2019-2020年高一化学竞赛辅导 第十九讲 晶体新课学习学案.doc

2019-2020年高一化学竞赛辅导 第十九讲 晶体新课学习学案一、 离子晶体1. 概念：离子化合物均是离子晶体。 如 、 、 、 、 。离子晶体 。对定义的理解：离子晶体的构成粒子是 ，粒子间的作用力为 。2.晶体结构：认识NaCl晶体结构图：(1)仔细观察教材，请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，方法：以中心的点为Na+，在Na+周围与它最近时且距离相等的 Cl-共有 个。每个Cl-周围也同时吸引着 个Na+。NaCl晶体NaCl晶体认识CsCl晶体结构图：标注Cs+、Cl-离子的位置。每个Cl-同时吸引着 个Cs+，每个Cs+也同时吸引着 个Cl-。注意：在离子晶体中存在单个的分子吗？NaCl、CsCl是分子式吗？ 。3.离子晶体的物理性质（1）离子晶体的硬度 ，熔点、沸点都 ，因为 。（2）离子晶体固态时不导电。但 或 却能导电。4. 离子晶体的判断（1）如何判断一种晶体是离子晶体 方法一：由化合物种类分：离子化合物一定为离子晶体。 方法二：由晶体的性质来分：根据导电性：固态时不导电而熔化时能导电的一般为离子晶体。 根据机械性能：具有较高硬度，且脆的为离子晶体。*延伸知识：晶胞知识及折算、如何由晶胞来求算晶体的化学式 构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。 根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法-均摊法 处于顶点上的离子：同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞。 处于棱上的离子：同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞。 处于面上的离子；同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞。 处于体心的离子：则完全属于该晶胞。具体计算：（1） CsCl晶胞：一个小立方体即为一个晶胞。一个CsCl晶胞里含粒子数的计算：Cs+的数目： Cl-的数目： 每个CsCl晶胞中含有 个CsCl。（2） NaCl晶胞：一个大立方体为一个晶胞，由8个小立方体构成。Na+的数目： Cl-数目： 在晶胞中Na+与Cl-个数比为 . 每个NaCl晶胞中含有 个NaCl。 （3） 以中心Na+为依据，画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。在每个平面上的Na+都与中心 Na+最近且为等距离。每个平面上又都有4个Na+，所以与Na+最近相邻且等距的Na+为34=12个。结论：在Na+周围与它最近时且距离相等的 Na+共有 个，在Cl-周围与它最近时且距离相等的 Cl-共有 个。对应练习：1、在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示,试回答： (1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个? (2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数比是多少?2、要检验AlCl3是离子化合物还是共价化合物可用什么方法？总结：1离子间通过离子键结合而成的晶体叫 晶体。构成离子晶体的微粒是 。离子晶体中，阳离子和阴离子间存在着较强的 ，因此，离子晶体一般硬度 ，密度 ，熔、沸点 。2离子晶体的熔点、沸点与离子键的强弱有关。一般地讲，化学式与结构相似的离子晶体，阴、阳离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如：KCINaCINaF。思考：熔、沸点高低顺序：NaF NaCl NaBr NaI二、 分子晶体1. 概念：分子间作用力 又叫范德华力。分子间作用力存在于_之间。而化学键是分子内 。分子间作用力比化学键 。从什么实验事实可以证明分子间存在相互作用 。2. 影响因素：对组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力 ，物质的熔点、沸点也 。熔、沸点顺序：F2 Cl2 Br2 I2 熔、沸点：CF4 CCl4 CBr4 CI4 3.氢键（1）一些氢化物的沸点有所反常： ，因为这些分子间存在 。（2）氢键的形成示意图：（3）氢键的实质 （4）对性质的影响使 。水结冰时体积膨胀，密度减小，也可用氢键解释。在气态水、液态水、固态水（冰）中，没有氢键的是 。4.分子晶体(1)定义：_ _ (2)构成微粒_ _ (3)分子晶体一般物质类别_(4) 分子晶体的物理性质：常温下通常为 态，所以熔沸点 （因 ），硬度 。分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的都是分子，不存在可以导电的粒子(阴、阳离子或电子)，故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，可判断晶体为分子晶体。*5. 干冰晶体空间结构：例在干冰晶体中每个CO2分子周围距离相等且最近的 CO2分子有_个。 平均每个CO2晶胞中含 个CO2分子。小结：1分子间通过分子作用力相结合的晶体叫 晶体。构成分子晶体的微粒是 。分子晶体中，由于分子间作用力较 ，因此，分子晶体一般硬度较 ，熔、沸点较 。2一般来说，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力随着相对分子质量增加而 ，物质的熔点、沸点也 。例如：F2Cl2Br2 I2 、 CF4CCl4CBr4CCl4、CO2CO2 三、 原子晶体 1.概念：相邻原子间以 相结合而形成的空间网状结构的晶体。定义理解：构成粒子_ 粒子间的作用_。 2.物理性质 (1)熔、沸点_，硬度_。 (2) _一般的溶剂。(3) _导电。原子晶体具备以上物理性质的原因 。原子晶体的化学式是否可以代表其分子式 。3.常见的原子晶体有_ _等。4.掌握几种典型的晶体SiO2晶体结构：晶体中每个Si原子与 个O原子形成四个共价键，每个O原子又与 个Si原子结合形成硅、氧四面体，再向空间发展成立体网状的晶体。金刚石晶体结构：（1）每个碳原子与周围相邻的4个碳原子形成 结构，四条C-C键之间的夹角为109028，类似于甲烷。（2）晶体中最小的碳原子环含碳原子数是 。*过渡型晶体（混合型晶体）石墨（1）层内存在 键，层间以 结合（2）在层内每个碳原子与其他 个碳原子以共价键结合，形成平面网状结构（3）石墨晶体中碳原子与C-C键数之比为 。5.判断晶体类型的依据 (1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。对分子晶体,构成晶体的微粒是_，微粒间的相互作用是_；对于离子晶体，构成晶体的是微粒是_，微粒间的相互作_键。对于原子晶体，构成晶体的微粒是_，微粒间的相互作用是_键。 (2)看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度)。 一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是 _晶体_晶体_晶体。同类晶体的熔沸点高低要分析粒子间作用力的强弱。6.总结（1）相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于离子晶体。（2）构成原子晶体的微粒是 。原子间以较强 相结合，而且形成 结构。键能大。原子晶体的熔点和沸点高，硬度大。 （3）同种晶体:若同为原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高：如金刚石SiCSi。 四、 金属晶体一.金属共同的物理通性 、 、 、 金属单质的熔点、沸点、硬度没有一定的规律，有的很高，有的很低。二.金属晶体的定义 构成粒子是 和 。 和 均属于金属晶体。三. 金属晶体的结构与性质的关系导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用对 应 练 习离子晶体：1. IA族元素的原子与最外层有7个电子的原子结合，可以形成 ( )A.离子晶体 B.分子晶体 C.离子晶体，分子晶体都不可能形成 D.无法确定2.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是 ( )A.可溶于水 B.有较高的熔点 C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电 3. Cs是IA族元素，F是VIIA族元素，估计Cs和F形成的化合物可能是 （ ）A.离子化合物 B.化学式为CsF2 C. 室温为固体 D.室温为气体 4. 某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为（ ）A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3 分子晶体：1. 下列物质在变化过程中，只需克服分子间作用力的是 ( )A.食盐溶解 B.铁的熔化 C.干冰升华 D.氯化铵的“升华” 2. 当S03晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是 ( )A.分子内化学键 B.分子间距离 C.分子构型 D.分子间作用力3. 下列性质适合于分子晶体的是 ( )A.熔点1 070，易溶于水，水溶液导电B.熔点10.31 ，液态不导电、水溶液能导电C.能溶于CS2、熔点112.8 ，沸点444.6D.熔点97.81，质软、导电、密度0.97 gcm34. 在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点 5.在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为( ) A.正四面体 B.正六面体 C.正八面体 D.正十二面体 原子晶体：1.下列物质中,化学式能准确表示该物质分子组成的是 ( ) A.氯化铵NH4Cl B. 二氧化硅(SiO2) C. 白磷(P4) D. 硫酸钠Na2SO42.下列晶体中不属于原子晶体的是 ( ) A.干冰 B.金刚砂 C.金刚石 D.水晶 3.下列各晶体其中任意一个原子都被相邻的4个原子所包围；以共价键形成正四面体结构，并向空间伸展成立体网状结构的是 （ ） A.甲烷 B.石墨 C.晶体硅 D.水晶4.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘5.固体熔化时，必须破坏非极性共价键的是 ( ) A.冰 B.晶体硅 C.溴 D.二氧化硅6.下列各物质中，按熔点由低到高排列正确的是 ( ) A.02、I2、Hg B.C02、KCl、Si02 C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、S02 7.碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石 晶体硅 碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是( ) A. B. C. D.8.下列的晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是 ( ) A.SO2与Si02 B.C02与H20 C.NaCl与HCl D.CCl4与KCl9.下列晶体分类中正确的一组是 ( ) 离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2 BH2SO4 石墨SCCH3COONa 水晶DBa(OH)2金刚石玻璃10.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石晶体硅晶体硼熔点382316832573沸点510026282823硬度107.09.5晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。*11. 石墨晶体中每层由无数个正六边型构成，则平均每个正六边型中占有的碳原子数为（ ）第11题图A.2 B.3 C.4 D.612.试解释：钠的卤化物比相应的硅的卤化物熔点高的多？ 。*13.已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视第13题图察图形及推算，此晶体结构单元由_个硼原子构成。其中BB键的键角为_。14.石英晶体的平面示意图如图所示，实际上是立体网状结构，其中硅、氧原子个数比为 15.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300反应获得。 (1)氮化硅晶体属于_晶体。 *(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和S原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式_ 金属晶体：1金属晶体的形成是因为晶体中存在 （ ）A.金属离子间的相互作用 B金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 2金属能导电的原因是 （ ）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D金属晶体在外加电场作用下可失去电子 3下列叙述正确的是 （ ）A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键 4.与金属的导电性和导热性有关的是 ( ) A.原子半径大小 B.最外层电子数的多少 C.金属的活泼性 D.自由电子晶体的类型与性质答案：一、离子晶体1.NaCl、CaF2、KNO3、CsCl、Na2O 离子间通过离子键而结合的晶体 阴、阳离子 离子键2.（1）6个、6个 8个、8个 不存在，不是，是化学式，代表离子的系数比 3.（1）较大、较高、离子键较强，较难破坏 （2）熔融状态和水溶液4.（1）81/8=1 1 （2）1+121/4=4 81/8+61/2=4 1：1 （3）12 12 对应练习：1.（1）6个 （2）3：1：1 2.通过熔融时的导电性实验加以证明总结：1.离子 阴、阳离子 离子键 较大 较大 较高 2. 二、分子晶体1.把分子聚集在一起的作用力 分子 相邻原子间强烈的相互作用 弱得多 物质从气态到液态、固态的状态变化 2.越大 越高 3.（1）HF、H2O、NH3反常的高 氢键（2）（3）是静电吸引作用，是较强的分子间作用力，不是化学键，比化学键弱，但比分子间作用力较强。 （4）熔沸点升高、水溶性增强 水蒸气4.（1）分子间以分子间作用力结合的晶体 （2）分子 （3）多数为非金属的单质或化合物（AlCl3除外） （4）气态或液态 较低 分子间作用力较弱 小 5.12 4小结：1.分子 分子 弱 小 低 2.越大 越高三.原子晶体1.共价键 原子 共价键 2.物理性质 （1）高 大 （2）不溶于 （3）不 共价键较强。形成空间网状结构 3.单质有金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2（石英）、SiC（金刚砂） 4. SiO2晶体结构：4 2 金刚石晶体结构：（1）正西面体 （2）6个过渡型晶体：（1）共价 分子间作用力 （2）3 （3）2：35.（1）分子 分子间作用力 离子 离子键 原子 共价键（2）原子 离子 分子6.（2）原子 共价键 空间网状四金属晶体一易导电、导热、有延展性、有金属光泽二通过金属阳离子与自由电子较强的作用形成的晶体对应练习离子晶体1.A 2.D 3.AC 4.A 分子晶体1.C 2.BD 3.BC 4.CD 5.C原子晶体1.C 2.A 3.C 4.B 5.B 6.B 7.A 8.B 9.C 10.原子 熔沸点较高 11.A 12.因为离子晶体的熔沸点比分子晶体高 13.12 600 14.1：2 15.（1）原子 （2）Si3N4金属晶体1.C 2.B 3.B 4.D