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第3讲 物质的聚集状态与物质性质,考点突破,基础梳理,课堂演练,基础梳理 抓主干 固双基,知识梳理,一、晶体常识 1.晶体与非晶体,有,有,2.晶胞 (1)概念:描述晶体结构的 。 (2)形状:一般而言晶胞都是平行六面体。 (3)与晶体关系:晶胞上、下、前、后、左、右并置起来,构成整个晶体。,3.晶格能 (1)定义 将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。 (2)影响因素 离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。 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 ,且熔点越 ,硬度越 。,基本单元,稳定,高,大,【练一练】 下列说法正确的是( ) A.凡是有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性 C.熔融态物质冷却凝固就得到晶体 D.区分晶体和非晶体最可靠的方法:测定其是否有固定熔、沸点,B,二、常见晶体类型 1.四种晶体类型比较 见附表,2.典型晶体模型 (1)原子晶体(金刚石和二氧化硅),金刚石晶体中,每个C与另外 个C形成共价键,CC键之间的夹角是 ，最小的环是 元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有 mol。 SiO2晶体中,每个Si原子与 个O原子成键,每个O原子与 个硅原子成键,最小的环是 元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是 原子。,10928,六,2,12,Si,4,2,4,冰的结构模型中,每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成 mol“氢键”。,(2)分子晶体 分子密堆积:如果分子间作用力只是范德华力,若以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子。 干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个。,12,2,4,(3)离子晶体,NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引 个Cl-,每个Cl-同时吸引 个Na+,配位数为 。每个晶胞含 个Na+和 个Cl-。 CsCl型:在晶体中,每个Cl-吸引 个Cs+,每个Cs+吸引 个Cl+,配位数为 。,6,4,4,8,8,8,(4)石墨晶体 石墨层状晶体中,层与层之间的作用是 ,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 ,C原子采取的杂化方式是 。,范德华力,2,sp2,6,6,(5)常见金属晶体的原子堆积模型,【断一断】 (1)分子晶体中都含有分子间作用力和共价键。( ) (2)原子晶体中一定有共价键,熔、沸点比分子晶体高的多。( ) (3)金属阳离子只存在于离子晶体内。( ) (4)金属晶体熔、沸点一定高于分子晶体。( ) (5)石墨熔点高于金刚石,属于原子晶体。( ) (6)多数离子晶体易溶于极性溶剂。( ) 答案: (1) (2) (3) (4) (5) (6),自主整理,1.两种原子晶体的结构特征:二氧化硅晶体、金刚石。 2.两种分子晶体的配位数不同的原因:冰和干冰。 3.两种离子晶体的晶胞类型和配位数:氯化钠、氯化铯。 4.四种金属晶体的晶胞类型和配位数:Po、Na、Mg和Cu。,考点突破 解疑难 提知能,晶体的结构分析与计算,考点一,考点剖析,2.晶胞各物理量的计算 对于立方晶胞,可简化成下面的公式进行各物理量的计算:a3NA=nM, a表示晶胞的棱长,表示密度,NA表示阿伏加德罗常数的值,n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量,M表示晶体的摩尔质量。,【特别提示】 利用切割法计算晶胞含有的微粒时,要具体分析晶胞中微粒的共用性,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱分别被6、3、4个晶胞共用。,典型例题 (1)(2013年新课标全国理综)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 该化合物的化学式为 ;D的配位数为 ; 列式计算该晶体的密度 g/cm3。,(2)(2013年江苏化学)元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图 所示。,在1个晶胞中,X离子的数目为 。 该化合物的化学式为 。,(3)(2013年山东理综)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 . ,该功能陶瓷的化学式为 。,【方法指导】 有关晶胞计算的思路 (1)确定晶体化学式,变式训练,(2014年新课标全国理综)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题: (1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。,(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1 mol乙醛分子中含有的键的数目为 ,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。 (4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 gcm-3(不必计算出结果)。,典例引领,四种晶体的性质比较与判别,考点二,(2013年上海化学)下列变化需克服相同类型作用力的是( ) A.碘和干冰的升华 B.硅和C60的熔化 C.氯化氢和氯化钠的溶解 D.溴和汞的气化,A,归纳总结,1.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 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。 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。,离子晶体 a.一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgONaClCsCl。 b.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。 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、沸点反常的高。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。 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,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgAl。,2.确定晶体类型的方法 (1)据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行 判断。 (2)据各类晶体的特征性质判断,一般来说, 低熔、沸点的化合物属于分子晶体。 熔、沸点较高,且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体。 熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质为原子晶体。 能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。 (3)据物质的分类判断 活泼金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、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。 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。 固体金属单质(注:汞在常温为液体)是金属晶体。,【特别提示】 (1)分子晶体中通常都含有共价键,但分子间通过范德华力结合。 (2)离子晶体不一定含有金属阳离子,如铵盐;含有金属阳离子的也不一定是离子晶体,如金属阳离子也存在于金属晶体。,跟踪训练,D,下列物质的熔、沸点高低顺序中排列正确的是( ) A.金刚石晶体硅碳化硅 B.CI4CBr4CCl4CH4 C.MgOO2N2H2O D.金刚石生铁纯铁钠,课堂演练 试身手 强素能,基础题组,2.(2015山东青岛高三模拟)下列判断错误的是( ) A.熔点:Si3N4NaClSiI4 B.沸点:NH3PH3AsH3 C.酸性:HClO4H2SO4H3PO4 D.碱性:NaOHMg(OH)2Al(OH)3,1.(2015山西太原高三模拟)下列说法中,正确的是( ) A.冰融化时,分子中HO键发生断裂 B.原子晶体中,共价键越强,熔点越高 C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔沸点一定越高 D.分子晶体中 ,分子间作用力越大,该物质越稳定,B,B,3.(2014衡水高三四调)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。 (1)如图是石墨的结构,其晶体中存在的作用力有 (填序号) 。,A.键 B.键 C.氢键 D.配位键 E.分子间作用力 F.金属键 G.离子键,(2)CaF2结构如图所示,Cu形成晶体的结构如所示,为H3BO3晶体结构图(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合),答案: (1)ABEF (2)12 12 sp2 直线形 CaF2CuH3BO3 氢键和范德华力,图所示的晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为 ,图中未标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为 ;H3BO3晶体中B原子杂化方式 ;CNO-的形状为 ; 三种晶体中熔点高低的顺序为 (填化学式),H3BO3晶体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为 。,高考题组,1.(2012年上海化学)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( ) 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,D,2.(1)(2012年海南化学)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题: 铜原子基态电子排布式为 ; 用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 列式计算,已知Ar(Cu)=63.6。,(2)(2012年新课标全国理综)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540.0 pm,密度为 gcm-3(列式并计算),a位置S2-与b位置Zn2+之间的距离为 pm(列式表示)。,3.(2015年新课标全国理综)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、 D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题: (1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。 (2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ; A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。,(3)C和D反应可生成组成比为13的化合物E, E的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。 (4)化合物D2A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为 。,(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为 ;晶胞中A 原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(gcm-3) 。,
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