高考化學一輪復習 第12章 物質結構與性質(選修)第3講 晶體結構與性質課件 新人教版.ppt
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,第十二章 物質結構與性質(選修),,第三講 晶體結構與性質,[考綱要求] 1.了解原子晶體的特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。 2.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構成粒子及粒子間作用力的區(qū)別。 3.理解金屬鍵的含義,能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質。,1.晶體與非晶體 (1)晶體與非晶體的區(qū)別。,考點一 晶體的常識,知識梳理,周期性有序,無序,(2)得到晶體的途徑。 ①熔融態(tài)物質凝固。 ②氣態(tài)物質不經液態(tài)直接凝固。 ③溶質從溶液中析出。 (3)晶體的特點。 ①外形和內部質點排列的__________性。 ②晶體的許多物理性質(如強度)表現出________性。 ③晶體具有______性,即晶體能自發(fā)地呈現____________的性質。 (4)區(qū)別晶體和非晶體的方法。 ①熔點法:______的熔點較固定,而________沒有固定的熔點。 ②________________:當單一波長的X-射線通過晶體時,會在記錄儀上看到____________________,而非晶體則沒有。,高度有序,各向異,自范,幾何多面體,晶體,非晶體,X-射線衍射法,分立的斑點或譜線,2.晶胞 (1)概念。 描述晶體結構的__________。 (2)晶體中晶胞的排列——無隙并置。 ①無隙:相鄰晶胞之間沒有__________。 ②并置:所有晶胞______排列、______相同。,基本單元,任何間隙,平行,取向,判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×” (1)固態(tài)物質一定是晶體( ) (2)冰和固態(tài)碘中相互作用力相同( ) (3)晶體內部的微粒按一定規(guī)律周期性的排列( ) (4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體( ) (5)固體SiO2一定是晶體( ),思考辨析,×,×,×,√,×,1.下圖為離子晶體空間構型示意圖:(●陽離子,○陰離子)以M代表陽離子,以N表示陰離子,寫出各離子晶體的組成表達式: A________、B________、C________。,題組訓練,MN,MN3,MN2,2.Zn與S所形成化合物晶體的晶胞如下圖所示。 (1)在1個晶胞中,Zn2+的數目為________。 (2)該化合物的化學式為________。 解析 一個晶胞中Zn2+的數目=1(8個頂點)+3(6個面心)=4,S2-的數目=4(4個體心)。,4,ZnS,3.F、K和Ni三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。 (1)該化合物的化學式為__________________;Ni的配位數為________。 (2)列式計算該晶體的密度_____________________________________ g·cm-3。,,K2NiF4,6,4,XY2或Y2X,,,(2)非長方體形(正方體形)晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形,其頂點(1個碳原子)對六邊形的貢獻為1/3。 2.晶體的密度及微粒間距離的計算 若1個晶胞中含有x個微粒,則1 mol晶胞中含有x mol微粒,其質量為xM g(M為微粒的相對“分子”質量);又1個晶胞的質量為ρ a3 g(a3為晶胞的體積),則1 mol晶胞的質量為ρ a3NA g,因此有xM=ρ a3NA。,1.四類晶體的比較,考點二 四種晶體性質比較,知識梳理,分子,原子,金屬陽離子、 自由電子,陰、陽離子,分子間作用力,共價鍵,金屬鍵,離子鍵,較小,很大,很大,很小,較大,較低,很高,很高,很低,較高,2.離子晶體的晶格能 (1)定義: 氣態(tài)離子形成1 mol離子晶體釋放的能量,通常取正值,單位:___________。 (2)影響因素: ①離子所帶電荷數:離子所帶電荷數越多,晶格能越____。 ②離子的半徑:離子的半徑越____,晶格能越大。 (3)與離子晶體性質的關系: 晶格能越大,形成的離子晶體越_____,且熔點越高,硬度越____。,kJ·mol-1,大,小,穩(wěn)定,大,判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×” (1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子( ) (2)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子( ) (3)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高( ) (4)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低( ) (5)離子晶體一定都含有金屬元素( ) (6)金屬元素與非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體( ),思考辨析,√,×,×,×,×,×,一、晶體類型的判斷 1.有下列八種晶體: A.水晶 B.冰醋酸 C.氧化鎂 D.白磷 E.晶體氬 F.氯化銨 G.鋁 H.金剛石 用選項字母回答下列問題: (1)屬于原子晶體的化合物是________。直接由原子構成的晶體是________,直接由原子構成的分子晶體是________。 (2)由極性分子構成的晶體是________,含有共價鍵的離子晶體是________,屬于分子晶體的單質是________。 (3)在一定條件下能導電而不發(fā)生化學變化的是________,受熱熔化后化學鍵不發(fā)生變化的是________,需克服共價鍵的是________。,題組訓練,A,AEH,E,B,F,DE,G,BD,AH,解析 首先正確的判斷晶體類型,其次注意題目的附加要求,如屬于原子晶體的化合物,另外稀有氣體為單原子分子,金屬晶體導電時僅有自由電子在外加電場作用下發(fā)生定向移動,屬物理變化。,2.現有幾組物質的熔點數據如下表:,據此回答下列問題: (1)A組屬于________晶體,其熔化時克服的微粒間的作用力是________________。 (2)B組晶體共同的物理性質是________(填序號)。 ①有金屬光澤 ②導電性 ③導熱性 ④延展性 (3)C組中HF熔點反常是由于___________________________________ ______________________________。 (4)D組晶體可能具有的性質是________(填序號)。 ①硬度小 ②水溶液能導電 ③固體能導電 ④熔融狀態(tài)能導電 解析 A組熔點高,而且已知金剛石、硅為原子晶體;B組為金屬晶體,所以應該具備金屬晶體的性質;C組中HF分子間存在氫鍵;D組為離子晶體,具備離子晶體的性質。,原子,共價鍵,①②③④,HF分子間能形成氫鍵,其熔化時需要,消耗的能量更多,②④,3.有A、B、C三種晶體,分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成,對這三種晶體進行實驗,結果如表:,(1)晶體的化學式分別為A________、B________、C____________。 (2)晶體的類型分別是A________________、 B________________、C________________。 (3)晶體中微粒間作用力分別是A____________________、B________________、C________________。 解析 根據A、B、C所述晶體的性質可知,A為離子晶體,只能為NaCl,微粒間的作用力為離子鍵;B應為原子晶體,只能為金剛石,微粒間的作用力為共價鍵;C應為分子晶體,且易溶,只能為HCl,微粒間的作用力為范德華力。,NaCl,C,HCl,離子晶體,原子晶體,分子晶體,離子鍵,共價鍵,范德華力,晶體類型的判斷 1.依據組成晶體的晶格質點和質點間的作用判斷 離子晶體的晶格質點是陰、陽離子,質點間的作用是離子鍵;原子晶體的晶格質點是原子,質點間的作用是共價鍵;分子晶體的晶格質點是分子,質點間的作用為分子間作用力,即范德華力;金屬晶體的晶格質點是金屬陽離子和自由電子,質點間的作用是金屬鍵。,2.依據物質的分類判斷 金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數的鹽類是離子晶體。大多數非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數有機物(除有機鹽外)是分子晶體。常見的原子晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等;常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(常溫除汞外)與合金是金屬晶體。 3.依據晶體的熔點判斷 離子晶體的熔點較高,常在數百至1 000余度。原子晶體熔點高,常在1 000度至幾千度。分子晶體熔點低,常在數百度以下至很低溫度,金屬晶體多數熔點高,但也有相當低的。,4.依據導電性判斷 離子晶體水溶液及熔化時能導電。原子晶體一般為非導體,石墨能導電。分子晶體為非導體,而分子晶體中的電解質(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水,使分子內的化學鍵斷裂形成自由離子也能導電。金屬晶體是電的良導體。 5.依據硬度和機械性能判斷 離子晶體硬度較大或硬而脆。原子晶體硬度大,分子晶體硬度小且較脆。金屬晶體多數硬度大,但也有較低的,且具有延展性。,二、晶體熔、沸點的比較 4.下列分子晶體中,關于熔、沸點高低的敘述中,正確的是( ) A.Cl2I2 B.SiCl4PH3 D.C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3,解析 A、B項屬于無氫鍵存在的分子結構相似的情況,相對分子質量大的熔、沸點高;C項屬于分子結構相似的情況,但存在氫鍵的熔沸點高;D項屬于相對分子質量相同,但分子結構不同的情況,支鏈少的熔、沸點高。 答案 C,5.NaF、NaI和MgO均為離子晶體,有關數據如下表: 試判斷,這三種化合物熔點由高到低的順序是( ) A.①②③ B.③①② C.③②① D.②①③,解析 NaF、NaI、MgO均為離子晶體,它們熔點高低由離子鍵強弱決定,而離子鍵的強弱與離子半徑和離子電荷數有關,MgO中鍵長最短,離子電荷數最高,故離子鍵最強,熔點最高。 答案 B,6.下列各組物質中,按熔點由低到高的順序排列正確的是( ) ①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al A.①③ B.①④ C.②③ D.②④,解析 ①中Hg在常溫下為液態(tài),而I2為固態(tài),故①錯;②中SiO2為原子晶體,其熔點最高,CO是分子晶體,其熔點最低,故②正確;③中Na、K、Rb價電子數相同,其原子半徑依次增大,金屬鍵依次減弱,熔點逐漸降低,故③錯;④中Na、Mg、Al價電子數依次增多,原子半徑逐漸減小,金屬鍵依次增強,熔點逐漸升高,故④正確。 答案 D,7.參考下表中物質的熔點,回答有關問題: (1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點與鹵素離子及堿金屬離子的__________有關,隨著__________的增大,熔點依次降低。 (2)硅的鹵化物的熔點及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點與________________有關,隨著________________增大,______________增大,故熔點依次升高。 (3)鈉的鹵化物的熔點比相應的硅的鹵化物的熔點高得多,這與__________有關,因為___________________________________________ _________,故前者的熔點遠高于后者。,半徑,半徑,相對分子質量,相對分子質量,分子間作用力,晶體類型,鈉的鹵化物為離子晶體,而硅的鹵化物為分子,晶體,解析 分析表中的物質和數據:NaF、NaCl、NaBr、NaI均為離子晶體,它們的陽離子相同,陰離子隨著離子半徑的增大,離子鍵依次減弱,熔點依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四種堿金屬的氯化物均為離子晶體,它們的陰離子相同,陽離子隨著離子半徑的增大,離子鍵逐漸減弱,熔點依次降低。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四種硅的鹵化物均為分子晶體,它們的結構相似,隨著相對分子質量的增大,分子間作用力逐漸增強,熔點依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四種碳族元素的氯化物均為分子晶體。它們的組成和結構相似,隨著相對分子質量的增大,分子間作用力逐漸增強,熔點依次升高。,晶體熔沸點高低的比較 1.不同類型晶體的熔、沸點高低規(guī)律:原子晶體離子晶體分子晶體。 金屬晶體的熔、沸點有的很高,如鎢、鉑等;有的則很低,如汞、鎵、銫等。 2.由共價鍵形成的原子晶體中,原子半徑小的,鍵長短,鍵能大,晶體的熔、沸點高。如:金剛石石英碳化硅硅。 3.離子晶體要比較離子鍵的強弱。一般地說,陰、陽離子的電荷數越多,離子半徑越小,則離子間的作用就越強,其離子晶體的熔、沸點就越高,如熔點:MgOMgCl2NaClCsCl。,4.分子晶體:組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,熔、沸點越高,如熔、沸點:O2N2,HIHBrHCl。組成和結構不相似的物質,分子極性越大,其熔、沸點就越高,如熔、沸點:CON2,在同分異構體中,一般來說,支鏈數越多,熔、沸點越低,如沸點:正戊烷異戊烷新戊烷;芳香烴及其衍生物的同分異構體,其熔、沸點高低順序是“鄰位間位對位”化合物。,特別提醒 (1)若分子間有氫鍵,則分子間作用力比結構相似的同類晶體大,故熔、沸點較高。例如: 熔、沸點:HFHIHBrHCl。 (2)金屬晶體中金屬離子半徑越小,離子電荷數越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高。如熔、沸點:NaNaKRbCs。 (4)根據物質在相同條件下的狀態(tài)不同,熔、沸點:固體液體氣體。例如:SHgO2。,1.原子晶體(金剛石和二氧化硅),考點三 幾種常見的晶體模型,知識梳理,,(1)金剛石晶體中,每個C與另外__個C形成共價鍵,C—C 鍵之間的夾角是109°28′,最小的環(huán)是__元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中,形成的共價鍵有__ mol。 (2)SiO2晶體中,每個Si原子與__個O成鍵,每個O原子與__個硅原子成鍵,最小的環(huán)是_____元環(huán),在“硅氧”四面體中,處于中心的是__原子,1 mol SiO2中含有__mol Si—O鍵。,4,六,2,4,2,十二,Si,4,2.分子晶體 (1)干冰晶體中,每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有___個。 (2)冰的結構模型中,每個水分子與相鄰的__個水分子以氫鍵相連接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成__mol“氫鍵”。,12,,4,2,3.離子晶體 (1)NaCl型:在晶體中,每個Na+同時吸引___個Cl-,每個Cl-同時吸引___個Na+,配位數為___。每個晶胞含___個Na+和___個Cl-。 (2)CsCl型:在晶體中,每個Cl-吸引___個Cs+,每個Cs+吸引___個Cl-,配位數為___。,,6,6,6,4,4,8,8,8,4.石墨晶體 石墨層狀晶體中,層與層之間的作用是________________,平均每個正六邊形擁有的碳原子個數是__,C原子采取的雜化方式是____。,,分子間作用力,2,sp2,5.常見金屬晶體的原子堆積模型,1.(雙選)下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞示意圖(未按順序排序)。與冰的晶體類型相同的是________(填選項字母)。,題組訓練,解析 冰屬于分子晶體,干冰、碘也屬于分子晶體;B為干冰晶胞,C為碘晶胞。 答案 BC,2.(1)將等徑圓球在二維空間里進行排列,可形成密置層和非密置層。在圖1所示的半徑相等的圓球的排列中,A屬于________層,配位數是________;B屬于________層,配位數是________。 (2)將非密置層一層一層地在三維空間里堆積,得到如圖2所示的一種金屬晶體的晶胞,它被稱為簡單立方堆積,在這種晶體中,金屬原子的配位數是________,平均每個晶胞所占有的原子數目是________。,非密置,4,密置,6,6,1,(3)有資料表明,只有釙的晶體中的原子具有如圖2所示的堆積方式。釙位于元素周期表的第______周期第______族,元素符號是________________,最外電子層的電子排布式是____________。,六,ⅥA,Po,6s26p4,3.根據圖回答問題:,,(1)A圖是某離子化合物的晶胞(組成晶體的一個最小單位),陽離子位于中間,陰離子位于8個頂點,該化合物中陽、陰離子的個數比是__________。 (2)B圖表示構成NaCl晶體的一個晶胞,通過想象與推理,可確定一個NaCl晶胞中含Na+和Cl-的個數分別為__________、__________。 (3)釔鋇銅復合氧化物超導體有著與鈣鈦礦相關的晶體結構,若Ca、Ti、O形成如C圖所示的晶體,其化學式為__________。 (4)石墨晶體結構如D圖所示,每一層由無數個正六邊形構成,則平均每一個正六邊形所占有的碳原子數為________,C—C鍵數為__________。 (5)晶體硼的基本結構單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體,如E圖。其中含有20個等邊三角形和一定數目的頂角,每個頂角上各有1個原子。試觀察E圖,推斷這個基本結構單元所含硼原子個數、鍵角、B—B鍵的個數依次為__________、__________、__________。,1∶1,4,4,CaTiO3,2,3,12,60°,30,- 配套講稿:
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