2020届高考化学总复习专题突破晶体结构与性质晶胞的相关计算

2020届高考化学总复习专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 突破晶体结构与性质晶胞的相关计算【核心透析】核心一晶体结构与性质1.熟悉各类晶体的典型代表,并能用均摊法确定晶胞的化学组成:(3)离子晶体(4)金属晶体2.晶体密度及微粒间距离的计算:若1个晶胞中含有x个微粒,则1mol该晶胞中含有xmol微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积),则1mol晶胞的质量为ρa3NAg,因此有xM=ρa3NA。【答题技法】1.明确晶体类型的判断方法:(1)依据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力进行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体,由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体,由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体,由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。(2)依据各类晶体的特征性质判断。如低熔沸点的晶体属于分子晶体;熔沸点较高、且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体。熔沸点很高,不导电,不溶于水,硬度大的晶体属于原子晶体,能导热、导电,具有延展性的晶体属于金属晶体。2.突破晶体熔、沸点高低的比较:(1)一般情况下,不同类型晶体的熔沸点高低的比较规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体,如金刚石>NaCl>Cl;金属晶体的熔、沸点差别很大,如金属钨、铂等熔2点很高,汞、铯等熔点很低。(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔沸点越高。如熔点:金刚石>碳化硅>硅。(3)离子晶体一般来说,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,其晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl。(4)分子晶体①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SnH>GeH>SiH>CH。4444②具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。如HO>HS。22③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),分子极性越大,其熔、沸点越高。如CO>N,CHOH>CHCH。2333④同分异构体分子中,支链越少,其熔沸点就越高,如正戊烷>异戊烷>新戊烷。(5)金属晶体金属阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,金属键越强,金属熔沸点就越高。如熔沸点:Al>Mg>Na。【题型突破】题型1微粒作用与晶体结构例1.(1)图(a)为S的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主8要原因是______________________________________。2)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是____________________________。(3)GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为______________,Ga与As以______________键键合(4)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl的熔点为77.9℃,其原因是_______________。3【解析】(1)S与SO均为分子晶体,而S相对分子质量大,因此分子间范德华力828强,所以其熔沸点比SO高。2(2)K和Cr都属于金属晶体,Cr的价电子数多,半径小,金属键强,所以K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(3)因为GaAs的熔点为1238℃,熔点很高,晶体结构为立体网状结构,所以GaAs为原子晶体,其中Ga与As以共价键键合。(4)GaF为离子晶体,靠比较强的离子键结合,GaCl为分子晶体,靠很弱的范德华33力结合,所以GaF的熔点高。3答案:(1)S相对分子质量大,分子间范德华力强8(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)原子晶体共价(4)GaF为离子晶体,GaCl为分子晶体33例2.(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO),该化合物的熔点为253K,沸点为376K,5其固体属于________________晶体。(2)c(氧)和e(铜)形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为__________。H、N、O、S、Cu元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。化合物中,阴离子为________________,阳离子中存在的化学键类型有________________;该化合物加热时首先失去的组分________________,判断理由是________________。【解析】(1)该化合物熔点为253K,沸点为376K,熔沸点较低,所以为分子晶体。1(2)晶胞中氧原子有1+8×8=2;铜原子的个数为4,因此该晶体为氧化亚铜,其中铜原子为+1价;这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,则阴离子为硫酸根,根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子,四个氨分子,两个水分子,因此该物质的化学式为[Cu(NH)(HO)]SO,阳离34224子中存在配位键和共价键,该化合物加热时首先失去水,原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。答案:(1)分子(2)+1SO2-共价键和配位键4HOHO与Cu2+的配位键比NH与Cu2+的弱223题型2晶体结构的有关计算例1.(1)FeS晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为anm,FeS的相对22式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为________g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S2-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为2________nm。（2)KIO晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边3长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为__________nm,与K紧邻的O个数为________________。在KIO晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于________________3位置,O处于________________位置。(3)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:①在石墨烯晶体中,每个C原子连接______个六元环,每个六元环占有______个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接______个六元环,六元环中最多有_____个C原子在同一平面。(3)根据均摊法来计算。①石墨烯晶体中,每个碳原子被3个六元环共有,每个六1元环占有的碳原子数是6×3=2;②每个碳原子与周围的4个碳原子形成4个共价键,最小的环为六元环,每个共价键被3个六元环共用,所以一个碳原子可连接12个六元环;六元环呈船式或椅式结构,所以六元环中最多有4个碳原子共面。例2.(1)硅的某种单质的晶胞如图所示。若该硅晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为__________cm(用代数式表示即可)。(2)科学家发现硼化镁在39K时呈超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。如图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投影,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为________________。(3)钛晶体的晶胞如图所示,其配位数为_________。假设该晶胞中的钛原子的直径为apm,NA为阿伏加德罗常数,请列式表示该晶体的密度为________g·cm-3。Ar(Ti)=48(2)根据投影可知,1个硼原子为3个镁原子共用,故属于一个镁原子的硼原子11为3,1个镁原子为6个硼原子共用,故属于一个硼原子的镁原子为6,由此可知镁、硼原子个数比=1∶2,硼化镁的化学式为MgB。2(3)由钛晶体的晶胞结构可知,为六方最密堆积,钛原子配位数为12,晶胞体内钛原子与如图虚线连接的钛原子形成正四面体结构:,假设该晶胞中的钛原子的直径为apm,则正四面体的棱长为apm,正四面体如【核心透析】核心二晶胞的相关计算【方法小结】晶胞计算的思维方法(1)“均摊法”原理特别提醒:①在使用“均摊法”计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。②在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可以用“均摊法”。(2)晶胞中各线段之间的关系(3)晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒,则1mol该晶胞中含有xmol微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积),则1mol晶胞的质量为ρa3NAg,因此有xM=ρa3NA。【题型突破】例1.GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______。【解析】根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As的个数均是4个,所以晶胞的体积是4MMNGaAsAcm3。二者的原子半径分别为rGapm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为例2.氧和钠能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 a=0.566nm,F的化学式为________________;晶胞中氧原子的配位数为________________________;列式计算晶体F的密度________________g·cm-3。11【解析】根据晶胞结构可知氧原子的个数=8×8+6×2=4,Na全部在晶胞中,共计是8个,则F的化学式为NaO。以顶点氧原子为中心,与氧原子距离最近的钠2原子的个数是8个,即晶胞中氧原子的配位数为8。晶体F的密度例3.在硅酸盐中,SiO4-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、4层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中硅原子的杂化形式为________________,Si与O的原子数之比为______________,化学式为_____________。【解析】题干图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中每个硅原子和4个氧原子形成四面体结构,所以硅原子的杂化形式为sp3,Si与O的原子数之比为1∶3,化学式为(SiO2-)2n-(或SiO2-)。3n3答案:sp31∶3(SiO2-)2n-(或SiO2-)3n3【专题提升】1.(1)钴的一种化合物晶胞结构如图所示。11①已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为(2,2,0),则C点的原子坐标参数为________________。②已知晶胞参数为a=0.5485nm,则该晶体的密度为________________g·cm-3(列出计算表达式即可)。(2)一种由铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图1所示,其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心,每个铁原子又为两个八面体共用,则该化合物的化学式为________________________。(3)TiO2通过复分解反应溶于浓硫酸并生成一种离子晶体,已知其中阳离子是以链状聚合物形式存在的钛酰阳离子,其结构如图2所示,其化学式为________________。图3是钛晶体在空间的一种堆积方式,此堆积方式叫______________,钛原子的配位数为______________。已知:a=0.295nm,c=0.469nm,则该钛晶体的密度为______g·cm-3(NA表示阿伏加德罗常数的值,列出计算式即可)。2.黄铜矿(主要成分为CuFeS)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题:2(1)基态Cu原子的价电子排布式为____________________________。(2)从原子结构角度分析,第一电离能I(Fe)与I(Cu)的关系是:I(Fe)______111(填“>”“<”或“=”)I(Cu)。1(3)血红素是吡咯(CHN)的重要衍生物,血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。45吡咯和血红素的结构如图:①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内,则吡咯分子中N原子的杂化类型为________________。②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为______个。分子中的大π键可用表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,则吡咯环中的大π键应表示为______________________________________。③C、N、O三种元素的简单氢化物中,沸点由低到高的顺序为____________________(填化学式)。④血液中的O是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的,则血红蛋白中的2Fe2+与O是通过__________键相结合。2(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO可经过SO→SO→HSO途径形成酸雨。SO的空间223243构型为________________。HSO的酸性强于HSO的原因是________________2423____________________________________________。(5)用石墨作电极处理黄铜矿可制得硫酸铜溶液和单质硫。石墨的晶体结构如图所示,虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞中含碳原子数为______个。已知石墨的密度为ρg·cm-3,C—C键的键长为rcm,设阿伏加德罗常数的值为N,则石墨A晶体的层间距d=____________cm。【解析】(1)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1。(2)基态Fe和Cu原子的价电子排布式分别为3d64s2和3d104s1,前者最外层全满,更稳定,所以第一电离能I(Fe)与I(Cu)的关系是:I(Fe)>I(Cu)。1111(3)①吡咯中的各个原子均在同一平面内,结合结构式可知,吡咯分子中N的杂化类型为sp2杂化。②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为10N。吡咯分子有5个A原子构成环,可知吡咯环中的大π键可表示为。③C、N、O三种元素的简单氢化物中,沸点由低到高的顺序为CH(3)①sp2②10NA③CH