高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第12章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）第3講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件 新人教版.ppt

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,第十二章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修),,第三講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),[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(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 2．了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構(gòu)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(zhì)。,1．晶體與非晶體 (1)晶體與非晶體的區(qū)別。,考點(diǎn)一 晶體的常識(shí),知識(shí)梳理,周期性有序,無(wú)序,(2)得到晶體的途徑。 ①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。 ②氣態(tài)物質(zhì)不經(jīng)液態(tài)直接凝固。 ③溶質(zhì)從溶液中析出。 (3)晶體的特點(diǎn)。 ①外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的__________性。 ②晶體的許多物理性質(zhì)(如強(qiáng)度)表現(xiàn)出________性。 ③晶體具有______性，即晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)____________的性質(zhì)。 (4)區(qū)別晶體和非晶體的方法。 ①熔點(diǎn)法：______的熔點(diǎn)較固定，而________沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。 ②________________：當(dāng)單一波長(zhǎng)的X-射線(xiàn)通過(guò)晶體時(shí)，會(huì)在記錄儀上看到____________________，而非晶體則沒(méi)有。,高度有序,各向異,自范,幾何多面體,晶體,非晶體,X-射線(xiàn)衍射法,分立的斑點(diǎn)或譜線(xiàn),2．晶胞 (1)概念。 描述晶體結(jié)構(gòu)的__________。 (2)晶體中晶胞的排列——無(wú)隙并置。 ①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)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(cuò)誤的劃“×” (1)固態(tài)物質(zhì)一定是晶體( ) (2)冰和固態(tài)碘中相互作用力相同( ) (3)晶體內(nèi)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(gòu)型示意圖：(●陽(yáng)離子，○陰離子)以M代表陽(yáng)離子，以N表示陰離子，寫(xiě)出各離子晶體的組成表達(dá)式： A________、B________、C________。,題組訓(xùn)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(gè)晶胞中，Zn2＋的數(shù)目為_(kāi)_______。 (2)該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_______。 解析 一個(gè)晶胞中Zn2＋的數(shù)目＝1(8個(gè)頂點(diǎn))＋3(6個(gè)面心)＝4，S2－的數(shù)目＝4(4個(gè)體心)。,4,ZnS,3．F、K和Ni三種元素組成的一個(gè)化合物的晶胞如圖所示。 (1)該化合物的化學(xué)式為_(kāi)_________________；Ni的配位數(shù)為_(kāi)_______。 (2)列式計(jì)算該晶體的密度_____________________________________ g·cm－3。,,K2NiF4,6,4,XY2或Y2X,,,(2)非長(zhǎng)方體形(正方體形)晶胞中粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)對(duì)六邊形的貢獻(xiàn)為1/3。 2．晶體的密度及微粒間距離的計(jì)算 若1個(gè)晶胞中含有x個(gè)微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質(zhì)量為xM g(M為微粒的相對(duì)“分子”質(zhì)量)；又1個(gè)晶胞的質(zhì)量為ρ a3 g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為ρ a3NA g，因此有xM＝ρ a3NA。,1．四類(lèi)晶體的比較,考點(diǎn)二 四種晶體性質(zhì)比較,知識(shí)梳理,分子,原子,金屬陽(yáng)離子、 自由電子,陰、陽(yáng)離子,分子間作用力,共價(jià)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(shù)：離子所帶電荷數(shù)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(zhì)的關(guān)系： 晶格能越大，形成的離子晶體越_____，且熔點(diǎn)越高，硬度越____。,kJ·mol－1,大,小,穩(wěn)定,大,判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×” (1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子( ) (2)在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子( ) (3)原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高( ) (4)分子晶體的熔點(diǎn)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(lèi)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(xiàng)字母回答下列問(wèn)題： (1)屬于原子晶體的化合物是________。直接由原子構(gòu)成的晶體是________，直接由原子構(gòu)成的分子晶體是________。 (2)由極性分子構(gòu)成的晶體是________，含有共價(jià)鍵的離子晶體是________，屬于分子晶體的單質(zhì)是________。 (3)在一定條件下能導(dǎo)電而不發(fā)生化學(xué)變化的是________，受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是________，需克服共價(jià)鍵的是________。,題組訓(xùn)練,A,AEH,E,B,F,DE,G,BD,AH,解析 首先正確的判斷晶體類(lèi)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(dǎo)電時(shí)僅有自由電子在外加電場(chǎng)作用下發(fā)生定向移動(dòng)，屬物理變化。,2．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：,據(jù)此回答下列問(wèn)題： (1)A組屬于________晶體，其熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是________________。 (2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號(hào))。 ①有金屬光澤 ②導(dǎo)電性 ③導(dǎo)熱性 ④延展性 (3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于___________________________________ ______________________________。 (4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號(hào))。 ①硬度小 ②水溶液能導(dǎo)電 ③固體能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 解析 A組熔點(diǎn)高，而且已知金剛石、硅為原子晶體；B組為金屬晶體，所以應(yīng)該具備金屬晶體的性質(zhì)；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(zhì)。,原子,共價(jià)鍵,①②③④,HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)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(duì)這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表：,(1)晶體的化學(xué)式分別為A________、B________、C____________。 (2)晶體的類(lèi)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(jù)A、B、C所述晶體的性質(zhì)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(yīng)為原子晶體，只能為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C應(yīng)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(jià)鍵,范德華力,晶體類(lèi)型的判斷 1．依據(jù)組成晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)間的作用判斷 離子晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)是陰、陽(yáng)離子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是離子鍵；原子晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)是原子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)是分子，質(zhì)點(diǎn)間的作用為分子間作用力，即范德華力；金屬晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)是金屬陽(yáng)離子和自由電子，質(zhì)點(diǎn)間的作用是金屬鍵。,2．依據(jù)物質(zhì)的分類(lèi)判斷 金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類(lèi)是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(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(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。常見(jiàn)的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見(jiàn)的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)(常溫除汞外)與合金是金屬晶體。 3．依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷 離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至1 000余度。原子晶體熔點(diǎn)高，常在1 000度至幾千度。分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低溫度，金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹?4．依據(jù)導(dǎo)電性判斷 離子晶體水溶液及熔化時(shí)能導(dǎo)電。原子晶體一般為非導(dǎo)體，石墨能導(dǎo)電。分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電。金屬晶體是電的良導(dǎo)體。 5．依據(jù)硬度和機(jī)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(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。,二、晶體熔、沸點(diǎn)的比較 4．下列分子晶體中，關(guān)于熔、沸點(diǎn)高低的敘述中，正確的是( ) A．Cl2I2 B．SiCl4PH3 D．C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3,解析 A、B項(xiàng)屬于無(wú)氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況，相對(duì)分子質(zhì)量大的熔、沸點(diǎn)高；C項(xiàng)屬于分子結(jié)構(gòu)相似的情況，但存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高；D項(xiàng)屬于相對(duì)分子質(zhì)量相同，但分子結(jié)構(gòu)不同的情況，支鏈少的熔、沸點(diǎn)高。 答案 C,5．NaF、NaI和MgO均為離子晶體，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表： 試判斷，這三種化合物熔點(diǎn)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?nèi)埸c(diǎn)高低由離子鍵強(qiáng)弱決定，而離子鍵的強(qiáng)弱與離子半徑和離子電荷數(shù)有關(guān)，MgO中鍵長(zhǎng)最短，離子電荷數(shù)最高，故離子鍵最強(qiáng)，熔點(diǎn)最高。 答案 B,6．下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)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(cuò)；②中SiO2為原子晶體，其熔點(diǎn)最高，CO是分子晶體，其熔點(diǎn)最低，故②正確；③中Na、K、Rb價(jià)電子數(shù)相同，其原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔點(diǎn)逐漸降低，故③錯(cuò)；④中Na、Mg、Al價(jià)電子數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，金屬鍵依次增強(qiáng)，熔點(diǎn)逐漸升高，故④正確。 答案 D,7．參考下表中物質(zhì)的熔點(diǎn)，回答有關(guān)問(wèn)題： (1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與鹵素離子及堿金屬離子的__________有關(guān)，隨著__________的增大，熔點(diǎn)依次降低。 (2)硅的鹵化物的熔點(diǎn)及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點(diǎn)與________________有關(guān)，隨著________________增大，______________增大，故熔點(diǎn)依次升高。 (3)鈉的鹵化物的熔點(diǎn)比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點(diǎn)高得多，這與__________有關(guān)，因?yàn)開(kāi)__________________________________________ _________，故前者的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于后者。,半徑,半徑,相對(duì)分子質(zhì)量,相對(duì)分子質(zhì)量,分子間作用力,晶體類(lèi)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(zhì)和數(shù)據(jù)：NaF、NaCl、NaBr、NaI均為離子晶體，它們的陽(yáng)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(diǎn)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(yáng)離子隨著離子半徑的增大，離子鍵逐漸減弱，熔點(diǎn)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(jié)構(gòu)相似，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，熔點(diǎn)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(jié)構(gòu)相似，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，熔點(diǎn)依次升高。,晶體熔沸點(diǎn)高低的比較 1．不同類(lèi)型晶體的熔、沸點(diǎn)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(diǎn)有的很高，如鎢、鉑等；有的則很低，如汞、鎵、銫等。 2．由共價(jià)鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的，鍵長(zhǎng)短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高。如：金剛石石英碳化硅硅。 3．離子晶體要比較離子鍵的強(qiáng)弱。一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgOMgCl2NaClCsCl。,4．分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：O2N2，HIHBrHCl。組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，分子極性越大，其熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：CON2，在同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔、沸點(diǎn)越低，如沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷新戊烷；芳香烴及其衍生物的同分異構(gòu)體，其熔、沸點(diǎn)高低順序是“鄰位間位對(duì)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(jié)構(gòu)相似的同類(lèi)晶體大，故熔、沸點(diǎn)較高。例如： 熔、沸點(diǎn)：HFHIHBrHCl。 (2)金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高。如熔、沸點(diǎn)：NaNaKRbCs。 (4)根據(jù)物質(zhì)在相同條件下的狀態(tài)不同，熔、沸點(diǎn)：固體液體氣體。例如：SHgO2。,1．原子晶體(金剛石和二氧化硅),考點(diǎn)三 幾種常見(jiàn)的晶體模型,知識(shí)梳理,,(1)金剛石晶體中，每個(gè)C與另外__個(gè)C形成共價(jià)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(jià)鍵有__ mol。 (2)SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與__個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與__個(gè)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(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子有___個(gè)。 (2)冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的__個(gè)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(gè)Na＋同時(shí)吸引___個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引___個(gè)Na＋，配位數(shù)為_(kāi)__。每個(gè)晶胞含___個(gè)Na＋和___個(gè)Cl－。 (2)CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引___個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引___個(gè)Cl－，配位數(shù)為_(kāi)__。,,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(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是__，C原子采取的雜化方式是____。,,分子間作用力,2,sp2,5．常見(jiàn)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(lèi)型相同的是________(填選項(xiàng)字母)。,題組訓(xùn)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(jìn)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(shù)是________；B屬于________層，配位數(shù)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(chēng)為簡(jiǎn)單立方堆積，在這種晶體中，金屬原子的配位數(shù)是________，平均每個(gè)晶胞所占有的原子數(shù)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(hào)是________________，最外電子層的電子排布式是____________。,六,ⅥA,Po,6s26p4,3．根據(jù)圖回答問(wèn)題：,,(1)A圖是某離子化合物的晶胞(組成晶體的一個(gè)最小單位)，陽(yáng)離子位于中間，陰離子位于8個(gè)頂點(diǎn)，該化合物中陽(yáng)、陰離子的個(gè)數(shù)比是__________。 (2)B圖表示構(gòu)成NaCl晶體的一個(gè)晶胞，通過(guò)想象與推理，可確定一個(gè)NaCl晶胞中含Na＋和Cl－的個(gè)數(shù)分別為_(kāi)_________、__________。 (3)釔鋇銅復(fù)合氧化物超導(dǎo)體有著與鈣鈦礦相關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)，若Ca、Ti、O形成如C圖所示的晶體，其化學(xué)式為_(kāi)_________。 (4)石墨晶體結(jié)構(gòu)如D圖所示，每一層由無(wú)數(shù)個(gè)正六邊形構(gòu)成，則平均每一個(gè)正六邊形所占有的碳原子數(shù)為_(kāi)_______，C—C鍵數(shù)為_(kāi)_________。 (5)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)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(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有1個(gè)原子。試觀察E圖，推斷這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元所含硼原子個(gè)數(shù)、鍵角、B—B鍵的個(gè)數(shù)依次為_(kāi)_________、__________、__________。,1∶1,4,4,CaTiO3,2,3,12,60°,30,