晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)常見考點(diǎn)剖析

■山東省沂源縣第一中學(xué)

朱振宇

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晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)常見考點(diǎn)剖析

■山東省沂源縣第一中學(xué)

朱振宇

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)主要涉及晶體與非晶體、晶體類型、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、晶體密度的計算等。下面根據(jù)選修3第三章內(nèi)容和考試說明的要求，提煉出該部分常見的重要考點(diǎn)，并結(jié)合典型例題闡釋相關(guān)考點(diǎn)的考查情況。

考點(diǎn)一：晶體類型及其所含微粒之間的作用力

該考點(diǎn)主要涉及晶體、非晶體、準(zhǔn)晶體、離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體，以及構(gòu)成晶體的微粒之間作用力類型的判斷等。

例1 (1)下列變化需克服相同類型作用力的是( )。

A．碘和干冰的升華

B．硅和C60的熔化

C．氯化氫和氯化鈉的溶解

D．溴和汞的汽化

a．離子晶體 b．分子晶體

c．原子晶體 d．金屬晶體

(4)硼砂是含結(jié)晶水的四硼酸鈉，其陰離子Xm-(含B、O、H三種元素)的球棍模型如圖1所示。硼砂晶體由Na+、Xm-和H2O構(gòu)成，它們之間存在的作用力有____(填序號)。

圖1

A．離子鍵 B．共價鍵 C．金屬鍵

D．范德華力 E．氫鍵

解析：(1)碘和干冰都是由分子構(gòu)成的分子晶體，分子間存在范德華力，升華是物理變化，需要克服范德華力，A項正確。硅是原子晶體，C60是分子晶體，熔化時分別需要克服共價鍵、范德華力，B項錯誤。氯化氫是共價化合物，氯化鈉是離子化合物，二者溶解時分別要克服共價鍵、離子鍵，C項錯誤。溴是分子晶體，汞是金屬晶體，二者汽化時分別要克服范德華力、金屬鍵，D項錯誤。

(2)NH3、F2、NF3都是由分子構(gòu)成的分子晶體，b項正確；NH4F是由離子構(gòu)成的離子晶體，a項正確；Cu是金屬晶體，d項正確。

(3)觀察反應(yīng)方程式可知左右相差2個K、1個S，則A的化學(xué)式為K2S，K2S由K+、S2-構(gòu)成，屬于離子晶體。

(4)Na+、Xm-之間存在離子鍵，H2O與H2O之間存在范德華力和氫鍵，Na+、Xm-和H2O之間不存在共價鍵和金屬鍵。

答案：(1)A (2)a、b、d (3)離子晶體 (4)A、D、E

點(diǎn)評：金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)鹽是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除了金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。常見的單質(zhì)類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等。常見的化合類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)是金屬晶體。

考點(diǎn)二：晶體的性質(zhì)(主要指熔點(diǎn)高低)及其原因

該考點(diǎn)主要考查不同類別晶體的熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)的變化規(guī)律，通過構(gòu)成微粒及其相互作用力的大小進(jìn)行判斷或解釋原因。

例2 (1)Na的單質(zhì)和Si的單質(zhì)相比，熔點(diǎn)較高的是____。

(3)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，Ni2+和Fe2+的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點(diǎn)NiO____FeO(填“<”或“>”)。

(4)MgO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，MgO熔點(diǎn)高于NaCl的原因是____。

解析：(1)Na是金屬晶體，易熔化，Si是原子晶體，很難熔化。

(2)二者都是離子晶體，且陰、陽離子電荷數(shù)均為1，但陽離子半徑前者小于后者，陰離子半徑前者小于后者，則晶格能前者大于后者，NaF的熔點(diǎn)較高。

(3)NiO由Ni2+和O2-構(gòu)成，F(xiàn)eO由Fe2+和O2-構(gòu)成，離子半徑：Ni2+FeO，晶格能越大，熔化時需要克服離子之間的作用力越大，熔點(diǎn)：NiO>FeO。

(4)MgO由Mg2+和O2-構(gòu)成，NaCl由Na+和Cl-構(gòu)成，陽離子半徑：Mg2+NaCl，則熔點(diǎn)：MgO>NaCl。

答案：(1)Si (2)> 二者均為離子化合物，且陰、陽離子電荷數(shù)均為1，但后者的離子半徑較大，離子鍵較弱，因此前者的熔點(diǎn)高于后者 (3)> (4)晶格能大

點(diǎn)評：對于不同類型晶體，熔、沸點(diǎn)高低一般為：原子晶體>離子晶體>分子晶體。組成、結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，熔、沸點(diǎn)高低與相對分子質(zhì)量的大小成正比；組成、結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，熔、沸點(diǎn)高低主要看共價鍵的強(qiáng)弱；離子晶體的熔點(diǎn)與晶格能有關(guān)系，形成離子鍵的離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，熔點(diǎn)就越高。

考點(diǎn)三：晶胞結(jié)構(gòu)與晶體的化學(xué)式和密度

該考點(diǎn)主要涉及典型晶體的晶胞的辨認(rèn)、判斷某微粒的配位數(shù)、根據(jù)均攤法等計算晶體的化學(xué)式，以及晶胞的體積、阿伏加德羅常數(shù)、1 mol晶胞的數(shù)目和質(zhì)量、晶胞或晶體的密度等，這是近年高考考查的熱點(diǎn)。

圖2

(2)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，該合金的化學(xué)式為____。

圖3

(3)鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4+處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba2+處于晶胞中心，O2-處于晶胞棱邊中心，該化合物化學(xué)式為____，每個Ba2+與____個O2-配位。

(4)六方氫化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長為361.5×10-10cm，立方氮化硼晶胞中含有4個氮原子、4個硼原子，立方氮化硼的密度是____g·cm-3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA)。

(5)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361×10—10cm。又知銅的密度為9.00 g·cm—3，則銅晶胞的體積是____cm3，晶胞的質(zhì)量是____g，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為____(列式計算)。

針對性練習(xí)

1．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列關(guān)于CaF2的表述正確的是____。

a．Ca2+與F-間僅存在靜電吸引作用

b．F-的離子半徑小于Cl-，則CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2

c．陰陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同

d．CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電

2．(1)單質(zhì)氧有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是____(填分子式)，原因是____。氧和鈉的氫化物所屬的晶體類型分別為____和____。

(2)氧和鈉能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖4所示，晶胞參數(shù)a=0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為____，晶胞中氧原子的配位數(shù)為____。列式計算晶體F的密度(g·cm-3)：____。

圖4

答案：1.b、d

2．(1)O3O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力大 分子晶體 離子晶體

(2)Na2O 8

(責(zé)任編輯 謝啟剛)