资源描述
第三讲物质的聚集状态与物质性质,1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。4了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。5能根据晶胞确定晶体、晶体的组成，并进行相关的计算。6了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。,1晶体的组成、结构以及晶体类型的判断。2同种和不同种晶体类型性质的比较。3晶体结构分析及晶胞中微粒数目的计算方法。4晶体类型与微粒间作用力的关系。,一、晶体常识1晶体与非晶体,周期性有序,无序,有,无,固定,不固定,各向异性,各向同性,熔点,X射线衍射,晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。(2)特征无隙：相邻晶胞之间没有_。并置：所有晶胞都是_排列的，_相同。晶格能(1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。离子的半径：离子的半径越_，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_，且熔点越_，硬度越_。,3,2.,任何间隙,平行,取向,kJmol1,大,小,稳定,高,大,固体物质都是晶体吗？玻璃属于晶体吗？提示不是。固体物质可分为晶体与非晶体。玻璃属于一种特殊的固体叫做玻璃态物质。,二、四种晶体的比较,分子,原子,分子间作用力,共价键,金属阳离子,自由电子,阴、阳离子,金属键,离子键,续表,大多数非金属单,质,气态氢化物,酸,非金属,有机物,水溶液或熔融,CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有较多相似，你知道原因吗？提示决定二者物理性质的因素：晶体类型及结构微粒间的作用力，CO2是分子晶体，其微弱的分子间作用力是其决定因素，SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是其决定因素。二者的化学性质均由其内部的化学键决定，而CO与SiO键都是极性键。,获得晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。,三条途径,一种方法,晶格能与岩浆晶出规则一般地，晶格能高的矿物先晶出，晶格能小的矿物后晶出，即晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出。,一条规则,(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”；(3)在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心、体心依次被6、3、4、2、1个晶胞所共有。,我的警示,(4)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710，MgO的熔点为2852。(5)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97，尿素的熔点为132.7。,为什么石墨的熔沸点很高，而且质软易滑？提示石墨的晶体结构如图：同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔沸点很高。层与层间分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。,问题征解,(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。,必考点89常见晶体类型的判断方法,1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断,(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、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。(3)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。(4)金属单质是金属晶体。,2依据物质的分类判断,(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。,4依据导电性判断,3依据晶体的熔点判断,离子晶体硬度较大且脆。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。,5依据硬度和机械性能判断,现有几组物质的熔点()数据：,【典例1】,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)。有金属光泽导电性导热性延展性(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)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为_。,解析(1)根据A组熔点很高，属原子晶体，是由原子通过共价键形成的；(2)B组为金属晶体，具有四条共性；(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常；(4)D组属于离子晶体，具有两条性质；(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。答案(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。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。如熔点：金刚石碳化硅硅。,必考点90常见晶体的熔沸点高低的判断,1不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律,2原子晶体,一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，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：MgOMgCl2NaClCsCl。(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4，F2CH3CH3。,3离子晶体,4分子晶体,(3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：CH3CH2CH2CH2CH3(5)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。,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：NaNaKRbCs。根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法中错误的是()。,5金属晶体,【典例2】,A.SiCl4是分子晶体B单质B可能是原子晶体CAlCl3加热能升华DNaCl的键的强度比KCl的小解析由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4应为分子晶体，A项正确；单质B可能为原子晶体，B项正确；AlCl3的沸点低于熔点，它可升华，C项也正确；NaCl的熔、沸点高于KCl的，表明Na与Cl键断裂较K与Cl键断裂难，即NaCl的键的强度大于KCl的，D项错误。答案D,(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.421010m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.541010m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190)。(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。,下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是()。A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4CH4CMgOH2OO2Br2D金刚石生铁纯铁钠,【应用2】,解析对于A选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅离子晶体分子晶体，MgO(H2O、O2、Br2)，H2O(Br2、O2)，Br2O2，错误；D选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。答案B,必考点91晶体结构的分析与计算方法,1几种典型的晶体结构分析,2.晶体中微粒的计算方法均摊法,(1)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如右图所示，则该化合物的化学式_。,【典例3】,(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：_。,(3)X中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3形成的晶胞结构如右图所示。X的元素符号是_，与同一个N3相连的X有_个。,答案(1)ZXY3(2)应为黑色(3)Cu6,(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na周围的Na数目(Na用“”表示)：每个面上有4个，共计12个。(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。,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。,【应用3】,答案211144,Hold住考向,名师揭秘,本讲是高考重点考查的内容，要求熟悉常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力，2014高考会以新颖的命题情境，考查晶体基本知识的应用。,(1)10Be和9Be_。a是同一种原子b具有相同的中子数c具有相同的化学性质d具有恒定的丰度Be所在的周期中，最外层有2个未成对电子的元素相互组成的化合物属于_晶体。,晶体的类型与性质,1(2012上海，四)2009年自然杂志报道了我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄的研究结果，这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空：,(2)Al和Be具有相似的化学性质，写出BeCl2水解反应的化学方程式_。(3)研究表明26Al可以衰变为26Mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是_。a比较这两种元素的单质的硬度和熔点b在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液c将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液d将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用,(4)目前还有一种测量方法叫“钾氩测年法”。写出和Ar核外电子排布相同的阴离子的半径由大到小的顺序_(用化学符号表示)；其中一种离子与钾相邻元素的离子所形成的化合物可用做干燥剂，此化合物的电子式是_。,答案(1)cd分子(3)bc(4)S2Cl,回答下列问题：(1)元素a为_，c为_。(2)由这些元素形成的双原子分子为_。(3)由这些元素形成的三原子分子中，分子的空间结构属于直线形的是_，非直线形的是_(写2种)。,2(2012全国，27)原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的二倍；b和d的A2B型氢化物均为V形分子，c的1价离子比e的1价离子少8个电子。,(4)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是_，离子晶体的是_，金属晶体的是_，分子晶体的是_(每空填一种)。(5)元素a和b形成的一种化合物与c和b形成的一种化合物发生的反应常用于防毒面具中，该反应的化学方程式为_。解析a、b、c、d、e是原子序数依次增大的短周期元素，且a的最外层电子数为其周期数的二倍，可推知a为C；b和d的A2B型氢化物均为V形分子，可推知b为O，d为S；c的1价离子比e的1价离子少8个电子，可推知c为Na，e为Cl。,(2)由上述元素形成的双原子分子有CO、O2、Cl2。(3)由这些元素形成的三原子分子中，分子的空间结构属于直线形的是CO2、CS2，非直线形的是SO2、O3、SCl2、ClO2等。(4)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是金刚石，属于离子晶体的NaCl，属于金属晶体的是Na，属于分子晶体的是CO、O2、Cl2。(5)符合要求的化合物为CO2和Na2O2，它们反应的化学方程式为2CO22Na2O2=2Na2CO3O2。,答案(1)CNa(2)CO、O2、Cl2(3)CO2、CS2SO2、O3、SCl2、ClO2等(任写两种)(4)金刚石NaClNaCO(或O2、Cl2)(5)2CO22Na2O2=2Na2CO3O2,1(2012新课标，37(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为_gcm3(列式并,晶体的微观结构分析与计算,计算)，a位置S2与b位置Zn2之间的距离为_pm(列式表示)。,22011新课标，37(5)六方氮化硼在高温高压下，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361.5pm。立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子、立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。,32011山东理综，32(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为agcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。,
展开阅读全文