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第3节 晶体的聚集状态与物质性质,-2-,考纲要求:1.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。了解金属晶体常见的堆积方式。 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及微粒间作用力的区别。 5.能根据晶胞确定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。,-3-,基础梳理,考点突破,晶体和晶胞,1.晶体与非晶体,-4-,基础梳理,考点突破,-5-,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)固态物质一定是晶体 ( ) (2)晶体有自范性但排列无序 ( ) (3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同 ( ) (4)晶胞是晶体中最小的结构重复单元 ( ) (5)冰和固体碘晶体中相互作用力相同 ( ) (6)在六棱柱晶胞中,顶点也为8个晶胞共有,每个粒子有 属于该晶胞 ( ),-6-,基础梳理,考点突破,考查角度 晶体结构的计算 1.晶胞组成的计算均摊法 (1)原则。 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是 。 (2)方法。 长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。,-7-,基础梳理,考点突破,-8-,基础梳理,考点突破,解析,-9-,基础梳理,考点突破,-10-,基础梳理,考点突破,-11-,基础梳理,考点突破,(3)(2013四川理综)Al2O3在一定条件下可制得AlN,AlN的晶体结构如下图所示,该晶体中Al的配位数是4。,解析,-12-,基础梳理,考点突破,四种晶体类型的比较,-13-,基础梳理,考点突破,-14-,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)分子晶体中每个分子内一定含有共价键 ( ) (2)原子晶体的相邻原子间只有非极性共价键 ( ) (3)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 ( ) (4)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ( ) (5)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 ( ) (6)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 ( ) (7)离子晶体中一定不含有共价键 ( ) (8)分子晶体或原子晶体中一定不含离子键 ( ),-15-,基础梳理,考点突破,考查角度一 晶体熔、沸点的比较 1.不同类型晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。 (2)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。 2.同种类型晶体熔、沸点的比较 (1)原子晶体:,如熔点:金刚石碳化硅硅。,-16-,基础梳理,考点突破,(2)离子晶体: 一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力越强,其晶体的熔、沸点越高,如熔点:MgOMgCl2,NaClCsCl。 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。 (3)分子晶体: 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、沸点反常高。如H2OH2TeH2SeH2S。 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。 组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高,如CON2,CH3OHCH3CH3。 同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。,-17-,基础梳理,考点突破,(4)金属晶体: 金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高,如熔、沸点:NaMgAl。,-18-,基础梳理,考点突破,解析,-19-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.下列物质中熔点最高的是(D) A.NaF B.NaCl C.KBr D.MgF2,答案,解析,-20-,基础梳理,考点突破,2.现有几组物质的熔点()数据:,据此回答下列问题: (1)A组属于原子晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是共价键。 (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HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多。,-21-,基础梳理,考点突破,(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,其原因解释为D组晶体都为离子晶体,r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+),在离子所带电荷相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高。,答案,解析,-22-,基础梳理,考点突破,考查角度二 晶体类型的判断方法 1.依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断 (1)离子晶体的晶格质点是阴、阳离子,质点间的作用是离子键。 (2)原子晶体的晶格质点是原子,质点间的作用是共价键。 (3)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。 (4)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。,-23-,基础梳理,考点突破,2.依据物质的分类判断 (1)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。 (2)大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)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(常温汞除外)与合金是金属晶体。 3.依据晶体的熔点判断 不同的晶体类型,按一般规律,熔点由高到低:原子晶体离子晶体分子晶体,同一晶体类型按同类型中的比较规律进行比较。,-24-,基础梳理,考点突破,4.依据导电性判断 (1)离子晶体水溶液及熔化时能导电。 (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(主要指酸和非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。 (4)金属晶体是电的良导体。 5.依据硬度和机械性能判断 (1)离子晶体硬度较大或硬而脆。 (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,但也有较低的,且具有延展性。,-25-,基础梳理,考点突破,例3(1)(2014海南化学)C60属于分子晶体,石墨属于混合晶体。 (2)(2013四川理综)NH4Cl固体的晶体类型是离子晶体。 (3)(2013福建理综)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:4NH3+3F2 NF3+3NH4F 上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有abd(填序号)。 a.离子晶体 b.分子晶体 c.原子晶体 d.金属晶体,解析,-26-,基础梳理,考点突破,误区警示: (1)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。 (2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含阴离子,如金属晶体。 (3)易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97 ,尿素的熔点为132.7 。 (4)石墨属于混合型晶体,虽然质地很软,但其熔点比金刚石还高,其结构中的碳碳键比金刚石中的碳碳键还强。,-27-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.据美国科学杂志报道,在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K,制得了具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法中错误的是(B) A.该晶体属于原子晶体 B.该晶体易汽化,可用作制冷材料 C.一定条件下,该晶体可跟氢氧化钠反应 D.每摩尔该晶体中含4 mol CO键,答案,解析,-28-,基础梳理,考点突破,2.氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料,下列描述错误的是(D) A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON和石英晶体类型相同 C.AlON和Al2O3的化学键类型不同 D.AlON和Al2O3晶体类型相同,答案,解析,-29-,基础梳理,考点突破,典型晶体模型,-30-,基础梳理,考点突破,-31-,基础梳理,考点突破,-32-,基础梳理,考点突破,自主巩固 下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是BC(请用相应的编号填写)。,-33-,基础梳理,考点突破,考查角度 不同晶胞不同位置微粒均摊的基本情况,-34-,基础梳理,考点突破,-35-,基础梳理,考点突破,例4(2015山东威海质检),(1)二氧化硅结构跟金刚石结构相似,即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图甲中金刚石的结构,分析二氧化硅的空间网状结构中,Si、O形成的最小环上O原子数目是6。 (2)图乙是C60的晶胞模型(一个小黑点代表一个C60分子),图中显示出的C60分子数为14个。实际上一个C60晶胞中含有4个C60分子。,解析,-36-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 (1)(2014山东理综)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为12,该材料的化学式为M3C60。,-37-,基础梳理,考点突破,金刚石晶胞,
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