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第三章 晶体结构与性质

第三章 晶体结构与性质. 复习. 命题趋势. 1 、化学键类型和晶体类型的判断 2 、各类晶体物理性质的比较 3 、根据粒子空间排列推断化学式 4 、晶体的空间结构及信息迁移题 5 、晶胞中粒子间距离等相关计算. 一、晶体类型的判断. 例 1 、从下列各物质中，选出符合题目要求的代号填空： ⑴ CH 4 ⑵ SiO 2 ⑶ CaCl 2 ⑷ H 2 O ⑸ NH 4 Cl

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第三章 晶体结构与性质

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  1. 第三章 晶体结构与性质 复习

  2. 命题趋势 1 、化学键类型和晶体类型的判断 2 、各类晶体物理性质的比较 3 、根据粒子空间排列推断化学式 4 、晶体的空间结构及信息迁移题 5 、晶胞中粒子间距离等相关计算

  3. 一、晶体类型的判断 例 1 、从下列各物质中，选出符合题目要求的代号填空： ⑴ CH4 ⑵ SiO2 ⑶ CaCl2 ⑷ H2O ⑸ NH4Cl ⑹ KCl ⑺ Na ⑻ NaCl ⑼ KOH ⑽ Al ⑾ SiC ⑿ Ar ⒀ NH3 ⒁ CH3COOH ⒂ H2O2 ⒃ Na2O2 ⒄ Hg ⒅ Br2 ⒆晶体硅 ⒇金刚石 (21) I2 (22) H2S (23) CBr4(24)CF4 离子晶体： 3 、 5 、 6 、 8 、 9 、 16 分子晶体： 1 、 4 、 12 、 13 、 14 、 15 、 18 、21 、 22 、 23 、 24 原子晶体： 2、11 、 19 、 20 金属晶体： 7 、 10 、 17 2.分子晶体 1.离子晶体 3.原子晶体 4.金属晶体

  4. 共价键 共价键 金属键 离子键 离子化合物 部分属共价化合物、单质 金属及合金 金属阳离子、 自由电子 阴、阳离子 原子 分子 离子键 共价键 分子间作用力 金属键 熔 点 较高 很高 较低 差别较大 硬而脆 大 较小 差别较大 硬 度 固态时不导电 非导体 非导体 良导体 导电性 传热性 不良 不良 不良 良好 不良 不良 不良 良好 延展性 大多数易溶 于极性溶剂 不溶于任何 溶剂 溶解性 相似相溶 不溶

  5. 三、晶体熔点的比较 例 2 、将下列各组物质按熔点由高到低的顺序排列： 1、CaCl2， H2O ， KCl,晶体硅 2、SiC，晶体硅 , 金刚石 3、CH4， CCl4， CBr4 , CF4 4、CaCl2， NH4Cl ， KCl , NaCl 5、Na ， Fe ， Ar , Hg 6、NH3， Hg ， Br2 , 金刚石 7、H2O ， I2, H2S 1、晶体硅＞ CaCl2＞ KCl ＞ H2O 2、金刚石＞SiC＞晶体硅　　　　　　 3、CBr4 ＞ CCl4＞ CF4＞ CH4 4、NaCl ＞ CaCl2＞ KCl ＞ NH4Cl 5、Fe ＞ Na ＞ Hg ＞ Ar 6、金刚石＞ Hg ＞ Br2＞ NH3 7、I2＞ H2O ＞ H2S

  6. 归纳总结 物质的熔点与晶体类型的关系 1 、若晶体类型不同，一般情况下： 原子晶体＞离子晶体＞分子晶体 2 、若晶体类型相同，则有： ⑴离子晶体中，结构相似时，离子半径越小， 离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。 ⑵原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。

  7. 归纳总结 ⑶分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构 相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强， 熔点就越高。 ⑷金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高， 金属键就越强，熔点就越高合金的熔点比它的。 各成分金属的熔点低。

  8. 四、晶体的空间结构 你能具体描述出 NaCl 晶体的微观结构吗?

  9. 四、晶体的空间结构 CsCl

  10. 四、晶体的空间结构 CO2或Cu

  11. 四、晶体的空间结构

  12. 典例分析 a 2 a a 例 1 、在氯化钠晶体中，假若钠离子与周围最近 的氯离子的距离为a，那么每个钠离子周围最近 且等距离的氯离子有_____个，钠离子有______ 个, 钠离子之间的距离为_________。 6 12 5 3 4 2 1 6 b

  13. 典例分析 例 2、在干冰晶体中每个 CO2分子周围最近且等 距离的 CO2有_______ 个。 12

  14. A B 甲 C D 典例分析 例 3、⑴现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示： 可推知： 甲晶体中A与 B 的个数比是_________________, 乙晶体的化学式是______,丙晶体的化学式是____ 丁晶体的化学式是_________ 1∶8 ×1/8=1∶1 EF C2D XY3Z Y E X Z F 丁 丙 乙

  15. 体心：1 面心:1/2 顶点:1/8 棱边:1/4 2.晶胞中原子个数的计算

  16. 属于8个小立方体 属于4个小立方体

  17. 小结:晶胞对质点的占有率 体心： 1 面心： 1/2 立方晶胞 棱边： 1/4 顶点： 1/8

  18. 用均摊法确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式 ⑴处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有( )属于晶胞； 1/8 ⑵处于棱上的粒子，每个粒子有( )属于晶胞。 1/4 ⑶处于面上的粒子，每个 粒子有( )属于晶胞。 1/2 ⑷处于内部的粒子， ( )属于晶胞。 完全

  19. 归纳小结 晶胞所含粒子的计算原则 ①顶点：由 8 个晶胞共有，所以为 1/8 ②棱上：由 4 个晶胞共有，所以为 1/4 ③面心：由 2 个晶胞共有，所以为 1/2 ④体内：由 1 个晶胞拥有，所以为 1

  20. ⑵、石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如下左图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( ) A.10个 B.18个 C.24个 D.14个 D

  21. 归纳小结 晶体结构图形解题思路 找出晶胞（晶体中结构单元） 分析一个原子被几个晶胞共用 晶胞中原子数目×1/A (A表示几个结构单元共用) 得出结论：一个晶胞平均占有几个原子

  22. 例4、（全国Ⅰ）在常温常压下呈气态的化合物、降温使其固化得到的晶体属于（ ） A.分子晶体　　　B.原子晶体 C.离子晶体　　　D.何种晶体无法判断 A 例5、（四川卷）.下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（ ） A.液溴和苯分别受热变为气体 B.干冰和氯化铵分别受热变为气体 C.二氧化硅和铁分别受热熔化 D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中 A

  23. 例6、（北京卷）右图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是（　 ） A.H2S B.HCl C.PH3 D.SiH4 D

  24. 典例分析 例 7 、某种 NiO 晶体中存在如图所示缺陷，一个 Ni 2+ 空缺，另两个 Ni2+被两个 Ni 3+所取代，其结果晶体仍 呈电中性，但化合物中 Ni 和 O 比值却发生了变化，某 氧化镍样品组成为 Ni 0. 97O ，试计算该晶体中 Ni3+与 Ni2+的数目之比。

  25. 典例分析 例 8、中学教材上图示的 NaCl 晶体结构，它向三维空间沿伸得到完美晶体假若钠离子与周围最近的氯离子的距离为a cm(阿伏加德罗常数为 NA， NaCl 的摩尔质量为 M ) ，则 NaCl 晶体的密度是______________。 4M / (a3NA)

  26. 达标潜能练习 1、同组物质中化学键类型相同、晶体类型也相同的是 ( ) A、I2、Ar、 N2、Si B、金刚石、O2、F2 C、Ba(OH)2、 K2O 、CaCl2 D、HCHO 、CO2、 C2H5OH D 2、下列关于晶体的说法一定正确的是（ ） A．分子晶体中都存在共价键 B．CaTiO3晶体中每个Ti4+和12个O2-相紧邻 C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结 合 D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高 B

  27. Ca Ti O 达标潜能练习 3、图示为高温超导领域的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元 ⑴在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有________个。⑵该晶体结构单元中,氧、钛、钙离子的个数比是________________ 。 6 3 ∶ 1 ∶ 1 解： O ： 12 × 1/4 ＝ 3 Ti ： 8 × 1/8 ＝ 1 Ca ： 1

  28. 达标潜能练习 C 4、（全国Ⅱ）下列叙述正确的是（ ） A. NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心 B. CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心 C. H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央 D. CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央 5、 当某离子型化合物的r+/r-≈0.512时,其空间构型可能是________型,配位数则_______.

  29. 达标潜能练习 6、晶体中的一个微粒周围有 6 个微粒，这种晶体 是 ( ) A. 金刚石 B. 石墨 C. 干冰 D. 氯化钠 7、若使 NaCl 晶体内离子间距扩大 2 倍，晶体密度 变为原来的 ( ) A. 1/16 倍 B.1/8 倍 C.1/4 倍 D.1/2 倍 8、测知 NaCl 晶体中 Na+与 Cl-平均距离为a cm 该晶 体密度为ρ,则阿伏加德罗常数可表示为 ( ) A. B. C . D.117a3

  30. 达标潜能练习 9、许多事实都证明氯化铝是分子晶体请你设 计一个实验证实这一结论实验方案为: ______________________________________ 10、最近发现一种有钛原子和碳原子构成的气 态团簇分子，结构如图所示，顶角和面心的原 子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子， 它的化学式为______。

  31. 达标潜能练习 11、在一定温度下,用 X —射线衍射法测得干冰晶胞边 长为 a cm,则该温度下干冰的密度为______ g / cm3。 12、设氯化钠的摩尔质量为mg/mol , 密度为ρ g / cm3, 阿伏加德罗常数为 NA,则晶体中两个距离最近的 Na+中心的距离为 _______________。 13、中学教材上图示了 NaCl 晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体 NiO 晶体的结构与 NaCl 相同， Ni2+与最邻近 O2 -的核间距离为a× 10 - 8cm，计算NiO晶体的密度（已知 NiO 的摩尔质量为 74.4 g/mol）

  32. 14、磷酸的结构式如右图所示 ，三分子磷酸可脱去两分子水生成三聚磷酸（H5P3O10）。含磷洗衣粉中含有三聚磷酸，则该钠盐的化学式及1mol此钠盐中P-O单键的物质的量分别是 （ ） A. Na5P3O10 7mol B． Na3H2P3O10 8mol C． Na5P3O10 9mol D．Na2H3P3O10 12mol C

  33. 附加练习 1、中学教材上图示了 NaCl 晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体 NiO 晶体的结构与 NaCl 相同， Ni2+与最邻近 O2-的核间距离为 × 10 - 8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为 74.4 g/mol )。

  34. 附加练习 2、NaCl 晶体结构如图所示已知 FexO 晶体晶胞为。NaCl 型，由于晶胞缺陷， x值小于 1 。测知 FexO 晶体密 度ρ为 5.71g/cm3，晶胞边长为 4.28 × 10 -10m(铁的 相对原子质量为 55.9 ，氧的相对原子质量为 16 )。求 ⑴ FexO 中 x的值。 ⑵晶体中的铁分别为 Fe2+、Fe3+，在 Fe2+和 Fe3+的 总数中， Fe2+所占的质量分数。 ⑶确定出此晶体的化学式（化学式中表示出 Fe2+和 Fe3+的个数） ⑷在该晶体中，铁元素的离子间的 最短距离为多少米？

  35. 典例分析 例 5、2001 年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有 1 个镁原子， 6 个硼原子位于棱柱内则该化合物的化学式可表示为_________。 B A、 MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2

  36. 例9：某核素R具有微弱放射性，其原子核内中子数比质子数多43，由它组成的固体单质A，在一定条件下密度为6.88g/cm3，用x射线研究其固体表明，在边长为1.0010-7cm的立方体中含有20个原子。R在化学反应中常表现为+2价、+4价。在溶液中R2+稳定，而R4+有强氧化性，可将NO氧化为HNO3。氧化物R3O4，其性质与Fe3O4有些类似。R的另一种质量数比R少2的同位素较为稳定，与铁可形成合金，在潮湿环境中易形成铁锈，R的单质及化合物在工农业生产、医疗卫生、科学技术等各个领域都有很多用途。请回答：例9：某核素R具有微弱放射性，其原子核内中子数比质子数多43，由它组成的固体单质A，在一定条件下密度为6.88g/cm3，用x射线研究其固体表明，在边长为1.0010-7cm的立方体中含有20个原子。R在化学反应中常表现为+2价、+4价。在溶液中R2+稳定，而R4+有强氧化性，可将NO氧化为HNO3。氧化物R3O4，其性质与Fe3O4有些类似。R的另一种质量数比R少2的同位素较为稳定，与铁可形成合金，在潮湿环境中易形成铁锈，R的单质及化合物在工农业生产、医疗卫生、科学技术等各个领域都有很多用途。请回答： （1）R原子的摩尔质量为_____________。 （2）R元素处于周期表中第______周期________族。 （3）假若能使少量R4+加到FeCl2溶液中，是否会发生反应？若“否”，其原因为_____________________。若“是”，其离子反应方程式为__________________________________。 （4）R3O4因具有氧化性，被大量用于油漆涂料，涂在钢铁表面，有利于形成耐腐蚀的钝化层。R3O4与足量的HNO3反应，生成R的氧化物、R的硝酸盐和水三种物质，此反应的方程式为_________________________________。

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