加德羅常數(shù)為NA，只列式)。
2．硫化鋅是一種半導(dǎo)體材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知：硫化鋅晶體密度為d g·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則Zn2＋和S2－之間的最短核間距(x)為___________nm(用代數(shù)式表示)。
3．一種Fe、Si金屬間化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：晶胞中含鐵原子為________個，已知晶胞參數(shù)為0.564 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Fe、Si金屬間化合物的密度為___________g·cm－3(列出計算式)。
4．我國的鎵儲量約占世界儲量的80%以上。砷化鎵是半導(dǎo)體材料，其結(jié)構(gòu)與硫化鋅類似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：
5．利用新制的Cu(OH)2檢驗(yàn)醛基時，生成紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
1．(2020·全國卷Ⅰ，節(jié)選)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。電池充電時，LiFeO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝__________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝______________。
3．(2020·全國卷Ⅲ，節(jié)選)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料。研究發(fā)現(xiàn)，氦硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
氨硼烷晶體的密度ρ＝________________g·cm－3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
4．(2020·山東卷，節(jié)選)CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：(1)Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構(gòu)型為__________________________，其固體的晶體類型為__________________________。
(2)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如下表所示。
一個晶胞中有___個Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn_________(用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有________個?！敬鸢浮?1)正四面體形　分子晶體(2)4　(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)　4
(2)(2019·全國卷Ⅰ)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢?，Cu原子之間最短距離x＝________pm，Mg原子之間最短距離y＝________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是____________ g·cm－3(列出計算表達(dá)式)。
(3)(2019·全國卷Ⅱ)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。