高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质（选修）第3讲 晶体结构与性质课件 新人教版.ppt

第十二章物质结构与性质 选修 第三讲晶体结构与性质 考纲要求 1 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 2 了解分子晶体与原子晶体 离子晶体 金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区别 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 1 晶体与非晶体 1 晶体与非晶体的区别 考点一晶体的常识 知识梳理 周期性有序 无序 2 得到晶体的途径 熔融态物质凝固 气态物质不经液态直接凝固 溶质从溶液中析出 3 晶体的特点 外形和内部质点排列的 性 晶体的许多物理性质 如强度 表现出 性 晶体具有 性 即晶体能自发地呈现 的性质 4 区别晶体和非晶体的方法 熔点法 的熔点较固定 而 没有固定的熔点 当单一波长的X 射线通过晶体时 会在记录仪上看到 而非晶体则没有 高度有序 各向异 自范 几何多面体 晶体 非晶体 X 射线衍射法 分立的斑点或谱线 2 晶胞 1 概念 描述晶体结构的 2 晶体中晶胞的排列 无隙并置 无隙 相邻晶胞之间没有 并置 所有晶胞 排列 相同 基本单元 任何间隙 平行 取向 判断正误 正确的划 错误的划 1 固态物质一定是晶体 2 冰和固态碘中相互作用力相同 3 晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 4 凡有规则外形的固体一定是晶体 5 固体SiO2一定是晶体 思考辨析 1 下图为离子晶体空间构型示意图 阳离子 阴离子 以M代表阳离子 以N表示阴离子 写出各离子晶体的组成表达式 A B C 题组训练 MN MN3 MN2 2 Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如下图所示 1 在1个晶胞中 Zn2 的数目为 2 该化合物的化学式为 解析一个晶胞中Zn2 的数目 1 8个顶点 3 6个面心 4 S2 的数目 4 4个体心 4 ZnS 3 F K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示 1 该化合物的化学式为 Ni的配位数为 2 列式计算该晶体的密度 g cm 3 K2NiF4 6 4 XY2或Y2X 2 非长方体形 正方体形 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 对六边形的贡献为1 3 2 晶体的密度及微粒间距离的计算若1个晶胞中含有x个微粒 则1mol晶胞中含有xmol微粒 其质量为xMg M为微粒的相对 分子 质量 又1个晶胞的质量为 a3g a3为晶胞的体积 则1mol晶胞的质量为 a3NAg 因此有xM a3NA 1 四类晶体的比较 考点二四种晶体性质比较 知识梳理 分子 原子 金属阳离子 自由电子 阴 阳离子 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 较小 很大 很大 很小 较大 较低 很高 很高 很低 较高 2 离子晶体的晶格能 1 定义 气态离子形成1mol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 且熔点越高 硬度越 kJ mol 1 大 小 稳定 大 判断正误 正确的划 错误的划 1 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 2 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 3 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 4 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 5 离子晶体一定都含有金属元素 6 金属元素与非金属元素组成的晶体一定是离子晶体 思考辨析 一 晶体类型的判断1 有下列八种晶体 A 水晶B 冰醋酸C 氧化镁D 白磷E 晶体氩F 氯化铵G 铝H 金刚石用选项字母回答下列问题 1 属于原子晶体的化合物是 直接由原子构成的晶体是 直接由原子构成的分子晶体是 2 由极性分子构成的晶体是 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 3 在一定条件下能导电而不发生化学变化的是 受热熔化后化学键不发生变化的是 需克服共价键的是 题组训练 A AEH E B F DE G BD AH 解析首先正确的判断晶体类型 其次注意题目的附加要求 如属于原子晶体的化合物 另外稀有气体为单原子分子 金属晶体导电时仅有自由电子在外加电场作用下发生定向移动 属物理变化 2 现有几组物质的熔点数据如下表 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 熔融状态能导电解析A组熔点高 而且已知金刚石 硅为原子晶体 B组为金属晶体 所以应该具备金属晶体的性质 C组中HF分子间存在氢键 D组为离子晶体 具备离子晶体的性质 原子 共价键 HF分子间能形成氢键 其熔化时需要 消耗的能量更多 3 有A B C三种晶体 分别由H C Na Cl四种元素中的一种或几种组成 对这三种晶体进行实验 结果如表 1 晶体的化学式分别为A B C 2 晶体的类型分别是A B C 3 晶体中微粒间作用力分别是A B C 解析根据A B C所述晶体的性质可知 A为离子晶体 只能为NaCl 微粒间的作用力为离子键 B应为原子晶体 只能为金刚石 微粒间的作用力为共价键 C应为分子晶体 且易溶 只能为HCl 微粒间的作用力为范德华力 NaCl C HCl 离子晶体 原子晶体 分子晶体 离子键 共价键 范德华力 晶体类型的判断1 依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断离子晶体的晶格质点是阴 阳离子 质点间的作用是离子键 原子晶体的晶格质点是原子 质点间的作用是共价键 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 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 2 依据物质的分类判断金属氧化物 如K2O Na2O2等 强碱 如NaOH KOH等 和绝大多数的盐类是离子晶体 大多数非金属单质 除金刚石 石墨 晶体硅 晶体硼外 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 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 金属单质 常温除汞外 与合金是金属晶体 3 依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高 常在数百至1000余度 原子晶体熔点高 常在1000度至几千度 分子晶体熔点低 常在数百度以下至很低温度 金属晶体多数熔点高 但也有相当低的 4 依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电 原子晶体一般为非导体 石墨能导电 分子晶体为非导体 而分子晶体中的电解质 主要是酸和非金属氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电 金属晶体是电的良导体 5 依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或硬而脆 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 二 晶体熔 沸点的比较4 下列分子晶体中 关于熔 沸点高低的叙述中 正确的是 A Cl2 I2B SiCl4PH3D C CH3 4 CH3CH2CH2CH2CH3 解析A B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况 相对分子质量大的熔 沸点高 C项属于分子结构相似的情况 但存在氢键的熔沸点高 D项属于相对分子质量相同 但分子结构不同的情况 支链少的熔 沸点高 答案C 5 NaF NaI和MgO均为离子晶体 有关数据如下表 试判断 这三种化合物熔点由高到低的顺序是 A B C D 解析NaF NaI MgO均为离子晶体 它们熔点高低由离子键强弱决定 而离子键的强弱与离子半径和离子电荷数有关 MgO中键长最短 离子电荷数最高 故离子键最强 熔点最高 答案B 6 下列各组物质中 按熔点由低到高的顺序排列正确的是 O2 I2 Hg CO KCl SiO2 Na K Rb Na Mg AlA B C D 解析 中Hg在常温下为液态 而I2为固态 故 错 中SiO2为原子晶体 其熔点最高 CO是分子晶体 其熔点最低 故 正确 中Na K Rb价电子数相同 其原子半径依次增大 金属键依次减弱 熔点逐渐降低 故 错 中Na Mg Al价电子数依次增多 原子半径逐渐减小 金属键依次增强 熔点逐渐升高 故 正确 答案D 7 参考下表中物质的熔点 回答有关问题 1 钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的 有关 随着 的增大 熔点依次降低 2 硅的卤化物的熔点及硅 锗 锡 铅的氯化物的熔点与 有关 随着 增大 增大 故熔点依次升高 3 钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多 这与 有关 因为 故前者的熔点远高于后者 半径 半径 相对分子质量 相对分子质量 分子间作用力 晶体类型 钠的卤化物为离子晶体 而硅的卤化物为分子 晶体 解析分析表中的物质和数据 NaF NaCl NaBr NaI均为离子晶体 它们的阳离子相同 阴离子随着离子半径的增大 离子键依次减弱 熔点依次降低 NaCl KCl RbCl CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体 它们的阴离子相同 阳离子随着离子半径的增大 离子键逐渐减弱 熔点依次降低 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体 它们的结构相似 随着相对分子质量的增大 分子间作用力逐渐增强 熔点依次升高 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体 它们的组成和结构相似 随着相对分子质量的增大 分子间作用力逐渐增强 熔点依次升高 晶体熔沸点高低的比较1 不同类型晶体的熔 沸点高低规律 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 铂等 有的则很低 如汞 镓 铯等 2 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 金刚石 石英 碳化硅 硅 3 离子晶体要比较离子键的强弱 一般地说 阴 阳离子的电荷数越多 离子半径越小 则离子间的作用就越强 其离子晶体的熔 沸点就越高 如熔点 MgO MgCl2 NaCl CsCl 4 分子晶体 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 熔 沸点越高 如熔 沸点 O2 N2 HI HBr HCl 组成和结构不相似的物质 分子极性越大 其熔 沸点就越高 如熔 沸点 CO N2 在同分异构体中 一般来说 支链数越多 熔 沸点越低 如沸点 正戊烷 异戊烷 新戊烷 芳香烃及其衍生物的同分异构体 其熔 沸点高低顺序是 邻位 间位 对位 化合物 特别提醒 1 若分子间有氢键 则分子间作用力比结构相似的同类晶体大 故熔 沸点较高 例如 熔 沸点 HF HI HBr HCl 2 金属晶体中金属离子半径越小 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 NaNa K Rb Cs 4 根据物质在相同条件下的状态不同 熔 沸点 固体 液体 气体 例如 S Hg O2 1 原子晶体 金刚石和二氧化硅 考点三几种常见的晶体模型 知识梳理 1 金刚石晶体中 每个C与另外 个C形成共价键 C C键之间的夹角是109 28 最小的环是 元环 含有1molC的金刚石中 形成的共价键有 mol 2 SiO2晶体中 每个Si原子与 个O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 1molSiO2中含有 molSi O键 4 六 2 4 2 十二 Si 4 2 分子晶体 1 干冰晶体中 每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个 2 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1molH2O的冰中 最多可形成 mol 氢键 12 4 2 3 离子晶体 1 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 2 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 6 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 分子间作用力 2 sp2 5 常见金属晶体的原子堆积模型 1 双选 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 填选项字母 题组训练 解析冰属于分子晶体 干冰 碘也属于分子晶体 B为干冰晶胞 C为碘晶胞 答案BC 2 1 将等径圆球在二维空间里进行排列 可形成密置层和非密置层 在图1所示的半径相等的圆球的排列中 A属于 层 配位数是 B属于 层 配位数是 2 将非密置层一层一层地在三维空间里堆积 得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞 它被称为简单立方堆积 在这种晶体中 金属原子的配位数是 平均每个晶胞所占有的原子数目是 非密置 4 密置 6 6 1 3 有资料表明 只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式 钋位于元素周期表的第 周期第 族 元素符号是 最外电子层的电子排布式是 六 A Po 6s26p4 3 根据图回答问题 1 A图是某离子化合物的晶胞 组成晶体的一个最小单位 阳离子位于中间 阴离子位于8个顶点 该化合物中阳 阴离子的个数比是 2 B图表示构成NaCl晶体的一个晶胞 通过想象与推理 可确定一个NaCl晶胞中含Na 和Cl 的个数分别为 3 钇钡铜复合氧化物超导体有着与钙钛矿相关的晶体结构 若Ca Ti O形成如C图所示的晶体 其化学式为 4 石墨晶体结构如D图所示 每一层由无数个正六边形构成 则平均每一个正六边形所占有的碳原子数为 C C键数为 5 晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体 如E图 其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角 每个顶角上各有1个原子 试观察E图 推断这个基本结构单元所含硼原子个数 键角 B B键的个数依次为 1 1 4 4 CaTiO3 2 3 12 60 30