2020版高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质章末重难点专题突破学案 鲁科版选修3

2020版高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质章末重难点专题突破学案 鲁科版选修3

第3章 物质的聚集状态与物质性质 章末重难点专题突破 ‎[学习目标定位]　1.能根据晶体的组成、结构和物理性质判断晶体类型。2.了解晶体熔、沸点的变化规律，理解晶体性质与结构之间的关系。3.能利用均摊法进行晶胞的分析和计算。‎ 一、晶体类型的判断 例1　(2017·北京四中高二期中)(1)判断下列晶体类型。‎ ‎①SiI4：熔点为‎120.5 ℃‎，沸点为‎271.5 ℃‎，易水解，为__________。‎ ‎②硼：熔点为2 ‎300 ℃‎，沸点为2 ‎550 ℃‎，硬度大，为______________。‎ ‎③硒：熔点为‎217 ℃‎，沸点为‎685 ℃‎，溶于氯仿，为______________。‎ ‎④锑：熔点为‎630.74 ℃‎，沸点为1 ‎750 ℃‎，可导电，为__________________。‎ ‎(2)三氯化铁常温下为固体，熔点为‎282 ℃‎，沸点为‎315 ℃‎，在‎300 ℃‎以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为______________(填晶体类型)。‎ 答案　(1)①分子晶体　②原子晶体　③分子晶体　④金属晶体　(2)分子晶体 解析　(1)①SiI4为低熔点化合物，为分子晶体；②晶体硼熔点高，硬度大，是典型的原子晶体；③硒熔、沸点低，易溶于CHCl3，为分子晶体；④锑可导电，为金属晶体。(2)FeCl3熔、沸点低，易溶于水及有机溶剂，应为分子晶体。‎ 二、晶体熔、沸点的比较 5‎ 例2　下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是(　　)‎ A．NH3、CH4、NaCl、Na B．H2O、H2S、MgSO4、SO2‎ C．CH4、H2O、NaCl、SiO2‎ D．Li、Na、K、Rb、Cs 答案　C 解析　C项中SiO2是原子晶体，NaCl是离子晶体，CH4、H2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH4是气态。‎ 方法规律——比较不同晶体熔、沸点的基本思路 首先看物质的状态，一般情况下是固体＞液体＞气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体＞离子晶体＞分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。‎ 三、四种类型的结构与性质的对比 例3　下列有关晶体的说法正确的是(　　)‎ A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．原子晶体中共价键越强，熔点越高 C．冰融化时水分子中共价键发生断裂 D．氯化钠熔化时离子键未被破坏 答案　B 解析　分子的稳定性由分子内共价键的强弱决定，而与分子间作用力的大小无关，A项错误；原子晶体中只存在共价键，共价键越强，破坏共价键所需的能量越多，熔点越高，B项正确；冰在融化时克服的是氢键和范德华力，水分子内部共价键并没有断裂，C项错误；氯化钠熔化时，离子间的距离变大，离子键被破坏，D项错误。‎ 四、晶胞分析及化学式的确定 例4　镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表、由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。它的最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示：‎ 5‎ 则它的化学式为(　　)‎ A．LaNi2 B．La2Ni3‎ C．La2Ni5 D．LaNi5‎ 答案　D 解析　根据晶胞结构图可知，面心上的原子为2个晶胞所共有，顶点上的原子为6个晶胞所共有，内部的原子为整个晶胞所有，所以晶胞中La原子个数为3，Ni原子个数为15，则镧系合金的化学式为LaNi5。‎ 易误警示 ‎(1)晶胞中关于粒子个数的计算，关键是分析晶胞中任意位置的一个粒子被几个晶胞共有。对于由独立原子构成的分子则不能用均摊法。(2)在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状。不同形状的晶胞，应先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、面心上的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。‎ 五、有关晶胞密度的计算 例5　(1)Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示(黑球表示铜原子，白球表示氯原子)，该氯化物的化学式是______。若该晶体的密度为ρ g·cm－3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的边长a＝________ nm。‎ ‎(2)用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，已知该晶体的密度为‎9.00 g·cm－3，Cu的原子半径为__________ cm(阿伏加德罗常数的值为NA，只要求列式表示)。‎ ‎(3)一种铜金合金晶胞如图所示(Au原子位于顶点，Cu原子位于面心)，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为________，若该晶胞的边长为a pm，则合金的密度为________ 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)。‎ 5‎ 答案　(1)CuCl　 ‎(2)× ‎(3)1∶3　 解析　(1)晶胞中铜原子的个数是4，氯原子的个数是8×＋6×＝4，所以该氯化物的化学式为CuCl。根据m＝Vρ可知(a×10－‎7 cm)3×ρ g·cm－3＝×‎99.5 g·mol－1，解得a＝ nm。‎ ‎(2)Cu的晶胞为面心立方最密堆积，根据晶胞的结构图可知，晶胞中含有铜原子数为8×＋6×＝4，设晶胞的边长为a cm，则a‎3 cm3×ρ g·cm－3×NA mol－1＝4×‎64 g·mol－1，所以a＝，Cu的原子半径为× cm。‎ ‎(3)在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数为8×＝1，Cu原子个数为6×＝3，所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比为1∶3，晶胞体积V＝(a×10－‎10 cm)3，每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1，则ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。‎ 方法规律 ‎(1)晶体密度的求解过程：确定晶胞中微粒数(设为N个)→求该微粒的物质的量(N/NA)→用物质的量乘以摩尔质量得到晶胞的质量→晶胞的质量除以晶胞的体积得到密度。‎ ‎(2)在计算晶胞密度时，一定注意单位之间的换算，一般情况下边长的单位是pm，而密度的单位是g·cm－3，没有进行单位换算或没有正确进行换算(即1 pm＝10－‎10 cm)，则会导致错误。‎ 六、晶胞中原子空间占有率的计算 例6　GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，密度为ρ g·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。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。‎ 5‎ 答案　原子晶体　共价　×100%‎ 解析　根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数为8×＋6×＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga原子的总体积V1＝4×(π×10－30×r＋π×10－30×r)cm3；1个晶胞的质量为4个As原子和4个Ga原子的质量之和，即(＋) g，所以1个晶胞的体积V2＝(MAs＋MGa) cm3。最后由×100%即得晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率。‎ 易错警示 计算时，若没有注意到1个晶胞中含有4个“GaAs”，则会错误地按照含1个“GaAs”进行计算；若没有注意到所给原子半径的单位是pm，没有进行单位换算或没有正确进行换算(1 pm＝10－‎10 cm)，则会导致计算错误。‎ 5‎