2023版高考化学一轮总复习第十三章第三节晶体结构与性质课件

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[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。((2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。((3)晶体有自范性但其微粒排列无序。(
(4)晶体有固定的熔点，可用此方法区分晶体与非晶体。
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。((6)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。(
错因：非晶体没有固定的熔点，不能比较熔
答案：(1)×点的高低。
错因：晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形、
固定的熔点、各向异性。只有同时具备这三个特点的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形。
(3)×(4)√(5)×
错因：晶体有自范性且其微粒有序排列。错因：不同晶体粒子可能直径不同、粒子间距不同，
晶胞大小形状也不一定相同。(6)√
(1)NH4中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相
2.(教材选择性必修2 P97 实验3-5 组编题)配位键实质是一种特殊的共价键，配位键的共用电子对由成键原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同提供，但实质是相同的。
(2)配合物[Cu(NH3)4]SO4 中含有的化学键类型有哪些？(3)NH3 和 BF3 可以通过配位键形成 NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出 NH3·BF3 的结构式吗？
(2)[Cu(NH3)4]SO4 中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。(3)N 原子提供孤电子对，B 原子提供空轨道，NH3·BF3 的
3.(教材选择性必修2 P88 思考与讨论组编题)碳酸盐在一定温度下会发生分解，如煅烧石灰石可以得到 CaO，这是由于受热时碳酸根发生分解，放出二氧化碳。
(1)根据表中数据，第二主族元素阳离子半径大小顺序是什
么？与核外电子排布有什么关系？
(2)MCO3 金属阳离子半径与碳酸盐分解温度有什么关系？
电子层数越多，半径越大。
(2)MCO3 金属阳离子的半径越小，碳酸盐 MCO3 越易分解，
答案：(1)半径：r(Mg2＋)＜r(Ca2＋)＜r(Sr2＋)＜r(Ba2＋)；核外
物质的聚集状态与晶体的常识
1.物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化
物质的聚集状态除了________、________、________外，还有更多的聚集状态，如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑
2.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的本质差异
定义：晶体能________呈现________外形的性质。形成条件：晶体______________适当。本质原因：晶体中粒子在__________里呈现_____________
②各向异性：晶体的许多物理性质常常会表现出各向异性。③晶体有固定的________。④外形和内部质点排列的高度________。
(1)________物质凝固。(2)________物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)________从溶液中析出。
(1)概念：晶胞是描述晶体结构的__________。(2)结构：常规的晶胞都是__________体，晶体可以看作是
数量巨大的晶胞__________而成。
①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何________。②“并置”：所有晶胞都是_______排列的，取向_______。③所有晶胞的________及其内部的__________、______及__________是完全相同的。
到的原子数为_________________。
(3)晶胞中粒子数目的计算
①平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。晶胞的顶角原子是________个晶胞共用；晶胞棱上的原子是________个晶胞共用；晶胞面上的原子是________个晶胞共用。如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊
②几种晶胞中原子数目的确定。结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为________、________、________、________。钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图
5.晶体结构的测定(1)测定晶体结构最常用的仪器是______________。当单一波长的 X 射线通过晶体时，X 射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生______________或______________。(2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。
(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复
单元，而不一定是最小的“平行六面体”。
(3)共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为
1710 ℃，MgO 的熔点为2852 ℃。
(4)由晶胞构成的晶体，其化学式不表示一个分子中原子的
数目，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
(5)晶体与体积大小无关，即使晶体的粉末也仍具有晶体的
结构特征，所以仍属于晶体。
【练1】(2021 年潍坊模拟)下列物质中属于晶体的是(
A.①④⑤B.②③⑥C.①③④D.③④⑥
解析：橡胶没有一定规则的外形、没有固定的熔点，不是晶体，①错误；玻璃有一定规则的外形、没有固定的熔点，不是晶体，②错误；食盐是 NaCl，具有整齐规则的几何外形、有固定的熔点，属于晶体，③正确；水晶是二氧化硅，具有整齐规则的几何外形、有固定的熔点，属于晶体，④正确；塑料没有一定规则的外形、没有固定的熔点，不是晶体，⑤错误；胆矾是 CuSO4·5H2O，具有整齐规则的几何外形、有固定的熔点，属于晶体，⑥正确。则正确组合为③④⑥。
A.X 射线衍射实验可以区分晶体和非晶体B.具有规则几何外形的固体一定是晶体C.非晶体具有自范性和各向异性的特点D.熔融态物质凝固后一定得到晶体
解析：晶体对 X 射线发生衍射，非晶体不会对 X 射线发生衍射，所以能用 X 射线衍射实验区分晶体和非晶体，A 正确；晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形、固定的熔点、各向异性，只有同时具备这三个特点的才是晶体，B 错误；晶体具有自范性和各向异性的特点，非晶体没有自范性和各向异性的特点，C 错误；熔融态物质凝固后不一定得到晶体，D 错误。
晶胞中原子个数的计算与化学式的确定
【练3】(2021 年武汉模拟)储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，如镧(La)镍(Ni)合金，它吸收氢气可结合成金属氢化物。某镧镍储氢合金晶胞结构如
图，该材料中镧、镍、氢的原子个数比为(A.8∶9∶10B.1∶5∶6C.1∶5∶3D.1∶5∶5
【练 4】(2021 年日照模拟)已知某化合物的晶体是由如图所示最小单元密置堆积而成的，关于该化合物，以下叙述中错
A.1 ml 该化合物中有 1 ml YB.1 ml 该化合物中有 3 ml CuC.1 ml 该化合物中有 2 ml BaD.该化合物的化学式是 YBa2Cu3O6
(1)平行六面体形晶胞中粒子数目的计算
(2)其他结构单元的粒子数的计算分析①三棱柱
(1)概念：只含________的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间靠______________相互吸引，分子内原子之间以________结合。
①所有____________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。②部分____________，如卤素(X2)、氧气(O2)、硫(S8)、氮气(N2)、白磷(P4)、碳 60(C60)等。
③部分______________，如 CO2、SO2、P4O6、P4O10 等。④几乎所有的________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3
⑤绝大多数________，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
①分子晶体的熔、沸点________，密度较________，硬度较小，较易熔化和挥发。②一般是绝缘体，熔融状态也不导电。③溶解性符合“相似相溶”规律。
(5)分子晶体的结构特征①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为
____________。
②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是__________，在冰的晶体中，每个水分子周围只有________个紧邻的水分子。
①干冰中的 CO2 分子间只存在__________，不存在______。②每个晶胞中有_____个 CO2 分子，_____个原子，每个 CO2分子周围等距离紧邻的 CO2 分子数为_____个。
(1)构成微粒及其相互作用(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点________，硬度________。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长________，键能越大，晶体的熔点________。
a.碳原子采取_______杂化，C—C—C 夹角为_________。b.每个碳原子与周围紧邻的____个碳原子以共价键结合成______________结构，向空间伸展形成共价键三维骨架结构。c.最小碳环由______个碳原子组成，且最小环上有 4 个碳原子在同一平面内；每个碳原子被 12 个六元环共用。
a.二氧化硅的结构二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α-SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的______________形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
Si 原子采取________杂化，正四面体内 O—Si—O 键角为________。每个 Si 原子与______个 O 原子形成______个共价键，________原子位于正四面体的中心，________原子位于正四面体的顶点，同时每个 O 原子被_______个硅氧正四面体共用；每个 O 原子和_______个 Si 原子形成_______个共价键，晶体中Si 原子与 O 原子个数比为________。最小环上有_______个原
子，包括_______个 O 原子和_______个 Si 原子。
二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
(1)金属键① 金属原子脱落下来的 ________ 形成遍布整块晶体的“_______”，被所有原子共用，从而把所有________维系在一
起；成键粒子是____________和__________。②金属键的强弱和对金属性质的影响
a.金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越_____，价电子数越_____，金属键越____；反
之，金属键越_____。
b.金属键越强，金属的熔、沸点越______，硬度越______。
①在金属晶体中，原子间以________相结合。
②金属晶体的性质：优良的_______、________和________。
③用电子气理论解释金属的性质
(1)构成粒子：________和________。
(2)作用力：________。
(3)配位数：一个离子周围_______的________离子的数目。
5.过渡晶体与混合型晶体
①四类典型的晶体是指________ 晶体、________ 晶体、________晶体和________晶体。②过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。③几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
④偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如________等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理，如________、
(2)混合型晶体(以石墨晶体为例)①结构特点为层状结构，同层内碳原子采取 sp2 杂化，以共
价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。②层与层之间靠____________维系。
③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为 3，有一个未参与杂化的 2p 电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。④晶体类型：石墨晶体中，既有________，又有________和__________，属于______________。⑤性质：熔点________、质软、________导电等。
(1)大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。
(2)四类典型晶体都有过渡晶体存在。
(3)石墨具有良好的导电性是由于碳原子的 p 轨道相互平行且相互重叠，p 轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨具有导电性。
晶体类型的判定与性质比较
【练1】(2021 年徐州模拟)一种新型材料 B4C，它可用于制
作切削工具和高温热交换器。关于 B4C 的推断正确的是(A.B4C 分子是由 4 个硼原子和 1 个碳原子构成的B.B4C 是一种共价晶体C.B4C 是一种分子晶体D.B4C 是一种离子晶体
解析：B4C 由非金属元素组成，不可能为离子晶体，可用于制作切削工具和高温热交换器，说明熔点高，应为共价晶体，不存在单个分子，构成微粒为原子。
【练 2】(2021 年郑州模拟)以下 6 种有机物，沸点由高到
②2,2-二甲基丙烷 ③乙醇
A.⑥＞⑤＞④＞③＞①＞②B.⑥＞④＞⑤＞②＞③＞①C.⑤＞⑥＞④＞③＞①＞②D.④＞⑥＞⑤＞②＞③＞①
解析：①和②均为 5 个碳原子的烷烃，碳原子相同的烷烃，支链越多，其沸点越低，①异戊烷含有 1 条支链，②2,2-二甲基丙烷含有 2 条支链，则沸点①＞②；③乙醇和④乙酸，乙酸的相对分子质量更大，分子间作用力更大，因此乙酸的沸点更高，则沸点④＞③；⑤油酸甘油酯，其中油酸为 C17H33COOH，烃基中含有碳碳双键，其与甘油形成的油酸室温下为液态，⑥软脂酸甘油酯，其中软脂酸为 C15H31COOH，烃基为烷烃基，其与甘油形成的软脂酸甘油酯常温下为固态，所以可知沸点⑥＞
⑤；①常温下是液体，②常温下是气体，③和④常温下是液体且能形成分子间氢键，沸点高于①，但是其沸点低于⑤和⑥的沸点，综上沸点由高到低的排列顺序为⑥＞⑤＞④＞③＞①＞②，A 符合题意。
【练3】(2020 年新高考Ⅰ节选)CdSnAs2 是一种高迁移率的新型热电材料。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系 CdSnAs2 的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为 90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
一个晶胞中有________个 Sn，找出距离 Cd(0,0,0)最近的Sn________(用分数坐标表示)。CdSnAs2 晶体中与单个 Sn 键合的 As 有________个。
解析：由部分 Cd 原子的分数坐标为(0,0,0)，可知 8 个 Cd在晶胞的顶点，4 个 Cd 在晶胞的面上，1 个 Cd 在晶胞的体心；由部分 Sn 原子的分数坐标为(0,0,0.5)，可知 4 个 Sn 在晶胞的棱上 ，6 个 Sn 在 晶胞的面上；由部分 As 原子的分数坐标为(0.25,0.25,0.125)，可知 8 个 As 在晶胞内；所以 1 个晶胞中 Sn
(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)；由晶胞结构图可知，CdSnAs2 晶体中与单个 Sn 键合的 As 有 4 个。
答案：4 (0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0) 4
【练4】(2021年广州模拟)已知 X、Y、Z 三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，X、Y、Z 分别处于立方体的顶点、棱边的中点、立方体的体心。则下面关于该化合物
A.该晶体的化学式为 ZXY3B.该晶体的熔点一定比金属晶体熔点高C.每个 X 周围距离最近的 Y 有 8 个D.每个 Z 周围距离最近的 X 有 16 个
解析：由题图可知，X 占据顶点、Y 占据棱边的中点，Z
式为 ZXY3，A 正确；一般来说，离子晶体的熔点大于金属晶体，但该晶体的熔点不一定比金属晶体熔点高，仅根据题中信息不能确定，B 错误；由题图可知，与 X 最近的 Y 在棱上，空间 8个晶胞无隙并置，则每个 X 周围距离最近的 Y 有 6 个，C 错误；以体心 Z 来看，最近的 X 在顶点，则每个 Z 周围距离最近的 X有 8 个，D 错误。
①概念：成键原子一方提供______________，另一方提供________形成的共价键。②配位键的形成条件a.成键原子一方能提供孤电子对。如分子有 NH3、H2O、
HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
b.成键原子另一方能提供空轨道。如 H＋、Al3＋、B 及过渡金属的原子或离子。③配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如 Ag＋形
①概念：把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以_________结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl 等均为配合物。
成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]Cl
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3 分子中氮原子的__________进入Cu2＋的_______，Cu2＋与 NH3 分子中的氮原子通过______________________________________。
共用氮原子提供的孤电子对
______________形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为
配合物[Cu(NH3)4]SO4 其组成如下图所示：
a.中心原子是______________________________的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子 Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
提供空轨道、接受孤电子对
b.配体是______________的阴离子或分子，如 Cl－、NH3、H2O 等。配体中______________________的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的 N 原子，H2O中的 O 原子等。c.配位数是直接与中心原子形成的__________的数目。如[Fe(CN)6]4－中配位数为________。
(1)概念：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形
(2)超分子的实例①分离C60 和C70
②冠醚识别碱金属离子冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小
③超分子的两个重要特征——____________、________。
【练2】(2021 年秦皇岛期末)回答下列问题：(1)配合物[Ag(NH3)2]OH 的中心离子是________，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是_____________________________________________________________。(2)向盛有少量 NaCl 溶液的试管中滴入少量 AgNO3 溶液，再加入氨水，观察到的现象是__________________________________________________________________________________。
[Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－(2)先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解
似于机械运动的某种热运动，下列说法不正确的是(
【练3】(2021年襄阳期末)2016 年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域作出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激(如 pH 变化、吸收光子、电子得失等)时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类
A.驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量B.分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一D.光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动
解析：分子组分间原有作用被破坏，应在外力作用下，则需要对体系输入一定的能量， A 正确；分子状态的改变没有发生化学变化， B 错误；由题给信息可知电子得失可形成分子机器，电子得失属于氧化还原反应， C 正确；光照条件下可使分子吸收光子，D 正确。
【练4】(2021年青岛期末)如图是卟啉配合物叶绿素的结
构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是(
A.示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定B.该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C.该叶绿素是配合物，其配体是 N 原子D.该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
解析：由题给示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为 sp3 杂化，A 错误；Mg 的最高化合价为＋2 价，而化合物中 Mg 与 4 个氮原子形成化学键，由此可以判断该化合物中 Mg与 N 原子间存在配位键，该物质为配合物，B 正确；因氮原子还与碳原子成键，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，C 错误；高分子化合物的相对分子质量通常在 10 000 以上，D 错误。答案：B
1.(2021 年新高考Ⅰ卷节选)XeF2 晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为 90°，该晶胞中有________个XeF2 分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如 A 点原子的分数坐
标为 已知 Xe—F 键长为r pm，则 B 点原子的分数坐标为________；晶胞中 A、B 间距离d＝________pm。
2.(2021 年湖南卷节选)下图是 Mg、Ge、O 三种元素形成的
某化合物的晶胞示意图。
3.(2021 年广东卷节选)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质 X 为潜在的拓扑绝缘体材料。X 的晶体可视为 Ge 晶体(晶胞如图 a 所示)中部分 Ge 原子被 Hg 和 Sb取代后形成。
(1)图 b 为 Ge 晶胞中部分 Ge 原子被 Hg 和 Sb 取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是________。(2)图 c 为 X 的晶胞，X 的晶体中与 Hg 距离最近的 Sb 的数目为________；该晶胞中粒子个数比 Hg∶Ge∶Sb＝________。(3) 设 X 的 最 简 式 的 式 量 为 Mr ， 则 X 晶 体 的 密 度 为
________g·cm－3(列出算式)。
解析：(1)对比题图 b 和题图 c 可得 X 晶体的晶胞中上下两个单元内的原子位置不完全相同，不符合晶胞是晶体的最小重复单位要求，即题图 b 中 Sb、Hg 原子取代位置除题图 b 外还有其他形式。(2)以晶胞上方立方体中右侧面心中 Hg 原子为例，同一晶胞中与 Hg 距离最近的 Sb 的数目为 2，左侧面心 Hg 原子也有 2 个 Sb 原子与其距离最近，因此 X 的晶体中与 Hg 距离最近的 Sb 的数目为 4；该晶胞中 Sb 原子均位于晶胞内，因此 1个晶胞中含有 Sb 原子数为 8，Ge 原子位于晶胞顶点、面心、
4.(2021 年全国Ⅱ卷)在金属材料中添加 AlCr2 颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2 具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是________原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为 rCr 和 rAl，则金属原子空间占有率为________%(列出计算表达式)。