内容正文:
第8章
晶体结构与性质
优化探究
大单元三 物质的结构与性质 元素周期律
[课标要求] 1.能说出晶体与非晶体的区别。2.能结合实例描述晶体
中微粒排列的周期性规律。3.能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、
金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。4.能从微粒
的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例
进行分析,能举例说明物质结构研究的应用价值,如配合物在生物、化
学等领域的广泛应用,氢键对于生命的重大意义等。
1. (2023·湖北卷)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配
错误的是( D )
选项 性质差异 结构因素
A 沸点:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 分子间作用力
B 熔点:AlF3(1 040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华) 晶体类型
C 酸性:CF3COOH(p K a=0.23)远强于CH3COOH(p
K a=4.76) 羟基极性
D 溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 阴离子电荷
D
精研真题 明确方向
正戊烷中不含支链,新戊烷中含支链,分子间作用力:正戊烷>新戊
烷,所以正戊烷沸点高于新戊烷,A正确;AlF3为离子晶体,AlCl3为分
子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体,B正确;F原子电负性大于
H原子,—CF3为吸电子基团,导致CF3COOH中羟基极性比CH3COOH中
羟基极性大,更易电离出H+,酸性更强,C正确;在20 ℃时,NaHCO3
溶解度小于Na2CO3,是因为NaHCO3晶体结构中的HC 间存在氢键,
与晶格能大小无关,即与阴离子电荷无关,D错误。
2. (2023·辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子
导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高
性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( C )
A. 图1晶体密度为 g·cm-3
B. 图1中O原子的配位数为6
C. 图2表示的化学式为LiMg2OCl x Br1- x
D. Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
C
题图1晶胞中Li原子个数为8× +1=3,O原子个数为2× =1,Cl原子
个数为4× =1,一个晶胞的质量为 g= g,体积为( a
×10-10 cm)3,则晶体密度为 g·cm-3,A项正确;题图1中以
下底面面心处O原子为例,与O原子距离相等且最近
的Li原子有6个,分别位于下底面的4个棱心、上下
两个晶胞的2个体心,即O原子的配位数为6,B项正确;
题图2中,Mg或空位取代了棱心的Li,根据电荷守恒,8个棱心位置的Li
只有4个被Mg取代,4个被空位取代,则Li个数为1,Mg个数为1,O个
数为1,Cl和Br的总个数为1,故题图2表示的化
学式为LiMgOCl x Br1- x ,C项错误;镁离子取代
及卤素共掺杂后,获得高性能固体电解质材料,
则Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导,D项正确。
3. (高考题组合)(1)①-40 ℃时,F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压
下,HOF为无色气体,固态HOF的晶体类型为 。
②AlF3的熔点为1 090 ℃,远高于AlCl3的熔点192 ℃,由此可以判断铝
氟之间的化学键为 键。
分子晶体
离子
(2)如图所示的几种碳单质,它们互为 ,其中属于原子晶
体的是 ,C60间的作用力是 。
同素异形体
金刚石
范德华力
4. (2023·海南卷,节选)近年来,研究人员发现含钒的锑化物CsV3Sb5在
超导方面表现出潜在的应用前景。CsV3Sb5晶胞如图1所示,晶体中包含
由V和Sb组成的二维平面(见图2)。
(1)晶胞中有4个面的面心由钒原子占据,这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为 。锑和磷同族,锑原子基态的价电子排布式为 。
(1)晶胞中有4个面的面心由钒原子占据,这些钒原子填充在锑原子构成
的八面体空隙中,周围紧邻的锑原子数为6;锑和磷同族,锑原子位于
第5周期ⅤA族,其基态的价电子排布式为5s25p3。
6
5s25p3
(2)晶体中少部分钒原子被其他元素(包括Ti、Nb、Cr、Sn)原子取代,可
得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是 (填序号)。
①有+4或+5价态形式
②均属于第4周期元素
③均属于过渡元素
④替代原子与原离子的离子半径相近
①④
(2)CsV3Sb5中Cs为+1价,Sb为-3价,则有2个V为+5价,一个V为+4
价,替代原子的化合价可能为+4或+5价态形式,故①正确;Ti、Cr属
于第4周期元素,Nb、Sn属于第5周期元素,故②错误;Sn是ⅣA族元
素,不属于过渡元素,故③错误;钒原子填充在锑原子形成的八面体空
隙中,替代原子与原离子的离子半径相近,才能填充进去,故④正确。
考向预测
在高考题中,晶体结构与性质的命题方向有两个,一个在选择题中命
题,另一个在非选择题中,选择题一般会出1个题,或作为命题素材,
有时会和其他内容融合占一个选项,非选择题有的会有一个大题,其中
的后半部分内容考查晶体结构与性质,有的渗透在其他大题中考2~3个
空,考查内容主要涵盖晶体类型判断、晶体类型与物质性质的关系,晶
体的微粒间作用与晶体性质的关系以及晶胞的分数坐标、晶胞参数、晶
体的密度等相关计算。
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