2018届高考一轮复习人教版第3节考点1晶体和晶胞学案3

2018届高考一轮复习人教版第3节考点1晶体和晶胞学案3

第3节　晶体结构与性质 明考纲 ‎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。‎ ‎3．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。‎ ‎4．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。‎ ‎5．能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。‎ ‎6．了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。‎ 析考情 本节是选修3的重要组成部分，在高考中占有极其重要的地位。高考在本节中的考点是：①晶体常识；②分子晶体与原子晶体；③金属晶体；④离子晶体。它是原子结构和化学键知识的延伸提高，其中对四大晶体做了阐述，结合数学立体几何的知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，形象、直观地认识四种晶体，每年高考必考。‎ 考点1　晶体和晶胞 ‎1．晶体与非晶体 ‎2．获得晶体的三条途径 ‎(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)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。‎ ‎(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法：如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。‎ 易错警示　(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)区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验。‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(×)‎ ‎(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。(√)‎ ‎(3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔沸点。(×)‎ ‎(4)通过X射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(√)‎ ‎(5)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。(×)‎ ‎(6)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(√)‎ 题组一　晶体与非晶体的区别 ‎1．如图是物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是(　　)‎ A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体 B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性 C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点 D．二者的X射线衍射图谱是相同的 答案　B 解析　由微观结构示意图可知Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体，晶体具有规则的几何外形，具有各向异性和固定的熔点，用X射线衍射实验测定时，晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。‎ 题组二　晶胞中微粒个数的计算 ‎2. (1)[2017·太原模拟]Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐，其晶胞结构如图所示。该晶胞中Ca2＋的配位数是________，该晶胞的化学式为________。‎ ‎(2)[2017·内蒙古调研]M原子的外围电子排布式为3s23p5，与铜形成化合物的晶胞如图所示(黑点代表铜原子)，该晶体的化学式为________。‎ 答案　(1)12　CaTiO3‎ ‎(2)CuCl 解析　(1)根据晶胞图可知，距离Ca2＋最近且距离相等的O2－有12个，故Ca2＋的配位数＝12，该晶胞中Ca2＋数目＝1，Ti4＋数目＝8×＝1，O2－数目＝12×＝3，故化学式为CaTiO3。‎ ‎(2)根据M的外围电子排布式为3s23p5，确定M为Cl元素，该晶胞中Cl原子数目＝8×＋6×＝4，Cu原子数目＝4，故化学式为CuCl。‎ ‎3．(1)[2016·湖南怀化二模]C元素的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图所示，则其化学式可表示为________。‎ ‎(2)[2016·四川绵阳模拟]Al的单质为面心立方最密堆积(如图)，则一个晶胞中Al原子数目为________。‎ 答案　(1)KC8　(2)4‎ 解析　(1)由图可知，1个K原子周围直接相邻的C原子有6个，不直接相邻的有6个，并且被3个K原子共用，所以1个K原子对应8个C原子，化学式为KC8。‎ ‎(2)Al原子位于晶胞的顶点和面心处，依据均摊法，一个晶胞中Al原子数＝＋＝4个。‎ 总结提升 晶胞计算的思维方法 ‎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。‎ ‎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1/3。‎ 注意：(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，不是任何晶胞都可用均摊法。‎ 题组三　晶体的密度及微粒间距离的计算 ‎4．(1)[2017·西安检测]铜是第四周期最重要的过渡元素之一，已知CuH晶体结构单元如图所示。该化合物的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为________cm(用含ρ和NA的式子表示)。‎ ‎(2)[2017·广州检测]CuFeS2的晶胞如图所示，晶胞参数a＝0.524 nm，b＝0.524 nm，c＝1.032 nm；CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与________个S原子相连，列式计算晶体密度ρ＝__________________________________________________________。‎ ‎(3)[2017·陕西质检]NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a＝488 pm，Na＋半径为102 pm，H－的半径为______，NaH的理论密度是______ g·cm－3。‎ 答案　(1)× ‎(2)4‎ ＝‎4.31 g·cm－3‎ ‎(3)142 pm　1.37‎ 解析　(1)CuH晶胞中有Cu原子数目＝8×＋6×＝4，含有H原子数目＝4，则晶胞的边长＝ cm，则Cu原子与H原子之间的最短距离＝× cm。‎ ‎(2)根据晶胞图可知，每个Cu原子与4个S原子相连，该晶胞中含有Cu原子数目＝8×＋4×＋1＝4，含有Fe原子数目＝4×＋6×＝4，含有S原子数目＝8个，故化学式为CuFeS2，该晶体密度 ρ＝ ‎＝＝‎4.31 g·cm－3。‎ ‎(3)由NaCl晶胞可知，NaH晶胞中Na＋位于棱上和体心，H－位于顶点和面心，故NaH晶胞的边长相当于H－的直径和Na＋的直径之和，故H－的半径为＝142 pm。NaH晶胞中含有4个Na＋和4个H－，则该晶体的密度为 g÷(488×10－‎10 cm)3＝‎1.37 g·cm－3。‎ 总结提升 晶胞各物理量的计算 对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数的值，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示晶体的摩尔质量。‎ ‎(1)计算晶体密度的方法 ‎(2)计算晶体中微粒间距离的方法