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2019-2020年高一化學(xué)競賽輔導(dǎo) 第十九講 晶體新課學(xué)習(xí)學(xué)案 一、 離子晶體 1. 概念：離子化合物均是離子晶體。 如 、 、 、 、 。 離子晶體—— 。對(duì)定義的理解：離子晶體的構(gòu)成粒子是 ，粒子間的作用力為 。 2.晶體結(jié)構(gòu)： ●認(rèn)識(shí)NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖： (1)仔細(xì)觀察教材，請(qǐng)將其代表Na+的用筆涂黑圓點(diǎn)，方法：以中心的點(diǎn)為Na+，在Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的 Cl-共有 個(gè)。每個(gè)Cl-周圍也同時(shí)吸引著 個(gè)Na+。 NaCl晶體 NaCl晶體 ●認(rèn)識(shí)CsCl晶體結(jié)構(gòu)圖：標(biāo)注Cs+、Cl-離子的位置。 每個(gè)Cl-同時(shí)吸引著 個(gè)Cs+，每個(gè)Cs+也同時(shí)吸引著 個(gè)Cl-。 ●注意：在離子晶體中存在單個(gè)的分子嗎？NaCl、CsCl是分子式嗎？ 。 3.離子晶體的物理性質(zhì) （1）離子晶體的硬度 ，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都 ，因?yàn)? 。 （2）離子晶體固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電。但 或 卻能導(dǎo)電。 4. 離子晶體的判斷 （1）如何判斷一種晶體是離子晶體 方法一：由化合物種類分：離子化合物一定為離子晶體。 方法二：由晶體的性質(zhì)來分：①根據(jù)導(dǎo)電性：固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電而熔化時(shí)能導(dǎo)電的一般為離子晶體。 ②根據(jù)機(jī)械性能：具有較高硬度，且脆的為離子晶體。 *延伸知識(shí)：晶胞知識(shí)及折算、如何由晶胞來求算晶體的化學(xué)式 構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。 根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽離子個(gè)數(shù)比的方法---均攤法 ①處于頂點(diǎn)上的離子：同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/8屬于晶胞。 ②處于棱上的離子：同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/4屬于晶胞。 ③處于面上的離子；同時(shí)為2個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/2屬于晶胞。 ④處于體心的離子：則完全屬于該晶胞。 具體計(jì)算： （1） CsCl晶胞：一個(gè)小立方體即為一個(gè)晶胞。一個(gè)CsCl晶胞里含粒子數(shù)的計(jì)算： Cs+的數(shù)目： Cl-的數(shù)目： 每個(gè)CsCl晶胞中含有 個(gè)CsCl。 （2） NaCl晶胞：一個(gè)大立方體為一個(gè)晶胞，由8個(gè)小立方體構(gòu)成。 Na+的數(shù)目： Cl-數(shù)目： 在晶胞中Na+與Cl-個(gè)數(shù)比為 . 每個(gè)NaCl晶胞中含有 個(gè)NaCl。 （3） 以中心Na+為依據(jù)，畫上或找出三個(gè)平面(主個(gè)平面互相垂直)。在每個(gè)平面上的Na+都與中心 Na+最近且為等距離。每個(gè)平面上又都有4個(gè)Na+，所以與Na+最近相鄰且等距的Na+為34=12個(gè)。結(jié)論：在Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的 Na+共有 個(gè)，在Cl-周圍與它最近時(shí)且距離相等的 Cl-共有 個(gè)。 對(duì)應(yīng)練習(xí)：1、在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示,試回答： (1)在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個(gè)? (2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個(gè)數(shù)比是多少? 2、要檢驗(yàn)AlCl3是離子化合物還是共價(jià)化合物可用什么方法？ 總結(jié)： 1．離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫 晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是 。離子晶體中，陽離子和陰離子間存在著較強(qiáng)的 ，因此，離子晶體一般硬度 ，密度 ，熔、沸點(diǎn) 。 2．離子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。一般地講，化學(xué)式與結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，陰、陽離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。如：KCICO2 三、 原子晶體 1.概念：相鄰原子間以 相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。定義理解：構(gòu)成粒子______________ 粒子間的作用______________。 2.物理性質(zhì) (1)熔、沸點(diǎn)________，硬度_________。 (2) ________一般的溶劑。(3) ____導(dǎo)電。 原子晶體具備以上物理性質(zhì)的原因 。 原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式 。 3.常見的原子晶體有____ _____等。 4.掌握幾種典型的晶體 SiO2晶體結(jié)構(gòu)： 晶體中每個(gè)Si原子與 個(gè)O原子形成四個(gè)共價(jià)鍵， 每個(gè)O原子又與 個(gè)Si原子結(jié)合形成硅、氧四面體， 再向空間發(fā)展成立體網(wǎng)狀的晶體。 金剛石晶體結(jié)構(gòu)： （1）每個(gè)碳原子與周圍相鄰的4個(gè)碳原子形成 結(jié)構(gòu)，四條C-C鍵之間的夾角為109028，類似于甲烷。 （2）晶體中最小的碳原子環(huán)含碳原子數(shù)是 。 *過渡型晶體（混合型晶體）——石墨 （1）層內(nèi)存在 鍵，層間以 結(jié)合 （2）在層內(nèi)每個(gè)碳原子與其他 個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （3）石墨晶體中碳原子與C-C鍵數(shù)之 比為 。 5.判斷晶體類型的依據(jù) (1)看構(gòu)成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用。 對(duì)分子晶體,構(gòu)成晶體的微粒是______________，微粒間的相互作用是___________； 對(duì)于離子晶體，構(gòu)成晶體的是微粒是______________，微粒間的相互作__________鍵。 對(duì)于原子晶體，構(gòu)成晶體的微粒是_______，微粒間的相互作用是___________鍵。 (2)看物質(zhì)的物理性質(zhì)(如：熔、沸點(diǎn)或硬度)。 一般情況下，不同類晶體熔點(diǎn)高低順序是 ________晶體>_______晶體>_______晶體。 同類晶體的熔沸點(diǎn)高低要分析粒子間作用力的強(qiáng)弱。 6.總結(jié) （1）相鄰原子間通過共價(jià)鍵結(jié)合而成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于離子晶體。 （2）構(gòu)成原子晶體的微粒是 。原子間以較強(qiáng) 相結(jié)合，而且形成 結(jié)構(gòu)。鍵能大。原子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高，硬度大。 （3）同種晶體:若同為原子晶體，成鍵的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高：如金剛石>SiC>Si。 四、 金屬晶體 一.金屬共同的物理通性 、 、 、 金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度沒有一定的規(guī)律，有的很高，有的很低。 二.金屬晶體的定義—— 構(gòu)成粒子是 和 。 和 均屬于金屬晶體。 三. 金屬晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 金屬離子和自由電子 自由電子在外加電場的作用下發(fā)生定向移動(dòng) 自由電子與金屬離子碰撞傳遞熱量 晶體中各原子層相對(duì)滑動(dòng)仍保持相互作用 對(duì) 應(yīng) 練 習(xí) 離子晶體： 1. IA族元素的原子與最外層有7個(gè)電子的原子結(jié)合，可以形成 ( ) A.離子晶體 B.分子晶體 C.離子晶體，分子晶體都不可能形成 D.無法確定 2.下列性質(zhì)中，可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵的是 ( ) A.可溶于水 B.有較高的熔點(diǎn) C.水溶液能導(dǎo)電 D.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 3. Cs是IA族元素，F(xiàn)是VIIA族元素，估計(jì)Cs和F形成的化合物可能是 （ ） A.離子化合物 B.化學(xué)式為CsF2 C. 室溫為固體 D.室溫為氣體 4. 某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、B、C的中原子個(gè)數(shù)之比依次為（ ） A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3 分子晶體： 1. 下列物質(zhì)在變化過程中，只需克服分子間作用力的是 ( ) A.食鹽溶解 B.鐵的熔化 C.干冰升華 D.氯化銨的“升華” 2. 當(dāng)S03晶體熔化或氣化時(shí)，下述各項(xiàng)中發(fā)生變化的是 ( ) A.分子內(nèi)化學(xué)鍵 B.分子間距離 C.分子構(gòu)型 D.分子間作用力 3. 下列性質(zhì)適合于分子晶體的是 ( ) A.熔點(diǎn)1 070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電 B.熔點(diǎn)10.31 ℃，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電 C.能溶于CS2、熔點(diǎn)112.8 ℃，沸點(diǎn)444.6℃ D.熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97 g／cm3 4. 在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí)，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是 A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次減低 C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高 D.H2S的熔沸點(diǎn)小于H2O的熔、沸點(diǎn) 5.在NaCl晶體中與每個(gè)Na+距離等同且最近的幾個(gè)Cl-所圍成的空間幾何構(gòu)型為( ) A.正四面體 B.正六面體 C.正八面體 D.正十二面體 原子晶體： 1.下列物質(zhì)中,化學(xué)式能準(zhǔn)確表示該物質(zhì)分子組成的是 ( ) A.氯化銨NH4Cl B. 二氧化硅(SiO2) C. 白磷(P4) D. 硫酸鈉Na2SO4 2.下列晶體中不屬于原子晶體的是 ( ) A.干冰 B.金剛砂 C.金剛石 D.水晶 3.下列各晶體其中任意一個(gè)原子都被相鄰的4個(gè)原子所包圍；以共價(jià)鍵形成正四面體結(jié)構(gòu)，并向空間伸展成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的是 （ ） A.甲烷 B.石墨 C.晶體硅 D.水晶 4.共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是 ( ) A.干冰 B.氯化鈉 C.氫氧化鈉 D.碘 5.固體熔化時(shí)，必須破壞非極性共價(jià)鍵的是 ( ) A.冰 B.晶體硅 C.溴 D.二氧化硅 6.下列各物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是 ( ) A.02、I2、Hg B.C02、KCl、Si02 C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、S02 7.碳化硅SiC的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石 ②晶體硅 ③碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是( ) A.①③② B.②③① C.③①② D.②①③ 8.下列的晶體中，化學(xué)鍵種類相同，晶體類型也相同的是 ( ) A.SO2與Si02 B.C02與H20 C.NaCl與HCl D.CCl4與KCl 9.下列晶體分類中正確的一組是 ( ) 離子晶體 原子晶體 分子晶體 A NaOH Ar SO2 B H2SO4 石墨 S C CH3COONa 水晶 D Ba(OH)2 金剛石 玻璃 10.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù) 金剛石 晶體硅 晶體硼 熔點(diǎn) >3823 1683 2573 沸點(diǎn) 5100 2628 2823 硬度 10 7.0 9.5 晶體硼的晶體類型屬于____________晶體，理由是______________________。 *11. 石墨晶體中每層由無數(shù)個(gè)正六邊型構(gòu)成，則平均每個(gè)正六邊型 中占有的碳原子數(shù)為（ ） 第11題圖 A.2 B.3 C.4 D.6 12.試解釋：鈉的鹵化物比相應(yīng)的硅的鹵化物熔點(diǎn)高的多？ 。 *13.已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個(gè)等 邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上各有1個(gè)B原子。通過視 第13題圖 察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由_______個(gè)硼原子構(gòu)成。其中B—B鍵 的鍵角為_______。 14.石英晶體的平面示意圖如圖所示，實(shí)際上是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 其中硅、氧原子個(gè)數(shù)比為 15.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300℃反應(yīng)獲得。 (1)氮化硅晶體屬于__________晶體。 *(2)已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子和S原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式___ 金屬晶體： 1．金屬晶體的形成是因?yàn)榫w中存在 （ ） A.金屬離子間的相互作用 B．金屬原子間的相互作用 C.金屬離子與自由電子間的相互作用 D.金屬原子與自由電子間的相互作用 2．金屬能導(dǎo)電的原因是 （ ） A.金屬晶體中金屬陽離子與自由電子間的相互作用較弱 B．金屬晶體中的自由電子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動(dòng) C．金屬晶體中的金屬陽離子在外加電場作用下可發(fā)生定向移動(dòng) D．金屬晶體在外加電場作用下可失去電子 3．下列敘述正確的是 （ ） A.任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子 B．原子晶體中只含有共價(jià)鍵 C.離子晶體中只含有離子鍵，不含有共價(jià)鍵 D．分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學(xué)鍵 4.與金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有關(guān)的是 ( ) A.原子半徑大小 B.最外層電子數(shù)的多少 C.金屬的活潑性 D.自由電子 晶體的類型與性質(zhì)答案： 一、離子晶體 1.NaCl、CaF2、KNO3、CsCl、Na2O 離子間通過離子鍵而結(jié)合的晶體 陰、陽離子 離子鍵 2.（1）6個(gè)、6個(gè) 8個(gè)、8個(gè) 不存在，不是，是化學(xué)式，代表離子的系數(shù)比 3.（1）較大、較高、離子鍵較強(qiáng)，較難破壞 （2）熔融狀態(tài)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 對(duì)應(yīng)練習(xí)：1.（1）6個(gè) （2）3：1：1 2.通過熔融時(shí)的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)加以證明 總結(jié)：1.離子 陰、陽離子 離子鍵 較大 較大 較高 2.＞ ＞ ＞ 二、分子晶體 1.把分子聚集在一起的作用力 分子 相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用 弱得多 物質(zhì)從氣態(tài)到液態(tài)、固態(tài)的狀態(tài)變化 2.越大 越高 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 3.（1）HF、H2O、NH3反常的高 氫鍵 （2） （3）是靜電吸引作用，是較強(qiáng)的分子間作用力，不是化學(xué)鍵，比化學(xué)鍵弱，但比分子間作用力較強(qiáng)。 （4）熔沸點(diǎn)升高、水溶性增強(qiáng) 水蒸氣 4.（1）分子間以分子間作用力結(jié)合的晶體 （2）分子 （3）多數(shù)為非金屬的單質(zhì)或化合物（AlCl3除外） （4）氣態(tài)或液態(tài) 較低 分子間作用力較弱 小 5.12 4 小結(jié)：1.分子 分子 弱 小 低 2.越大 越高 三.原子晶體 1.共價(jià)鍵 原子 共價(jià)鍵 2.物理性質(zhì) （1）高 大 （2）不溶于 （3）不 共價(jià)鍵較強(qiáng)。形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 3.單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼、SiO2（石英）、SiC（金剛砂） 4. SiO2晶體結(jié)構(gòu)：4 2 金剛石晶體結(jié)構(gòu)：（1）正西面體 （2）6個(gè) 過渡型晶體：（1）共價(jià) 分子間作用力 （2）3 （3）2：3 5.（1）分子 分子間作用力 離子 離子鍵 原子 共價(jià)鍵（2）原子 離子 分子 6.（2）原子 共價(jià)鍵 空間網(wǎng)狀 四．金屬晶體 一．易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤 二．通過金屬陽離子與自由電子較強(qiáng)的作用形成的晶體 對(duì)應(yīng)練習(xí) 離子晶體1.A 2.D 3.AC 4.A 分子晶體1.C 2.BD 3.BC 4.CD 5.C 原子晶體1.C 2.A 3.C 4.B 5.B 6.B 7.A 8.B 9.C 10.原子 熔沸點(diǎn)較高 11.A 12.因?yàn)殡x子晶體的熔沸點(diǎn)比分子晶體高 13.12 600 14.1：2 15.（1）原子 （2）Si3N4 金屬晶體1.C 2.B 3.B 4.D