高中化学选择性必修2（人教版2019） 第三章 章末专题提升课

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化 学选择性必修2 物质结构与性质
晶体结构与性质
章末专题提升课[知识体系]
·高中同步导学案·化学 选择性必修2 物质结构与性质
微专题突破一　四类晶体的结构和性质比较[核心突破]
·高中同步导学案·化学 选择性必修2 物质结构与性质
·高中同步导学案·化学 选择性必修2 物质结构与性质
[典例运用]【典例】　下列关于晶体的说法，不正确的是(　　)①晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中粒子排列相对无序，无自范性　②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体　③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键键能较小，所以其熔点比较低　⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列　⑥NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，既破坏了离子键，也破坏了共价键　⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻A．①②③　　　　　 B．②③⑦C．④⑤⑥ D．②③④
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D　[②含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子，②错误；③共价键可决定共价晶体的熔、沸点，分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，③错误；④MgO和NaCl两种晶体中，MgO中离子半径小、离子所带电荷多，离子键键能较大，所以其熔点比较高，④错误；故选D。]
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[变式训练1]　下列物质所属晶体类型分类正确的是(　　 )
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D　[石墨为混合型晶体，生石灰、氯化铯为离子晶体，氮化铝为共价晶体。故选D。]
[变式训练2]　C60、金刚石、石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
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(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________(填字母)。A．同分异构体 B．同素异形体C．同系物 D．同位素(2)固态时，C60属于________(填“原子”或“分子”)晶体。
(3)①石墨、金刚石、C60中C原子以sp3杂化的是_____________________。②12 g金刚石中含有________个C—C键。(4)金刚石的晶胞如图所示，设晶胞边长为a cm，则金刚石的密度为________g/cm3(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
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微专题突破二　晶体熔、沸点高低的比较方法[核心突破]1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。(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。2．同种类型晶体熔、沸点的比较(1)共价晶体原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高。如熔点：金刚石＞硅晶体。
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(2)离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl。(3)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。如沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如熔、沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如熔、沸点：CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。(4)金属晶体金属离子半径越小，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：Na＜Mg＜Al。
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B　[A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅＜碳化硅＜二氧化硅＜金刚石，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C项，对于不同类型的晶体，其熔、沸点高低一般为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，故MgO＞H2O＞Br2＞O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。]
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[变式训练1]　下表给出几种物质的熔点，对此有下列一些说法：①CaCl2属于离子晶体 ②SiCl4是分子晶体　③一个SiO2分子由1个Si原子和2个O原子构成　④MgCl2在熔化状态不能导电
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上述说法中正确的有(　　)A．①②　　　　　 B．①③C．②④ D．①②③
A　[氯化钙熔点高，属于离子晶体，①正确；四氯化硅熔点很低，属于分子晶体，②正确；SiO2不是分子，③错误；氯化镁是离子晶体，熔化时能导电，④错误；故选A。]
[变式训练2]　分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融状态下不导电：___________。(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融状态下不导电：_____________。(3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：_______________________________________________________________。(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中能导电：_________________。
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解析　晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合，是判断晶体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。一般共价晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或水溶液都能导电。共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异。一般共价晶体和分子晶体熔融状态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。
答案　(1)共价晶体　(2)分子晶体　(3)分子晶体　 (4)离子晶体
微专题突破三　晶胞结构的分析与计算[核心突破]1．晶胞计算的类型(1)根据晶胞的结构，计算其组成微粒间的距离。(2)根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系，计算微粒个数、微粒间距、ρ等。(3)计算晶体(晶胞)的空间利用率。2．晶胞计算的原理与步骤(1)首先确定晶胞的组成利用均摊法计算一个晶胞所含微粒的数目。
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③微粒间距离的计算方法
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[典例运用]【典例】　请回答下列问题：
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(1)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4＋在晶胞中的配位数是________，晶胞参数为a pm、a pm、c pm，该晶体密度为________g·cm－3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1－xOy，则y＝________(用x表达)。
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[变式训练1]　已知某离子晶体的晶胞示意图如图所示，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为ρ g·cm－3，下列说法中正确的是(　　)
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[变式训练2]　铜镍合金的立方晶胞结构如下图所示：
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(1)原子B的分数坐标为________。(2)若该晶体密度为d g·cm－3，以NA表示阿伏加德罗常数，则铜镍原子间最短距离为____________cm。
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[变式训练3]　请回答下列问题：(1)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示：
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①在1个晶胞中，X离子的数目为________。②该化合物的化学式为________。
(2)RCl用作有机合成催化剂，并用于颜料、防腐等工业。R＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与Cl－形成的晶体结构如图所示。R的元素符号是________，与同一个Cl相连的R＋有________个。
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(3)已知X元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子，且X元素对应的单质在形成晶体时，采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型的配位数为________。如果X的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为________g·cm－3(不必化简)。
(4)ZnS的晶体结构如图所示，其晶胞边长为x pm，则ZnS晶体的密度为________g·cm－3(列式即可，NA表示阿伏加德罗常数的值)；a与b之间的距离为________pm(用含x的式子表示)。
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解析　(1)X的核外电子排布式为[Ar]3d104s2，为Zn；Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，为 S；Z为O。一个晶胞中Zn2＋的数目＝1(8个顶角)＋3(6个面心)＝4，S2－的数目＝4(4个体心)。(2)R＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，说明R的电子排布式为1s22s22p23s2 3p6 3d10，是铜元素，从题图中看出，一个R＋与4个Cl－相连，同理与同一个Cl－相连的R＋有4个。
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章 末 素 养 检 测