2020高考化学一轮复习晶体结构与性质课件(共94张PPT)

[思维诊断 2] 如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶 体中 x 与 y 的个数比是________，乙中 a 与 b 的个数比是 ________，丙中一个晶胞中有______个 c 离子和________个 d 离子。
提示：2∶1 1∶1 4 4
教材对接高考 1．(RJ 选修 3·P64T3 改编)如图为甲、乙、丙三种晶体的晶 胞：
排列 排列
自范性 性质特
熔点 征
异同表现 二者区 间接方法 别方法 科学方法
有
无
固定
不固定
各向异性
不具有各向异性
测定其是否有固定的_熔__点___
对固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。
二、晶胞 1．概念：描述晶体结构的___基_本__单__元____。 2．晶体中晶胞的排列——无隙并置。 (1)无隙：相邻晶胞之间没有___任__何_间__隙____。 (2)并置：所有晶胞__平__行__排列，_取__向___相同。
角度 2 晶体密度及粒子间距离的计算 4．某离子晶体晶胞的结构如图所示。
试分析： (1)晶体的化学式为_______________________________。 (2)晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y 形成的夹角∠XYX 是 ________。
(3)设该晶体的摩尔质量为 M g/mol，晶体的密度为 ρ g/cm3， 阿伏加德罗常数的值为 NA，则晶体中两个距离最近的 X 之间 的距离为________cm。
A．BaTi8O12 C．BaTi2O4
B．BaTi4O6 D．BaTiO3
解析：选 D。Ba 在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti 处于立方体的 8 个顶点，每个 Ti 为与之相连的 8 个立方体所共 用，即只有18属于该晶胞；O 处于立方体的 12 条棱的中点，每 条棱为四个立方体共用，故每个 O 只有14属于该晶胞。即晶体 中 N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶8×18∶12×14＝1∶1∶3。
5.2×10－22 (2) ρ
cm3
(3) 43·3 4a×·N8A3×1010
晶胞的密度及粒子间距离的计算 1．解题程序
2．晶体粒子与 M、ρ 之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个粒子，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 粒子，其质量为 xM g(M 为粒子的相对“分子”质量)；又因为 1 个晶胞的质量为 ρ a3 g(a3 为晶胞的体积)，则 1 mol 晶胞的质 量为 ρ a3 NA g，因此有 xM＝ρ a3NA。
3．了解晶格能的概念，了解晶格能 的视角分析与解决实际
对离子晶体性质的影响。
问题。
4．了解分子晶体结构与性质的关系。2．证据推理与模型认知：
5．了解原子晶体的特征，能描述金 能运用典型晶体模型判
刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与 断晶体的结构特点及组
性质的关系。
成并进行相关计算。
6．理解金属键的含义，能用金属键 3．变化观念与平衡思想：
解析：R：8×18＋1＝2 G：8×14＋8×14＋4×12＋2＝8 Q：8×14＋2＝4 R、G、Q 的个数之比为 1∶4∶2，则其化学式为 RQ2G4。 由于 R 为＋2 价，G 为－2 价，所以 Q 为＋3 价。 答案：＋3 价
2．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型的变压器、 话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图如图所示， 它的化学式是( D )
Cu：8×18＋6×12＝4；F：4，其化学式为 CuF。a·x3·NA＝
4M(CuF)，x＝ 3 4Ma·CNuAF。最短距离为小立方体体对角线的
14，小立方体的体对角线为
3x。所以最短距离为
33 4·
4×83 a·NA
×1010 pm。
答案：(1)361.5×251×0－4103×NA
第 3 讲 晶体结构与性质
最新考纲要求
核心素养脉络
1.理解离子键的形成，能根据离子化 1.宏观辨识与微观探析：
合物的结构特征解释其物理性质。 认识晶胞及晶体的类型，
2．了解晶体的类型，了解不同类型 能从不同角度分析晶体
晶体中粒子结构、粒子间作用力的区 的组成粒子、结构特点，
别。
能从宏观和微观相结合
解析：晶胞中，●个数为 8×18＋6×12＝4，o 个数为 8，其 个数之比为 1∶2，所以●代表 S2－，o 代表 Na＋。
设晶胞边长为 a cm，则 a3·ρ·NA＝4×78
a＝
3 4×78 ρ·NA
面对角线为 2×
3 4×78 ρ·NA cm
面对角线的14为 42×
3 4×78 ρ·NA cm
65×6 NA×6× 43×a2c
探源 本考题源于 RJ 选修 3 P64 学与问及第 3 题，考查了 晶胞结构及相关计算，这仍是以后高考的一大热点。
1．原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被 n 个晶胞所 共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是n1。
2．方法： (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
(2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一 层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被三个六边形共 有，每个六边形占13。
角度 1 晶胞中粒子数目的计算 1．如图是由 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 ________。
解析：(1)采用均摊法，X 的个数＝4×1/8＝1/2，Y 在体内， 个数是 1 个，则 X 与 Y 的个数是 1∶2。(2)若将 4 个 X 连接， 构成 1 个正四面体，Y 位于正四面体的中心，可联系 CH4 的键 角，知∠XYX＝109°28′。(3)摩尔质量是指单位物质的量的物 质所具有的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。 由题意知，该晶胞中含有12个 XY2或 Y2X，设晶胞的边长为 a cm，
边长的14为14×
3 4×78 ρ·NA cm
所以其最短距离为


42×
3 4ρ×·N7A82＋14×
＝
3 4
3
4×78 ρ·NA
cm。
答案：
3 4
3 4×78 ρ·NA
3 4×782 cm ρ·NA
6．按要求回答下列问题： (1)立方氮化硼晶胞结构如图所示，若晶胞边长为 361.5 pm，则立方氮化硼的密度是________ g·cm－3(只要求列算式， 不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为 NA)。
则有 ρ a3NA＝12M，a＝ 3 2ρMNA，则晶体中两个距离最近的 X
之间的距离为
2
3
M 2ρNA
cm。
答案：(1)XY2 或 Y2X
(2)109°28′
3M (3) 2 2ρNA
5．如图为 Na2S 的晶胞，该晶胞与 CaF2 晶胞结构相似， 设晶体密度是 ρ g·cm－3，试计算 Na＋与 S2－的最短距离为 ________ cm(阿伏加德罗常数用 NA 表示，只写出计算式)。
用力
有的很
硬度
较小
很大 大，有的
很小
熔、 沸点
较低
很高
有的很 高，有的
很低
__离__子__键___ 较大 较高
溶解 性
相似相溶
难溶于任何 常见溶剂 大多易溶于水
溶剂
难溶 等极性溶剂
导
一般不导电，溶
电、
一般不具有
于水后有的导
传热
导电性
电
性
电和热的 良导体
晶体不导电， 水溶液或熔融
态导电
大多数非
部分非金
部正六边形的面积＝6× 43a2 cm2，六棱柱的体积＝6× 43a2c
cm3，该晶胞中 Zn 原子个数为 12×16＋2×12＋3＝6，已知 Zn
的相对原子质量为 65，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Zn 的密
度 ρ＝mV＝NA×665××643a2c g·cm－3。
答案：六方最密堆积(A3 型)
甲的化学式为 X2Y。(2)乙中 A 占有：18×8＝1，B 占有12×6 ＝3，C 占有 1，由此推出 A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙 中每个 D 周围的 E 的个数与每个 E 周围 D 的个数相同，每个 E 周围有 8 个 D，所以每个 D 周围有 8 个 E。
答案：(1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8
理论解释金属的一些物理性质。了解 认识不同晶体类型的特
金属晶体常见的堆积方式。
点，能从多角度、动态的
7．了解晶胞的概念，能根据晶胞确 分析不同晶体的组成及
定晶体的组成并进行相关的计算。 相应物质的性质。
考点一 晶体与晶胞
一、晶体与非晶体
1．晶体与非晶体比较
晶体
非晶体
结构特征
结构粒子在三维空间 里___周__期__性_有__序_____ 结构粒子相对_无__序___
(2)F 跟 Ca 可形成离子化合物，其晶胞结构如图。该离子 化合物晶体的密度为 ρ g·cm－3，则晶胞的体积是________(用含 ρ 的代数式表示)。
(3)Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密 度为 a g·cm－3，则 Cu 与 F 最近距离为________ pm。(阿伏加 德罗常数用 NA 表示，列出计算表达式，不用化简；图中 为 Cu， 为 F)
3．纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它 有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如图所示(六 个硼原子位于内部)，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数 的百分比为( B )
A．22% C．66.7%
B．70% D．33.3%
解析：选 B。这是 1 个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他 颗粒共用，因此所有的镁原子和硼原子都完全属于这个颗粒。 该纳米颗粒表面共有镁原子 14 个、内部有硼原子 6 个，原子总 数为 20，所以镁原子即表面粒子数占原子总数的百分比为1240 ×100%＝70%，故选 B。