2020版高三化学总复习第3讲晶体结构与性质课件苏教版选修.pptx

第3讲 晶体结构与性质,-2-,考纲要求:1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。 3.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 6.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。 7.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。,-3-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,导学诱思 下列有关晶体的说法中正确的是 。 凡是有规则外形的固体一定是晶体 晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性 熔融态物质凝固就得到晶体 晶体有一定的熔、沸点 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法:是否具有固定的熔、沸点,晶体和晶胞,-4-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.晶体与非晶体,有,无,有,无,固定,不固定,-5-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.晶胞 (1)晶胞:是描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体与晶胞的关系:整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“ ”而成,晶胞是晶体结构中的基本重复单元,晶胞的结构可以反映晶体的结构。 (3)晶胞中粒子数目的计算均摊法:如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有 属于这个晶胞。,无隙并置,-6-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.晶格能 (1)定义:拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量,单位: 。 (2)影响因素: 离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越 。 离子的半径:离子的半径越 ,晶格能越大。 与离子晶体性质的关系: 晶格能越大,形成的离子晶体越 ,且熔点越 ,硬度越 。,kJmol-1,大,小,稳定,高,大,-7-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)固态物质一定是晶体( ) (2)晶体有自范性但排列无序( ) (3)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同( ) (4)晶胞是晶体中最小的结构重复单元( ) (5)冰和固体碘晶体中相互作用力相同( ) (6)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算不能用均摊法( ) (7)在六棱柱晶胞中,顶点也为8个晶胞共有,每个粒子有 属于该晶胞( ),-8-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度 晶胞组成及有关计算 例(1)(2018全国,节选)FeS2晶体的晶胞如图所示,晶胞边长为a nm、FeS2相对分子质量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。,-9-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)(2018全国,节选)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。 ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是 ; ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。 金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 gcm-3(列出计算式)。,-10-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-11-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-12-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 晶胞组成的计算规律 (1),-13-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-14-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)晶体密度求算。,-15-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 请填写下列空白。 (1)晶胞有两个基本要素: 原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为 。则D原子的坐标参数为 。,晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。,-16-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)GaAs的熔点为1 238 ,密度为 gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。,-18-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)A(O)和B(Na)能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为 ;晶胞中A原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(单位为gcm-3) 。,(5)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。 Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 gcm-3 (不必计算出结果)。,-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(6)(2019广西桂林高三月考)我国部分城市灰霾天占全年一半,引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量,可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。 测定大气中PM2.5浓度的方法之一是-射线吸收法,-射线放射源可用85Kr,已知Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个,晶胞中含Kr原子为n个,则 = (填数字)。 水分子的立体结构是 ,水分子能与很多金属离子形成配合物,其原因是在氧原子上有 。,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图,其中空心所示原子位于立方体的顶点或面心,实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有 个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是 。,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(7)F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如下图所示。 该化合物的化学式为 ,Ni的配位数为 ; 列式计算该晶体的密度。,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,四种晶体类型的比较 导学诱思 下列叙述正确的是( ) A.分子晶体中每个分子内一定含有共价键 B.原子晶体的相邻原子间只有非极性共价键 C.离子晶体中可能含有共价键 D.金属晶体的熔点和沸点都很高,答案,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.四种晶体的比较,分子,原子,阴、阳离子,分子间 作用力,共价键,金属键,离子键,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较。 不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律: 。 金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较。 原子晶体:(比较 ) 原子半径越 键长越 键能越 共价键越 熔、沸点越 。 如熔点:金刚石 碳化硅 晶体硅。,原子晶体,离子晶体,分子晶体,共价键,小,短,大,强,高,-33-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,离子晶体:(比较离子键强弱或晶格能大小) a.一般地说,阴、阳离子的电荷数越 ,离子半径越 ,则离子间的作用力就越 ,其离子晶体的熔、沸点就越 ,如熔点:MgO MgCl2 NaCl CsCl。 b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越 ,形成的离子晶体越 ,熔点越 ,硬度越 。 分子晶体:(比较分子间作用力) a.分子间作用力越 ,物质的熔、沸点越 ;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地 。如沸点:H2O (填“”或“”或“”,下同) GeH4 SiH4 CH4。,多,小,大,高,大,稳定,高,大,大,高,高,大,高,-34-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如沸点CON2,CH3OHCH3CH3。 d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 金属晶体: 金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgAl。,-35-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( ) (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( ) (3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( ) (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5)离子晶体中一定不含有共价键( ) (6)分子晶体或原子晶体中一定不含离子键( ) (7)AlCl3属于离子晶体( ),-36-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度 晶体性质的比较 例现有几组物质的熔点()数据:,-37-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,据此回答下列问题: (1)由表格中数据可知,A组熔点普遍偏高,据此回答: A组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是 ; 硅的熔点低于二氧化硅,是由于 ; 硼晶体的硬度与硅晶体相对比: 。 (2)B组晶体中存在的作用力是 ,其共同的物理性质是 (填序号),可以用 理论解释。 有金属光泽 导电性 导热性 延展性,-38-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)C组中HF熔点反常是由于 。 (4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态下能导电 (5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为 ,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为 。,-39-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案: (1)原子 共价键 SiSi键键能小于SiO键键能 硼晶体大于硅晶体 (2)金属键 电子气 (3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多 (4) (5)NaClKClRbCl MgO晶体为离子晶体,离子所带电荷越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高,-40-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,解析: (1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属原子晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体熔、沸点高,硬度大。 (2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质,可以用“电子气理论”解释相关的性质。 (3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间形成氢键。 (4)D组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。 (5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,电荷数越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高。,-41-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)分子晶体熔、沸点的比较要特别注意氢键的存在。 (2)离子晶体的熔点不一定都低于原子晶体,如MgO是离子晶体,熔点是2 800 ;而SiO2是原子晶体,熔点是1 732 。,-42-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 请填写下列空白。 (1)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到: 上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有 (填序号)。 a.离子晶体 b.分子晶体 c.原子晶体 d.金属晶体 (2)BN、MgBr2、SiCl4熔点由高到低的顺序为 。 (3)NaF的熔点 (填“”“=”或“”) 的熔点,其原因是 。,-43-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料,下列描述错误的是 。 A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON和石英晶体类型相同 C.AlON和Al2O3的化学键类型不同 D.AlON和Al2O3晶体类型相同 (5)分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型: A.碳化铝,黄色晶体,熔点2 200 ,熔融态不导电 ; B.溴化铝,无色晶体,熔点98 ,熔融态不导电 ; C.五氟化钒,无色晶体,熔点19.5 ,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中 ; D.溴化钾,无色晶体,熔融或溶于水中都能导电 。,-44-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案: (1)abd (2)BNMgBr2SiCl4 (3) 两者均为离子晶体,且电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低 (4)D (5)原子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 解析: (1)在反应4NH3+3F2 NF3+3NH4F中,NH3、F2、NF3的晶体类型为分子晶体;Cu为金属晶体;NH4F为离子晶体。 (2)BN为原子晶体,MgBr2为离子晶体,SiCl4为分子晶体,因而熔点:BNMgBr2SiCl4。 (3)两者均为离子化合物,且电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低。,-45-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)氮氧化铝(AlON)与石英(SiO2)均为原子晶体,所含化学键均为共价键;Al2O3为离子晶体,所含化学键为离子键。 (5)将晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高,两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融态不导电,离子晶体熔融态或水溶液中都能导电。原子晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异。一般原子晶体和分子晶体熔融态都不能导电。另外,易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。,-46-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,典型晶体模型 导学诱思 下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是 (请用相应的编号填写)。,BC,-47-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 典型晶体模型,6,12,-48-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,12,-49-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,6,12,8,6,-50-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,12,6,-51-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,12,8,12,-52-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)金属钠形成的晶体中,每个钠原子与其距离最近的钠原子有8个( ) (2)在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个( ) (3)金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个( ) (4)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个( ) (5)冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体( ),-53-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度 晶体模型 例金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题: (1)Ni原子的核外电子排布式为 。 (2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO (填“”)FeO。 (3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为 、 。 (4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为 。,-54-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案 (1)Ar