2019年高考化学一轮复习学案(鲁科版)： 第12章 物质结构与性质(选考)第3节 物质的聚集状态与

第3节物质的聚集状态与物质性质考纲定位 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.了解晶体类型，了解不同类型晶体中结构微粒及微粒间作用力的区别。

5.了解晶胞概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关的计算。

6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

7.了解分子晶体结构与性质关系。

考点1| 晶体与晶胞(对应学生用书第243页)[考纲知识整合]1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体比较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。

2．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙；②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

(3)一般形状为平行六面体。

(4)晶胞中粒子数目的计算——均摊法晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。

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：如三棱柱示例CaF 2的晶胞如下图所示。

该晶胞含Ca 2＋4个 ，F －8个。

[高考命题点突破]命题点1 晶体的性质1．如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是( )【导学号：95160411】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射线图谱是相同的B [Ⅰ会自动形成规则几何外形的晶体，具有各向异性，X 射线图谱有明锐的谱线。

Ⅱ不会形成晶体。

]2．(2014·全国Ⅰ卷，节选)准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过___________________________________________________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

【解析】 晶体是内部质点(原子、分子或离子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质，而非晶体内部质点在三维空间无规律地排列，因此可以通过X­射线衍射的方法进行区分，晶体能使X­射线发生衍射，而非晶体、准晶体则不能。

【答案】 X­射线衍射命题点2 晶胞中粒子数及其晶体化学式的判断 3．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体化学式(X 为阳离子)为________。

(2)乙晶体中A 、B 、C 三种微粒的个数比是________。

(3)丙晶体中每个D 周围结合E 的个数是________。

(4)乙晶体中每个A 周围结合B 的个数为________。

【答案】 (1)X 2Y (2)1∶3∶1 (3)8 (4)124.Zn 与S 所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。

(1)在1个晶胞中，Zn 2＋的数目为________。

(2)该化合物的化学式为________。

【解析】 (1)从晶胞图分析，1个晶胞含有Zn 2＋的个数为8×18＋6×12＝4。

(2)S 为4个，所以化合物中Zn 与S 数目之比为1∶1，则化学式为ZnS 。

【答案】 (1)4 (2)ZnS5．Cu 元素与H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。

则该化合物的化学式为________。

【解析】 Cu 个数：12×16＋2×12＋3＝6，H 个数：6×13＋4＝6。

【答案】 CuH[易错防范] 均摊法计算应注意的问题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。

命题点3 晶体密度及粒子间距的计算 6．(2017·全国卷组合)(1)(卷Ⅰ，节选)①KIO3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a ＝0.446 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________。

②在KIO 3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。

(2)(卷Ⅱ，节选)[(N 5)6(H 3O)3(NH 4)4Cl]的晶体密度为d g·cm －3，其立方晶胞参数为a nm ，晶胞中含有y 个[(N 5)6(H 3O)3(NH 4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M ，则y 的计算表达式为___________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】 (1)①K 与O 间的最短距离为22a ＝22×0.446 nm≈0.315 nm；由于K 、O 分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K 紧邻的O 原子为12个。

②根据KIO 3的化学式及晶胞结构可画出KIO 3的另一种晶胞结构，如下图，可看出K 处于体心，O 处于棱心。

(2)晶胞的质量为d g/cm 3×(a ×10－7cm)3＝a 3d ×10－21g ，N A 个该单元的质量为M g ，则a 3d ×10－21 g y ＝M N A ，故y ＝602a 3d M ⎝ ⎛⎭⎪⎫或a 3dN A M ×10－21。

【答案】 (1)①0.315 12 ②体心 棱心 (2)602a 3d M ⎝⎛⎭⎪⎫或a 3dN A M×10－217．(2016·全国Ⅲ卷，节选)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M Ga g·mol －1和M As g·mol－1，原子半径分别为r Ga pm 和r As pm ，阿伏加德罗常数值为N A ，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。

【解析】 GaAs 的熔点为1 238 ℃，其熔点较高，据此推知GaAs 为原子晶体，Ga 与As 原子之间以共价键键合。

分析GaAs 的晶胞结构，4个Ga 原子处于晶胞体内，8个As 原子处于晶胞的顶点、6个As 原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga 原子，含有As 原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4，Ga 和As 的原子半径分别为r Ga pm ＝r Ga ×10－10cm ，r As pm ＝r As ×10－10cm ，则原子的总体积为V 原子＝4×43π×[(r Ga ×10－10cm)3＋(r As ×10－10cm)3]＝16π3×10－30(r 3Ga ＋r 3As )cm 3。

又知Ga 和As 的摩尔质量分别为M Ga g·mol－1和M As g·mol －1，晶胞的密度为ρ g·cm －3，则晶胞的体积为V 晶胞＝4(M Ga ＋M As )/ρN A cm 3，故GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V 原子V 晶胞×100%＝16π3×10－30r 3Ga ＋r 3As 3M Ga ＋M As ρN A cm3×100%＝4π×10－30×N A ρr 3Ga ＋r 3AsM Ga ＋M As×100%。

【答案】 原子晶体 共价 4π×10－30×N A ρr 3Ga ＋r 3AsM Ga ＋M As×100%8．(2016·全国Ⅱ卷，节选)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

【导学号：95160412】(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

(2)若合金的密度为d g·cm －3，晶胞参数a ＝________nm 。

【解析】 (1)由晶胞结构图可知，Ni 原子处于立方晶胞的顶点，Cu 原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu 原子的个数为6×12＝3，含有Ni 原子的个数为8×18＝1，故晶胞中Cu 原子与Ni 原子的数量比为3∶1。

(2)根据m ＝ρV 可得，1 mol 晶胞的质量为(64×3＋59)g ＝a 3×d g·cm －3×N A ，则a ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2516.02×1023×d 13cm ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2516.02×1023×d 13×107 nm 。

【答案】 (1)3∶1 (2)⎣⎢⎡⎦⎥⎤2516.02×1023×d 13×107 或3251N A d ×107[方法技巧] 晶体结构的相关计算晶胞计算公式立方晶胞a 3ρN A ＝nM a ：棱长，ρ：密度，N A ：阿伏加德罗常数的值，n ：1 mol 晶胞所含基本粒子或特定组合的个数，M ：组成的摩尔质量。

金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式设棱长为a ①面对角线长＝2a 。

②体对角线长＝ 3 a 。

③体心立方堆积4r ＝ 3 a r 为原子半径。

④面心立方堆积4r ＝ 2 ar 为原子半径。

空间利用率＝晶胞中微粒体积晶胞体积。

考点2| 常见晶体模型的微观结构分析(对应学生用书第245页)[考纲知识整合]1．原子晶体——金刚石与SiO 2(1)①金刚石晶体中，每个C 与另外4个C 形成共价键，碳原子采取sp 3杂化，C —C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是6元环。

每个C 被12个六元环共用。

含有1 mol C 的金刚石中形成的C —C 有2 mol 。

②在金刚石的晶胞中，内部的C 在晶胞的体对角线的14处。

每个晶胞含有8个C 。

(2)SiO 2晶体中，每个Si 原子与4个O 原子成键，每个O 原子与2个Si 原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si 原子。

1 mol SiO 2晶体中含Si —O 键数目为4N A ，在SiO 2晶体中Si 、O 原子均采取sp 3杂化。