复习题公开课教案

[考纲要求]

(1)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；(2)能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算；(3)了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

1.离子键——离子晶体

(1)化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。化学键包括离子键、共价键和金属键。

(2)离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。

离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。

离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。

(3)离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。

①典型的离子晶体结构：

NaCl型晶体

CsCl型晶体

每个Na周围被6个Cl所包围，同样每个Cl也被6个Na所包围

②晶胞中粒子数的计算方法——均摊法

位置

贡献

顶点

1/8 棱边

1/4 面心

1/2 体心

1 －＋＋－每个正离子被8个负离子包围着，同时每个负离子也被8个正离子所包围

2.共价键——原子晶体

(1)原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。

(2)典型的原子晶体有金刚石(C)、晶体硅(Si)、二氧化硅(SiO2)。

(3)典型原子晶体结构

金刚石

二氧化硅

结构示意图

晶胞示意图

正四面体空间网状结构，最小的碳特点

环中有6个碳原子，每个碳原子与

二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子与4周围4个碳原子形成四个共价键，1 个氧原子成键，每个氧原子与2mol金刚石中含有2 mol碳碳键

个硅原子成键，1 mol SiO2中含有4 mol硅氧键

(4)共价键强弱和原子晶体熔、沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔、沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。

3.分子间作用力——分子晶体

(1)分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。

(2)①分子晶体：分子间以分子间作用力(范德华力、氢键)相结合的晶体，典型的分子晶体有冰、干冰。其晶体结构模型及特点为

干冰

冰

晶体模型

干冰晶体是一种立方面心结构——每8个CO2分子构成立方体，在六个面的结构特点

中心又各占据1个CO2分子。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个(同层4个，上层4个，下层4个)

②分子间作用力强弱和分子晶体熔、沸点大小的判断：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔、沸点往往反常地高。

(3)NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其他元素氢化物的沸点反常地高。

影响物质的性质方面：增大物质的熔、沸点，增大物质的溶解性。表示方法：X—H…Y(N、O、F)，一般都是氢化物中存在。

4.金属键——金属晶体

(1)金属键：金属离子和自由电子之间强烈的相互作用。

运用自由电子理论可解释金属晶体的导电性、导热性和延展性。

晶体中的微粒

金属离子和自由电子

(2)①金属晶体：通过金属键作用形成的晶体。

②金属键的强弱和金属晶体熔、沸点的变化规律：阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高，如熔点：NaNa>K>Rb>Cs。金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。

5.分子晶体、原子晶体、离子晶体与金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别

导电性

自由电子在外加电场的作用下发生定向移动

导热性

自由电子与金属离子碰撞传递热量

延展性

晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用

每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小

晶体类型

结构微粒

原子晶体

原子

分子晶体

分子

分子间作用力

很低

金属晶体

金属阳离子、自由电子

金属键

一般较高，少部分低

一般较硬，少部分软

难溶(Na等与水反应) 良导体

离子晶体

阴、阳离子

微粒间作用(力) 共价键

离子键

熔、沸点

很高

较高

硬度

很硬

一般较软

较硬

溶解性

难溶解

相似相溶

易溶于极性溶剂

固体不导电，熔化或溶于水后导电

NaCl、CaCO3、NaOH等

导电情况

不导电(除硅) 一般不导电

干冰、冰、纯硫酸、H2(S)等

实例

金刚石、水晶、碳化硅等

Na、Mg、Al等

6.物质熔、沸点的比较

(1)不同类型晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体。

(2)同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔、沸点高，反之则小。

①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。

②分子晶体：对于同类分子晶体，相对分子质量越大，则熔、沸点越高。

③原子晶体：键长越短，键能越大，则熔、沸点越高。

(3)常温常压下状态：①熔点：固态物质>液态物质；②沸点：液态物质>气态物质。

1.[2016·全国卷Ⅰ，37(5)(6)](5)Ge单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是________。

(6)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单1111，0，；C为，，0。则D原子坐标晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为2222参数为________。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________g·cm3(列出计算式即可)。

－

111答案

(5)共价键

(6)①4，4，4

②8×7373×10

6.02×565.761111解析

(6)①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的处，所以基坐标是4，4，4；411②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子是8×＋6×＋4＝8，所以晶胞的密度是

828×73 g·mol1mρ＝＝

VNA×565.76×10－10cm3－＝＝8×73－cm3

－103g·236.02×10×565.76×108×73－7cm3

3×10g·6.02×565.762.[2016·全国卷Ⅱ，37(3)(4)](3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体。

(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g·cm3，晶胞参数a＝________nm －251答案

(3)金属

(4)①3∶1

②6.02×1023d3×107

解析

(4)①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×1/2＝3，镍原子的个数为8×1/8，则铜和镍的数量比为3∶1，②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，合金的密度为d g·cm3，－1251251根据ρ＝m/V＝3＝d,1 cm＝107 nm，则晶胞参数a＝6.02×1023×d3×107

a×NA3.[2016·全国卷Ⅲ，37(4)(5)](4)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是

________________________________________________________________________。

(5)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，－1Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol1，原子－

半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________________________________________________________________。

34πNAρr3Ga＋rAs答案

(4)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体

(5)原子晶体

共价键

3MGa＋MAs×100% 解析

(4)由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔、沸点高。(5)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所以晶体的类型为－原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As的个数均是44×MGa＋MAsNA个，所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德ρ434×πr3Ga＋rAs3罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%4×MGa＋MAsNAρ34πNAρr3Ga＋rAs＝×100%。

3MGa＋MAs4.[2015·全国卷Ⅰ，37(4)(5)](4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

答案

(4)分子

(5)①3

2

②12

4 5.[2014·新课标全国卷Ⅰ，37(3)(4)改编]Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有______个铜原子。Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度

________g·cm3。

－答案

16

12

4×27

－6.02×10×0.405×1073236.[2014·江苏，21(A)—(5)]Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为__________。

答案

12 7.[2014·新课标全国卷Ⅱ，37(4)(5)]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的

3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：

(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。

(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。

该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是______________________________________。

答案

(4)＋1 22(5)SO24

共价键和配位键

H2O

H2O与Cu的配位键比NH3与Cu的弱

－＋＋1解析

(4)e为Cu，c为O，由图1可知，晶胞中含Cu原子数为4个，含O原子为8×＋18＝2个，故化学式为Cu2O，O为－2价，则Cu为＋1价。(5)含有H、N、O、S、Cu 5种元素的化合物，结合课本选修3配合物有关知识和题目所给信息，观察中心为1个Cu2，周围＋为4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物化学式为[Cu(NH3)4]SO4·2H2O，加热时，由于H2O和Cu2作用力较弱会先失去。

＋8.(1)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。

(2)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以____________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献____________个原子。

(3)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为____________________________________________。

(4)在硅酸盐中，SiO44四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架－网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中Si原子的杂化形式为

______________，Si与O的原子数之比为______________，化学式为________________。

答案

(1)二氧化硅

(2)共价键

3 (3)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2

n2(4)sp3

1∶3

[SiO3]2n或SiO3

－－1解析

(2)金刚石晶胞的面心上各有一个原子，面上的原子对晶胞的贡献是。

2(4)在多硅酸根中每个硅原子都与4个O形成4个Si—O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图(b)可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，因而每个四面体1n－中硅原子数是1，氧原子数＝2＋2×＝3，即Si与O的原子个数比为1∶3，化学式为[SiO3]2

n。29.前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有一个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们的价电子层中未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。

(1)A、B和D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____________；D的配位数为______________。

②列式计算该晶体的密度______________ g·cm3。

－(2)A、B和C3三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有__________________；－＋＋该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__________，配位体是__________。

答案

(1)①K2NiF4

6 ②39×4＋59×2＋19×8－≈3.4 6.02×1023×4002×1 308×1030－－(2)离子键、配位键

[FeF6]3

F

解析

有4个未成对电子的一定是过渡金属元素，前四周期元素中只有3d64s2符合，因而C为Fe元素，顺推出D为Ni，B为K，A为F。

11(1)①A(F)原子数＝×16＋×4＋2＝8 421B(K)原子数＝×8＋2＝4 41D(Ni)原子数＝×8＋1＝2 8即该化合物的化学式为K2NiF4。

D的配位体是距其最近的异种原子A，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个A原子。

(2)在K3[FeF6]中K与[FeF6]3之间是离子键，[FeF6]3中Fe3与F之间是配位键，Fe3是中心＋－－＋－＋离子，F是配位体。

－