高中化学选修3-晶体单元复习课件

一、四种典型晶体的比较一、四种典型晶体的比较二、晶体结构内容的相互关系二、晶体结构内容的相互关系三、晶体类型的判断三、晶体类型的判断四、物质熔沸点与晶体类型的关系四、物质熔沸点与晶体类型的关系晶体结构复习晶体结构复习五、晶体密度计算五、晶体密度计算六、金属晶体空间利用率的计算六、金属晶体空间利用率的计算七、几何因素七、几何因素 对离子晶体结构的影响对离子晶体结构的影响一、四种典型晶体的比较二、晶体结构内容的相互关系三、晶体类型1一、四类晶体的比较一、四类晶体的比较CO2 I2易溶于非极性溶剂非导体很弱很软分子间力非极性分子Ag Cu金属金属及合金及合金HCl NH3金刚石SiCNaCl MgO实 例不溶性易溶于极性溶剂不溶性易溶于极性溶剂溶 解 性良导体固态、液态不导电，水溶液导电非导体熔融态及其水溶液导电导 电导 热 性有延展性弱很脆脆机 械 性 质软很硬硬硬 度低很高高熔、沸 点金属键分子间力氢键共价键离子键微粒间结合力原子、阳离子、自由电子极性分子原子阴、阳离子构成微粒金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体晶体类型很低较高(Hg例外)软、硬不一样一、四类晶体的比较CO2 I2易溶于非极性溶剂2二、晶体结构内容的相互关系二、晶体结构内容的相互关系密堆积原理密堆积原理二、晶体结构内容的相互关系密堆积原理3作用形式与空间排布作用形式与空间排布堆积堆积1、无明确取向的作用无明确取向的作用（无方向、无次序，球密堆积）无方向、无次序，球密堆积）金属键金属键金属晶体。金属晶体。分子间作用力（弱极性分子）分子间作用力（弱极性分子）分子晶体。分子晶体。2、有一定取向的作用有一定取向的作用 离子键（无方向、有次序）离子键（无方向、有次序）离子晶体离子晶体球堆积球堆积（离子半径制约下的密堆积倾向）。（离子半径制约下的密堆积倾向）。分子间作用力（强极性分子）分子间作用力（强极性分子）分子晶体分子晶体有一定有一定作用取向。作用取向。3、有明确取向的作用有明确取向的作用（非密堆积）（非密堆积）共价键共价键原子晶体原子晶体键取向键取向 氢键氢键分子晶体分子晶体作用取向作用取向作用形式与空间排布堆积1、无明确取向的作用（无方向、无4图图2填充全部四面体空隙填充全部四面体空隙图2填充全部四面体空隙5离子晶体（离子晶体（NaCl）金属金属氢键晶体（硼酸）氢键晶体（硼酸）共价键晶体（锑化銦）共价键晶体（锑化銦）分子晶体（固态氩）分子晶体（固态氩）混合键晶体（石墨）混合键晶体（石墨）各种晶体类型示意图各种晶体类型示意图离子晶体（NaCl）金属氢键晶体（硼酸）共价键晶体（锑化銦）62.2.依据组成晶体的粒子和粒子间的作用依据组成晶体的粒子和粒子间的作用3.3.依据晶体的物理性质判断：依据晶体的物理性质判断：熔沸点、导电性、硬度、机械性能熔沸点、导电性、硬度、机械性能1.1.依据物质的组成判断：元素种类依据物质的组成判断：元素种类三、晶体类型的判断三、晶体类型的判断2.依据组成晶体的粒子和粒子间的作用3.依据晶体的物理性质判71 1、常温下的状态：、常温下的状态：熔点：固体液体熔点：固体液体 沸点：液体气体沸点：液体气体2 2、若晶体类型不同，一般情况下：、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体3 3、若晶体类型相同：、若晶体类型相同：构成晶体微粒间的作用越大，则熔沸点高。构成晶体微粒间的作用越大，则熔沸点高。四、物质熔沸点与晶体类型的关系四、物质熔沸点与晶体类型的关系1、常温下的状态：3、若晶体类型相同：四、物质熔沸点与晶体类8离子晶体：比较离子晶体：比较离子键离子键的强弱。结构相似时，离的强弱。结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。越强，熔点就越高。如熔点：如熔点：MgONaClMgONaCl金属晶体：比较金属晶体：比较金属键金属键的强弱。金属离子半径越的强弱。金属离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔沸点就越高。小，离子电荷越高，金属键就越强，熔沸点就越高。合金的熔沸点比它的各成分金属的熔点低。合金的熔沸点比它的各成分金属的熔点低。如：如：LiLi、NaNa、RbRb、CsCs、FrFr，其熔沸点逐渐降低。，其熔沸点逐渐降低。离子晶体：比较离子键的强弱。结构相似时，离子半径越小，离子9原子晶体：比较原子晶体：比较共价键共价键的强弱。的强弱。结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。能越大，熔点越高。如熔点：金刚石如熔点：金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅。晶体硅。分子晶体：分子晶体：A A、存在氢键时、存在氢键时,熔沸点反常的高，熔沸点反常的高，HFHClHFHCl，NHNH3 3PHPH3 3，H H2 2OHOH2 2TeHTeH2 2SeHSeH2 2S SB B、不含氢键时，比较范德华力大小不含氢键时，比较范德华力大小。相对分子质。相对分子质量越大，分子间作用力就越强，熔沸点就越高。量越大，分子间作用力就越强，熔沸点就越高。HIHBrHClHIHBrHClC C、在烷烃的同分异构体中，一般来说，、在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越支链数越支链数越支链数越多，熔沸点越低多，熔沸点越低多，熔沸点越低多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷。如沸点：正戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷；新戊烷；D D、芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体、芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般一般一般一般按按照照“邻位邻位邻位邻位 间位间位间位间位 对位对位对位对位”的顺序依次降低。的顺序依次降低。原子晶体：比较共价键的强弱。101 1、下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成、下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是的是A.NHA.NH4 4Cl B.SiOCl B.SiO2 2 C.P C.P4 4 D.Na D.Na2 2SOSO4 42 2、关于晶体的下列说法正确的是（、关于晶体的下列说法正确的是（）A A在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B B在晶在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子体中只要有阳离子就一定有阴离子C C原子晶体的熔点一定比金属晶体的高原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D D分子分子晶体的熔点一定比金属晶体的低晶体的熔点一定比金属晶体的低 A A1、下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是2、关于晶113 3、HgClHgCl2 2的稀溶液可用做手术刀的消毒剂，已知的稀溶液可用做手术刀的消毒剂，已知HgClHgCl2 2的熔点是的熔点是277277，熔融状态的，熔融状态的HgClHgCl2 2不能导电，且稀溶不能导电，且稀溶液有弱的导电能力，则下列叙述中正确的是（液有弱的导电能力，则下列叙述中正确的是（）A A、HgCl HgCl2 2 属于共价化合物属于共价化合物 B B、HgCl HgCl2 2属于离子化合物属于离子化合物 C C、HgCl HgCl2 2 属于非电解质属于非电解质 D D、HgCl HgCl2 2属于弱电解质属于弱电解质ADAD4 4、有关晶体的叙述中正确的是（、有关晶体的叙述中正确的是（）A A、在二氧化硅晶体中，由硅氧原子构成的最、在二氧化硅晶体中，由硅氧原子构成的最小环中共有小环中共有8 8个原子个原子 B B、在、在1212克金刚石中含克金刚石中含CCCC键的数目为键的数目为4N4NA A C C、干冰晶体熔化只需要克服分子间作用力、干冰晶体熔化只需要克服分子间作用力 D D、金属晶体是由金属原子直接构成的、金属晶体是由金属原子直接构成的C C3、HgCl2的稀溶液可用做手术刀的消毒剂，已知HgCl2的125 5、(08(08全国全国1)1)下列化合物，按其晶体的熔下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是（点由高到低排列正确的是（）A ASiOSiO2 2、CsClCsCl、CBrCBr4 4、CFCF4 4 B BSiOSiO2 2、CsClCsCl、CFCF4 4、CBrCBr4 4 C CCsClCsCl、SiOSiO2 2、CBrCBr4 4、CFCF4 4 D DCFCF4 4、CBrCBr4 4、CsClCsCl、SiOSiO2 2A5、(08全国1)下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确13五、晶体密度计算五、晶体密度计算晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。利用晶胞参数可计算晶胞体积利用晶胞参数可计算晶胞体积(V)(V)，根据相对分，根据相对分子质量子质量(M)(M)、晶胞中分子数、晶胞中分子数(Z)(Z)和和AvogadroAvogadro常数常数N NA A，可计算晶体的密度，可计算晶体的密度：五、晶体密度计算晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶胞141 1、空间利用率：指构成晶体的微粒在整个、空间利用率：指构成晶体的微粒在整个晶体空间中所占有的体积百分比。晶体空间中所占有的体积百分比。球体积球体积 空间利用率空间利用率=100%100%晶胞体积晶胞体积六、金属晶体空间利用率的计算六、金属晶体空间利用率的计算（1）计算晶胞中的微粒数）计算晶胞中的微粒数（2）计算晶胞的体积）计算晶胞的体积2、晶体中原子空间利用率的计算步骤：、晶体中原子空间利用率的计算步骤：1、空间利用率：指构成晶体的微粒在整个晶体空间中所占有的体积15(1)晶格边长晶格边长a与原子半径与原子半径r边长为边长为 a a边长为边长为 a a斜边长为斜边长为 a a(1)晶格边长a与原子半径r边长为 a边长为 a斜边长为 16边长为边长为 a斜边长为斜边长为 a4r边长为边长为 a晶格边长晶格边长a a与原子半径与原子半径r r边长为 a斜边长为 a4r边长为 a晶格边长a17(2)晶格边长晶格边长a与原子半径与原子半径r边长为边长为 a对角边长为对角边长为 a=4r斜边长为斜边长为 a(2)晶格边长a与原子半径r边长为 a对角边长为 18高中化学选修3-晶体单元复习课件19(一一)简单立方：简单立方：=52.36%=52.36%空间利用率：空间利用率：4r4r3 3/3/3微粒数为：微粒数为：81/8=1(2r)(2r)3 3(一)简单立方：=52.36%空间利用率：4r3/3微粒20（二）体心立方（二）体心立方（A2-A2-钾型）：钾型）：1个晶胞所含微粒数：个晶胞所含微粒数：81/8+1=2（二）体心立方（A2-钾型）：1个晶胞所含微粒数：21高中化学选修3-晶体单元复习课件22（三）面心立方（三）面心立方(A1-(A1-铜型铜型)：属于属于1 1个晶胞个晶胞微粒数为：微粒数为：81/8+61/2=4 aa4R（三）面心立方(A1-铜型)：属于1个晶胞微粒数为：aa423aa4R面心面心aa4R面心24（四）六方（四）六方（A3-A3-锌型）：锌型）：属于属于1 1个晶胞个晶胞微粒数为：微粒数为：81/8+11=2 （四）六方（A3-锌型）：属于1个晶胞微粒数为：25在镁型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是在镁型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是平行四边形，各边长平行四边形，各边长a=2r，则平行四边形的面积，则平行四边形的面积先求先求S在镁型堆积中取出六方晶胞，平行六面体的底是先求S26再求再求h平行六面体的高：平行六面体的高：再求h平行六面体的高：27高中化学选修3-晶体单元复习课件282Rc/22R30ac素材素材2Rc/22R30ac素材29堆积方式堆积方式 晶胞类型晶胞类型空间利空间利用率用率配位数配位数实例实例面心立方面心立方最密堆积最密堆积堆积方式小结堆积方式小结简单立简单立方堆积方堆积体心立方体心立方密堆积密堆积六方最六方最密堆积密堆积面心立方面心立方六方六方体心立方体心立方简单立方简单立方74%74%68%52121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积堆积方式30 在离子晶体中，常见的有四种结构类型：在离子晶体中，常见的有四种结构类型：NaCl型型 CsCl型型 ZnS型型 CaF2型型 岩盐岩盐 氯化铯氯化铯 闪锌矿闪锌矿 萤石萤石七、几何因素七、几何因素 对离子晶体结构的影响对离子晶体结构的影响 在离子晶体中，常见的有四种结构类型：31+不稳定不稳定 a)同号阴离子相切，同号阴离子相切，异号离子相离。异号离子相离。+b)同号离子相离，同号离子相离，异号离子相切。异号离子相切。稳定稳定+不稳定 a)同号阴离子相切，+32c)同号阴离子相切，同号阴离子相切，异号离子相切。异号离子相切。+介稳状态介稳状态c)同号阴离子相切，异号离子相切。+介稳33r+/r 与配位数与配位数从六配位的介稳状态出发，探讨半径比与配从六配位的介稳状态出发，探讨半径比与配位数之间的关系。位数之间的关系。ABCD+ADCB+1、NaCl型型:下图所示，六配位的介稳状态的中间下图所示，六配位的介稳状态的中间一层的俯视图。一层的俯视图。ADBC 是正方形。是正方形。r+/r 与配位数从六配位的介稳状态出发，探讨半径比34此时，为介稳状态，如见前面的图。此时，为介稳状态，如见前面的图。AC=BC=2rABC是等腰直角三角形是等腰直角三角形AB2=AC2+BC2AB=2r+2r+ADCB+此时，为介稳状态，如见前面的图。AC=BC=2r35如果如果 r r+再大些再大些 ：则：则出现右图（出现右图（b b）种情种情况，即离子同号相离，况，即离子同号相离，异号相切的稳定状态。异号相切的稳定状态。+结论：结论：时时 ，配位数为配位数为6 6，能够存在。，能够存在。如果 r+再大些：则出现右图（b）种情况，即离子同362、CsCl型型理想理想CsCl型晶体的离子堆积型晶体的离子堆积从从八八配配位位的的介介稳稳状状态态出出发发，探探讨讨半半径径比比与与配位数之间的关系。配位数之间的关系。2、CsCl型理想CsCl型晶体的离子堆积从八配位的介稳状态37ABCD1若设，AC=BD=1，则有：AB=CD=阳离子与阴离子的半径比为：且AD=BC=CDBAABCD1若设，AC=BD=1，AB=CD=38当当r r+继续增加，达到并超过继续增加，达到并超过 时，即时，即阳离子周围可容纳更多阴离子时，为阳离子周围可容纳更多阴离子时，为 8 8 配位。配位。结论结论 为为 0.4140.732，6 6配位配位NaCl NaCl 型晶体结构。型晶体结构。若若r r+变小，当变小，当则出现则出现 a)a)种情况，如右种情况，如右图。阴离子相切阴离子阳离图。阴离子相切阴离子阳离子相离的不稳定状态。配位子相离的不稳定状态。配位数将变成数将变成 4 4。+当r+继续增加，达到并超过 时，即阳393、ZnS型型3、ZnS型40高中化学选修3-晶体单元复习课件41 0.2250.414 4 0.2250.414 4：4 ZnS4 ZnS型晶体结构型晶体结构 0.4140.732 6 0.4140.732 6：6 6NaClNaCl型晶体结构型晶体结构 0.7321.000 8 0.7321.000 8：8 8CsClCsCl型晶体结构型晶体结构总之，配位数与总之，配位数与r r+/r/r之比相关：之比相关：NaCl型型 ZnS型型CsCl型型 0.2250.414 4：4 ZnS型晶体结构总42若若 r+再增大，可达到再增大，可达到 12 配位；配位；r+再减小，则形成再减小，则形成 3 配位。配位。这就是半径比规则，用半径比规则可以判这就是半径比规则，用半径比规则可以判断离子晶体的空间结构类型。断离子晶体的空间结构类型。若 r+再增大，可达到 12 配位；这就是半径比43晶体结构 复习44