山东省单县职高2013-2014年高中化学 第3章 晶体结构与性质教案（打包4套）新人教版选修3
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山东省单县职高2013-2014年高中化学 第3章 晶体结构与性质教案（打包4套）新人教版选修3,山东省,单县,职高,年高,化学,晶体结构,性质,教案,打包,新人,选修
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1 山东省单县职高 2013新人教版选修 3 教材分析： 本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生的学习有一定的理论基础。本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题 晶体和非晶体。而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点，进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。 学习目标 知识梳理 一、晶体与非晶体 _. (1)_,(2)_, (3)_ 3. 自范性 微观结构 晶体 非晶体 _,而非晶体的熔点 _,区分晶体与非晶 体最可靠的科学方法是 _. 二、晶胞 _是晶胞。 方法导引 晶胞中粒子数的计算方法： 了解晶体的初步知识 ,知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。 知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成。 培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。 2 晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类 原子的最简个数比。解答这类习题，通常采用分摊法。 在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。 2计算方法 位置 顶点 棱边 面心 体心 贡献 1/8 1/4 1/2 1 例 1水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165璃态的水无固态形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的 密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是 ( ) 积缩小 积膨胀 C. 玻璃态是水的一种特殊状态 D. 玻璃态水是分子晶体 解析： 这是一道信息题，从题给信息知玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，故 A、 B 错误。又只、知玻璃态的水无固定形态，不存在晶体结构，故 答案： D 例 2最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛 3 原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。 解析：考察学生对晶体结构、分子结构概念的理解、运用能力。解题关键：本题是送给粗心同学的“礼物”，一些在省初赛中得分较高的同学，包括部分后来冲进冬令营的同学都在此题“载了跟头”。从题目本身来看，本题图形“就是” 胞的图形，按顶点算 1/8，棱中点算 1/4，面心算 1/2，中心算 1 的规则很快可算出 l=1:1，或一部分同学甚至已 记住答案，就是 1:1，所以，阅卷发现相当多的考生答案为 分考生把该分子当成晶体结构的一部分。其实，本题命题者一开始就清楚交待：它是一个小分子，而非像 体那样的巨型分子。所以，审题清楚对考生来说是至关重要的。 答案： 例 3钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为右图，它的化学式是（ ） 析 ：结合识图考查晶体结构知识及空间想像能力。解题关键：由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用是解题的关键。仔细观 察钛酸钡晶体结构示 意图可知： 全属于该晶胞； 8个顶点，每个 与之相连的 8个立方体所共用，即只有 1/8属于该晶胞； 2 条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个 。即晶体中 i:O=1:(81/8):(121/4)=1:1:3 。 如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤 立的如题图所示的结构，就会错选 C 答案： D 基础训练 ( ) A. 有否自范性 构 、 B、 C 三种元素，其排列方式如图所示 (其中前后两面心上的 ，O a 4 晶体中 A、 B、 ) :1 :1 :1 :3 月，未经武（ 授等发现钛钡铜氧化合物在 90该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（ ） x x x x 31 g 白磷分子中存在的共价键数目为（ ）A 4 B C A D A 5某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最 基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于 8个顶点，该离子化合物中，阴、 阳离子个数比是（ ） A、 1 8 B、 1 4 C、 1 2 D、 1 1 ） A、 2 B、 3 C、 4 D、 6 一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为 （ ） A B C D 5 ） A 单晶一般都有各向异性 B 晶体有固定的熔点 C 所有晶体都有一定的规整外形 D 多晶一般不表现各向异性 晶胞，凡处于立方体顶点的微粒，同时为 个晶胞共有；凡处于立方体棱上的微粒，同时为 个晶胞共有；凡处于立方体面上的微粒，同时为 个晶胞共有；凡处于立方体体心的微粒，同时为 个晶胞共有。 超导化合物 晶胞结构。请回答： (1)该化合物的化学式为 。 (2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个。 12右图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 的结构可表示为 二聚硅酸根离子 中，只有硅氧键，它的结构可表 示为 6 。 子周围紧邻的 子有 _个 在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到 子的中心，则在这个正方形的平面上有 _个 体结构图，图中直线交点处为 体中 不考虑体积的大小 )。 (1)请将其代表 用笔涂黑圆点，以完成 (2)确定晶体的晶胞，分析其构成。 (3)从晶胞中分 围 与它最近时且距离相等的 有多少个 ? 拓展提高 1996年诺贝化学奖授予对发现 60 分子是形 如球状的多面体 (如图 )，该结构的建立基于以下考虑： 个碳原子形成化学键； 多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理： 顶点数面数棱边数 2 据上所述，可推知 2个五边形和 20个六边形， 0。 请回答下列问题： 7 60与金刚石相比较，熔点较高者应 是 _，理由是： _. 60 跟 一定条件下，能否发生反应生成 “可能”或“不可能” )_，并简述其理由： _。 定 。 18. 它的分子结构模型可以与 过计算确定 参考答案 4、 2、 1 x:y 4:3 a： b 1： 1 4 个 c 4 个 d 处于晶胞中心的 x 或 a 为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为 8 个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以 x:y l： 6 1 8 4： 3； a:b=1:8 1 8 1： 1；丙晶胞中 2 1 4+1 4(个 )； 1 8+6 1 2 4(个 ) 这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为 1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为 81/8=1 个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为 1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为121/4=3 个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以 ，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为： 1、 3、 一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的 ,与它共棱的离子都是二个 ，所以，共 6个。 8 答案 ： (1)该化 合物的化学式为 (2) 6个 2 4个 15. 金刚石 金刚石属原子晶体 ,而固体 故金刚石熔点较高 . 16. 可能 因 0 个双键 ,与极活泼的 601/2（ 3*60） =90 也可由欧拉定理计算键数 (即棱边数 ):60+(12+20)0 900 70分子中五边形数为 x,六边形数为 解得 :五边形数 x=12,六边形数 y=25 1 山东省单县职高 2013新人教版选修 3 学习目标 知识梳理 (1)分子间作用力 _；又称范德华力。分子间作用力存在于 _之间。 (2)影响因素：分子的极性 组成和结构相似的 (1)定义： _ (2)构成微粒 _ (3)粒子间的作用力： _ (4)分子晶体一般物质类别 _ (5)分子晶体的物理性质 _ 邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 _；。 _， (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 _ 原因 _。 _等。 方法导引 (1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。 2 对分子晶体 ,构成晶体的微粒是 _，微粒间的相互作用是 _； 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。原子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多 （ 3）依据物质的分类判断 金属氧化物（如 强碱（如 ）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除 酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。 2晶体熔、沸点比较规律： （ 1）不同晶体类型的物质：原子晶体 分子晶体 。 （ 2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内 部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。 原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石 碳化硅 晶体硅。 分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点： 2, 成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点： 2。 由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为： 原子晶体共价键键能键长原子半径 分子晶体分子间作用力相对分子质量 例 1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 ( ) 解析：干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。 仅存在离子键，还存在 H 键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。 答案： B 例 2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 3823 1683 2573 3 沸点 5100 2628 2823 硬度 10 晶体硼的晶体类型属于 _晶体，理由是 _。 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 过视察图形及推算，此晶体体结构单元由 _个硼原子构成。其中 B _。 解析 原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介 于晶体 金刚石之间，而金刚石和晶体相邻与 为原于晶体。 每个三角形的顶点被 5 个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到 1/5，每个三角形中有 3 个这样的点，且晶体 B 中有 20 个这样的角形，因此，晶体 B 中这样的顶点 (B 原子 )有 3/5 20=12个。又因晶体 以键角为 60 例 3石墨的片层结构如右图 1所示：试回答： （ 1）片层中平均每个六元环含碳原子数为 个。 （ 2）在 片层结构中，碳原子数、 C 元环数之比 为 【解析】在石墨的片层结构中，我们以一个六元环为研究对象，由于碳原子为三个六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为 6 1/3 2；另外碳碳键数为二个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键数为 6 1/2 3。 【答案】（ 1） 2 （ 2） 2:3:1 基础训练 4 1下列晶体中属于原子晶体的是 ( ) A. 氖 B食盐 C干冰 D金刚石 2下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是 ( ) A固态氢 B固态氖 C磷 D三氧化硫 ( ) 有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是 ( ) 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 ( ) 键能无关的变化规律是 ( ) 熔点依次减低 点逐渐升高 2O 的熔、沸点 7在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个 ) A 6个 120 B 5个 108 C 4个 109 28 D 6个 109 28 8结合课本上干冰晶体图分析每个 ) A 6 B 8 C 10 D 12 9干冰和二氧化硅晶体同属 A 元素的最高价氧化物，它们的熔沸点差别很大的原因是 ( ) A二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量 B C、 i、 C干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D干冰易升华，二氧化硅不能 一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为 列说法正确的是 ( ) 固体为离子晶体 20 ) 5 是气态物质 溶于水 每一层内；每一个碳原于都跟其他 3 个碳原子相结 合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中 7个六元环完全占有的碳原子数是 ( ) 氨反应可生成化合物 。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅 （ 固体，氧化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是 ( ) A. 原子晶体 B. 分子晶 体 C. 离子晶体 D. 金属晶体 美国科学杂志报道：在超高压下，科 学家用激光器将 800K，成功制得了类似石英的 列关于 ) A. 晶体中 C、 2 B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C. 晶体中 C O 80 D. 晶体中 C、 电子结构 15、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是 ( ) A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶 C、冰和干冰 D、萘和蒽 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. 拓展提高 17右图为金刚石的晶体结构。每个 C 原子、每条 C C 键被多少个六 元环共用？ 18右图为晶体硼的基本结构单元，已知它为正二十面体 有二十个等边三角 形和 6 一定数目的顶角 ，每一个顶点各有一个硼 原 子，通过观察，此基本结构单元由 多少硼原子构成？ 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 13000 (1)氮化硅晶体属于 _晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 原子， 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 _. (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为 _. 第二节 分子晶体与原子晶体 答案 .解析 干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。 仅存在离子键，还存在 H 也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。故只有 。 6.解析 稳定性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。 子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。 、沸点逐渐降低由分子间作用力决定。 2选 C、 D。 7 D 根据金刚石的棱型结构特点可知最小环上碳原子数为 6个，任意两个 C 0928 8 D 根据干冰结构特点，干冰晶体是一种立方面心结构，每个 2个 (同层 4 个，上层 4个，下层 4 个 ) 15解析：本题考查由物理性质特征推知晶体类型以及如何区别不同晶体的微粒间作用力。此题为信息迁移题，解答时先由氮化硅的性质（超硬、耐磨、耐高温），可推知是原子晶体。原子晶体熔化时，要克服共价键。然后分析比较各选项。答案 B。 16 解析 此题是给出新情境的信息迁移题。给出的新情景。是碳化硅的一种晶体具有类似金刚石的结构；此题的考查内容，是化学键与晶体结构。所列三种晶体均是原子晶体，结构相似，晶体内 7 的 结 合 力 是 呈 空19 解析 （ 1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是 一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。 （ 2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 原子 , 时每个原子都满足 8电子稳定结 构，因此氮化硅的化学式为 强热 （ 3） 3 26 12 1 山东省单县职高 2013属晶体教案 新人教版选修3 学习目标 知识梳理 子之间以 _相互结合 构成金属晶体的粒子是 _和 _. 金属钠的熔点较低 ,硬度较小 ,而 _是熔点最高 ,硬度最大的金属 ,这是由于 _的缘故 . 铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。在 铝 硅 铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是_。 _. 金属的热导率随温度升高而降低是由于_. 4. 金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密 置层 ,其配位数分别为 _和 _. _里堆积而成 种基本模式 ,分别是 _,_,_,_. 金属晶体的最密堆积是 _,配位数是 _. 方法导引 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 金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低 ( )，而钨的熔点高达 3410这 知道金属键的涵义 能用金属键理论解释金属的物理性质 能列举金属晶体的基本堆积模型 了解 金属晶体性质的一般特点 理解金属晶体的类型与性质的关系 2 是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别 一般情况下 (同类型的金属晶体 )，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高例如，熔点： s 例 1 金属的下列性质中和金属晶体无关的是 （ ） A良好的导电性 B反应中易失电子 C良好的延展性 D良好的导热性 解析：备选答案 A、 C、 D 都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关 答案： B 例 ） A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B、金属元素在一般化合物中只显正价 C、金属元素在不同的化合 物中的化合价均不同 D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体 解析： A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如 B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。 C、金属元素有的有变价，有的无变价，如 D、金属汞常温下为液体。 答案： B。 3 例 属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强由此判断下列说法错误的是 ( ) A镁的硬度大于铝 B镁的熔沸点低于钙 C镁的硬度大于钾 D钙的熔沸点高于钾 解析：价电子数 子半径 以 金属键更强，所以 A 的说法错误 原子半径 以金属键的强弱 以 B 的说法错误价电子数K，原子半径 K，所以 C 的说法正确价电子数 K，原子半径 K，所以 D 的说法也正确 答案： 基础训练 1下列有关金属元素的特征叙述正确的是 ( ) A金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性 D金属元素的化合价一定显正价 C金属元素在不同化合物中的化合价均不相同 D金属元素的单质在常温下均为金属晶体 2下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 ( ) A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 B金属元素在化合物中一定显正价 C金属元素在不同化合物中的化合价均不同 D金属 单质在常温下都是金属晶体 3金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 ( ) A易导电 B易导热 C有延展性 D易锈蚀 4下列晶体中由原子直接构成的单质有 ( ) A白磷 B氦 C金刚石 D金属镁 5金属具有延展性的原因是 ( ) A金属原子半径都较大，价电子较少 B金属受外 力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用 C金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快 D自由电子受外力作用时能迅速传递能量 6下列说法不正确的是 ( ) 4 A金属单质的熔点一定比非金属单质高 B离子晶体中不一定 含有金属元素 C在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子 D含有金属元素的离子不一定 是阳离子 7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金属原子间产生相互作用 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 8 关于金属元素的特征，下列叙述正确的是 ( ) 金属元素的原子只有 还原性，离子只有氧化性 金属元素在化合物中一般显正价 金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱 金属元素只有金属性，没有非金属性 价电子越多的金属原子的金属性越强 A B C D全部 9金属 的下列性质中，与自由电子无关的是 ( ) A密度大小 B容易导电 C延展性好 D易导热 10下列有关金属的叙述正确的是 ( ) A金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性 B金属元素的化合价 般表现为 正 价 C熔化状态能导电的物质 定是金属的化合物 D金属元素的单质在常温 下 均为金属晶体 ( ) A原子晶体中可能存在离子键 B分子晶体中不可能存在氢键 C在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子 D金属晶体导电是金属离子所致 ） 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 13下列叙述正确的是 （ ） 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 含有共价键 5 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键 18 的元素中，其单质属于金属晶体的有 ，属于分子晶体的有 ，属于原子晶体的有 15. 简要填空： (1)金属导电是 _的 结果 (2)金属导热是 _的结果 (3)金属抽成丝或压成薄板是金属受到外力作用，紧密堆积的原子 (离子 )层发生了_，而金属离子和自由电子之间的 _没有改变 16. 碱金属单质的熔点顺序为 K 用金属晶体结构的知识加以解释 17.在金属晶体中存在的粒子是 _和 _通过 _形成的单质晶体叫做金属晶体 18. (1)请描述金属晶体中自由电子的存在状态 答： _ (2)请说明金属晶体中自由电子所起的作用 答： _ 19. 金属导电靠 _，电解质溶液导电靠 _;金属导电能力随温度升高而_, 溶液导电能力随温度升高而 _. 面心立方体 ” （注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由 _个金属原子组成的。 拓展提高 知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示若铁原 子的半径为 ，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中_m 6 22. 某些金属晶体 (原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。 ： （ 1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？ （ 2） n 第三节 金属晶体 基础训练 参考答案 1 B 2 B 3 D 4 B 6 C 8 B 9 A 10 B 11. C 12. B 13. B S、 C、 B 由电子；金属键 18. (1)自由电子均匀地分布在整 个晶体中，被许 多金属离子所共有 (2)使金属阳离子结合在一起形成晶体 ; 使金属晶体具有导电性、导热性和延展性 19. 自 由电子；自由离子；减弱；增强 20. 4 21 提示： 222 2102 （ 22. 依题意画出侧面图，设正立方体边长为 a，则体积为 7 原子半径42，每个正立方体包括金属原子 81 8+61/2 4(个 )，球体体积共 4 ,2(34 33 空间利用率为： %74%a a. （ 1）方法 1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数： 6 1/3=2； 方法 2：利用点、线、面的关系，每个碳原子提供的边数： 3 1/2=(61/2)/ （ 2） (n/12). 1 山东省单县职高 2013子晶体教案 新人教版选修3 学习目标 知识梳理 1构成离子晶体的粒子是 ，粒子之间的相互作用是 ，这些粒子在晶体中 (能或不能 )自由移动，所以离子晶体 (能或不能 )导电 2. 离子晶体 中的配位数是指 _. 子晶体 结构的重要因素 离子晶体 的结构还取决于 _. 4. 离 子晶体 的晶格能的定义是 晶格能是最能反映 _的数据 . 5. 晶格能越大 ,形成的 离子晶体 _,而且熔点 _,格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系一般是：离子电荷高，晶格能 ，离子半径大，晶格能 。 方法导引 子晶体、分子晶体和金属晶体的比较 晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体 晶体质点 （粒子） 原子 分子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒 子 间 作 用（力） 共价键 分子间作用力 复杂的静电作用 离子键 熔沸点 很高 很低 一般较高，少部分低 较高 硬度 很硬 一般较软 一般较硬，少部 较硬 能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱 能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别 2 分软 溶解性 难溶解 相似相溶 难溶（ 与水反应） 易溶于极性溶剂 导电情况 不导电 （除硅） 一般不导电 良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电 实例 金刚石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、纯硫酸、 ) 2物质熔沸点的比较 不同类晶体：一般情况下，原子晶体 离子晶体 分子晶体 同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。 四种晶体熔、沸点对比规律 离子晶体：结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶 体中，离子半径小 (或阴、阳离子半径之和越小的 )，键能越强的熔、沸点就越高。如 的熔、沸点依次降低。 离子所带电荷大的熔点较高。如： 分子晶体：在组成结构均相似 的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大熔点也高。如： 、沸点升高。但结构相似的分子晶体，有氢键存在熔、沸点较高。 原子晶体：在原子晶体中，只要成键原子半径小，键能大的，熔点就 高。如金刚石、金刚砂 (碳化硅 )、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。 金属晶体：在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径越小，其熔、沸点也就越高。如 A 的 A 的 、沸点就依次降低。而在同一主族中，金属原子半径越小的，其熔沸点越高。 常温常压下状态 熔点：固态物质 液态物质 沸点：液态物质 气态物质 在学习晶体时和在一些考试中，我们会遇到这样一类试题：题目中给出晶体的 部分 (称为晶胞 )的图形，要求我们确定晶体的化学式求解这类题，通常采用均摊 法 3 均摊法是先求出给出的图形 (晶胞 )中平均拥有的各种粒子 (离子或原子 )的数目，再计算各种粒子数目的比值，从而确定化学式 均摊法有如下规则，以 晶胞为例： 处于顶点的粒子，同时为 8个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/8给该晶胞 处于棱上的粒子，同时为 4个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/4给该晶胞 处于面上的粒子，同时为 2个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/2给该晶胞 处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞 由此算出在 含 ： 414112 含 ： 4216818 故 目之比为 1 1 例题解析 例 以证明某化合物内一定存在离子键的是 ( ) A、可溶于水 B、具有较高的熔点 C、水溶液能导电 D、熔融状态能导电 解析：本题考查对化 学键 要化合物中存在离子键必 为离子晶体，而离子晶体区别其它晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故 于 价化合物如： 可能为原子晶体，如 以是共价化合物如硫酸等。 答案 : D 例 答下列问题。 物 质 点（） 995 801 755 651 801 776 715 646 物 质 4 熔点（） 20 15 (1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的 _ 有关 ,随着 增大 ,熔点依次降低 . (2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与 有关 ,随着 增大 , 增强，熔点依次升高 . (3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多 ,这与 有关 ,因为一 般 比 熔点高 . 解析：本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及 分析数据进行推理的能力。 （ 1）表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为 素与 A 元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。 （ 2）分析比较离子晶体熔点高低的影响因素： 物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力 离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是 r（ r(r(r(说明熔点随卤素阴离子半径的增大而减小。又从碱金属的氯化物进行比较：碱金属阳离子半径是 r（ r(K+)r(r(，说明熔点随碱金属阳离子半径的增大而减小。 （ 3）分析比较分子晶体熔点高低的影响因素： 分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。 从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从 明熔点随化学式的式量的增加而增大。 由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯 化物具有相似的结构，从 明熔点随化学式的式量的增加而增大。 答案：第一问 半径，半径 第二问：相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。 第三问：晶体类型，离子晶体，分子晶体。 例 3.（ 1）中学化学教材中图示了 向三维空间延伸得到完美晶体。 化镍）晶体的结构与 同， 最临近 a 10算 体的密度（已知 5 （ 2）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所示的缺陷：一个 缺，另有两个 两个 取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中 氧化镍样品组成 计算该晶体中 与 离子个数之比。 解析 :（ 1）如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有 4 18=12（个），所以 1体中应含有此结构的数目为 1023 12=1023（个），又因一个此结构的体积为（ a 103, 所以 1体积为 1023（ a 103 ,以 8 3 36 2 . 3( 1 0 ) （ g/ （ 2）解法一（列方程）：设 1 x y 则得 x+y=个数守恒 ) 3x+2y=2 (电荷守恒 ) 解得 x= y= n ( ： n( = 6 ： 91 解法二（十字交叉）：由化学式 ，则有 3 / 2 n ( ： n( = 6 ： 91。 解法三 直接分析 法 依题意，一个 缺，另有两个 两个 代。由 知，每 100 个氧 离子，就有 97个镍离子，有三个 缺，也就有 6个 取代，所以 6个， 971个。即 比为 6： 91。 解法四 鸡兔同笼发 从 如有 100 个氧离子，就有 97 个镍离子，假设这 97个镍离子都是 +2 价，那么正价 6 总和为 194价，负价总和为 200价。为什么还差 +6价呢？ 这是因为多假设 6 个 +2 价的镍离子。实际上有 个、 1 个。所以 个数比为 6：91。 说明：求解晶体结构计算题，空间三维立体想象是关键。要运用分割、增补等手段。借此类题的中心思想是把化学问题抽象成数学问题来解决。 基础训练 1. 由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为 78/126，其阴离子只有过氧离子 ()和超氧离子 ()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 2食盐晶体如右图所示 。在晶体中， 表示 表示 已知食盐的密度为 g / g / 伏加德罗常数为 N，则在食盐晶体里 间距大约是 A 3 2NM B 3 2 NM A 3 2MN D 3 8 NM 3下列物质中，含有共价键的离子晶体是 ( ) A B D 实现下列变化，需克服相同类型作用力的是 ( ) A石墨和干冰的熔化 B食盐和冰醋酸的熔化 C液溴和水的汽化 D纯碱和烧碱的熔化 5下列性质中，能较充分说明某 晶体是离子晶体的是 ( ) A具有高的熔点 B固态不导电，水溶液能导电 C可溶于水 D固态不导电，熔化状态能导电 6下列叙述中正确的是 ( ) A离子晶体中肯定不含非极性共价键 B原子晶体的熔点肯定高于其他晶体 C由分子组成的物质其熔点一定较低 D原子晶体中除去极性共价键外不可能存在其他类型的化学键 7 A、 B、 C 三种元素，其排列方式如右图所示（其中前后两面心上的 B 原子不能画出），晶体中 A、 B、 ( ) A 1： 3： 1 B 2： 3： 1 C 2： 2： 1 D 1： 3： 3 克服相同类型作用力的是 ( ) A碘和干冰升华 B二氧化硅和生石灰熔化 C氯化钠和铁熔化 D苯和乙烷蒸发 学键类型相同，晶体类型也相同的是 ( ) A B 2O C D 一种晶体的晶胞，该离子晶体的化学式为（ ） A B C D 1实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（ ） A水晶和干冰的熔化 B食盐和冰醋酸的熔化 C液溴和液汞的汽化 D纯碱和烧碱的熔化 ，日本科学家发现了便于应用、可把阻抗降为零的由硼和镁两种元素组成的超导材料。这是 27 年来首次更新了金属超导体的记录，是目前金属化合物超导体的最高温度。该化合物也因此被美国科学杂志评为 2001 年十大科技突破之一。图为该化合物 的晶体结构单元示意图：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子， 6 个硼原子位于棱柱内。则
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