人教版化学选修单元小结晶体结构与性质PPT课件.ppt

晶体结构和性质本章小结 1 2 3 4 5 6 总结 晶体的类型直接决定着晶体的物理性质 如熔 沸点 硬度 导电性 延展性 水溶性等 而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定 通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型 下表内容是本章的重点之一 对一些常见物质 要会判断其晶体类型 7 比较四种晶体类型 8 9 例1 2011 海南化学 19 铜 Cu 是重要金属 Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途 如CuSO4溶液常用作电解液 电镀液等 请回答以下问题 1 CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备 该反应的化学方程式为 2 CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分 其原因是 3 SO42 的立体构型是 其中S原子的杂化轨道类型是 10 4 元素金 Au 处于周期表中的第六周期 与Cu同族 Au原子最外层电子排布式为 一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构 在晶胞中Cu原子处于面心 Au原子处于顶点位置 则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为 该晶体中 原子之间的作用力是 5 上述晶体具有储氢功能 氢原子可进入到Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中 若将Cu原子与Au原子等同看待 该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似 该晶体储氢后的化学式应为 11 12 13 14 例2 2011 江苏化学 21A A 原子序数小于36的X Y Z W四种元素 其中X是形成化合物种类最多的元素 Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍 Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子 W的原子序数为29 回答下列问题 1 Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 1molY2X2含有 键的数目为 2 化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高 其主要原因是 15 3 元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体 元素Z的这种氧化物的分子式是 4 元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示 该氯化物的化学式是 它可与浓盐酸发生非氧化还原反应 生成配合物HnWCl3 反应的化学方程式为 16 解析 A X是形成化合物种类最多的元素 C元素或H元素 Y原子基态最外层是内层电子总数2倍 则Y是C元素 其原子结构示意图为 则X一定为H元素 Z原子电子排布式为1s22s22p3 则Z为N元素 W的原子序数为29 则为Cu元素 1 Y2X2分子为C2H2 结构式为H C C H C原子杂化类型为sp杂化 每分子C2H2中 键为3个 则1molC2H2分子中含 键为3mol或3NA个 2 NH3分子间存在氢键 而CH4分子间只有范德华力 所以NH3分子沸点高于CH4 17 18 答案 1 sp杂化3mol或3 6 02 1023个 2 NH3分子间存在氢键 3 N2O 4 CuClCuCl 2HCl H2CuCl3 或CuCl 2HCl H2 CuCl3 19 总结 1 由晶体结构来确定首先分析物质所属的晶体类型 其次抓住决定同一类晶体熔 沸点高低的决定因素 一般规律 原子晶体 离子晶体 分子晶体如 SiO2 NaCl CO2 干冰 但也有特殊 如熔点 MgO SiO2 20 同属原子晶体 一般键长越短 键能越大 共价键越牢固 晶体的熔 沸点越高 如 金刚石 金刚砂 晶体硅原因 rC C rC Si rSi Si 21 分子晶体 分子间范德华力越强 熔 沸点越高 分子组成和结构相似的分子晶体 一般相对分子质量越大 分子间作用力越强 晶体熔 沸点越高 如 F2 Cl2 Br2 I2 若相对分子质量相同 如互为同分异构体 一般支链数越多 熔 沸点越低 特殊情况下分子越对称 则熔点越高 如 沸点 22 23 因而应注意 并非外界条件对物质熔 沸点的影响总是一致的 熔点常与晶体中微粒排布对称性有关 若分子间有氢键 则分子间作用力比结构相似的同类晶体强 故熔 沸点特别高 如 氢化物的沸点如下图所示 24 从上图中看出 H2Te H2Se H2S的沸点都依次降低 按此变化趋势 H2O的沸点应为193K左右 但实际上为373K 此种 反常 的升高 就是因为H2O分子间存在氢键 对比同主族氢化物的沸点 从中可清楚看到NH3 HF的沸点高得 反常 也是因为分子间存在氢键 HF分子间氢键 25 26 氢键的生成对化合物性质有显著影响 一般分子间形成氢键时 可使化合物的熔 沸点显著升高 在极性溶剂中 若溶质分子和溶剂分子间形成氢键 则可使溶解度增大 如NH3极易溶于水就与此有关 除上述几种物质外 在醇 羧酸 无机酸 水合物 氨合物等中均有氢键 金属晶体 金属原子的价电子数越多 原子半径越小 金属键越强 熔 沸点越高 如 Na Mg Al 27 2 根据物质在同条件下的状态不同一般熔 沸点 固 液 气 如果常温下即为气态或液态的物质 其晶体应属分子晶体 Hg除外 如稀有气体 虽然构成物质的微粒为原子 但应看作为单原子分子 因为相互间的作用力是范德华力 而并非共价键 28 例3 2009 宁夏理综 已知X Y和Z三种元素的原子序数之和等于42 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子 Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子 X跟Y可形成化合物X2Y3 Z元素可以形成负一价离子 请回答下列问题 1 X元素原子基态时的电子排布式为 该元素的符号为 2 Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 该元素的名称是 29 3 X与Z可形成化合物XZ3 该化合物的空间构型为 4 已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3 产物还有ZnSO4和H2O 该反应的化学方程式是 5 比较X的氢化物与同族第二 三周期元素所形成的氢化物稳定性 沸点高低并说明理由 30 31 3 X与Z形成的化合物为AsH3 其空间构型可类比同主族的氢化物NH3 为三角锥形 4 根据电子守恒配平即可 5 氢化物的稳定性和元素的非金属性有关 或与共价键的键长有关 键长越短 键能越大 氢化物越稳定 所以NH3 PH3 AsH3 沸点高低和分子间作用力有关 分子间作用力越大 沸点越高 NH3可以形成分子间氢键 沸点最高 AsH3比PH3的相对分子质量大 所以AsH3沸点高于PH3 32 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s24p3As 33 3 三角锥形 4 As2O3 6Zn 6H2SO4 2AsH3 6ZnSO4 3H2O 5 稳定性 NH3 PH3 AsH3 因为键长越短 键能越大 化合物越稳定沸点 NH3 AsH3 PH3 NH3可以形成分子间氢键 沸点最高 AsH3相对分子质量比PH3大 分子间作用力大 因而AsH3的沸点比PH3高 34 2019 12 27 35 例4 2011 山西太原高三一模 29 下列说法正确的是 填字母编号 每小题只有一个正确答案 下同 A 离子晶体中一定存在离子键 分子晶体中一定存在共价键B 主族元素形成的单质 从上到下熔沸点逐渐升高C N2分子中的共价键是由两个 键和一个 键组成的D 以极性键结合的分子不一定是极性分子 36 下列叙述正确的是 A 用VSERP理论预测PCl3的立体构型为平面三角形B SO2和CO2都是含有极性键的非极性分子C 在NH4 和 Cu NH3 4 2 中都存在配位键D 铝元素的原子核外共有5种不同运动状态的电子 Q R X Y Z五种元素的原子序数逐渐增大 已知Z的原子序数为29 其余均为短周期主族元素 Y原子的价电子排布为msnmpn R原子核外L层的电子数为奇数 Q X原子p轨道的电子数分别为2和4 请回答下列问题 37 1 Z2 的核外电子排布式是 如图是Z和X形成晶体的晶胞结构示意图 代表X 可确定该晶胞中阴离子的个数为 2 Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为A B 试比较它们的热稳定性并说明理由 38 3 Q和X形成的一种化合物甲的相对分子质量为44 则甲的空间构型是 中心原子采取的杂化轨道类型是 该分子中含有 个 键 4 R有多种氧化物 其中乙的相对分子质量最小 在一定条件下 2L的乙气体与0 5L的氧气相混合 若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留 所生成的R的含氧酸盐的化学式是 5 这五种元素中 电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 晶体 Q R X三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 用元素符号作答 39 解析 He Ne等单原子形成的分子晶体中只有分子间作用力 没有共价键 A错误 碱金属单质从上到下熔沸点逐渐降低 由于金属键由上而下依次减弱 B错误 N2分子结构式为N N 其中有1个 键和2个 键 C错误 H2O SO2等为极性分子 而CO2 SO3等为非极性分子 D正确 40 41 42 2 由于非金属性C Si 所以氢化物稳定性CH4 SiH4 3 C与O形成CO CO2 分子质量为44的为CO2 其结构为O C O 由于C与O以直线相连 则C以sp杂化形式成键 4 N的氧化物中分子量最小的为NO 根据题给信息 4NO O2 的混合气体充实质为 2NO 2NO2 2NO 2NO2 4NaOH 4NaNO2 2H2O 因此产物为NaNO2 5 Si与O形成SiO2 为原子晶体 C N O的第一电离能数值中 N最大 因为N已达到p电子层的半充满状态 较难失去e 43 答案 D C 1 1s22s22p63s23p63d9 或 Ar 3d9 4 2 A大于B 因为C的非金属性比Si的非金属性强 其他合理答案也可 3 直线形sp2 4 NaNO2 5 原子C O N 44 总结 1 45 重点掌握NaCl晶体结构 它具有的特征 一个Na 周围等距且最近的Cl 有6个 此6个Cl 连线形成的空间几何体为正八面体 Na 位于其中心 一个Na 周围等距且最近的Na 有12个 如何计算离子晶体中不同部位的离子对晶胞的贡献 46 2 金刚石和石墨的比较 47 48 注意 石墨有导电性 是因为层内有自由电子 碳还有多种同素异形体 如足球烯C60等 49 3 二氧化硅和二氧化碳晶体 50 例5 2011 课标全国理综 37 氮化硼 BN 是一种重要的功能陶瓷材料 以天然硼砂为起始物 经过一系列反应可以得到BF3和BN 如下图所示 51 请回答下列问题 1 由B2O3制备BF3 BN的化学方程式依次是 2 基态B原子的电子排布式为 B和N相比 电负性较大的是 BN中B元素的化合价为 3 在BF3分子中 F B F的键角是 B原子的杂化轨道类型为 BF3和过量NaF作用可生成NaBF4 BF4 的立体构型为 52 4 在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中 层内B原子与N原子之间的化学键为 层间作用力为 5 六方氮化硼在高温高压下 可以转化为立方氮化硼 其结构与金刚石相似 硬度与金刚石相当 晶胞边长为361 5pm 立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子 个硼原子 立方氮化硼的密度是 g cm 3 只要求列算式 不必计算出数值 阿伏加德罗常数为NA 53 解析 1 根据物质的制备流程图可推知B2O3制备BF3和BN的化学方程式 2 因为同一周期 随着原子序数的增大 电负性逐渐增大 故B的电负性小于N的电负性 即得电子能力N大于B 所以BN中N元素是 3价 B元素是 3价 3 因为BF3中的B原子是sp2杂化 故该分子是平面正三角形分子 故键角为120 BF4 的空间构型可类比NH4 也应该是正四面体结构 4 因为六方氮化硼的结构与石墨类似 故其晶体中也是分层结构 层间是分子间作用力 层内的B原子与N原子间是极性共价键 54 55 56 例6 2011 山东潍坊高三一模 32 元素B C N和Si单质及其化合物在工农生产中有很重要的应用 1 写出基态C原子的电子排布式 从原子结构的角度分析B N和O元素的第一电离能由大到小的顺序为 用元素符号表示 2 NH3中N原子的杂化类型是 饱和氨水中可能形成的分子间氢键有 种 3 碳化硅 SiC 俗名金刚砂 其硬度仅次于金刚石 SiC的晶体结构与金刚石相似 SiC晶体属于 晶体 微粒间存在的作用力是 57 4 硼和镁的化合物在超导方面有重要应用 右图示意的是某化合物的晶体结构单元 镁原子间形成正六棱柱 且棱柱的上下底的中心各有一个镁原子 六个硼原子位于棱柱内 则该化合物的晶体结构单元中硼和镁原子的简单整数比为 58 解析 1 C在第2周期第 A族 其核外电子排布式为1s22s22p2 由于N原子最外层的2p能级为半充满状态 不容易失去e 而O最外层为2s22p4 失去1个p电子后形成p亚层半充满状态 所以第一电离能由大到小的顺序为N O B 2 NH3为三角锥形结构 其中N原子为sp3杂化 NH3与H2O反应形成的氢键为NH3中H与NH3中N成氢键 H2O中H与H2O中O成氢键 H2O的H与N成氢键 H2O中O与NH3中H成氢键 59 60 答案 1 1s22s22p2N O B 或NOB 2 sp34 3 原子共价键 4 2 1 61 例7 2011 福建理综 30 氮元素可以形成多种化合物 回答以下问题 1 基态氮原子的价电子排布式是 2 C N O三种元素第一电离能从大到小的顺序是 3 肼 N2H4 分子可视为NH3分子中的一个氢原子被 NH2 氨基 取代形成的另一种氮的氢化物 62 NH3分子的空间构型是 N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 肼可用作火箭燃料 燃烧时发生的反应是 N2O4 l 2N2H4 l 3N2 g 4H2O g H 1038 7kJ mol 1若该反应中有4molN H键断裂 则形成的 键有 mol 63 肼能与硫酸反应生成N2H6SO4 N2H6SO4晶体类型