2023高考化学一轮复习教参+练案+课件第32讲　晶体结构与性质

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022/3/22Tuesday�›选修3物质结构与性质第32讲晶体结构与性质备考导航1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中的结构微粒、微粒间作用力的区别。2．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3．了解分子晶体结构与性质的关系。4．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式。6．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。核心素养1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3．变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度动态分析不同晶体的组成及相应物质的性质。考点一考点二考点一1．晶体(1)晶体与非晶体的比较必备知识·梳理夯实考点一 晶体常识比较晶体非晶体结构特征结构微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈____________排列结构微粒(原子、离子或分子)______排列周期性有序 无序 比较晶体非晶体性质特征自范性________熔点______________异同表现______________________实例水、NaCl、Fe玻璃、石蜡两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_____________实验有 无 固定 不固定 各向异性 无各向异性 熔点 X－射线衍射 (2)获得晶体的三种途径。①________物质凝固。②______物质冷却不经液态直接______________。③溶质从溶液中______。[微点拨] ①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。②晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。熔融态 气态 凝固(凝华) 析出 2．晶胞(1)定义：晶胞是描述晶体结构的__________。(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“__________”构成晶体。①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞都是__________、取向相同。基本单元 无隙并置 平行排列 ②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定A．正三棱柱晶胞中：B．六棱柱晶胞中：[微点拨] 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。 ( )(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性 ( )(3)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。 ( )[提示] 非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低。× √ × (4)具有规则几何外形的固体一定是晶体。 ( )[提示] 晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形，有固定的熔点、有各向异性，只有同时具备这三个条件的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形。(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 ( )[提示] 溶质从溶液中析出，可形成晶体。(6)通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。 ( )[提示] X－射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法。× √ √ (7)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。 ( )[提示] 晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子排列是否有序，具有各向异性的固体一定是晶体。(8)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。 ( )(9)晶体内部的微粒按一定规律进行周期性排列。 ( )(10)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。 ( )× √ √ × 2．深度思考：某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。(1)晶体中每个Y同时吸引着___个X，每个X同时吸引着___个Y，该晶体的化学式为__________。(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有____个。(3)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为___________(填角的度数)。4 8 Y2X或XY2 12 109°28′ 微考点1 晶体的性质(1)关于晶体的下列说法中正确的是 ( )A．溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一B．区别晶体和非晶体最好的方法是观察是否有规则的几何外形C．水晶在不同方向上的硬度、导热性、导电性相同D．只有无色透明的固体才是晶体考点突破·训练提升典例1A [解析] 获得晶体的方法有熔融态物质凝固、气态物质凝华、溶质从溶液中结晶析出，因此溶质从溶液中析出是得到晶体的三条途径之一，故A项正确；区别晶体和非晶体最好的方法是对固体进行X－射线衍射实验，而不是通过观察是否有规则的几何外形，故B项错误；水晶是晶体SiO2，其性质的各向异性表现在物理性质如在不同方向上的硬度、导热性、导电性不相同，故C项错误；晶体不一定是无色透明的，如石墨是黑色的、不透明；无色透明的也不一定是晶体，如玻璃属于玻璃态物质，故D项错误。(2)如图是物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是 ( )A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔点D．二者的X－射线衍射图谱是相同的B [解析] 由微观结构示意图可知Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体，晶体具有规则的几何外形、各向异性和固定的熔点，用X－射线衍射实验测定时，晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。〔对点集训1〕 (1)下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 ( )A．晶体一定比非晶体的熔点高B．晶体有自范性但排列无序C．固体SiO2一定是晶体D．非晶体无自范性而且排列无序[解析] 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定熔点，A错误；晶体有自范性，且其结构排列有序，B错误；SiO2其存在形态有结晶形和无定形两大类，即SiO2也有非晶体，C错误；非晶体无自范性，而且其结构排列无序，D正确。D (2)下列说法不正确的是 ( )A．液晶态介于晶体状态和液态之间，液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性B．常压下，0℃时冰的密度比水的密度小，水在4℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关C．金属易导电、易导热、有延展性、易锈蚀均能用金属的电子气理论解释D．石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体C [解析] 液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态，像液体具有流动性，像固体具有晶体的有序性，A正确；冰中存在氢键，具有方向性和饱和性，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，B正确；金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易腐蚀不能用金属的电子气理论解释，故C错误；石墨的结构中，碳原子与碳原子以共价键相连接，形成平面网状结构，层与层之间存在范德华力，而在空间中，相邻两层网状结构的间隙中有少量自由移动的电子，连接的化学键性质介于金属键和共价键之间，所以石墨具有金属的部分性质，所以石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体，D正确。晶体与非晶体的几点理解同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。萃取精华1234微考点2 晶胞中粒子数及其晶体化学式的判断(1)如图为5种晶体的晶胞，回答下列问题。典例2①甲晶体化学式(X为阳离子)为_____。②乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是_________。③丙晶体中每个D周围结合E的个数是___。④丁晶体中M原子的外围电子排布式为3s23p5，该晶体的化学式为______。⑤戊晶体的化学式为______。X2Y 131 8 CuCl MgB2 (2)(2022·浙江衢州模拟)F、K和Ni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________；Ni的配位数为___。②列式计算该晶体的密度：_________________________________________。K2NiF4 6 〔对点集训2〕 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料创新已成为人类文明进步的重要标志之一。试回答以下问题：(1)(2019·江苏卷)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。一个Cu2O晶胞(见图1)中，Cu原子的数目为___。(2)(2020·全国Ⅰ卷)磷酸铁锂常用作锂离子电池的正极材料，LiFePO4的晶胞结构示意图如图2(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有___个。4 4 (3)(2017·江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的晶胞如图3所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图4所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。(4)图5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为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为_______。Fe3CuN ＋3价 晶体结构的相关计算晶胞计算公式(立方晶胞)。a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。萃取精华：123考点二1．四种晶体类型的比较必备知识·梳理夯实考点二 晶体的类型、组成和性质 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成微粒____________金属阳离子、自由电子________ ______分子 原子 阴、阳 离子  分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体粒子间的相互作用力__________(某些含氢键)________________________硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高范德华力 共价键 金属键 离子键  分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2．常见典型晶体结构模型4 sp3 109°28′ 6 12 4 sp3 12 12 氢键 范德华力 4 12 6 12 4 4 8 6 8 8 4 3.混合型晶体——石墨晶体是一种典型的混合晶体。(1)石墨不同于金刚石，它的碳原子采取_____杂化，形成______________结构。(2)石墨晶体是______结构，层与层间没有化学键相连，是靠__________维系的。4．晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较：①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：__________>__________>__________。②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。