2019高考化学大一轮复习 第十二章 物质结构与性质 第41讲 晶体结构与性质课件 鲁科版选修3.ppt

第41讲晶体结构与性质 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 了解晶体的类型 了解不同类型晶体中结构微粒 微粒间作用力的区别 3 了解晶格能的概念 了解晶格能对离子晶体性质的影响 4 了解分子晶体结构与性质的关系 5 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 6 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 7 了解晶胞的概念 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 考点一 考点二 考点三 探究高考 提升考能 考点一晶体常识 返回 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 冰和碘晶体中相互作用力相同 2 晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 3 凡有规则外形的固体一定是晶体 4 固体SiO2一定是晶体 5 缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块 6 晶胞是晶体中最小的 平行六面体 7 区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X 射线衍射实验 1 2 返回 题号 2 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 2 1 1 1 4 4 1 2 返回 题号 题组一晶胞中粒子个数的计算 1 如图是由Q R G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构 其中R为 2价 G为 2价 则Q的化合价为 R G Q的个数之比为1 4 2 则其化学式为RQ2G4 由于R为 2价 G为 2价 所以Q为 3价 解析 3 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 2 某晶体的一部分如图所示 这种晶体中A B C三种粒子数之比是 A 3 9 4B 1 4 2C 2 9 4D 3 8 4 B 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 3 已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如右图 则LaNin中n 5 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 4 如图是金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子 则其分子式为 解析 由于M N原子并不存在共用关系 而是形成一个独立的气态团簇分子 其分子式可由原子个数来确定 而不能用均摊法 M14N13 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 5 1 硼化镁晶体在39K时呈超导性 在硼化镁晶体中 镁原子和硼原子是分层排布的 下图是该晶体微观结构的透视图 图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上 则硼化镁的化学式为 解析 1 每个Mg周围有6个B 而每个B周围有3个Mg 所以其化学式为MgB2 MgB2 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 2 在硼酸盐中 阴离子有链状 环状等多种结构形式 下图是一种链状结构的多硼酸根 则多硼酸根离子符号为 解析 从图可看出 每个单元中 都有一个B和一个O完全 属于这个单元 剩余的2个O分别被两个结构单元共用 所以N B N O 1 1 2 2 1 2 化学式为BO2 BO2 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 6 已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大 且原子间以单键结合 试根据下图确定该晶体的化学式为 B3A4 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 均摊法 突破晶胞组成的计算 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 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 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 题组二晶胞的密度及微粒间距离的计算 XY2或Y2X 4 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 8 如图为Na2S的晶胞 该晶胞与CaF2晶胞结构相似 设晶体密度是 g cm 3 试计算Na 与S2 的最短距离 阿伏加德罗常数用NA表示 只写出计算式 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 晶体微粒与M 之间的关系 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 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 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 考点二常见晶体的结构与性质 返回 1 判断正误 正确的打 错误的打 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 金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 7 原子晶体的熔点一般比离子晶体的高 8 金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 1 2 返回 题号 2 在下列物质中 NaCl NaOH Na2S H2O2 Na2S2 NH4 2S CO2 CCl4 C2H2 SiO2 SiC 晶体硅 金刚石 晶体氩 1 其中只含有离子键的离子晶体是 2 其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是 3 其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是 4 其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是 5 其中含有极性共价键的非极性分子是 6 其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是 7 其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是 8 其中含有极性共价键的原子晶体是 9 不含共价键的分子晶体是 只含非极性键的原子晶体是 NaCl Na2S NaOH NH4 2S NH4 2S Na2S2 CO2 CCl4 C2H2 C2H2 H2O2 SiO2 SiC 晶体氩 晶体硅金刚石 1 2 返回 题号 题组一晶体类型的判断 1 分析下列物质的物理性质 判断其晶体类型 1 碳化铝 黄色晶体 熔点2200 熔融态不导电 2 溴化铝 无色晶体 熔点98 熔融态不导电 3 五氟化矾 无色晶体 熔点19 5 易溶于乙醇 氯仿 丙酮等 4 溴化钾 无色晶体 熔融时或溶于水中都能导电 5 SiI4 熔点120 5 沸点287 4 易水解 6 硼 熔点2300 沸点2550 硬度大 7 硒 熔点217 沸点685 溶于氯仿 8 锑 熔点630 74 沸点1750 导电 原子晶体 原子晶体 分子晶体 分子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 1 2 3 4 返回 题号 2 现有几组物质的熔点 数据 1 2 3 4 返回 题号 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NaCl KCl RbCl CsCl 其原因为 D组晶体都为离子晶体 r Na r K r Rb r Cs 在离子所带电荷数相同的情况下 半径越小 晶格能越大 熔点就越高 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 只要答出HF分子间能形成氢键即可 1 2 3 4 返回 题号 判断晶体类型的5种方法 1 依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断 离子晶体的构成粒子是阴 阳离子 粒子间的作用是离子键 原子晶体的构成粒子是原子 粒子间的作用是共价键 分子晶体的构成粒子是分子 粒子间的作用为分子间作用力 金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子 粒子间的作用是金属键 1 2 3 4 返回 题号 2 依据物质的分类判断 金属氧化物 如K2O Na2O2等 强碱 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 晶体硅等 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 金属单质是金属晶体 1 2 3 4 返回 题号 3 依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高 常在数百至一千摄氏度以上 原子晶体熔点高 常在一千摄氏度至几千摄氏度 分子晶体熔点低 常在数百摄氏度以下至很低温度 金属晶体多数熔点高 但也有相当低的 1 2 3 4 返回 题号 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 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离子也能导电 金属晶体是电的良导体 1 2 3 4 返回 题号 5 依据硬度和机械性能判断 离子晶体的硬度较大或略硬而脆 原子晶体的硬度大 分子晶体的硬度小且较脆 金属晶体多数硬度大 但也有较低的 且具有延展性 注意 上述总结的都是一般规律 具体比较时要具体问题具体分析 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等熔点很高 而汞 镓 铯等熔点却很低 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 8 尿素的熔点为132 7 原子晶体的熔点不一定比离子晶体高 如MgO的熔点为2852 石英的熔点为1710 1 2 3 4 返回 题号 题组二晶体熔 沸点的比较3 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 C 1 2 3 4 返回 题号 4 下列各物质中 按熔点由高到低的顺序排列正确的是 A CH4 SiH4 GeH4 SnH4B KCl NaCl MgCl2 MgOC Rb K Na LiD 金刚石 Si 钠 D 解析 晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小 A项物质均为结构相似的分子晶体 其熔点取决于分子间作用力的大小 一般来说 结构相似的分子晶体 相对分子质量越大者分子间作用力也越大 故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序 B项物质均为离子晶体 离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小 一般来说 离子的半径越小 电荷越多 离子键的键能就越强 故B项各物质熔点也应为升高顺序 1 2 3 4 返回 题号 C项物质均为同主族金属晶体 其熔点高低取决于金属键的强弱 而金属键能与金属原子半径成反比 与价电子数成正比 碱金属原子半径依Li Cs的顺序增大 价电子数相同 熔点应是Li最高 Cs最低 D项 原子晶体的熔点取决于共价键的键能 后者则与键长成反比 金刚石C C键的键长更短些 所以金刚石的熔点比硅高 原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高 1 2 3 4 返回 题号 分类比较晶体的熔 沸点 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 1 2 3 4 返回 题号 2 同种晶体类型熔 沸点的比较 1 原子晶体 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 则离子间的作用力就越强 其离子晶体的熔 沸点就越高 如熔点 MgO MgCl2 NaCl CsCl 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 1 2 3 4 返回 题号 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 沸点反常的高 如H2O H2Te H2Se H2S 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SnH4 GeH4 SiH4 CH4 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CO N2 CH3OH CH3CH3 1 2 3 4 返回 题号 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 4 金属晶体金属离子半径越小 离子所带的电荷数越多 其金属键越强 金属熔 沸点就越高 如熔 沸点 Na Mg Al 1 2 3 4 返回 题号 考点三五类晶体模型 返回 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 在金属钠形成的晶体中 每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个 2 在NaCl晶体中 每个Na 周围与其距离最近的Na 有12个 3 在CsCl晶体中 每个Cs 周围与其距离最近的Cl 有8个 4 金属镁形成的晶体中 每个镁原子周围与其最近的镁原子有6个 1 2 返回 题号 2 下列排列方式中 A ABCABCABCB ABABABABABC ABBAABBAD ABCCBAABCCBA 属于镁型堆积方式的是 属于铜型堆积方式的是 答案 1 不一样 金刚石中表示的是C C共价键 而干冰中的 棍 表示分子间作用力 分子晶体中多数含有化学键 如CO2中的C O键 少数则无 如稀有气体形成的晶体 2 1 在晶体模型中 金刚石中的 棍 和干冰中的 棍 表示的意义一样吗 分子晶体中有化学键吗 A B 1 2 返回 题号 题组一强化记忆晶胞结构1 判断下列物质的晶胞结构 将对应序号填在线上 1 2 3 4 5 6 返回 题号 1 2 3 4 5 6 返回 题号 1 干冰晶体 2 氯化钠晶体 3 金刚石 4 碘晶体 5 氟化钙 6 钠 7 冰晶体 8 水合铜离子 9 H3BO3晶体 10 铜晶体 1 2 3 4 5 6 返回 题号 2 碳的第三种同素异形体 金刚石 其晶胞如图所示 已知金属钠的晶胞 体心立方堆积 沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图A所示 则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图 从A D图中选填 D 1 2 3 4 5 6 返回 题号 题组二对晶胞结构的考查3 下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 A 最小的环上 有3个Si原子和3个O原子B 最小的环上 Si和O原子数之比为1 2C 最小的环上 有6个Si原子和6个O原子D 存在四面体结构单元 O处于中心 Si处于4个顶角 C 解析 SiO2的晶体结构与金刚石的晶体结构相似 相当于把金刚石中的碳原子 换成硅原子 然后在两个硅原子中间插入一个氧原子 金刚石的晶体结构中每个最小的环上是6个碳原子 所以SiO2晶体中最小的环上应有6个硅原子和6个氧原子 1 2 3 4 5 6 返回 题号 4 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 1 6 6 4 密置 1 2 3 4 5 6 返回 题号 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 6s26p4 六 A Po 1 2 3 4 5 6 返回 题号 原子晶体 共价 1 2 3 4 5 6 返回 题号 1 2 3 4 5 6 返回 题号 金属晶胞结构的相关计算 1 晶胞质量 晶胞占有的微粒的质量 晶胞占有的微粒数 2 空间利用率 3 金属晶体中体心立方堆积 面心立方堆积中的几组公式 设棱长为a 1 2 3 4 5 6 返回 题号 题组三金属晶胞中原子半径的计算 6 用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果 Cu的晶胞为面心立方最密堆积 如右图 已知该晶体的密度为9 00g cm 3 晶胞中该原子的配位数为 Cu的原子半径为 cm 阿伏加德罗常数为NA 要求列式计算 解析 设晶胞的边长为acm 则a3 NA 4 64 面对角线为 面对角线的为Cu原子半径 12 1 27 10 8 1 2 3 4 5 6 返回 题号 返回 棱心 0 315 12 体心 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 2 根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构 如图 可看出K处于体心 O处于棱心 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 0 076 0 148 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 5 2016 全国卷 37 4 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示 1 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 2 若合金的密度为dg cm 3 晶胞参数a nm 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 6 2016 全国卷 37 4 GaF3的熔点高于1000 GaCl3的熔点为77 9 其原因是 GaF3为离子晶体 GaCl3为分子晶体 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 7 2015 全国卷 37 4 5 1 CO能与金属Fe形成Fe CO 5 该化合物熔点为253K 沸点为376K 其固体属于 晶体 2 碳有多种同素异形体 其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示 在石墨烯晶体中 每个C原子连接 个六元环 每个六元环占有 个C原子 在金刚石晶体中 C原子所连接的最小环也为六元环 每个C原子连接 个六元环 六元环中最多有 个C原子在同一平面 分子 3 2 12 4 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 8 2014 全国卷 37 3 4 节选 1 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 2 Al单质为面心立方晶体 其晶胞参数a 0 405nm 晶胞中铝原子的配位数为 列式表示Al单质的密度 g cm 3 不必计算出结果 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 9 2014 全国卷 37 4 5 周期表前四周期的元素a b c d e 原子序数依次增大 a的核外电子总数与其周期数相同 b的价电子层中的未成对电子有3个 c的最外层电子数为其内层电子数的3倍 d与c同族 e的最外层只有1个电子 但次外层有18个电子 回答下列问题 1 e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1 则e离子的电荷为 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 2 这5种元素形成的一种1 1型离子化合物中 阴离子呈四面体结构 阳离子呈轴向狭长的八面体结构 如图2所示 该化合物中 阴离子为 阳离子中存在的化学键类型有 该化合物加热时首先失去的组分是 判断理由是 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 10 2013 全国卷 37 3 6 1 单质硅存在与金刚石结构类似的晶体 其中原子与原子之间以 相结合 其晶胞中共有8个原子 其中在面心位置贡献 个原子 2 在硅酸盐中 SiO44 四面体 如图a 通过共用顶角氧离子可形成岛状 链状 层状 骨架网状四大类结构型式 图b为一种无限长单链结构的多硅酸根 其中Si原子的杂化形式为 Si与O的原子数之比为 化学式为 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 返回 题号 8 9 10 返回 本讲结束 谢谢