化学选修3第三章章末核心素养整合Word格式.docx

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1.看构成微粒或作用力类型

由阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体叫做离子晶体；

分子间以分子间作用力结合而形成的晶体叫做分子晶体；

由相邻原子间通过共价键相结合而形成空间网状结构的晶体叫做原子晶体。

由金属阳离子与自由电子之间通过较强的相互作用（即金属键）形成的单质晶体叫做金属晶体。

现将四类晶体的构成微粒和微粒间作用力列表如下：

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

构成微粒

阴、阳离子

原子

分子

金属阳离子、自由电子

微粒间作用力

离子键

共价键

分子间作用力

金属键

2.看物质类别

（1）单质类：

①金属单质和合金属于金属晶体；

②大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外）属于分子晶体。

（2）化合物类：

①离子化合物一定为离子晶体；

②共价化合物绝大多数为分子晶体，但SiO2、SiC等为原子晶体。

3.看物理性质

（1）看晶体的熔、沸点

熔、沸点低的非金属单质和化合物一般为分子晶体；

熔、沸点较高的化合物一般为离子晶体；

熔、沸点很高的非金属单质和化合物一般为原子晶体。

（2）看导电性

熔融或固态时都不导电的是分子晶体或原子晶体；

熔融或固态时都能导电的为金属晶体；

固态时不导电，而熔融状态能导电的一定为离子晶体。

（3）看硬度和机械强度

具有高硬度的为原子晶体；

硬而脆的为离子晶体；

硬度较小但较脆的为分子晶体；

有延展性的为金属晶体。

此外还有下列经验规律：

在常温常压下呈气态或液态的物质，其晶体一般属于分子晶体（Hg除外），如H2O、H2等；

易升华的物质大多也为分子晶体，如碘、萘等。

【例2】　下列有关共价化合物的说法：

①具有较低的熔、沸点②不是电解质　③固态时是分子晶体　④都是由分子构成　⑤液态时不导电，其中一定正确的是（　　）

A.①③④B.②⑤

C.①②③④⑤D.⑤

解析　共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，如SiO2，在SiO2晶体中没有单个的“SiO2分子”，其熔、沸点很高，是非电解质，液态时不导电；

可能是分子晶体，如HNO3、蔗糖，HNO3是电解质，而蔗糖是非电解质，二者液态时均不导电。

由此可以看出，共价化合物形成的晶体无论是原子晶体还是分子晶体，在液态时都不能导电。

答案　D

【例3】　为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子晶体，进行下列实验，其中合理、可靠的是（　　）

A.观察常温下的状态，SbCl5是黄色液体，SnCl4为无色液体。

结论：

SbCl5和SnCl4都是离子晶体

B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。

SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子晶体

C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，分别滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，均产生白色沉淀。

SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子晶体

D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。

解析　离子晶体一般熔点较高，熔融时可导电；

某些分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电，若电离出Cl－，则能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应，产生白色沉淀，故A、C、D都不正确。

答案　B

名师点评　以上均为从不同角度考查晶体类型的判断，要善于从不同的方面认识不同类型的晶体，尤其是一些题目中给出新的信息时，应当先转化为所学的知识，然后进行解答。

◇专题3　常见晶体的结构类型和分析

晶体类型

晶体

晶体中粒子分布详解

Na、K、Fe等（体心立方堆积）

体心立方堆积，每个原子的配位数为8，每个晶胞中含有2个原子

Mg、Zn、Ti等（六方最密堆积）

按ABABAB……方式最密堆积，每个原子的配位数为12，每个晶胞（1个平行六面体）中含有2个原子

Cu、Ag、Au等（面心立方最密堆积）

按ABCABCABC……方式最密堆积，每个原子的配位数为12，每个晶胞中含有4个原子

氯化铯晶体

每8个Cs＋、8个Cl－各自构成立方体，在每个立方体的中心有1个异电性离子（Cl－或Cs＋）。

在每个Cs＋周围最近且等距离的Cl－有8个，在每个Cl－周围最近且等距离的Cs＋也有8个

氯化钠晶体

Na＋和Cl－交替占据立方体的顶角而向空间延伸。

在每个Na＋周围最近且等距离的Cl－有6个（上、下、左、右、前、后各1个），在每个Cl－周围最近且等距离的Na＋也有6个

氟化钙晶体

在每个Ca2＋周围最近且等距离的F－有8个，在每个F－周围最近且等距离的Ca2＋有4个

金刚石晶体

每个C原子与另外4个C原子以共价键结合，形成正四面体。

晶体中所有C—C键的键长相等、键角相等（均为109°

28′）；

晶体中最小碳环由6个C原子组成且不在同一平面内

石英（SiO2）晶体

每个Si原子与4个O原子结合，前者在正四面体的中心，后者在正四面体的顶点，同时每个O原子被2个正四面体所共用。

正四面体内的O—Si—O键角为109°

28′，晶体中硅、氧原子个数比为1∶2

干冰晶体

每8个CO2分子构成立方体且在6个面的中心又各有1个CO2分子，CO2分子的配位数为12

混合晶体

石墨晶体

层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。

在层内，每个C原子与3个C原子形成C—C键，构成正六边形，每个正六边形平均只占2个C原子，碳原子个数与C—C键个数之比为2∶3

【例4】　下列关于晶体的说法中一定正确的是（　　）

A.分子晶体中都存在共价键

B.CaTiO3晶体中每个Ti4＋与12个O2－相紧邻（上图是CaTiO3的晶体结构模型）

C.SiO2晶体中每个硅原子与2个氧原子以共价键相结合

D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高

解析　稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，A项错误；

在CaTiO3晶胞中，Ti4＋位于立方体顶角，O2－位于面心，每个Ti4＋为8个立方体所有，每个O2－为2个立方体所有，故与每个Ti4＋相紧邻的O2－有12个，B项正确；

SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，C项错误；

汞是金属晶体，但在常温常压下呈液态，其熔点比很多分子晶体的低，D项错误。

◇专题4　物质熔、沸点高低的比较规律

物质熔、沸点高低的比较是常考内容，只要掌握其规律，有关问题便可迎刃而解。

1.根据物质的聚集状态

常温常压下，固体的熔、沸点高于液体的，液体的熔、沸点高于气体的。

2.根据晶体的类型

判断晶体熔、沸点的高低要抓住晶体熔化和气化时所需要克服的作用力来分析。

因为不同晶体微粒间的作用力不同，影响晶体熔、沸点的因素也不同，所以比较晶体熔、沸点时首先应该明确晶体的类型。

一般来说，熔、沸点：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

金属晶体的熔、沸点比较特殊，有的很高，如钨、铂等；

有的很低，如汞、铯等。

3.同种类型晶体熔、沸点的比较规律

（1）原子晶体

比较原子晶体熔、沸点高低的关键是比较共价键的强弱。

对于结构相似的原子晶体来说，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高。

如熔、沸点：

金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

（2）离子晶体

离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱。

离子键是阴、阳离子间的静电作用，对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子核间距越小，则离子键越牢固，晶体的熔、沸点一般越高。

MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。

（3）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，其熔、沸点越高。

HI＞HBr＞HCl。

②组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量相近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。

CO＞N2。

③在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低。

正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

④具有氢键的分子晶体，与同类化合物相比，其熔、沸点反常。

H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

（4）金属晶体

金属晶体熔、沸点的高低取决于金属键的强弱。

金属键是金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，也属于静电作用。

金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子之间的静电作用越强，金属键越强，熔、沸点越高。

Na＜Mg＜Al。

◇专题5　有关晶体结构类型的解题思路

有关晶体结构的计算能很好地考查同学们的观察、分析、推理能力和空间想象力，而且很容易与数学学科知识结合，因而有关晶体结构的计算是高考命题的热点。

解答这类题时，要求同学们具备一定的空间想象力，能将化学问题转化成数学问题，能利用数学工具通过计算和推理（结合化学知识）解决化学问题。

突破该类问题的关键在于把握以下三个方面。

1.理解晶体结构的共同点

构成晶体的微粒（原子、离子、分子）呈现规律性排列，隔一定的距离会重复出现，有明显的周期性。

2.运用数学工具解题

要善于运用数学工具并牢固掌握运算规则，再通过发散和收敛思维，挖掘晶体结构中隐含的信息。

3.灵活应用分析法

有的晶体结构比较复杂，难以直接观察或分析出问题的答案，这时应以学过的典型晶体结构为模型，通过联想、类比和迁移等方法进行剖析，化隐为显，化繁为简，使复杂问题直观化、明朗化，为最终达到解题目的铺平道路。

例5　如图甲是NaCl的晶体结构。

在NaCl的晶体结构中，Na＋和Cl－可以被看成是不等径的刚性圆球，并彼此相切（如图乙）。

离子键的键长是相邻阴、阳离子的半径之和（如图丙）。

已知a为常数。

试回答下列问题：

（1）在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引　　　　个Cl－，Na＋数目与Cl－数目之比为　　　　。

（2）Na＋半径与Cl－半径之比＝　　　　（已知

＝1.414，

＝1.732，

＝2.236）。

（3）NaCl晶体中不存在分子，但在温度达到1413℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在，现有29.25gNaCl晶体，加强热使温度达到1450℃，测得气体体积为5.6L（标准状况），则此时氯化钠气体的分子式为　　　　。

解析　

（1）观察晶体的结构可知，每个Na＋同时吸引6个Cl－，在每个晶胞中含Na＋数目为8×

＝4，含Cl－数目为12×

＋1＝4，即Na＋与Cl－数目之比为1∶1。

（2）因为r（Cl－）＞r（Na＋），则r（Cl－）＝

，2r（Na＋）＝a－2r（Cl－）＝a－2×

，r（Na＋）＝

，

＝

∶

≈0.414∶1。

（3）M＝

×

22.4L·

mol－1＝

mol－1＝117g·

mol－1，设氯化钠气体的分子式为（NaCl）n，则58.5n＝117，解得n＝2。

即氯化钠气体的分子式为Na2Cl2。

答案　

（1）6　1∶1　

（2）0.414∶1　（3）Na2Cl2

◇专题6　晶体的基本类型与性质

构成粒子

金属阳离子与自由电子

粒子间作用力

物理性质

导电性

不导电，但熔融或溶于水后能导电

一般不导电（晶体硅是半导体）

不导电

导电

熔、沸点

较高

很高

很低

变化无规律

硬度

较大

很大

很小

溶解性

一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂

一般不溶

相似相溶

难溶（钠等与水反应）

延展性

差

良好

熔化时键

的变化

断开离子键，共价键不一定断裂

破坏共价键

不破坏化学键，破坏分子间作用力

破坏金属键

物质种类

大多数盐、强碱、活泼金属氧化物和过氧化物等

部分非金属单质、部分非金属化合物、极少数金属氧化物（如α—Al2O3）

部分非金属单质、所有非金属氢化物、几乎所有的酸、部分非金属氧化物、绝大多数有机物的晶体

金属单质及合金

典型实例

NaCl、NaOH、Na2O、Na2O2

金刚石、晶体Si、B、SiO2、SiC

干冰、白磷、冰、硫磺、HCl、CH4

Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn

【例6】　新型材料B4C可用于制作切削工具和高温热交换器。

关于B4C的推断正确的是（　　）

A.B4C是一种分子晶体

B.B4C是该物质的分子式

C.B4C是一种原子晶体

D.B4C的电子式为∶

解析　新型材料B4C可用于制作切削工具和高温热交换器，说明B4C具有硬度大、熔点高的特性，故其属于原子晶体，A错误，C正确；

B4C属于原子晶体，组成微粒是C、B原子，不含分子，B错误；

原子晶体中原子间以共价键相结合，B4C的电子式应为

，D错误。

答案　C