高考化学复习 选修3第三讲晶体结构与性质

高考化学复习第三讲晶体结构与性质1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。

3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。

4．了解分子晶体结构与性质的关系。

5．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。

6．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。

7．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。

2016，卷甲37T(3)(4)；2016，卷乙37T(6)；2016，卷丙37T(4)(5)；2015，卷Ⅰ 37T(4)(5)；2015，卷Ⅱ 37T(2)(5)；2014，卷Ⅰ 37T(1)(3)(4)；2014，卷Ⅱ 37T(4)(5)晶体晶体的结构与性质[学生用书P270][知识梳理]一、晶体1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。

(2)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。

3．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：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

4．晶格能(1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。

(2)影响因素①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

二、四种晶体类型的比较三、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：原子晶体>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．同种晶体类型熔、沸点的比较(1)原子晶体原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→熔、沸点越高。

如熔点：金刚石>碳化硅>硅。

(2)离子晶体①一般地说，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>MgCl2>NaCl>CsCl。

②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

(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、沸点反常地高，如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CO>N2、CH3OH>CH3CH3。

④同分异构体支链越多，熔、沸点越低。

如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>(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。

[自我检测]1．(教材改编题)下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()A．Si和CO2B．NaBr和O2C．CH4和H2O D．HCl和KCl解析：选C。

A项，晶体类型不同；B项，化学键和晶体类型均不同；D项，化学键和晶体类型均不同。

2．(教材改编题)下列物质：①水晶②冰醋酸③氧化钙④白磷⑤晶体氩⑥氢氧化钠⑦铝⑧金刚石⑨过氧化钠⑩碳化钙⑪碳化硅⑫干冰⑬过氧化氢。

其中：(1)属于原子晶体的化合物是________。

(2)直接由原子构成的晶体是________。

(3)直接由原子构成的分子晶体是________。

(4)由极性分子构成的晶体是________，含有非极性键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。

(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化后需克服共价键的是________。

解析：属于原子晶体的化合物是水晶和碳化硅；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)；属于离子晶体的有CaO(离子键)、NaOH(既存在离子键又存在极性共价键)、Na2O2和CaC2(既存在离子键又存在非极性共价键)。

金属导电过程不发生化学变化；分子晶体受热熔化时只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子晶体、金属晶体受热熔化时均需破坏化学键。

答案：(1)①⑪(2)①⑤⑧⑪(3)⑤(4)②⑬⑨⑩④⑤(5)⑦②④⑫⑬①⑧⑪(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：是否有自范性。

(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

(4)常温下为气态或液态的物质，其晶体类型一般为分子晶体(Hg除外)。

(5)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。

(6)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 ℃)。

(1)[2016·高考全国卷丙，37－(4)]GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________________________________________________________。

(2)[2015·高考全国卷Ⅰ，37－(4)]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。

(3)有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下表：水溶液与晶体熔点/℃硬度水溶性导电性Ag＋反应水溶液(或熔A 801 较大易溶白色沉淀融状态)导电B 3 550 很大不溶不导电不反应C －114.2 很小易溶液态不导电白色沉淀①晶体的化学式分别为A___________，B___________，C__________。

②晶体的类型分别为A_____________，B_____________，C____________。

③晶体中微粒间作用力分别是A________，B________________________________________________________________________，C____________。

[解析](1)根据晶体类型比较熔点。

一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。

(2)因Fe(CO)5熔、沸点较低，常温下为液体，其固体应属于分子晶体。

(3)由A水溶液(或熔融状态)导电，可知A为离子晶体，即为NaCl，其中含离子键；B的硬度很大，不溶于水，又不导电，则知B为原子晶体，即为金刚石，其中含共价键；C的熔点很低，可知C为分子晶体，即为HCl，是靠分子间作用力形成的晶体。

[答案](1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(2)分子(3)①NaCl C HCl②离子晶体原子晶体分子晶体③离子键共价键范德华力晶体类型判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

(2)依据物质的分类判断①金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质、合金是金属晶体。

(3)根据各类晶体的特征性质判断一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。

晶体类型的判定1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()①SiO2和SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③B．④⑤⑥C．③④⑥D．①③⑤解析：选C。

本题中属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘；属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石；晶体氖是由稀有气体分子构成的，稀有气体分子内不存在化学键。

2．(教材改编题)下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断中错误的是()Na2O NaCl AlF3AlCl3920 801 1 291 190BCl3Al2O3CO2SiO2－107 2 073 －57 1 723A.铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体B．表中只有BCl3和CO2是分子晶体C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析：选B。

从表中各物质的熔点可以看出，Na2O、NaCl、AlF3、Al2O3是离子晶体，SiO2是原子晶体，AlCl3、BCl3、CO2是分子晶体。

四种晶体类型的性质比较3．下列各组物质中，按熔点由低到高顺序排列正确的是()①O2、I2、Hg②CO、KCl、SiO2③Na、K、Rb④Na、Mg、AlA．①③B．①④C．②③D．②④解析：选D。

①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。

4．(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

在下列各种晶体：①晶体硅；②硝酸钾；③金刚石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是____________(填序号)。

(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。