2021高考化学考点突破训练：12-2微粒间作用力与物质的性质.docx

重 点 突 破
锁定高考热点　探究规律方法
考点1
晶体的基本类型和性质的比较

题组训练
1．有下列八种晶体：
A．水晶　B．冰醋酸　C．氧化镁　D．白磷　E．晶体氩　F．氯化铵　G．铝　H．金刚石
用选项字母回答下列问题：
(1)属于原子晶体的化合物是________。直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。
(2)由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
(3)在确定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。
解析　首先正确的推断晶体类型，其次留意题目的附加要求，如属于原子晶体的化合物，另外稀有气体为单原子分子，金属晶体导电时仅有自由电子在外加电场作用下发生定向移动，属物理变化。
答案　(1)A　AEH　E
(2)B　F　DE
(3)G　BD　AH
2．现有几组物质的熔点数据如下表：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 110 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－114 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于___________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电
解析　A组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；B组为金属晶体，所以应当具备金属晶体的性质；C组中HF分子间存在氢键；D组为离子晶体，具备离子晶体的性质。
答案　(1)原子　共价键
(2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多
(4)②④
3．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行试验，结果如表：
序号
熔点/℃
硬度
水溶性
导电性
水溶液与
Ag＋反应
A
811
较大
易溶
水溶液或
熔融导电
白色沉淀
B
3 500
很大
不溶
不导电
不反应
C
－114.2
很小
易溶
液态
不导电
白色沉淀
(1)晶体的化学式分别为A________________、B_____________、C________________。
(2)晶体的类型分别是A________________、B______________、C________________。
(3)晶体中微粒间作用力分别是A____________、B___________、C________________。
解析　依据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。
答案　(1)NaCl　C　HCl
(2)离子晶体　原子晶体　分子晶体
(3)离子键　共价键　范德华力
归纳总结
晶体类型的推断
1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用推断
离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。
2．依据物质的分类推断
金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(常温除汞外)与合金是金属晶体。
3．依据晶体的熔点推断
离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000余度。原子晶体熔点高，常在1 000度至几千度。分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度，金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
4．依据导电性推断
离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体，石墨能导电。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。
5．依据硬度和机械性能推断
离子晶体硬度较大或硬而脆。原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。

考点2
晶体熔沸点凹凸的比较
1.不同类型晶体的熔、沸点凹凸规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、镓、铯等。
2．由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石>石英>碳化硅>硅。
3．离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
4．分子晶体：组成和结构相像的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如熔、沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl。组成和结构不相像的物质，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2，在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香烃及其衍生物的同分异构体，其熔、沸点凹凸挨次是“邻位>间位>对位”化合物。
特殊提示　(1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相像的同类晶体大，故熔沸点较高。例如：熔、沸点：HF>HI>HBr>HCl。
(2)金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：Na<Mg<Al。
(3)元素周期表中第ⅦA族卤素的单质(分子晶体)的熔、沸点随原子序数递增而上升；第ⅠA族碱金属元素的单质(金属晶体)的熔、沸点随原子序数的递增而降低。如熔、沸点： Li>Na>K>Rb>Cs。
(4)依据物质在相同条件下的状态不同，熔、沸点：固体>液体>气体。例如：S>Hg>O2。
题组训练
4.下列分子晶体中，关于熔、沸点凹凸的叙述中，正确的是(　　)
A．Cl2>I2
B．SiCl4<CCl4
C．NH3>PH3
D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3
解析　A、B项属于无氢键存在的分子结构相像的状况，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于分子结构相像的状况，但存在氢键的熔沸点高；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的状况，支链少的熔、沸点高。
答案　C
5．NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如下表：

物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子电荷数
1
1
2
键长(10－10 m)
2.31
3.18
2.10
试推断，这三种化合物熔点由高到低的挨次是(　　)
A．①>②>③　　　　　 B．③>①>②
C．③>②>① D．②>①>③
解析　NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点凹凸由离子键强弱打算，而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强，熔点最高。
答案　B
6．下列各组物质中，按熔点由低到高的挨次排列正确的是(　　)
①O2、I2、Hg　②CO、KCl、SiO2　③Na、K、Rb　④Na、Mg、Al
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析　①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点渐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径渐渐减小，金属键依次增加，熔点渐渐上升，故④正确。
答案　D
7．参考下表中物质的熔点，回答有关问题：

物质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点/℃
995
801
755
651
801
776
715
646
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
SiCl4
GeCl4
SnCl4
PbCl4
熔点/℃
－90.4
－70.4
5.2
120
－70.4
－49.5
－36.2
－15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的__________有关，随着__________的增大，熔点依次降低。
(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与__________有关，随着__________增大，__________增大，故熔点依次上升。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与__________有关，由于_____________________________，故前者的熔点远高于后者。
解析　分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，阴离子随着离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，阳离子随着离子半径的增大，离子键渐渐减弱，熔点依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相像，随着相对分子质量的增大，分子间作用力渐渐增加，熔点依次上升。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。它们的组成和结构相像，随着相对分子质量的增大，分子间作用力渐渐增加，熔点依次上升。
答案　(1)半径　半径
(2)相对分子质量　相对分子质量　分子间作用力
(3)晶体类型　钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体

考点3
常见晶体结构的分析
1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)

键角为109°28′，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2(正四周体)键角(O—Si键)为109°28′，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。
2．分子晶体(干冰)

每个CO2分子四周等距紧邻的CO2分子有12个。
3．离子晶体
(1)NaCl型。
在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞4个Na＋和4个Cl－。

(2)CsCl型。
在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。

(3)晶格能。
①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。
②影响因素：
a．离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。
b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
③与离子晶体性质的关系：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
4．金属晶体
(1)金属键——电子气理论。
金属阳离子与自由电子间的强相互作用。
(2)金属晶体的几种典型积累模型。

积累模型
接受这种积累
的典型代表
空间利
用率
配位数
晶胞
简洁立方
Po
52%
6

钾型
(体心立方)
Na、K、Fe
68%
8

镁型
(六方最密)
Mg、Zn、Ti
74%
12

铜型
(面心立方)
Cu、Ag、Au
74%
12

题组训练
8．下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按挨次排序)。与冰的晶体类型相同的是________(填选项字母)。

解析　冰属于分子晶体，干冰、碘也属于分子晶体；B为干冰晶胞，C为碘晶胞。
答案　BC
9．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于________层，配位数是________；B属于________层，配位数是________。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里积累，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简洁立方积累，在这种晶体中，金属原子的配位数是________，平均每个晶胞所占有的原子数目是________。

(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的积累方式。钋位于元素周期表的第________周期第________族，元素符号是________，最外电子层的电子排布式是________。
答案　(1)非密置　4　密置　6
(2)6　1
(3)六　ⅥA　Po　6s26p4
10．依据图回答问题：

(1)A图是某离子化合物的晶胞(组成晶体的一个最小单位)，阳离子位于中间，阴离子位于8个顶点，该化合物中阳、阴离子的个数比是______。
(2)B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞，通过想象与推理，可确定一个NaCl晶胞中含Na＋和Cl－的个数分别为__________、__________。
(3)钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构，若Ca、Ti、O形成如C图所示的晶体，其化学式为__________。
(4)石墨晶体结构如D图所示，每一层由很多个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为__________，C—C键数为__________。
(5)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，如E图。其中含有20个等边三角形和确定数目的顶角，每个顶角上各有1个原子。试观看E图，推断这个基本结构单元所含硼原子个数、键角、B—B键的个数依次为__________、__________、__________。
解析　(1)阳离子数＝1，阴离子数＝8×＝1，即＝。
(2)Na＋＝8×＋6×＝4，Cl－＝12×＋1＝4。
(3)Ca原子数＝8×＝1，Ti原子数＝1，O原子数＝12×＝3，所以化学式为CaTiO3。
(4)C原子数＝6×＝2，C—C键数＝6×＝3。
(5)B原子数＝20×3×＝12，等边三角形的键角为60°，B—B键数＝20×3×＝30。
答案　(1)11
(2)4　4
(3)CaTiO3
(4)2　3
(5)12　60°　30

考点4
有关晶体的计算
1.晶胞中微粒个数的计算
用均摊法解析晶体的计算
均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有属于一个图形(晶胞)。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。
②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。
③处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。
④处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。
(2)非长方体形(正方体形)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体状况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3。
2．晶体的密度及微粒间距离的计算
若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为ρ a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρ a3NA g，因此有xM＝ρ a3NA。
题组训练
11.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。

解析　甲中N(x)：N(y)＝1：＝2：1；乙中N(a)：N(b)＝1：＝1：1；丙中N(c)＝12×＋1＝4，N(d)＝8×＋6×＝4。
答案　2：1　1：1　4　4
12．下图为离子晶体空间构型示意图：(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：

A________、B________、C________。
解析　在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：×4＋1＝(个)，含N：×4＋2＋4×＝(个)，MN＝＝13；在C中含M：×4＝(个)，含N为1个。
答案　MN　MN3　MN2

13．某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y(○)位于立方体的中心。试分析：
(1)晶体中每个Y同时吸引______个X。
(2)该晶体的化学式为________。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。
解析　(1)从晶胞结构图中可直接看出，每个Y同时吸引4个X。
(2)在晶胞中，平均包含X：4×＝，平均包含Y：1，所以在晶体中X和Y的个数之比为12，晶体的化学式为XY2或Y2X。
(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。由题意知，该晶胞中含有1/2个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a＝ ，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。
答案　(1)4　(2)XY2或Y2X　(3)

14．镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢力气，其中铜钙合金的晶胞结构如右图。试回答下列问题：
(1)在周期表中Ca处于周期表________区。
(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为________________。
(3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23 cm3，储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin中，n＝________(填数值)；氢在合金中的密度为__________。
解析　(1)Ca位于第四周期第ⅡA族，处于s区。
(2)Cu的外围电子构型是3d104s1，而不是3d94s2。
(3)铜、钙合金中，N(Cu)＝12×＋6×＋6＝15。N(Ca)＝12×＋2×＝3，＝＝，所以n＝5，即LaNi5H4.5。ρ·9.0×10－23 cm3·NA＝M，其中氢在合金中的密度为≈0.083 g·cm－3。
答案　(1)s　(2)[Ar]3d104s1
(3)5　0.083 g·cm－3