高三化学晶体结构与性质复习

高三化学晶体结构与性质复习内容摘要：

(1)金属键 —— 电子气理论 金属阳离子与自由电子间的强相互作用 ｡ (2)金属晶体的几种典型堆积模型 例 3如图表示一些晶体中的某些结构 ,它们分别是 NaCl､CsCl､干冰 ､金刚石 ､石墨结构中的某一种的某一部分 ｡ (1)其中代表金刚石的是 (填编号字母 ,下同 )__________,其中每个碳原子与 __________个碳原子最接近且距离相等 ｡金刚石属于 __________晶体 ｡ (2)其中代表石墨的是 __________,其中每个正六边形占有碳原子数平均为 __________个 ｡ D 4 原子 E 2 (3)其中代表 NaCl的是 __________,每个 Na+周围与它最接近且距离相等的 Na+有 __________个 ｡ (4)代表 CsCl的是 __________,它属于 __________晶体 ,每个Cs+与 __________个 Cl紧邻 ｡ (5)代表干冰的是 __________,它属于 __________晶体 ,每个CO2分子与 __________个 CO2分子紧邻 ｡ (6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为 __________｡ A 12 C 离子 8 [解析 ]根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质 ｡NaCl晶体是简单立方单元 ,每个 Na+与 6个 Cl紧邻 ,每个 Cl又与 6个 Na+紧邻 ,但观察与 Na+距离最近且等距离的 Na+数目时要抛开 Cl,从空间结构上看是 12个 Na+,即 x､y､z轴面上各有4个 Na+｡CsCl晶体由 Cs+､Cl分别构成立方结构 ,但 Cs+组成立方的中心有 1个 Cl,Cl组成的立方中心又镶入 1个 Cs+,可称为 “ 体心立方 ” 结构 ,Cl紧邻 8个 Cs+,Cs+紧邻 8个 Cl｡ 干冰也是立方体结构 ,但在立方体每个正方形面的中央都有一个 CO2分子也组成立方结构 ,彼此相互套入面的中心 ｡每个CO2分子在三维空间里三个面各紧邻 4个 CO2分子 ,共 12个CO2分子 ｡金刚石的基本单元是正四面体 ｡每个碳原子紧邻 4个其他碳原子 ｡石墨的片层由正六边形结构组成 ,每个碳原子紧邻另外 3个碳原子 ,每个碳原子为三个六边形共用 ,即每 个六边形占有 1个碳原子的 1/3,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是 6 =2个 ｡晶体熔点通常由晶格质点间作用力而定 ｡原子晶体中原子间共价键牢固 ,熔点很高 ｡分子晶体的分子间作用力较弱 ,熔沸点较低 ｡ 13变式 3根据图回答问题 : (1)A图是某离子化合物的晶胞 (组成晶体的一个最小单位 ),阳离子位于中间 ,阴离子位于 8个顶点 ,该化合物中阳 ､阴离子的个数比是 __________｡ (2)B图表示构成 NaCl晶体的一个晶胞 ,通过想像与推理 ,可确定一个 NaCl晶胞中含 Na+和 Cl的个数分别为 __________､__________｡ 1:1 4 4 (3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构 ,若 Ca､Ti､O形成如 C图所示的晶体 ,其化学式为 __________｡ (4)石墨晶体结构如 D图所示 ,每一层由无数个正六边形构成 ,则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为__________,C— C键数为 __________｡ CaTiO3 2 3 (5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体 ,如 E图 ｡其中含有 20个等边三角形和一定数目的顶角 ,每个顶角上各有 1个原子 ｡试观察 E图 ,推断这个基本结构单元所含硼原子个数 ､键角 ､B— B键的个数依次为__________､__________､__________｡ 12 60176。 30 热点 4 晶体熔沸点高低的比较 ､沸点高低规律 :原子晶体 离子晶体 分子晶体。 金属晶体 (除少数外 )分子晶体 ｡ 金属晶体的熔 ､沸点有的很高 ,如钨 ､铂等。 有的则很低 ,如汞 ､镓 ､铯等 ｡ ,原子半径小的 ,键长短 ,键能大 ,晶体的熔 ､沸点高 ｡如 :金刚石 石英 碳化硅 硅 ｡ ｡一般地说 ,阴 ､阳离子的电荷数越多 ,离子半径越小 ,则离子间的作用就越强 ,其离子晶体的熔 ､沸点就越高 ,如熔点 :MgOMgCl2NaClCsCl｡ :组成和结构相似的物质 ,相对分子质量越大 ,熔 ､沸点越高 ,如熔 ､沸点 :O2N2,HIHBrHCl｡组成和结构不相似的物质 ,分子极性越大 ,其熔 ､沸点就越高 ,如熔 ､沸点 :CON2,在同分异构体中 ,一般来说 ,支链数越多 ,熔 ､沸点越低 ,如沸点 :正戊烷 异戊烷 新戊烷。 芳香烃及其衍生物的同分异构体 ,其熔 ､沸点高低顺序是 “ 邻位 间位 对位 ” 化合物 ｡ 说明 :① 若分子间有氢键 ,则分子间作用力比结构相似的同类晶体大 ,故熔沸点较高 ｡例如 :沸点 :HFHIHBrHCl｡ ② 金属晶体中金属离子半径越小 ,离子电荷数越多 ,其金属键越强 ,金属熔 ､沸点就越高 ｡如熔 ､沸点 :NaMgAl｡ ③ 元素周期表中第 Ⅶ A族卤素的单质 (分子晶体 )的熔 ､沸点随原子序数递增而升高。 第 Ⅰ A族碱金属元素的单质 (金属晶体 )的熔 ､沸点随原子序数的递增而降低 ｡如熔 ､沸点 : LiNaKRbCs｡ ④ 根据物质在相同条件下的状态不同 ,熔沸点 :固体 液体 气体 ｡例如 :SHgO2｡ 例 4(2020 全国卷 Ⅰ )下列化合物 ,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 ( ) CsCl CBr4 CF4 CsCl CF4 CBr4 SiO2 CBr4 CF4 CBr4 CsCl SiO2 [解析 ]SiO2为原子晶体 ,CsCl为离子晶体 ,CBr4和 CF4都是分子晶体 ,一般来说 ,原子晶体的熔沸点高于离子晶体 ,离子晶体高于分子晶体 ,而分子晶体的熔沸点高低主要由分子间作用力决定 ,一般来说 ,相对分子质量越大 ,分子间作用力越强 ,熔沸点越高 ｡同时分子晶体的熔沸点又受氢键 ､分子的极性等影响｡ [答案 ] A 变式 4参考下表中物质的熔点 ,回答有关问题 : 物质 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl 熔点/℃ 995 801 755 651 801 776 715 646 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4 熔点/℃ 120 15 (1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的 __________有关 ,随着 __________的增大 ,熔点依次降低 ｡ (2)硅的卤化物的熔点及硅 ､锗 ､锡 ､铅的氯化物的熔点与______________有关 ,随着 ______________增大 ,________________增大 ,故熔点依次升高 ｡ 半径 半径 相对分子质量 相对分子质量 分子间作用力 (3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多 ,这与 __________有关 ,因为 __________________________,故前者的熔点远高于后者 ｡ 晶体类型 钠的卤化物为离子晶体 ,而硅的卤化物为分子晶体 解析 :分析表中的物质和数据 :NaF､NaCl､NaBr､NaI均为离子晶体 ,它们的阳离子相同 ,阴离子随着离子半径的增大 ,离子键依次减弱 ,熔点依次降低 ｡ NaCl､KCl､RbCl､CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体 ,它们的阴离子相同 ,阳离子随着离子半径的增大 ,离子键逐渐减弱 ,熔点依次降低 ｡ SiF4､SiCl4､SiBr4､SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体 ,它们的结构相似 ,随着相对分子质量的增大 ,分子间作用力逐渐增强 ,熔点依次升高 ｡ SiCl4､GeCl4､SnC。