(2)、组成和结构不相似的物质,分子的极性越大,熔沸点越高,如CO>N2
(3)、同分异构体之间
a.一般支链越多,熔沸点越低。
如沸点:
正戊烷>异戊烷>新戊烷
b.结构越对称,熔沸点越低。
如沸点:
邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯
(4)、若分子间存在氢键,则熔沸点会反常高,通常含有氢键的物质有氨、冰、干冰,乙醇。
如HF>HI>HBr>HCl
六:
关于晶体常见计算
一、确定晶体的化学式
通常用均摊法。
均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。
例如晶胞为立方体结构:
处于顶点的粒子,同时为8个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/8[一般地:
若晶胞为其它几何构型,且底面为正n边形,处于顶点的粒子,同时为4n/(n-2)个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为(n-2)/4n],处于棱上的粒子,同时为4个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/4,处于面上的粒子,同时为2个晶胞共有,每个粒子对晶胞的贡献为1/2,处于体内的粒子,则完全属于该晶胞,对晶胞的贡献为1。
例1.2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。
下图是该化合物的晶体结构单元:
镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有一个镁原子;6个硼原子位于棱柱内,则该化合物的化学式为()
A.MgBB.MgB2C.Mg2BD.Mg3B2
解析:
在一个结构单元内,有12个位于正六棱柱顶点的Mg原子和2个面上的Mg原子,每个顶点上的Mg原子均被六个正六棱柱共有,一个Mg原子对一个结构单元的贡献为1/6,面上的一个Mg原子对一个结构单元的贡献为1/2,实有Mg原子为:
12x(1/6)+2x(1/2)=3.而B原子均在六棱柱内,实为6个,所以Mg与B原子的个数比为1:
2,化学式为Mg2B,答案选B。
二、确定晶体中粒子数、键数以及键能等
例2.金刚石是一种无色透明的固体,每个碳原子被相邻四个碳原子包围,处于四个碳原子中心,以共价键结合成正四面体网状结构,如图所示,在金刚石中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小环上的碳原子数为_______个,每个环平均占有____个C,碳原子数和键数之比为____________。
解析:
由图可知,C原子构成的最小碳环上共有六个C,但每个C成四个键,每个每一个键为三个环共用,每个成四个键共为12个环共用,所以每个C应为12个环所共有,即每个环应分得该碳的1/12,由此可知每个环占有C数应为6×1/12=0.5。
每个C成四个键,一个键连两个C,所以C数和键数之比为1:
(4×1/2)=1:
2。
三、确定晶体中微粒间夹角
例3.某离子晶体的晶胞结构如下图,X位于立方体的顶点,Y位于立方体的中心。
试分析:
(1)晶体中每一个Y同时吸引着____个X,每一个X同时吸引着___个Y,该晶体的化学式为_______。
(2)晶体中每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个.
(3)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角(∠XYX)为__________.
解析:
(1)根据晶胞结构可知,每个Y同时吸引着4个X,每个X同时吸引着8个Y(一个X为8个晶胞所共有,每个晶胞体心有1个Y),故晶体中X与Y个数比为1:
2。
该晶体的化学式为XY2或Y2X;
(2)每个X同时为8个晶胞共有,由此可推知每个X周围与它最接近且距离相等的X共有12个;(3)晶胞中的一个Y与距离相等的4个X相连,且这4个X不在同一个平面上,连接起来正好为一个正四面体,Y在体心位置,夹角为109028’,即∠XYX的角度为109028’。
4.晶体的密度、粒子之间的距离等
解法一:
晶体的密度等于晶体的质量与晶体在该质量下的体积的比值(即晶体的密度=
),据式量可知,1molCsCl的质量为M克,故需求出1molCsCl的体积。
因晶体是由晶胞构成的,而1个CsCl晶胞的体积为a3cm3。
因此,此题解题的关键是找出1molCsCl晶体中的晶胞数目,由晶胞的示意图可知,1个晶胞中含1个Cs+和1个Clˉ,所以,在1molCsCl晶体中含NA个的晶胞。
由此可得,晶体的密度为
。
解法二:
一个晶胞的体积为a3cm3,若求出一个晶胞的质量,则可以求出晶胞的密度,也就是晶体的密度(因为晶胞是晶体中最小的结构单元)。
根据晶胞的结构示意图可知,1个晶胞中含1个Cs+和1个Clˉ,所以一个晶胞的质量也就是1个Cs+和1个Clˉ的质量,所以晶胞的质量为
+
,即
=
,因此也可得出晶体的密度。
例⒊如图是CsCl晶体的晶胞(晶体中最小重复单元),已知晶体中两个最近的Cs+核间距为acm,氯化铯的式量为M,NA为阿伏加德罗常数,则氯化铯晶体的密度为()
A .
B.
C.
D.
例4.根据石墨晶体结构示意图及提供的资料计算(保留三位有效数值),有关公式,资料见图.试回答:
(1)12g石墨中,正六边形的数目有_____个
(2)石墨的密度为______
(3)12g石墨的体积是______cm3
解析:
(1)每个碳原子为三个正六边形所共有,因而每个六边形完全拥有的C原子数为:
6×(1/3)=2,则12g石墨中含有的C原子数为12g÷(12g.mol-1)×6.02×1023mol-1=6.02×1023。
故12g石墨中含有的正六边形的数目为(1/2)×6.02×1023=3.01×1023。
(2)由于每个正六边形为两个正六棱柱所共有,且每个正六棱柱又有上下两个正六边形,所以每个正六棱柱拥有C原子数为2个,而一个正六棱柱的体积为:
1/2×(1.42×10-10m)2×
×6×3.35×10-10m=1.75×10-23cm3,则石墨的密度:
ρ=m/v=(一个正六棱柱的质量)/(一个正六棱柱的体积)
=[2×12g÷(6.02×1023)]÷(1.75×10-23cm3)=2.28g.cm-3
(3)12g石墨的体积为:
V=m/ρ=12g/2.28g.cm-3=5.26cm3
例5.晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称为晶胞.NaCl晶体结构如图所示。
已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1。
测知FexO晶体密度为p=5.71g.cm-3,晶胞边长为4.28x10-10m。
(1)FexO中x值(精确至0.01)为_________
(2)晶体中的Fen+分别为Fe2+,Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0.001)为______
(3)此晶体的化学式______
(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是______
(5)晶体中,铁元素的离子间最短距离为_______m。
解析:
(1)由NaCl晶体结构可知,1个NaCl晶胞中含有4个NaCl粒子,同理,在FexO晶胞中有4个FexO粒子,故1mol晶胞含有4molFexO粒子,即1mol晶胞的质量等于4molFexO的质量,ρVNA=4×(56x+16)
5.71g.cm-3×(4.28x10-8cm)3×6.02×1023=4×(56x+16),解得:
x=0.92。
(2)设含有Fe2+的个数为Y,则Fe3+的个数为(0.92-Y),依正负化合价代数和为零,得:
2Y+3(0.92-Y)=2,解得:
Y=0.76。
故Fe2+所占分数为:
0.76/0.92=0.826。
(3)由于Fe2+为0.76,则Fe3+为(0.92-0.76)=0.16,故化学式为:
Fe2+0.76Fe3+0.16O。
(4)由NaCl晶体结构可推知,与Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-有6个,这6个O2-所围成的几何形状为正八面体。
(5)FexO中Fe与Fe间最短的距离为:
r=
×(4.28×10-10)/2=3.03×10-10m