5-4晶体结构.ppt

1 判断晶体类型及比较熔沸点的高低 2 考查常见晶体的结构 NaCl CsCl 金刚石 及简单计算 3 提供信息判断晶体的类型 进而推知性质及结构的特点 基础知识回顾几种晶体结构的比较 阴 阳离子 分子 原子 离子键 共价键 范德瓦 耳斯力 电子 静电作用 金属阳离 子和自由 粒子间的 较高 低 很高 有高有低 硬而脆 小 大 有大有小 易 难 于极性溶剂 极性分子易溶 不溶于 难溶 自我演练1 在常温常压下呈气态的化合物 得到的晶体属于 A 分子晶体B 原子晶体C 离子晶体D 何种晶体无法判断解析 使粒子结合成原子晶体或离子晶体的共价键 离子键比较强 所以这两种类型的晶体在常温下一般均为固态 常温下为气态的物质一般由分子组成 将其固化后为分子晶体 答案 A 2 下列各组物质的晶体中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 A SO2和SiO2B CO2和H2OC NaCl和HClD CCl4和KCl 解析 A中SO2和SiO2的化学键相同 都是极性共价键 但晶体类型不同 SO2是分子晶体 SiO2是原子晶体 B中CO2和H2O的化学键都是极性共价键 且都属于分子晶体 C中的NaCl和HCl 化学键不同 NaCl为离子键 HCl为极性共价键 且晶体类型也不同 NaCl为离子晶体 HCl为分子晶体 D中CCl4和KCl的化学键不同 CCl4是极性共价键 KCl中是离子键 且晶体类型也不同 CCl4为分子晶体 KCl为离子晶体 答案 B 3 右图是NaCl晶体结构示意图 其中与每个Na 距离相等且最近的Cl 所围成的空间几何构型是 A 正四面体B 正六面体C 正八面体D 正十二面体 解析 与每个Na 距离相等且最近的Cl 共有6个 分别位于Na 的上 下 左 右 前 后 6个Cl 围成的空间几何构型为正八面体 如右图 答案 C 4 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 其中代表金刚石的是 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 其中代表石墨的是 其中每个正六边形占有碳原子数平均为 个 3 其中代表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 相邻 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 与距离最近且等距离的Na 数时要抛开Cl 从空间结构上看是12个Na 即x y z轴面上各有4个Na CsCl晶体由Cs Cl 分别构成立方结构 但Cs 组成立方体的中心有1个Cl Cl 组成的立方中心又镶入1个Cs 可称为 体心立方 结构 Cl 紧邻8个Cs Cs 紧邻8个Cl 干冰也是立方体结构 但在立方体每个正方形面的中央都有另一个CO2分子也组成立方结构 彼此相互套入面的中心 每个CO2分子在三维空间里 x y z三个面各紧邻4个CO2分子 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 每个碳原子为三个六边形共用 即每个六边形占有1个碳原子的各1 3 所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6 2个 答案 1 D4原子 2 E2 3 A12 4 C离子8 5 B分子12 1 依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 1 若粒子是阴 阳离子 粒子间的作用力是离子键 则该晶体是离子晶体 2 若粒子是原子 粒子间的作用力是共价键 则该晶体是原子晶体 3 若粒子是分子 粒子间的作用力是分子间作用力 则该晶体是分子晶体 4 若粒子是金属阳离子和自由电子 粒子间的作用力是金属键 则该晶体是金属晶体 2 依据物质的类别判断 1 金属氧化物 强碱 绝大多数的盐类是离子晶体 2 大多数非金属单质 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 3 金刚石 晶体硅 碳化硅 SiC 二氧化硅等是原子晶体 4 金属单质与合金是金属晶体 3 依据晶体的熔点判断 1 离子晶体的熔点较高 常在几百至1000余度 2 原子晶体的熔点高 常在1000至几千度 3 分子晶体的熔点低 常在几百度以下甚至很低温度 4 多数金属晶体的熔点高 部分较低 4 依据导电性判断 1 离子晶体溶于水及熔融状态时能导电 2 原子晶体一般为非导体 3 分子晶体为非导体 4 金属晶体是电的良导体 5 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 但有的较小 且绝大多数有较好的延展性 例1 2009 凤阳质检 下列各组物质的晶体中 化学键类型相同 晶体类型 物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用也相同的是 A SO3和HClB KCl和MgC NaCl和H2OD CCl4和SiO2 解析 本题考查粒子间的作用力及晶体类型 CCl4 HCl H2O SO3是分子晶体 发生状态变化需要克服分子间作用力 H2O还需要克服氢键 SiO2是原子晶体 发生状态变化克服共价键 NaCl KCl是离子晶体 发生状态变化克服离子键 Mg是金属晶体 发生状态变化克服金属键 答案 A 在40GPa的高压下 用激光加热到1800K 人们成功制得了原子晶体CO2 下列对该物质的推断一定不正确的是 A 该晶体中含有极性键B 该晶体易汽化 可用于人工降雨C 该晶体有很高的熔 沸点D 该晶体硬度大 可用作耐磨材料解析 解答本题首先要明确该晶体是高温 高压下合成的原子晶体 然后根据原子晶体熔 沸点高 硬度大的性质判断选项即可 答案 B 1 不同类型晶体的熔沸点高低的规律一般为 原子晶体 离子晶体 分子晶体 金属晶体的熔沸点有的很高 如钨 有的很低 如汞 2 同种类型晶体的熔沸点高低的规律 1 原子晶体一般原子半径越小 熔沸点越高 例如 金刚石 C C 二氧化硅 Si O 碳化硅 Si C 晶体硅 Si Si 2 离子晶体离子所带电荷越高 离子半径越小 则离子键越强 熔沸点越高 例如 Al2O3 MgO NaCl CsCl 3 金属晶体金属阳离子所带电荷越多 半径越小 金属键越强 熔沸点越高 例如 第3周期的金属单质熔点 Al Mg Na 再如 元素周期表中第 A族的金属单质熔点 Li Na K Rb Cs 4 分子晶体分子间作用力越强 熔沸点越高 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 熔沸点越高 例如 元素周期表中第 A族的元素单质其熔沸点变化规律为 I2 Br2 Cl2 F2 若分子间有氢键 则分子间作用力比结构相似的同类型晶体大 故熔沸点较高 例如 沸点 HF HI HBr HCl 例2 2009 安徽阜阳质检 已知某些晶体的熔点 据此判断下列说法中 错误的是 A 由铝元素组成的晶体中有的是离子晶体B 表中所列物质只有BCl3和CO2是分子晶体C 同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体D 不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体 解析 根据晶体的类型与化学键及熔点的一般关系可知 NaCl AlF3 Al2O3 MgO为离子晶体 AlCl3 BCl3 CO2为分子晶体 SiO2为原子晶体 可判断选项B错误 答案 B 下列化合物 按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 A SiO2CsClCBr4CF4B SiO2CsClCF4CBr4C CsClSiO2CBr4CF4D CF4CBr4CsClSiO2 解析 物质熔点的高低与晶体的类型有关 一般来说 原子晶体 离子晶体 分子晶体 即 SiO2 CsCl CBr4 CF4 当晶体的类型相同时 原子晶体与原子半径有关 离子晶体与离子的半径和离子所带的电荷有关 分子晶体当组成和结构相似时 与相对分子质量的大小有关 一般来说 相对分子质量大的 熔点高 即CBr4 CF4 答案 A 1 氯化钠与氯化铯 1 氯化钠晶体NaCl晶体中Na 和Cl 交替占据立方体的顶点而向空间延伸 在每个Na 周围最近的等距离 设为a 的Cl 有6个 上 下 左 右 前 后 在每个Cl 周期最近的等距离的Na 亦有6个 在每个Na 周围最近的等距离 必为a 的Na 有12个 同层4个 上层4个 下层4个 在每个Cl 周围最近的等距离的Cl 亦有12个 2 氯化铯晶体CsCl晶体是一种立方体心结构 每8个Cs 8个Cl 各自构成立方体 在每个立方体的中心有一个异种离子 Cl 或Cs 在每个Cs 周围最近的等距离 设为a 2 的Cl 有8个 在每个Cl 周围最的近等距离的Cs 亦有8个 在每个Cs 周围最近的距离 设为a 的Cs 有6个 上 下 左 右 前 后 在每个Cl 周围最近的等距离的Cl 亦有6个 晶体结构模型 2 金刚石和石墨的比较 金刚石晶体金刚石晶体是一种空间网状结构 每个C与另4个C以共价键结合 前者位于正四面体中心 后四者位于正四面体顶点 晶体中所有C C键长相等 键角相等 均为109 28 晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内 晶体中每个C参与了4条C C键的形成 而在每条键中的贡献只有一半 故C原子个数与C C键数之比为1 2 石墨晶体石墨晶体是一种混合型晶体 层内存在共价键 层间以范德瓦耳斯力结合 兼具有原子晶体 分子晶体的特征和特性 在层内 每个C与3个C形成C C键 构成正六边形 键长相等 键角相等 均为120 在晶体中 每个C参与了3条C C键的形成 而在每条键中的贡献只有一半 故每个正六边形平均只占有6 1 3 2个C C原子个数与C C键数之比为 3 二氧化硅和二氧化碳晶体 二氧化硅晶体SiO2中每个Si与4个O结合 前者在正四面体的中心 后四者在正四面体的顶点 同时每个O被两个正四面体所共用 如图所示 每个正四面体占有一个完整的Si 四个 半O原子 故晶体中Si原子与O原子个数比为1 4 1 2 1 2 二 关于晶体结构的分析1 用均摊法确定晶体的化学式均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目 求晶体中粒子个数的方法是 1 处于顶点的粒子同时为8个晶胞所共有 每个粒子有1 8属于该晶胞 2 处于棱上的粒子同时为4个晶胞所共有 每个粒子有1 4属于该晶胞 3 处于面上的粒子同时为2个晶胞所共有 每个粒子有1 2属于该晶胞 4 处于晶胞内部的粒子 则完全属于该晶胞 如右图所示晶体的一个晶胞中 N c N d 1 1 晶体的化学式为cd或dc 2 离子晶体中的特例 1 离子晶体中不一定都含有金属元素 如NH4Cl是离子晶体 2 离子晶体的熔点不一定低于原子晶体 如MgO是离子晶体 熔点是2800 而SiO2是原子晶体 熔点是1732 MgO的熔点高于SiO2的熔点 3 离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键 如NaOH晶体中还含有极性共价键 Na2O2晶体中还含有非极性共价键 4 由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体 含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体 如金属晶体中含有金属阳离子 例3 已知X Y Z三种元素组成的化合物是离子晶体 其晶胞如图所示 则下面表示该化合物的化学式正确的是 A ZXY3B ZX2Y6C ZX4Y8D ZX8Y12 解析 化合物的化学式确定的方法为均摊法 X处在正方体的八个顶点上 其个数为 8 1 Y处在正方体的12条棱上 其个数为 12