晶体结构与性质常见考点剖析
2016-12-24山东省沂源县第一中学
■山东省沂源县第一中学
朱振宇
晶体结构与性质常见考点剖析
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朱振宇
晶体结构与性质主要涉及晶体与非晶体、晶体类型、晶体结构和性质、晶体密度的计算等。下面根据选修3第三章内容和考试说明的要求，提炼出该部分常见的重要考点，并结合典型例题阐释相关考点的考查情况。
考点一：晶体类型及其所含微粒之间的作用力
该考点主要涉及晶体、非晶体、准晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体，以及构成晶体的微粒之间作用力类型的判断等。
例1 (1)下列变化需克服相同类型作用力的是( )。
A．碘和干冰的升华
B．硅和C60的熔化
C．氯化氢和氯化钠的溶解
D．溴和汞的汽化
a．离子晶体 b．分子晶体
c．原子晶体 d．金属晶体
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图1所示。硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，它们之间存在的作用力有____(填序号)。
图1
A．离子键 B．共价键 C．金属键
D．范德华力 E．氢键
解析：(1)碘和干冰都是由分子构成的分子晶体，分子间存在范德华力，升华是物理变化，需要克服范德华力，A项正确。硅是原子晶体，C60是分子晶体，熔化时分别需要克服共价键、范德华力，B项错误。氯化氢是共价化合物，氯化钠是离子化合物，二者溶解时分别要克服共价键、离子键，C项错误。溴是分子晶体，汞是金属晶体，二者汽化时分别要克服范德华力、金属键，D项错误。
(2)NH3、F2、NF3都是由分子构成的分子晶体，b项正确；NH4F是由离子构成的离子晶体，a项正确；Cu是金属晶体，d项正确。
(3)观察反应方程式可知左右相差2个K、1个S，则A的化学式为K2S，K2S由K+、S2-构成，属于离子晶体。
(4)Na+、Xm-之间存在离子键，H2O与H2O之间存在范德华力和氢键，Na+、Xm-和H2O之间不存在共价键和金属键。
答案：(1)A (2)a、b、d (3)离子晶体 (4)A、D、E
点评：金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数盐是离子晶体。大多数非金属单质(除了金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等。常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。金属单质是金属晶体。
考点二：晶体的性质(主要指熔点高低)及其原因
该考点主要考查不同类别晶体的熔、沸点等性质的变化规律，通过构成微粒及其相互作用力的大小进行判断或解释原因。
例2 (1)Na的单质和Si的单质相比，熔点较高的是____。
(3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO____FeO(填“<”或“>”)。
(4)MgO晶体结构与NaCl相同，MgO熔点高于NaCl的原因是____。
解析：(1)Na是金属晶体，易熔化，Si是原子晶体，很难熔化。
(2)二者都是离子晶体，且阴、阳离子电荷数均为1，但阳离子半径前者小于后者，阴离子半径前者小于后者，则晶格能前者大于后者，NaF的熔点较高。
(3)NiO由Ni2+和O2-构成，FeO由Fe2+和O2-构成，离子半径：Ni2+
(4)MgO由Mg2+和O2-构成，NaCl由Na+和Cl-构成，阳离子半径：Mg2+
答案：(1)Si (2)> 二者均为离子化合物，且阴、阳离子电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此前者的熔点高于后者 (3)> (4)晶格能大
点评：对于不同类型晶体，熔、沸点高低一般为：原子晶体>离子晶体>分子晶体。组成、结构相似的分子晶体，熔、沸点高低与相对分子质量的大小成正比；组成、结构相似的原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱；离子晶体的熔点与晶格能有关系，形成离子键的离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，晶格能越大，熔点就越高。
考点三：晶胞结构与晶体的化学式和密度
该考点主要涉及典型晶体的晶胞的辨认、判断某微粒的配位数、根据均摊法等计算晶体的化学式，以及晶胞的体积、阿伏加德罗常数、1 mol晶胞的数目和质量、晶胞或晶体的密度等，这是近年高考考查的热点。
图2
(2)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图3所示，该合金的化学式为____。
图3
(3)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心，O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为____，每个Ba2+与____个O2-配位。
(4)六方氢化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5×10-10cm，立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子，立方氮化硼的密度是____g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。
(5)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361×10—10cm。又知铜的密度为9.00 g·cm—3，则铜晶胞的体积是____cm3，晶胞的质量是____g，阿伏加德罗常数的数值为____(列式计算)。
针对性练习
1．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列关于CaF2的表述正确的是____。
a．Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
b．F-的离子半径小于Cl-，则CaF2的熔点高于CaCl2
c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同
d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
2．(1)单质氧有两种同素异形体，其中沸点高的是____(填分子式)，原因是____。氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为____和____。
(2)氧和钠能够形成化合物F，其晶胞结构如图4所示，晶胞参数a=0.566 nm，F的化学式为____，晶胞中氧原子的配位数为____。列式计算晶体F的密度(g·cm-3)：____。
图4
答案：1.b、d
2．(1)O3O3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体
(2)Na2O 8
(责任编辑 谢启刚)
