高考化学 第38讲 晶体结构与性质课件.ppt

第38讲晶体结构与性质 课标版化学 题组一晶体的常识1 晶体与非晶体 特别提示具有规则几何外形的固体不一定是晶体 如玻璃 2 晶胞 1 概念 描述晶体结构的 基本单元 2 晶体中晶胞的排列 无隙并置 a 无隙 相邻晶胞之间没有 任何间隙 b 并置 所有晶胞 平行排列 取向相同 题组二常见晶体类型的结构与性质1 四种晶体类型比较 2 晶格能 1 定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量 通常取正值 单位 kj mol 1 2 影响因素a 离子所带电荷数 离子所带电荷数越多 晶格能越 大 b 离子的半径 离子的半径越小 晶格能越大 3 与离子晶体性质的关系晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 且熔点越高 硬度越大 1 判断下列说法是否正确 1 固态物质一定是晶体 2 冰和固体碘晶体中相互作用力相同 3 晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 4 凡有规则外形的固体一定是晶体 5 晶体与非晶体的本质区别 是否有自范性 6 晶体有一定的熔沸点 答案 1 2 3 4 5 6 题组一晶体的常识 2 区别晶体与非晶体的最科学的方法是 a 观察自范性b 观察各向异性c 测定固定熔点d 进行x 射线衍射实验答案d晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列 3 下图是甲 乙 丙三种晶体的晶胞 则甲中x与y的个数比是 乙中a与b的个数比是 丙中一个晶胞中有个c离子和个d离子 答案2 11 144 解析甲中n x n y 1 4 2 1 乙中n a n b 1 8 1 1 丙中n c 12 1 4 n d 8 6 4 4 下列分子晶体中 关于熔 沸点高低的叙述中 正确的是 a cl2 i2b sicl4ph3d c ch3 4 ch3ch2ch2ch2ch3答案ca b项属于无氢键存在的分子结构相似的情况 相对分子质量大的熔 沸点高 d项属于相对分子质量相同 但分子结构不同的情况 支链少的熔 沸点高 题组二常见晶体类型的结构与性质 5 naf nai和mgo均为离子晶体 有关数据如下表 请判断 这三种化合物熔点由高到低的顺序是 a b c d 答案bnaf nai mgo均为离子晶体 它们的熔点高低由离子键强弱决定 而离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关 mgo中键长最短 离子所带电荷数最多 故离子键最强 熔点最高 6 现有几组物质的熔点 数据 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 5 d组晶体的熔点由高到低的顺序为nacl kcl rbcl cscl 其原因为 2 3 hf分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 只要答出hf分子间能形成氢键即可 4 5 d组晶体都为离子晶体 r na r k r rb r cs 在离子所带电荷数相同的情况下 半径越小 晶格能越大 熔点就越高解析 1 a组物质熔点很高 属原子晶体 是由原子通过共价键形成的 2 b组物质属于金属晶体 具有 四条共性 3 hf中含有分子间氢键 故其熔点反常 4 d组物质属于离子晶体 具有 两条性质 5 d组物质属于离子晶体 物质的熔点与晶格能有关 答案 1 原子共价键 重难一晶体的结构分析与晶胞的计算典例1 2014河北衡水四调 31 决定物质性质的重要因素是物质结构 请回答下列问题 1 下图是石墨的结构 其晶体中存在的作用力有 填序号 2 下面关于晶体的说法不正确的是 a 晶体熔点由低到高 cf4碳化硅 晶体硅c 熔点由高到低 na mg ald 晶格能由大到小 naf nacl nabr nai 3 caf2结构如图 所示 cu形成晶体的结构如图 所示 图 为h3bo3晶体结构图 层状结构 层内的h3bo3分子通过氢键结合 a 键b 键c 氢键d 配位键e 分子间作用力f 金属键g 离子键 图 所示的晶体中与ca2 最近且等距离的ca2 数为 图 中未标号的cu原子形成晶体后周围最紧邻的cu原子数为 h3bo3晶体中b原子杂化方式为 cno 的构型为 三种晶体中熔点高低顺序为 填化学式 h3bo3晶体受热熔化时 克服的微粒之间的相互作用力为 4 碳的某种单质的晶胞如下图所示 一个晶胞中有个碳原子 若该晶体的密度为 g cm3 阿伏加德罗常数的值为na 则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为cm 用代数式表示 考查内容有关晶胞的计算 解题关键解答本题的关键是理解各个晶胞的结构 一般的方法是 解析 1 石墨晶体是一种特殊晶体 层与层之间存在范德华力 也可看成分子间作用力 层内存在共价键 每个c原子的一个未参与杂化的p轨道上都有自由电子 可以形成 电子气 即所谓的金属键 在石墨晶体中 同层的每一个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以 键结合 六个碳原 子在同一个平面上形成了正六边形的环 伸展成片层结构 这里c c键的键长皆为142pm 这正好属于原子晶体的键长范围 因此对于同一层来说 它是原子晶体 在同一平面上的碳原子还各剩下一个p轨道 其中有一个2p电子 这些p轨道又都互相平行 并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面 形成了大 键 因此石墨晶体中 既存在 键又存在 键 2 组成和结构相似的分子晶体的相对分子质量越大熔点越高 故晶体熔点 cf4碳化硅 晶体硅 b正确 金属晶体 半径越小 金属键越强 熔点越高 故熔点 nanacl nabr nai d正确 3 在立方体的8个顶点上和6个面心上各有1个ca2 故顶点上的ca2 与面心上的ca2 最近且等距离 故由图 可以看出晶体中与ca2 最近且等距离的ca2 数为 12 图 中未标号的cu原子形成晶体后周围最紧邻的cu原子数为3 6 3 12 h3bo3分子中 硼原子最外层只有3个电子 b原子与3个羟基相连 与氧原子形成3对共用电子对 即形成3个 键 无孤电子对 杂化轨道数为3 故b原子采取sp2杂化 cno 与co2互为等电子体 co2为直线形结构 故cno 也为直线形结构 caf2为离子晶体 cu为金属晶体 h3bo3为分子晶体 故三种晶体中熔点高低的顺序为caf2 cu h3bo3 4 晶胞内部有4个c原子 面心上有6个c原子 顶点有8个c原子 故一个晶胞中含有的碳原子数为4 6 8 8 由于该晶胞中有8个碳原子 故1个晶 胞的质量为g 再根据 知晶胞的体积为v cm3 因此晶胞的边长为cm 故立方体的体对角线的长度为 cm 2个碳原子之间的最短距离是体对角线的 即 cm 答案 1 abef 2 c 3 1212 sp2杂化直线形 caf2 cu h3bo3分子间作用力 4 8 1 1a b c d e f为前四周期元素且原子序数依次增大 其中a含有3个能级 且每个能级所含的电子数相同 c的最外层有6个运动状态不同的电子 d是短周期元素中电负性最小的元素 e的最高价氧化物的水化物酸性最强 f除最外层原子轨道处于半充满状态 其余能层均充满电子 g元素与d元素同主族 且相差3个周期 1 元素a b c的第一电离能由小到大的顺序是 用元素符号表示 2 e的最高价含氧酸中e的杂化方式为 3 f原子的外围电子排布式为 f的晶体中原子的堆积方式是下图中的 填 甲 乙 或 丙 4 de ge两种晶体 都属于离子晶体 但配位数不同 其原因是 5 已知de晶体的晶胞如图所示 若将de晶胞中的所有e离子去掉 并将d离子全部换为a原子 再在其中的4个 小立方体 中心各放置一个a原子 且这4个 小立方体 相邻 位于 小立方体 中的a原子与最近的4个a原子以单键相连 由此表示a的一种晶体的晶胞 已知a a键的键长为acm na表示阿伏加德罗常数 则该晶胞中含有个a原子 该晶体的密度是g cm3 答案 1 c o n 2 sp3杂化 3 3d104s1丙 4 正 负离子的半径比不同 5 8解析a b c d e f为前四周期元素且原子序数依次增大 其中a含有3个能级 且每个能级所含的电子数相同 因此a的原子序数是6 即a是碳元素 c的最外层有6个运动状态不同的电子 则c是第 a族元素 d是短 周期元素中电负性最小的元素 说明d的金属性最强 则d是钠元素 c的原子序数小于钠 所以c是氧元素 b的原子序数介于a和c之间 则b是氮元素 e的最高价氧化物的水化物酸性最强 因此e是氯元素 f除最外层原子轨道处于半充满状态 其余能层均充满电子 则f的原子序数是2 8 18 1 29 所以f是铜元素 g元素与d元素同主族 且相差3个周期 所以g是第六周期的cs元素 1 元素a b c的第一电离能由小到大的顺序是c o n 3 根据核外电子的排布规律可知 铜原子的外围电子排布式为3d104s1 铜形成的晶体是面心立方最密堆积 因此选丙 4 nacl cscl的阴 阳离子的个数之比都是1 1 都属于ab型离子晶体 但由于晶体中正 负离子的半径比不同 因此二者的配位数不同 5 若将氯化钠晶胞中的所有氯离子去掉 并将钠离子全部换为碳原子 再在其中的4个 小立方体 中心各放置一个碳原子 且这4个 小立方体 相邻 则根据均摊法可知该晶胞中含有的碳原子个数 12 1 4 8个 小立方体 中心放置一个碳原子 则以该碳原子为中心与小立方体的4个顶点的碳原子构成正四面体 因此小立方体的边长 a a 则该晶胞的边长 2a 所以该晶胞的体积 2a 3 该晶胞中含有8个碳原子 则晶胞的密度 1 长方体 正方体 晶胞中不同位置的粒子数目的计算方法 非长方体 正方体 晶胞中粒子数目的计算要根据具体情况分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有 然后运用均摊法具体计算 如石墨晶体中每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 被三个六边形所共有 每个六边形拥有该粒子的1 3 则每个六元环占有的c原子数为6 1 3 2 如下图 2 非长方体 正方体 晶胞中粒子数目的计算方法 3 典型晶体模型 重难二晶体类型的判断方法典例2根据下列几种物质的熔点和沸点数据 判断下列有关说法中 错误的是 a sicl4是分子晶体b 单质b是原子晶体c alcl3加热能升华d mgcl2所含离子键的强度比nacl大考查内容晶体类型的判断 解题关键解答本题的关键是充分利用物质的性质推断晶体类型 解析根据表中数据分析 nacl的熔 沸点均比mgcl2高 所以nacl中的离子键应比mgcl2中的离子键强度大 故d不正确 答案d 2 1下列晶体分类中正确的一组是 答案c解析a项 ar属于分子晶体 故a错误 b项 石墨属于混合晶体 h2so4属于分子晶体 故b错误 c正确 d项 玻璃不属于晶体 故d错误 2 2下表给出几种物质的熔点 对此有下列一些说法 cacl2属于离子晶体 sicl4是分子晶体 一个sio2分子由1个si原子和2个o原子构成 mgcl2在熔融状态不能导电上述说法中正确的有 a 仅 b 仅 c 和 d 和 答案c 解析 cacl2属于离子晶体 故正确 sicl4是分子晶体 故正确 sio2是原子晶体 故错误 mgcl2属于离子晶体 在熔融状态下能导电 故错误 晶体类型的判断方法1 依据物质的分类判断 1 金属氧化物 如k2o na2o2等 强碱 如naoh koh等 和绝大多数的盐是离子晶体 2 大多数非金属单质 非金属氢化物 部分非金属氧化物 酸 绝大多数有机物 除有机盐外 都是分子晶体 3 常见的原子晶体 单质有金刚石 晶体硅 晶体硼等 化合物有碳化硅 二氧化硅等 4 金属单质 除汞外 与合金是金属晶体 2 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 1 离子晶体的构成微粒是阴 阳离子 微粒间的作用力是离子键 2 原子晶体的构成微粒是原子 微粒间的作用力是共价键 3 分子晶体的构成微粒是分子 微粒间的作用力为分子间作用力 4 金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子 微粒间的作用力是金属键 3 依据导电性判断 1 离子晶体水溶液及熔融时能导电 2 原子晶体一般为非导体 但有些能导电 如晶体硅 3 分子晶体为非导体 而分子晶体中的电解质 如酸和部分非金属气态氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电 4 金属晶体是电的良导体 4 依据硬度和机械性能判断 1 离子晶体硬度较大或略硬而脆 2 原子晶体硬度大 3 分子晶体硬度小且较脆 4 金属晶体多数硬度大 但也有较低的 且具有延展性 重难三晶体熔 沸点高低的比较方法典例3下列各晶体熔 沸点高低的比较 正确的是 a 硅 金刚石 石英砂b cscl kcl naclc sio2 co2 hgd h2o nh3 h2考查内容晶体熔 沸点高低的比较 解题关键解答本题的关键是掌握各种晶体熔 沸点高低比较的依据和规律 解析三种晶体都为原子晶体 原子晶体熔 沸点的高低与共价键的强弱有关 一般来说 半径越小形成共价键的键长越短 键能就越大 晶体的熔 沸点也就越高 熔 沸点从高到低的顺序为金刚石 石英砂 硅 故a错误 三种晶体都为离子晶体 离子的半径越小 则离子键越强 熔 沸点越高 正确顺序应为nacl kcl cscl 故b错误 三种晶体中 sio2为原子晶体 熔 沸点最高 co2为分子晶体 co2熔 沸点最低 正确顺序为sio2 hg co2 故c错误 d正确 答案d 3 1 2014四川雅安模拟 下列化合物 按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 a sio2cacl2cbr4cf