高考化学第一轮复习 12.3 晶体结构与性质课件 新人教版.ppt

选考内容 第十二单元 物质结构与性质 第3节晶体结构与性质 1 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 2 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 3 了解分子晶体与原子晶体 离子晶体 金属晶体的结构微粒 微粒间作用力的区别 本节重点考查以下四点 1 根据晶胞的结构确定物质的化学式以及判断特定微粒周围微粒的个数 2 晶体的空间结构与物质性质之间的关系 3 晶体中微粒间的相互作用力以及物理性质的比较 4 晶胞的有关计算 一 晶体的常识1 晶体与非晶体的区别 2 晶胞 1 定义 在晶体微观空间里取出一个 这个描述晶体 的基本单元叫做晶胞 2 结构 一般来说 晶胞都是 晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元 在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数个晶胞 而且所有晶胞的形状及其内部的 及 是完全相同的 答案 1 周期性重复排列不规则无无固定2 最小的重复单元结构平行六面体微粒种类数目微粒所处的空间位置 二 分子晶体和原子晶体1 分子晶体 1 结构特点 晶体中只含 分子间作用力为 也可能有 2 典型的分子晶体 冰水分子之间的主要作用力是 也存在 每个水分子周围只有 个紧邻的水分子 干冰co2分子之间存在 每个co2分子周围有 个紧邻的co2分子 2 原子晶体 1 结构特点 晶体中只含原子 原子间以 结合 结构 2 典型的原子晶体 金刚石 碳原子以 杂化轨道形成共价键 碳碳键之间夹角为 每个碳原子与相邻的 个碳原子结合 答案 1 1 分子范德华力氢键12 2 氢键范德华力4范德华力122 1 共价键空间网状 2 sp3109 5 4 三 金属晶体1 电子气理论 要点 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的 形成遍布 的 电子气 被 所共用 从而把 维系在一起 金属晶体是由 通过 形成的一种 巨分子 金属键的强度 2 金属晶体的构成 通性及其解释 答案 1 价电子整块晶体所有原子所有金属原子金属阳离子价电子金属键较大2 定向移动外界能量相互碰撞发生相对滑动原来的排列方式润滑剂 四 金属晶体的原子堆积模型1 二维空间模型 1 非密置层 配位数为 2 密置层 配位数为 2 三维空间模型 1 简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在同一直线上 配位数为 只有 采取这种堆积方式 2 钾型将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的 3 镁型和铜型密置层的原子按 型堆积方式堆积 若按 的方式堆积为 型 按 的方式堆积为 型 这两种堆积方式都是金属晶体的 配位数均为12 空间利用率均为 答案 1 462 6po 钋 凹穴中nakfe8最密abab镁abcabc铜最密堆积74 每层都照此堆积 如 等是这种堆积方式 配位数为 五 离子晶体1 概念 1 离子键 间通过 指 和 的平衡 形成的化学键 2 离子晶体 由 和 通过 结合而成的晶体 2 决定离子晶体结构的因素 1 几何因素 2 电荷因素 即正负离子 3 键性因素 离子键的 3 一般物理性质一般地说 离子晶体具有较高的 点和 点 较大的 这些性质都是因为离子晶体中存在着 若要破坏这种作用需要 答案 1 1 阴 阳离子静电作用异性电荷间的吸引力电子与电子 原子核与原子核间的排斥力 2 阴离子阳离子离子键2 正负离子的半径比电荷比极化程度3 熔沸硬度离子键一定的能量 六 晶格能1 定义 形成1摩离子晶体 的能量 单位 通常取 2 大小及其他量的关系 1 晶格能是最能反映离子晶体 的数据 2 在离子晶体中 离子半径越 离子所带的电荷数越 则晶格能越大 3 晶格能越大 阴 阳离子间的离子键就越 形成的离子晶体就越 而且熔点越 硬度越 答案 1 气态离子所释放kj mol 1或j mol 1kj mol 12 1 稳定性 2 小多 3 强稳定高大 晶体的空间结构1 常见的晶体结构模型 2 常见的几种金属晶体的堆积方式 3 典型晶胞结构 1 比较氯化钠与氯化铯晶体 2 比较金刚石和石墨晶体 3 比较二氧化硅和二氧化碳晶体 4 用均摊法解析晶体的计算 处于体内的粒子 则完全属于该晶胞 对晶胞的贡献为1 2 非长方体形 正方体形 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 对六边形的贡献为1 3 例1 2013 新课标 37 前四周期原子序数依次增大的元素a b c d中 a和b的价电子层中未成对电子均只有1个 并且a 和b 的电子数相差为8 与b位于同一周期的c和d 它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2 且原子序数相差为2 回答下列问题 1 d2 的价层电子排布图为 2 四种元素中第一电离能最小的是 电负性最大的是 填元素符号 3 a b和d三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示 该化合物的化学式为 d的配位数为 列式计算该晶体的密度 g cm 3 4 a b 和c3 三种离子组成的化合物b3ca6 其中化学键的类型有 该化合物中存在一个复杂离子 该离子的化学式为 配位体是 解析 元素推断 电子排布式 第一电离能 电负性 晶体化学式求法 晶胞密度的计算 配合物知识 四者原子序数依次增大 故b 比a 多8个电子 故a为f元素 b为k元素 在第四周期中未成对电子数为4的原子的价电子排布为3d64s2 故c为fe元素 d的原子序数比fe大2时 d为ni元素 1 fe2 为fe原子失去最外层两个电子得到 故价层 电子排布图为 2 f是电负性最大的元素 第一电离能很大 同周期元素中原子序数越大 第一电离能越大 故最小的是k元素 4 在k3fef6中含有k 与 fef6 3 之间离子键和 fef6 3 中的配位键 在配离子 fef6 3 中 f 是配体 下图表示一些晶体中的某些结构 它们分别是nacl cscl 干冰 金刚石 石墨结构中的某一部分 1 代表金刚石的是 填编号字母 下同 其中每个碳原子与 个碳原子最接近且距离相等 金刚石属于 晶体 2 代表石墨的是 每个正六边形占有的碳原子数平均为 个 3 代表nacl的是 每个na 周围与它最接近且距离相等的na 有 个 4 代表cscl的是 它属于 晶体 每个cs 与 个cl 紧邻 5 代表干冰的是 它属于 晶体 每个co2分子与 个co2分子紧邻 解析 根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质 nacl晶体是简单的立方单元 每个na 与6个cl 紧邻 每个cl 又与6个na 紧邻 但观察na 与最近距离且等距离的na 数时要抛开cl 从空间结构上看是12个na 即x轴面上 y轴面上 z轴面上各4个 cscl晶体由cs cl 分别构成立方结构 但cs 组成立方的中心有1个cl cl 组成的立方体中心又镶入一个cs 可称为 体心立方 结构 cl 紧邻8个cs cs 紧邻8个cl 干冰也是立方结构 但在立方体每个正方形面的中央都有一个co2分子 称为 面心立方 实际上各面中央 的co2分子也组成立方体结构 彼此相互套入面的中心 所以每个co2分子三维空间里x y z三个面各紧邻4个co2 共12个co2分子 金刚石的基本单元是正四面体 每个碳原子紧邻4个其他碳原子 石墨的片层由正六边形结构组成 每个碳原子紧邻另外3个碳原子 即每个六边形占有1个碳原子的1 3 所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6 1 3 2个 答案 1 d4原子 2 e2 3 a12 4 c离子8 5 b分子12 晶体类型和晶体类型的判断1 四种典型晶体比较 2 判断晶体类型的方法 1 依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断 离子晶体的微粒是阴 阳离子 微粒间的作用是离子键 原子晶体的微粒是原子 微粒间的作用是共价键 分子晶体的微粒是分子 微粒间的作用为分子间作用力 金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子 微粒间的作用是金属键 2 依据物质的分类判断 金属氧化物 如k2o na2o2等 强碱 如naoh koh等 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sio2外 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 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 与合金是金属晶体 3 依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高 常在数百至1000 原子晶体熔点高 常在1000 至几千摄氏度 分子晶体熔点低 常在数百摄氏度以下至很低温度 金属晶体多数熔点高 但也有相当低的 4 依据导电性判断 离子晶体水溶液及熔化时能导电 原子晶体一般为非导体 分子晶体为非导体 而分子 晶体中的电解质 主要是酸和非金属氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电 金属晶体是电的良导体 5 依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或较硬 脆 原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 金属晶体多数硬度大 但也有较低的 且具有延展性 3 晶体熔 沸点高低的比较规律 1 不同类型晶体的熔 沸点高低一般规律 原子晶体 离子晶体 分子晶体 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等熔 沸点很高 而汞 镓 铯等熔 沸点很低 2 原子晶体由共价键形成的原子晶体中 原子半径越小的键长越短 键能越大 晶体的熔 沸点越高 如熔点 金刚石 碳化硅 硅 3 离子晶体一般地说 阴阳离子的电荷数越多 离子半径越小 则离子键越强 熔 沸点越高 如熔点 mgo mgcl2 nacl cscl 4 分子晶体 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 分子间具有氢键的分子晶体 熔 沸点反常的高 如h2o h2te h2se h2s 组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 熔 沸点越高 如snh4 geh4 sih4 ch4 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co n2 ch3oh ch3ch3 对于互为同分异构体的分子晶体 支链越多 熔 沸点越低 如ch3 ch2 ch2 ch2 ch3 5 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 na mg al 合金的熔 沸点一般来说比它各组分纯金属的熔 沸点低 例2 现有几组物质的熔点数据如下表 据此回答下列问题 1 a组属于 晶体 其熔化时克服的微粒间的作用力是 2 b组晶体共同的物理性质是 填序号 有金属光泽 导电性 导热性 延展性 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 熔融状态能导电 解析 a组熔点高 而且已知金刚石 硅为原子晶体 b组为金属晶体 所以应该具备金属晶体的性质 c组中hf存在氢键 d组为离子晶体 具备离子晶体的性质 答案 1 原子共价键 2 3 hf分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 4 下列说法中正确的是 a 离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子b 金属导电