1、1第 3章 物质的聚集状态与物质性质章末重难点专题突破学习目标定位 1.能根据晶体的组成、结构和物理性质判断晶体类型。2.了解晶体熔、沸点的变化规律，理解晶体性质与结构之间的关系。3.能利用均摊法进行晶胞的分析和计算。一、晶体类型的判断例 1 (2017北京四中高二期中)(1)判断下列晶体类型。SiI 4：熔点为 120.5 ，沸点为 271.5 ，易水解，为_。硼：熔点为 2 300 ，沸点为 2 550 ，硬度大，为_。硒：熔点为 217 ，沸点为 685 ，溶于氯仿，为_。锑：熔点为 630.74 ，沸点为 1 750 ，可导电，为_。(2)三氯化铁常温下为固体，熔点为 282 ，沸点为
2、 315 ，在 300 以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为_(填晶体类型)。答案 (1)分子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 (2)分子晶体解析 (1)SiI 4为低熔点化合物，为分子晶体；晶体硼熔点高，硬度大，是典型的原子晶体；硒熔、沸点低，易溶于 CHCl3，为分子晶体；锑可导电，为金属晶体。(2)FeCl 3熔、沸点低，易溶于水及有机溶剂，应为分子晶体。二、晶体熔、沸点的比较例 2 下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是( )2ANH 3、CH 4、NaCl、NaBH 2O、H 2S、MgSO 4、SO 2CCH 4、H 2O、NaCl、Si
3、O 2DLi、Na、K、Rb、Cs答案 C解析 C 项中 SiO2是原子晶体，NaCl 是离子晶体，CH 4、H 2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH 4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，一般情况下是固体液体气体；二是看物质所属类型，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。三、四种类型的结构与性质的对比例 3 下列有关晶体的说法正确的是( )A晶体中分
4、子间作用力越大，分子越稳定B原子晶体中共价键越强，熔点越高C冰融化时水分子中共价键发生断裂D氯化钠熔化时离子键未被破坏答案 B解析 分子的稳定性由分子内共价键的强弱决定，而与分子间作用力的大小无关，A 项错误；原子晶体中只存在共价键，共价键越强，破坏共价键所需的能量越多，熔点越高，B 项正确；冰在融化时克服的是氢键和范德华力，水分子内部共价键并没有断裂，C 项错误；氯化钠熔化时，离子间的距离变大，离子键被破坏，D 项错误。四、晶胞分析及化学式的确定例 4 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：则它的化学式为( )3ALa
5、Ni 2 BLa 2Ni3CLa 2Ni5 DLaNi 5答案 D解析 根据晶胞结构图可知，面心上的原子为 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。易误警示(1)晶胞中关于粒子个数的计算，关键是分析晶胞中任意位置的一个粒子被几个晶胞共有。对于由独立原子构成的分子则不能用均摊法。(2)在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，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、面心上的微粒依次被 6、3、4、2
6、个晶胞所共有。五、有关晶胞密度的计算例 5 (1)Cu 的一种氯化物晶胞结构如图所示(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，则该晶胞的边长 a_ nm。(2)用晶体的 X射线衍射法对 Cu的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如图)，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)。(3)一种铜金合金晶胞如图所示(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
7、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)。4答案 (1)CuCl 33.981023 NA(2) 24 3 4649.00NA(3)13 197 6431030a3NA解析 (1)晶胞中铜原子的个数是 4，氯原子的个数是 8 6 4，所以该氯化物的化学18 12式为 CuCl。根据 m V 可知( a107 cm)3 gcm3 99.5 gmol1 ，4NA mol 1解得 a nm。33.981023 NA(2)Cu的晶胞为面心立方最密堆积，根据晶胞的结构图可知，晶胞中含有铜原子数为8 6 4，设晶胞的边长为 a cm，则 a3 cm3 gcm3 NA
8、 mol1 464 18 12gmol1 ，所以 a ，Cu 的原子半径为 cm。3464 NA 24 3 4649.00NA(3)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 8 1，Cu18原子个数为 6 3，所以该合金中 Au原子与 Cu原子个数之比为 13，晶胞体积12V( a1010 cm)3，每个晶胞中铜原子个数是 3、Au 原子个数是 1，则 197 643NAa10 103gcm3 gcm3 。197 6431030a3NA方法规律(1)晶体密度的求解过程：确定晶胞中微粒数(设为 N个)求该微粒的物质的量( N/NA)用物质的量乘以摩尔质量得到晶胞
9、的质量晶胞的质量除以晶胞的体积得到密度。(2)在计算晶胞密度时，一定注意单位之间的换算，一般情况下边长的单位是 pm，而密度的单位是 gcm3 ，没有进行单位换算或没有正确进行换算(即 1 pm10 10 cm)，则会导致错误。六、晶胞中原子空间占有率的计算例 6 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_键键合。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，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。5答案 原子晶
10、体 共价 100%4 10 30NA r3Ga r3As3MGa MAs解析 根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与 Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知 GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出 1个晶胞中含有 As原子的个数为 86 4，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18 12总体积 V14( 10 30 r 10 30 r )cm3；1 个晶胞的质量为 4个 As原子和43 3As 43 3Ga4个 Ga原子的质量之和，即( ) g，所以 1个晶胞的体积 V2 (MAs MGa) 4MAsNA 4MGaNA 4 NAcm3。最后由 100%即得晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率。V1V2易错警示计算时，若没有注意到 1个晶胞中含有 4个“GaAs” ，则会错误地按照含 1个“GaAs”进行计算；若没有注意到所给原子半径的单位是 pm，没有进行单位换算或没有正确进行换算(1 pm10 10 cm)，则会导致计算错误。
