高考化学-晶体结构课件-旧人教版

晶体结构晶体结构第一页，共45页。1判断晶体类型及比较熔沸点的高低。2考查常见晶体的结构(NaCl、CsCl、金刚石)及简单计算。3提供信息判断晶体的类型，进而推知(tu zh)性质及结构的特点。第二页，共45页。基础知识回顾(hug)几种晶体结构的比较 晶体类型性质比较离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体结构组成粒子粒子间作用 阴、阳离子阴、阳离子分子分子(fnz)原子原子(yunz)离子键离子键共价键共价键范德瓦范德瓦耳斯力耳斯力电子电子静电作用静电作用金属阳离金属阳离子和自由子和自由粒子间的粒子间的第三页，共45页。晶体类型性质比较离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体物理性质熔、沸点硬度溶解性 溶于极性溶剂，溶于非极性溶剂 一般溶剂 (钠等与水反应)导电性晶体不导电；能溶于水，其水溶液导电；熔化时导电晶体不导电，溶于水后能电离的，其水溶液可导电；熔化时不导电不良导体(半导体Si)良导体(导电传热)典型实例NaCl、CaCO3、NaOH、Na2O干冰、白磷、冰、硫黄金刚石、SiO2、晶体硅、SiCNa、Mg、Al、Fe、Cu、Zn较高较高低低很高很高有高有低有高有低硬而脆硬而脆小小大大有大有小有大有小易易难难于极性溶剂于极性溶剂(rngj)极性分子极性分子(fnz)易溶易溶不溶于不溶于难溶难溶第四页，共45页。自我演练1在常温常压下呈气态的化合物，得到的晶体属于()A分子晶体B原子晶体C离子晶体 D何种晶体无法判断解析：使粒子结合成原子晶体或离子晶体的共价键、离子键比较强，所以这两种类型(lixng)的晶体在常温下一般均为固态，常温下为气态的物质一般由分子组成，将其固化后为分子晶体。答案：A第五页，共45页。2下列(xili)各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()ASO2和SiO2 BCO2和H2OCNaCl和HCl DCCl4和KCl第六页，共45页。解析：A中SO2和SiO2的化学键相同(xin tn)，都是极性共价键，但晶体类型不同，SO2是分子晶体，SiO2是原子晶体；B中CO2和H2O的化学键都是极性共价键，且都属于分子晶体；C中的NaCl和HCl，化学键不同，NaCl为离子键，HCl为极性共价键，且晶体类型也不同，NaCl为离子晶体，HCl为分子晶体；D中CCl4和KCl的化学键不同，CCl4是极性共价键，KCl中是离子键，且晶体类型也不同，CCl4为分子晶体，KCl为离子晶体。答案：B第七页，共45页。3右图是NaCl晶体结构示意图，其中与每个Na距离相等且最近(zujn)的Cl所围成的空间几何构型是()A正四面体B正六面体C正八面体D正十二面体第八页，共45页。解析：与每个Na距离相等且最近的Cl共有6个，分别(fnbi)位于Na的上、下、左、右、前、后。6个Cl围成的空间几何构型为正八面体，如右图。答案：C第九页，共45页。4下图表示一些晶体中的某些结构(jigu)，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构(jigu)中的某一部分。第十页，共45页。(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)_，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_晶体。(2)其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占有碳原子数平均(pngjn)为_个。(3)其中代表NaCl的是_，每个Na周围与它最接近且距离相等的Na有_个。(4)代表CsCl的是_，它属于_晶体，每个Cs与_个Cl相邻。(5)代表干冰的是_，它属于_晶体，每个CO2分子与_个CO2分子紧邻。第十一页，共45页。解析：根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单立方单元，每个Na与6个Cl紧邻，每个Cl又与6个Na紧邻，但观察Na与距离最近且等距离的Na数时要抛开Cl，从空间结构上看是12个Na，即x、y、z轴面上各有4个Na。CsCl晶体由Cs、Cl分别构成立方结构，但Cs组成立方体的中心(zhngxn)有1个Cl，Cl组成的立方中心(zhngxn)又镶入1个Cs，可称为“体心立方”结构。Cl紧邻8个Cs，Cs紧邻8个Cl。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有另一个CO2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心(zhngxn)。第十二页，共45页。每个CO2分子在三维空间里，x、y、z三个面各紧邻4个CO2分子，共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体。每个碳原子(yunz)紧邻4个其他碳原子(yunz)。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子(yunz)紧邻另外3个碳原子(yunz)，每个碳原子(yunz)为三个六边形共用，即每个六边形占有1个碳原子(yunz)的各1/3，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子(yunz)数是62个。答案：(1)D4原子(yunz)(2)E2(3)A12(4)C离子8(5)B分子12第十三页，共45页。1.依据组成晶体的粒子(lz)和粒子(lz)间的作用力判断(1)若粒子(lz)是阴、阳离子，粒子(lz)间的作用力是离子键，则该晶体是离子晶体。(2)若粒子(lz)是原子，粒子(lz)间的作用力是共价键，则该晶体是原子晶体。(3)若粒子(lz)是分子，粒子(lz)间的作用力是分子间作用力，则该晶体是分子晶体。(4)若粒子(lz)是金属阳离子和自由电子，粒子(lz)间的作用力是金属键，则该晶体是金属晶体。第十四页，共45页。2依据物质的类别判断(1)金属氧化物、强碱、绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(dnzh)、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。(3)金刚石、晶体硅、碳化硅(SiC)、二氧化硅等是原子晶体。(4)金属单质(dnzh)与合金是金属晶体。第十五页，共45页。3依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在几百至1000余度。(2)原子晶体的熔点高，常在1000至几千度。(3)分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至很低温度。(4)多数金属(jnsh)晶体的熔点高，部分较低。第十六页，共45页。4依据导电性判断(1)离子晶体(jngt)溶于水及熔融状态时能导电。(2)原子晶体(jngt)一般为非导体。(3)分子晶体(jngt)为非导体。(4)金属晶体(jngt)是电的良导体第十七页，共45页。5依据硬度和机械性能判断(pndun)(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。(2)原子晶体硬度大。(3)分子晶体硬度小且较脆。(4)金属晶体多数硬度大，但有的较小，且绝大多数有较好的延展性。第十八页，共45页。【例1】(2009凤阳质检(zh jin)下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型、物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用也相同的是()ASO3和HCl BKCl和MgCNaCl和H2O DCCl4和SiO2第十九页，共45页。解析本题考查粒子间的作用力及晶体类型，CCl4、HCl、H2O、SO3是分子晶体，发生状态变化需要克服(kf)分子间作用力，H2O还需要克服(kf)氢键；SiO2是原子晶体，发生状态变化克服(kf)共价键；NaCl、KCl是离子晶体，发生状态变化克服(kf)离子键，Mg是金属晶体，发生状态变化克服(kf)金属键。答案A第二十页，共45页。在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A该晶体中含有极性键B该晶体易汽化，可用于人工降雨C该晶体有很高的熔、沸点D该晶体硬度大，可用作耐磨材料解析：解答本题首先要明确该晶体是高温、高压下合成的原子晶体，然后根据(gnj)原子晶体熔、沸点高、硬度大的性质判断选项即可。答案：B第二十一页，共45页。1.不同(b tn)类型晶体的熔沸点高低的规律一般为：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)，有的很低(如汞)。第二十二页，共45页。2同种类型晶体的熔沸点高低的规律(1)原子晶体一般原子半径越小，熔沸点越高，例如：金刚石(CC)二氧化硅(SiO)碳化硅(SiC)晶体硅(SiSi)。(2)离子晶体离子所带电荷越高，离子半径越小，则离子键越强，熔沸点越高，例如：Al2O3MgONaClCsCl。(3)金属(jnsh)晶体金属(jnsh)阳离子所带电荷越多，半径越小，金属(jnsh)键越强，熔沸点越高，例如：第3周期的金属(jnsh)单质熔点：AlMgNa，再如；元素周期表中第A族的金属(jnsh)单质熔点：LiNaKRbCs。第二十三页，共45页。(4)分子晶体分子间作用力越强，熔沸点越高。组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，例如：元素周期表中第A族的元素单质其熔沸点变化规律为：I2Br2Cl2F2。若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类型(lixng)晶体大，故熔沸点较高，例如，沸点：HFHIHBrHCl。第二十四页，共45页。【例2】(2009安徽阜阳质检(zh jin)已知某些晶体的熔点：晶体NaClAlF3AlCl3BCl3熔点/8011291190107晶体Al2O3CO2SiO2MgO熔点/204556.61723 2800第二十五页，共45页。据此判断下列(xili)说法中，错误的是()A由铝元素组成的晶体中有的是离子晶体B表中所列物质只有BCl3和CO2是分子晶体C同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体解析根据晶体的类型与化学键及熔点的一般关系可知，NaCl、AlF3、Al2O3、MgO为离子晶体，AlCl3、BCl3、CO2为分子晶体，SiO2为原子晶体，可判断选项B错误。答案B1第二十六页，共45页。下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列(pili)正确的是()ASiO2CsClCBr4CF4BSiO2CsClCF4CBr4CCsClSiO2CBr4CF4DCF4CBr4CsClSiO2第二十七页，共45页。解析：物质熔点的高低与晶体的类型有关，一般来说：原子晶体离子晶体分子晶体；即：SiO2CsClCBr4、CF4。当晶体的类型相同时，原子晶体与原子半径有关；离子晶体与离子的半径和离子所带的电荷有关；分子晶体当组成和结构相似(xin s)时，与相对分子质量的大小有关，一般来说，相对分子质量大的，熔点高，即CBr4CF4。答案：A第二十八页，共45页。1.氯化钠与氯化铯(1)氯化钠晶体NaCl晶体中Na和Cl交替占据立方体的顶点而向空间(kngjin)延伸。在每个Na周围最近的等距离(设为a)的Cl有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl周期最近的等距离的Na亦有6个；在每个Na周围最近的等距离(必为a)的Na有12个(同层4个，上层4个，下层4个)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl亦有12个。第二十九页，共45页。(2)氯化铯晶体CsCl晶体是一种立方体心结构每8个Cs，8个Cl各自(gz)构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子(Cl或Cs)。在每个Cs周围最近的等距离(设为 a/2)的Cl有8个；在每个Cl周围最的近等距离的Cs亦有8个；在每个Cs周围最近的距离(设为a)的Cs有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl亦有6个。第三十页，共45页。晶体结构模型(mxng)第三十一页，共45页。2金刚石和石墨(shm)的比较金刚石石墨晶体类型原子晶体混和型晶体晶体结构模型第三十二页，共45页。金刚石晶体金刚石晶体是一种空间(kngjin)网状结构每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四面体中心，后四者位于正四面体顶点。晶体中所有CC键长相等、键角相等(均为10928)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与CC键数之比为12。第三十三页，共45页。石墨晶体石墨晶体是一种混合型晶体层内存在共价键，层间以范德瓦耳斯力结合，兼具有原子晶体、分子晶体的特征和特性。在层内，每个C与3个C形成CC键，构成正六边形，键长相等，键角相等(均为120)。在晶体中，每个C参与了3条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故每个正六边形平均(pngjn)只占有61/32个C，C原子个数与CC键数之比为 。第三十四页，共45页。3二氧化硅和二氧化碳(r yng hu tn)晶体二氧化硅二氧化碳(干冰)晶体类型原子晶体分子晶体晶体结构模型第三十五页，共45页。二氧化硅(r yng hu gu)晶体SiO2中每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用，如图所示：每个正四面体占有一个完整的Si、四个“半O原子”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1(41/2)12。第三十六页，共45页。二、关于晶体结构的分析1用均摊(jn tn)法确定晶体的化学式均摊(jn tn)是指每个图形平均拥有的粒子数目，求晶体中粒子个数的方法是：(1)处于顶点的粒子同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；(3)处于面上的粒子同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；第三十七页，共45页。(4)处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。如右图所示晶体(jngt)的一个晶胞中：N(c)N(d)11，晶体(jngt)的化学式为cd或dc。第三十八页，共45页。2离子晶体中的特例(tl)(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。(2)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，熔点是2800；而SiO2是原子晶体，熔点是1732，MgO的熔点高于SiO2的熔点。第三十九页，共45页。(3)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。(4)由金属元素和非金属元素组成(z chn)的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成(z chn)的分子晶体，含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。第四十页，共45页。【例3】已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体(jngt)，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是：()AZXY3BZX2Y6CZX4Y8DZX8Y12第四十一页，共45页。解析化合物的化学式确定的方法为均摊法，X处在正方体的八个顶点上，其个数为：8 1；Y处在正方体的12条棱上，其个数为：12 3；Z处在正方体的体心上，其个数为1，所以(suy)本晶胞中：N(Z)N(X)N(Y)113.答案A第四十二页，共45页。(2009连云港调研(dio yn)下图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A图(1)和图(3)B图(2)和图(3)C图(1)和图(4)D只有图(4)第四十三页，共45页。解析(ji x)：根据NaCl晶体结构()，在每个Na周围最近的等距离的Cl有6个(上、下、左、右、前、后)，故(1)正确；从NaCl晶体中分割1/8可得图(4)所示的结构。答案：C第四十四页，共45页。请同学(tng xu)们认真完成课后强化作业第四十五页，共45页。