第3讲晶体结构与性质命题一晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较1.(1)(2018年全国卷,35节选)ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是。 (2)(2017年全国卷,35节选)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。解析(1)ZnF2的熔点较高,故为离子晶体。离子晶体难溶于乙醇等有机溶剂,分子晶体可以溶于乙醇等有机溶剂。(2)金属键的强弱与半径成反比,与所带的电荷成正比。答案(1)离子键;ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱2.(2016年全国卷,37节选)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因:。GeCl4GeBr4GeI4熔点/-49.526146沸点/83.1186约400答案GeCl4、GeBr4、GeI4熔沸点依次升高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强3.(2016年全国卷,37节选)单质铜及镍都是由键形成的晶体。答案金属4.(2016年全国卷,37节选)GaF3的熔点高于1000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是。答案GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点更高5.(2015年全国卷,37节选)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于晶体。答案分子6.(2014年全国卷,37节选)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。答案X-射线衍射命题二晶胞分析及计算7.(1)(2018年全国卷,35节选)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。可知Li2O晶格能为kJmol-1。 Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为gcm-3(列出计算式)。 (2)(2018年全国卷,35节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为gcm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。 (3)(2018年全国卷,35节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为gcm-3(列出计算式)。 解析 (1)根据晶格能概念(气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量)和图中数据可得Li2O晶格能是2908 kJmol-1。根据分割法可得,1个晶胞中含有Li+的个数为8,O2-的个数为818+612=4,1个晶胞中含有4个Li2O,Li2O的密度为87+416NA(0.466510-7)3 gcm-3。(2)晶胞边长为a nm=a10-7 cm,则晶胞的体积V=(a10-7 cm)3=a310-21 cm3;由晶胞结构可知,12个Fe2+处于晶胞的棱上,1个Fe2+处于晶胞体心,S22-处于晶胞的8个顶点和6个面心,则每个晶胞中含有Fe2+的个数为1214+1=4,含有S22-的个数为818+612=4。FeS2的相对分子质量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为4MNAa310-21 gcm-3=4MNAa31021 gcm-3。晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,则该正八面体的边长为a22 nm=22a nm。(3)由晶胞图可知,Zn为六方最密堆积。1个Zn晶胞中含有的原子数为1216+212+3=6,正六边形底面积S=6正三角形面积=634a2 cm2,则Zn晶胞的体积V=634a2c cm3,1个Zn晶胞的质量为665NA g,则=mV=665NA634a2c gcm-3=656NA634a2c gcm-3。答案(1)2908;87+416NA(0.466510-7)3(2)4MNAa31021;22a(3)六方最密堆积(A3型);656NA634a2c8.(2017年全国卷,35节选)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数为。在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。答案0.315;12;体心;棱心9.(2017年全国卷,35节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。R的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。答案602a3dM(或a3dNAM10-21) 10.(2017年全国卷,35节选)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448 nm,则r(Mn2+)为nm。答案0.148;0.07611.(2016年全国卷,37节选)Ga和As的摩尔质量分别为MGa g mol-1 和MAs g mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,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。答案410-30NA(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)100%12.(2016年全国卷,37节选)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,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(12,0,12);C为(12,12,0)。则D原子的坐标参数为。(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gcm-3(列出计算式即可)。解析(1)根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的14处,所以其坐标是(14,14,14)。(2)根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的Ge原子个数为818+612+4=8,所以晶胞的密度=mV=873 gmol-1NA(565.76 pm10-10cmpm-1)3=8736.021023(565.7610-10)3 gcm-3=8736.02565.763107 gcm-3。答案(1)(14,14,14)(2)8736.02565.763107命题角度晶体结构与性质是高考必考内容,晶体类型的判断及晶体熔、沸点高低的比较相对比较简单;晶胞的分析及计算常出现在最后一问。晶胞的分析主要考查晶胞中所含微粒的个数、配位数、原子坐标参数、原子在晶胞中的位置等;晶胞的计算主要考查原子半径、原子之间的距离、密度计算、体积百分率等备考启示重点要强化晶胞的分析与计算,首先要掌握金属晶体的各种堆积方式,最好能根据实物模型图来培养学生的空间想象力,掌握如何分析配位数,如何结合数学知识进行相关的计算,把全国卷常考的几种计算类型进行归纳总结,构建解题思维模式见自学听讲P235晶体常识1.晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒排列结构微粒排列性质特征自范性熔点异同表现各向同性二者区别方法间接方法测定其是否有固定的科学方法对固体进行实验2.晶胞(1)概念:描述晶体结构的。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。周期性有序无序有无固定不固定各向异性熔点X-射线衍射基本单元1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)冰和碘晶体中相互作用力相同。()(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列。()(3)凡有规则外形的固体一定是晶体。()(4)固体SiO2一定是晶体。()(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完整的立方体块。()(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。()(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X-射线衍射实验。()(8)晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.某物质的晶体中含有A、B、C三种元素,其排列方式如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未画出)。则晶体中A、B、C的原子个数之比为()。A.131B.231C.221D.133解析利用均摊法计算。据图知,该正方体中A原子个数为818=1,B原子个数为612=3,C原子个数为1,所以晶体中A、B、C的原子个数之比为131。答案A3.某离子晶体的结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为()。A.B2AB.BA2C.B7A4D.B4A7解析A在正方体内,晶胞中A离子的个数为8;B在顶点和面心,所以1个晶胞中B离子的个数为818+612=4,则该晶体的化学式为BA2。答案B4.(1)图1为离子晶体空间构型示意图(为阳离子,为阴离子),以M代表阳离子,以N代表阴离子,写出各离子晶体的组成表达式。图1A,B,C。(2)某晶体的一部分如图2所示,该晶体中A、B、C三种粒子数之比是。图2A.394B.142C.294D.384(3)图3是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R的化合价为+2价,G的化合价为-2价,则Q的化合价为。图3解析(2)A粒子数为6112=12;B粒子数为614+316=2;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为142。(3)R:818+1=2G:814+814+412+2=8Q:814+2=4R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。由于R为+2价,G为-