1、专题3 微粒间作用力与物质性质 1.能辨识常见物质的晶体类型，能从微观角度分析各种晶体的构成微粒及微粒间的作用力，并解释各类晶体性质的差异。2.熟知各类晶体的结构特点及堆积模型，能利用均摊法对晶胞进行结构分析和计算。核心素养发展目标 考题精选精练深思 触类旁通微型专题克难解疑 精准高效内容索引NEIRONGSUOYIN微型专题WEI XING ZHUAN TI01 例1(2018上海杨浦区检测)四种物质的一些性质如下表：一、晶体类型的判断物质 熔点/沸点/其他性质 单质硫 120.5 271.5 单质硼 2 300 2 550 硬度大 氯化铝 190 182.7 177.8 升华 苛性钾 30
2、0 1 320 晶体不导电，熔融态导电 晶体类型：单质硫是_晶体；单质硼是_晶体；氯化铝是_晶体；苛性钾是_晶体。分子原子分子离子解析 单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，则晶体为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，则晶体为原子晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，则晶体为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，则晶体为离子晶体。方法规律 “三看”确定晶体类型(1)看构成微粒或作用力类型 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
3、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 单质类：a.金属单质和合金属于金属晶体；b.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。化合物类：a.离子化合物一定为离子晶体；b.共价化合物绝大多数为分子晶体，但SiO2、SiC等为原子晶体。晶体类型 金属晶体 离子晶体 分子晶体 原子晶体 熔、沸点 一般较高、但差异大 较高 较低 高 硬度 一般较大，但差异大 较大 较小 大 导电性 固态能导电 固态不导电，熔融态或溶于水时能导电 固态不导电，某些溶于水后能导电 一般不导电，个别为半导体(3)看物理性质 四类晶体的物理性质对比如下：变式1(2018成
4、都高二月考)AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是 A.B.C.D.解析 从各图中可以看出都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。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 二、晶体熔、沸点的比较 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
5、固体液体气体；二看物质所属类型，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；金属晶体金属键金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。变式2 在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是 A.钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大 B.金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点 C.KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低 D.F2、Cl2、Br2、I
6、2的熔点和沸点逐渐升高 解析 钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为CC键的键长比SiSi键的键长短，CC键的键能比SiSi键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关。例3(1)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：三、关于晶胞结构的分析与计算 则它的化学式为_。LaNi5解析 根据晶胞结构图可知，晶面上的原子
7、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。(2)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)；B 为(12，0，12)；C 为(12，12，0)。则 D 原子的坐标参数为_。(14，14，14)解析 对照晶胞图示、坐标系以及 A、B、C 点坐标，选 A 点为参照点，观察 D 点在晶胞中位置(体对角线14处)，由 B、C 点坐标可以推知 D 点坐标。解析 锗晶胞类似金刚石晶胞,1 个晶胞含有 8 个锗原
8、子，8736.02565.763107 gcm3。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_ gcm3(列出计算式即可)。8736.02565.763107(3)GaAs的熔点为1 238，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键结合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和 MAs gmol1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，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_。41030NAr3Gar3As3MGaMAs100%原子晶体共价解析 根据晶胞结构示意图用均摊法计算出
9、1 个晶胞中含有 As 原子的个数：8186124，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 V14(431030r3As431030r3Ga)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(4MAsNA 4MGaNA)g，所以 1 个晶胞的体积 V2 4NA(MAsMGa)cm3。最后由 V1/V2 即得结果。归纳总结(1)晶胞计算的类型 根据晶胞的结构，计算其组成微粒间的距离。根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系，计算微粒个数、微粒间距、等。计算晶体(晶胞)的空间利用率。(2)晶胞计算的
10、原理与步骤 首先确定晶胞的组成 利用均摊法计算一个晶胞所含微粒的数目。计算晶体的密度或体积。.关系式NMVNA(V表示晶胞体积，表示晶体的密度，NA表示阿伏加德罗常数，N 表示一个晶胞实际含有的微粒数，M 表示微粒的摩尔质量)。.计算模式晶体的密度求一个晶胞的质量一个晶胞中微粒数目摩尔质量阿伏加德罗常数求一个晶胞的体积晶胞边长或微粒半径.晶胞空间利用率(占有率)的计算表达式 晶胞的空间利用率晶胞所含粒子的体积晶胞的体积100%。变式3(1)Cu的一种氯化物晶胞结构如图1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 gcm3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶
11、胞的边长a_nm。图1CuCl3 3.981023NA解析 晶胞中铜原子的个数是 4，氯原子的个数是 8186124，所以该氯化物的化学式为 CuCl。根据 mV 可知(a107 cm)3 gcm34NA mol199.5 gmol1，解得 a3 3.981023NAnm。(2)用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方堆积(如图2)，已知该晶体的密度为9.00 gcm3，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)。图224 34649.00NA解析 Cu 的晶胞为面心立方堆积，根据晶胞的结构图可知，晶胞中含有铜原子数为 8186124，设晶胞的
12、边长为 a cm，则 a3 cm3 gcm3NA mol1464 gmol1,所以 a3 464NA，晶胞面对角线为 2a cm，面对角线的14为 Cu 原子半径，所以 Cu 原子半径为 24 34649.00NA cm。(3)一种铜金合金晶胞如图3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_gcm3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。图31976431030a3NA13解析 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 8181，Cu 原子个数为 612
13、3，所以该合金中 Au 原子与 Cu 原子个数之比为 13，晶胞体积 V(a1010 cm)3，每个晶胞中铜原子个数是 3、Au 原子个数是 1，则 197643NAa10103 gcm31976431030a3NAgcm3。返回考题精选KAO TI JING XUAN02 123451.(2019合肥校级期末)下列各组物质中都属于原子晶体的是 A.干冰、二氧化硅、金刚石 B.氧化钠、金刚石、氯化氢 C.碘、石墨、氯化钠 D.二氧化硅、金刚石、晶体硼 解析 干冰是由二氧化碳分子构成的，不是直接由原子构成的，A项错误；Na2O是由离子构成的，HCl是由分子构成的，B项错误；I2为分子晶体，是由分
14、子构成的，氯化钠是由离子构成的，C项错误；二氧化硅、金刚石、晶体硼均为原子晶体，均直接由原子构成，D项正确。678123452.(2018金华一中高二月考)下列有关晶体性质的比较正确的是 A.熔点：金刚石晶体硅碳化硅B.沸点：NH3H2OHF C.硬度：白磷冰二氧化硅D.熔点：SiI4SiBr4SiCl4 678解析 金刚石、晶体硅、碳化硅都是原子晶体，在原子晶体中，键长越短，键能越大，熔点越高，由于键能：CC键CSi键SiSi键，故三种晶体中熔点最高的是金刚石，熔点最低的是晶体硅，A项错误；HF、H2O、NH3都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，因为这三种晶体分子间都存在氢键，且
15、水分子间氢键最强，氨分子间氢键最弱，故水的沸点最高，氨的沸点最低，B项错误；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，其熔点越高，D项正确。123453.(2019青岛高二期中)如图是CaF2晶胞的结构图。下列说法正确的是 A.一个CaF2晶胞中含有8个Ca2 B.一个CaF2晶胞中含有8个F C.在CaF2晶胞中Ca2的配位数为4 D.在CaF2晶胞中F的配位数为8 678解析 根据晶胞结构可知，一个CaF2晶胞中含有的Ca2和F的个数分别为4个、8个，所以A不正确，B正确。离子晶体中离
16、子的配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。根据晶胞的结构可判断Ca2的配位数是8，F的配位数是4，即选项C、D都是错误的。123454.(2018厦门双十中学期末)下列有关晶体结构的叙述正确的是 678A.SiO2晶体中最小环上的原子个数为6 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C.12 g石墨烯(如图1)中含有六元环的个数为0.56.021023 D.720 g C60晶体中含有0.56.021023个晶胞(如图2)12345解析 A项，二氧化硅晶体结构中，每个硅原子结合4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子，最小环上有6个Si原子和6个O原子，所以共有12个原子，错误；B项
17、，含有阳离子的晶体不一定含有阴离子，错误；C项，12 g石墨烯为1 mol，石墨烯中平均每个六元环含有2个碳原子，则1 mol石墨烯中含有六元环的个数为0.56.021023，正确；678D 项，C60 为分子晶体，晶胞中含有 C60 的个数为 8186124,720 g C60 晶体中含有6.021023 个 C60，所以 720 g C60 晶体中含有 0.256.021023 个晶胞，错误。5.(2018石嘴山三中高二期中)有一种蓝色晶体可表示为：MFey(CN)6，经研究发现，它的结构特征是Fe3和Fe2互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元
18、如图所示。下列说法错误的是 12345678A.该晶体的化学式为MFe2(CN)6 B.该晶体熔融可导电，且属于化学变化 C.该晶体属于离子晶体，M呈2价 D.晶体中与每个Fe3距离最近且等距离的CN有6个 解析 三价铁离子和二价亚铁离子在顶点上，每个离子被八个晶胞共用，故每个晶胞中三价铁离子的数目为4 0.5个，同理二价亚铁离子的数目为0.5个，氰根离子位于棱上，被四个晶胞共用，故每个晶胞中氰根离子的数目为12 3个，已知化学式为MFey(CN)6，晶胞中离子个数比为Fe3Fe2CN116，故晶体的化学式为MFe2(CN)6，A项正确；M呈1价，C项错误；晶体中与每个Fe3距离最近且等距离的
19、CN有6个，D项正确。1814123456786.(2018大连二十四中校级期中)F2和Xe在一定条件下可生成XeF2、XeF4和XeF6三种氟化氙，它们都是极强的氧化剂(其氧化性依次增强)，都极易与水反应。已知6XeF412H2O=2XeO34Xe24HF3O2，下列推测正确的是 12345678A.XeF2分子中各原子均达到8电子的稳定结构 B.某种氟化氙晶体的基本结构单元如图所示，可推知其化学式为XeF6 C.XeF4与水反应时，每生成2 mol Xe转移8 mol电子 D.XeF2加入水中，在水的作用下，将生成Xe和F2 12345678解析 A项，Xe原子已经达到8电子稳定结构，故X
20、eF2分子中各原子不可能均具有8电子稳定结构；B 项，该晶胞中 Xe 原子的个数为 81812，F 原子的个数为 81424，故该晶体的化学式为 XeF2；C项，由于F的非金属性最强，在XeF4中Xe的化合价为4，生成2 mol Xe转移电子8 mol；D项，F2有强氧化性，能够与水反应，故XeF2与水反应不可能生成F2。7.(1)2017全国卷，35(4)(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 nm，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_。123456780.31512解
21、析 根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即nm0.315 nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。20.4462在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。12345678体心棱心解析 由晶胞结构可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。(2)2017全国卷，35(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaC
22、l型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。123456780.1480.076解析 由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a2r(O2)，r(O2)0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2r(Mn2)r(O2)a，r(Mn2)0.076 nm。228.(2018临川二中高二期末)氮元素可形成丰富多彩的物质。(1)在配合物中，微粒NH3、NH2OH中不能作为配体的是_。12345678NH4NH4解析 NH3、NH2OH 中 N 均含有孤电子对，均可作为配体，而 NH4 中
23、 N 没有孤电子对，不能作为配体。(2)图a为六方氮化硼晶体的结构示意图，该晶体中存在的作用力有_。解析 层内N原子与B原子之间形成共价键，层间作用力为范德华力。共价键、范德华力(3)六方氮化硼在高温高压下可转化为立方氮化硼，立方氮化硼的晶胞结构如图b所示，晶胞边长为d cm，该晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子，立方氮化硼晶体的密度为_ gcm3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。100d3NA44解析 1 个晶胞中所含 N 原子个数为 4，B 原子个数为 8186124，则 1 个晶胞的质量为425NAg，晶体的密度为 425NA g(d cm)3 100d3NA gcm3。12345678返回本课结束
