2019-2020年高三化学《化学键与晶体结构》教学设计.doc

2019 2020 年高三化学 化学键与晶体结构 教学设计 班级 姓名 学号 专题目标 1 掌握三种化学键概念 实质 了解键的极性 2 掌握各类晶体的物理性质 构成晶体的基本粒子及相互作用 能判断常见物 质的晶体类型 经典题型 题型一 化学键类型 分子极性和晶体类型的判断 例1 4 下列各组物质的晶体中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 A SO2和SiO 2 B CO2和 H2 C NaCl和HCl D CCl4和KCl 点拨 首先根据化学键 晶体结构等判断出各自晶体类型 A都是极性共价键 但晶体类型 不同 选项B均是含极性键的分子晶体 符合题意 C NaCl为离子晶体 HCl为分子晶体 D中CCl 4极性共价键 KCl离子键 晶体类型也不同 规律总结 1 含离子键的化合物可形成离子晶体 2 含共价键的单质 化合物多数形成分子晶体 少数形成原子晶体如金刚石 晶体硅 二氧化硅等 3 金属一般可形成金属晶体 例2 关于化学键的下列叙述中 正确的是 A 离子化合物可能含共价键 B 共价化合物可能含离子键 C 离子化合物中只含离子键 D 共价化合物中不含离子键 点拨 化合物只要含离子键就为离子化合物 共价化合物中一定不含离子键 而离子化 合物中还可能含共价键 答案 A D 巩固 下列叙述正确的是 A P4 和 NO2 都是共价化合物 B CCl4 和 NH3 都是以极性键结合的极性分子 C 在 CaO 和 SiO2 晶体中 都不存在单个小分子 D 甲烷的结构式 是对称的平面结构 所以是非极性分子 答案 C 题型二 各类晶体物理性质 如溶沸点 硬度 比较 例3 下列各组物质中 按熔点由低到高排列正确的是 A O2 I2 Hg B CO 2 KCl SiO2 C Na K Rb D SiC NaCl SO2 点拨 物质的熔点一般与其晶体类型有关 原子晶体最高 离子晶体 金属晶体 次之 分子晶体最低 应注意汞常温液态选B 例 4 碳化硅 SiC 的一种晶体具有类似金刚石的结构 其中碳原子和硅原子的位置是交替 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 解析 由于题给的三种物质都属于原子晶体 而且结构相似都是正四面体形的空间网状 结构 所以晶体的熔点有微粒间的共价键强弱决定 这里共价键强弱主要由键长决定 可近似地看作是成键原子的半径之和 由于硅的原子半径大于碳原子 所以键的强弱顺 序为C C C Si Si Si 熔点由高到低的顺序为金刚石 碳化硅 晶体硅 本题正确答 案为A 题型三 成键原子最外层8电子结构判断 离子化合物 共价化合物电子式书写判断 例 5 下列分子中所有原子都满足最外层 8 电子结构的是 A 光气 COCl 2 B 六氟化硫 C 二氟化氙 D 三氟化硼 解析 光气从结构式可看出各原子最外层都是 8 电子结构 硫最外层 6 个电子 氙最外层 已有 8 个电子分别形成二氟化物 六氟化物最外层电子数必超过 8 硼最外层 3 个电子 分别与氟形成 3 个共价单键后 最外层只有 6 个电子 题型四 根据粒子 晶体的空间结构推断化学式 将掌握晶体结构知识在新情境下进行应 用 例 6 第 28 届国际地质大会提供的资料显示 海底有大量的天然气水合物 可满足人类 1000 年的能源需要 天然气水合物是一种晶体 晶体中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼 每个笼可容纳五个 CH4 分子或 1 个游离 H2O 分子 根据上述信息 完成第 1 2 题 1 下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是 A 两种都是极性分子 B 两种都是非极性分子 C CH4 是极性分子 H2O 是非极性分子 D H2O 是极性分子 CH 4 是非极性分子 2 若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4 分子 另外 2 个笼被游离 H2O 分子填充 则天然气水合物的平均组成可表示为 ACH4 14H2O B CH4 8H2O C CH4 23 3 H2O D CH4 6H2O 点拨 晶体中 8 个笼只有 6 个容纳 CH4 分子 另外 2 个笼被水分子填充 推出 8 个笼共有 6 个甲烷分子 46 2 48 个水分子 答案 1 D 2 B 例 7 中学化学教材中图示了 NaCl 晶体结构 它向三维空间延伸得到完美晶体 NiO 氧化镍 晶体的结构与 NaCl 相同 Ni 2 与最邻近 O2 的核间距离为 a 10 8cm 计算 NiO 晶体的密度 已知 NiO 的摩尔质量为 74 7g mol 天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷 例如在某氧化镍晶体中就存在如图 4 4 所示的缺陷 一 个 Ni2 空缺 另有两个 Ni2 被两个 Ni3 所取代 其结果 晶体仍呈电中性 但化合物中 Ni 和 O 的比值却发生了 变化 某氧化镍样品组成为 Ni0 97O 试计算该晶体中 Ni3 与 Ni2 的离子数之比 图 4 1 解析 晶胞中阴 阳离子个数的确定通常采用 原子分割法 具体如下 处于顶点 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 处于内部的 1 个离子 则完全属于该晶胞 该离子数目为 1 要确 定 NiO 的密度 就应确定单位体积中 NiO 分子的个数 再结合 NiO 的摩尔质量求算出该晶体中 NiO 的质量 最后求出密度 本题解答如下 如图 4 5 所示 以立方体作为计算单元 此结构中含有 Ni2 O2 离子数为 4 个 所以 1molNiO 晶体中应含有 此结构的数目为 6 02 1023 12 04 1023 个 又因一个此结构 的体积为 a 10 8cm 3 所以 1molNiO 的体积应为 O2 2 Ni O2 O2 O2 2 Ni 2 Ni 3Ni 3NiO2 O2 图 4 2 12 04 1023 a 10 8cm 3 NiO 的摩尔质量为 74 7g mol 所以 NiO 晶体的密度为 解法一 列方程 设 1molNi0 97O 中含 Ni3 为 xmol Ni 2 为 ymol 则得 x y 0 97 Ni 原子个数守恒 3x 2y 2 电荷守恒 解得 x 0 06 y 0 91 故 n Ni3 n Ni2 6 91 解法二 十字交叉 由化学式 Ni0 97O 求出 Ni 的平均化合价为 2 0 97 则有 Ni3 3 0 06 0 97 2 0 97 Ni2 2 0 91 0 97 故 n Ni3 n Ni2 6 91 随堂作业 1 1 下列物质为固态时 必定是分子晶体的是 A 酸性氧化物 B 非金属单质 C 碱性氧化物 D 含氧酸 3 下列化学式可表示一个分子的是 A SiO2 B NH4Cl C CCl4 D C 4 实现下列变化时 需克服相同类型作用力的是 A 二氧化硅和干冰的熔化 B 液溴和液汞的气化 C 食盐和冰的熔化 D 纯碱和烧碱的熔 化 5 能与氢氧化钠溶液反应的原子晶体是 A 铝 B 金刚石 C 硅 D 二氧化硅 6 下列各组物质各自形成的晶体 均属于分子晶体的化合物是 A NH3 HD C 10H8 B PCl3 CO 2 H 2SO4 C SO2 SiO 2 P 2O5 D CCl4 Na 2S H 2O2 7 下列物质属于分子晶体的化合物是 属于原子晶体的单质是 A 石英 B 硫磺 C 干冰 D 食盐 E 金刚石 F 刚玉 G 二氧化硅 H 干冰 8 由钾和氧组成的某种离子晶体含钾的质量分数是 78 126 其阴离子只有过氧离子 O 22 和超氧离子 O 2 两种 在此晶体中 过氧离子和超氧离子的物质的量之比为 A 2 1 B 1 1 C 1 2 D 1 3 9 1999 年美国 科学 杂志报道 在 40GPa 高压下 用激光器加热到 1800K 人们成功制 得了原子晶体干冰 下列推断正确的是 A 原子晶体干冰有很高的熔点 沸点 有很大的硬度 B 原子晶体干冰易气化 可用作制冷材料 C 原子晶体干冰硬度大 可用作耐磨材料 D 每摩尔原子晶体干冰中含 2mol C O 键 10 下列叙述中正确的是 A 含有阳离子的晶体不一定是离子晶体 B 分子晶体中一定含有共价键 C 原子晶体中一定含有非极性键 D 双原子化合物分子一定是极性分子 11 共价键 金属键 离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用 含有 上述中两种相互作用的晶体是 A SiO 2 晶体 B CCl 4 晶体 C NaCl 晶体 D NaOH 晶体 12 SF6 是一种无色气体 具有很强的稳定性 可用于灭火 SF6 的分 子结构如上图所示 呈正八面体型 如果 F 元素有两种稳定的同位素 则 SF6 的不同分子种数为 A 6 种 B 7 种 C 10 种 D 12 种 13 按要求回答下列问题 石墨是层状晶体 每一层内 碳原子排列成正六边形 一个个六边形排列成平面的网状 结构 如果将每对相邻的碳原子的化学键看成一个化学键 则石墨晶体的每一层中碳原子 数与 C C 化学键数的比是 石墨晶体中 C C 键的键角为 其中平 均每个六边形所含的 C 原子数为 个 白磷分子中的键角为 分子的空间结构为 每个 P 原子与 个 P 原 子结合成共价键 若将 1 分子白磷中的所有 P P 键打开并各插入一个氧原子 共可结合 个氧原子 若每个 P 原子上的孤对电子再与氧原子配位 就可以得到磷的另一种氧化物 填分子式 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 其中含有 20 个等边 三角形和一定数目的顶角 每个顶角各有一个原子 试观察图形回答 这个基本结构单元 由 个硼原子组成 共含有 B B 键 NH 3 分子的空间结构为 它具有碱性是由于分子中存在 当结合 H 后形成的 NH4 离子的的空间结构为 分子中 N H 键的键角为 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 其中含有 20 个等边 三角形和一定数目的顶角 每个顶角各有一个原子 试观察图形回答 这个基本结构单元 由 个硼原子组成 键角是 共含有 个 B B 键 14 1 下图为固态 CO2 的晶体结构示意图 通过观察分析 可得出每个 CO2 分子周围与 之紧邻等距的 CO2 有 个 2 试判断 SiO 2 CO 2 CS 2 晶体的熔点由高 到低排列的顺序是 填相应物质的编号 3 在一定温度下 用 x 射线衍射 法测干冰晶胞 晶体中最小的重复单位 边长 a 5 72 10 8 cm 该温度下干冰的密度为多 少 15 最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子 如附 图所示 顶角和面心的原子是钛原子 棱的中心和体心的原子是 碳原子 它的化学式是 16 由 A 族元素 A 和 A 族元素 B 组成的阴离子结构如右图 所 带电荷 x y z 依次为 A 2 3 4 B 2 3 2 C 5 6 4 D 4 3 2 17 某离子晶体晶胞结构如图所示 X 位于立方体的顶点 Y 位于立方体的中心 晶体中 距离最近的两个 X 与一个 Y 形成的夹角 XYX 的角度为 晶体中每个 Y 同时吸引着 个 X 该晶体化学式为 每个 X 周 围跟它等距离最近的 X 有 个 18 图 4 3 是石英晶体平面示意图 它实际上是立体的网状结构 其中硅 氧原子数之比 为 原硅酸根离子 SiO44 的结构如图 4 1 所示 二聚硅酸根离子 Si2O76 中 只有硅 氧键 它的结构可表示为 图 4 3 图 4 1 图 4 4