高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第3讲 晶体结构与性质课件.ppt

第3讲晶体结构与性质 最新考纲 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 3 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 4 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 5 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 6 了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响 考点一晶体的组成与性质 1 晶体 1 晶体与非晶体 2 得到晶体的途径 熔融态物质凝固 气态物质冷却不经液态直接凝固 凝华 溶质从溶液中析出 3 晶胞 概念 描述晶体结构的基本单元 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 4 晶格能 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 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 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 2 四种晶体类型的比较 3 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 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 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 如熔点 金刚石 碳化硅 硅 离子晶体 a 一般地说 阴 阳离子的电荷数越多 离子半径越小 则离子间的作用力就越强 其离子晶体的熔 沸点就越高 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 晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 熔点越高 硬度越大 分子晶体 a 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 具有氢键的分子晶体熔 沸点反常地高 如h2o h2te h2se h2s b 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 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co n2 ch3oh ch3ch3 d 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 如ch3ch2ch2ch2ch3 ch3cch3hch2ch3 cch3ch3ch3ch3 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 典例1 高考组合题 1 2015 新课标 卷 co能与金属fe形成fe co 5 该化合物熔点为253k 沸点为376k 其固体属于 晶体 2 2015 新课标 卷 o元素和na元素的氢化物所属的晶体类型分别是 和 解析 1 fe co 5熔点为253k 沸点为376k 可知其固体为分子晶体 2 o元素和na元素的氢化物对应的氢化物分别是h2o和nah h2o是分子晶体 而nah是离子晶体 答案 1 分子 2 分子晶体离子晶体 晶体类型判断方法 1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 离子晶体的构成微粒是阴 阳离子 微粒间的作用是离子键 原子晶体的构成微粒是原子 微粒间的作用是共价键 分子晶体的构成微粒是分子 微粒间的作用为分子间作用力 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 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 晶体硅等 非金属氢化物 非金属氧化物 除sio2外 几乎所有的酸 绝大多数有机物 除有机盐外 是分子晶体 常见的单质类原子晶体有金刚石 晶体硅 晶体硼等 常见的化合物类原子晶体有碳化硅 二氧化硅等 金属单质是金属晶体 3 根据各类晶体的特征性质判断 一般来说 低熔 沸点的化合物属于分子晶体 熔 沸点较高 且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体 熔 沸点很高 不导电 不溶于一般溶剂的物质属原子晶体 能导电 传热 具有延展性的晶体为金属晶体 题组一晶体类型的判定1 下列各组晶体物质中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 sio2和so3 晶体硼和hcl co2和so2 晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫黄和碘a b c d 解析 本题中属于分子晶体的有so3 hcl co2 so2 晶体氖 晶体氮 硫黄 碘 属于原子晶体的有sio2 晶体硼 晶体硅 金刚石 但晶体氖是由稀有气体分子构成的 稀有气体分子间不存在化学键 答案 c 2 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 解析 1 根据a组熔点很高 属原子晶体 是由原子通过共价键形成的 2 b组为金属晶体 具有 四条共性 3 hf中含有分子间氢键 故其熔点反常 4 d组属于离子晶体 具有 两条性质 5 d组属于离子晶体 其熔点与晶格能有关 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 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 归纳提升 晶体组成与结构的4点误区 1 离子晶体中不一定都含有金属元素 如nh4cl是离子晶体 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是分子晶体 含有金属离子的晶体不一定是离子晶体 如金属晶体中含有金属离子 2 含阴离子的晶体中一定含有阳离子 但含阳离子的晶体中不一定含阴离子 如金属晶体 3 易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高 其实不一定 如na的熔点为97 尿素的熔点为132 7 4 石墨属于混合型晶体 不是原子晶体 其晶体含有范德华力和共价键 熔点比金刚石高 题组二晶体熔沸点高低的比较3 有a b c三种晶体 分别由h c na cl四种元素中的一种或几种组成 对这三种晶体进行实验 结果如表 1 晶体的化学式分别为a b c 2 晶体中微粒间的作用分别为a b c 解析 由a在水溶液中 或熔融状态 导电 可知a为离子晶体 即为nacl 其中含离子键 b的硬度很大 不溶于水 又不导电 则知b为原子晶体 即为金刚石 其中含共价键 c的熔点很低 可知c为分子晶体 即为hcl 是靠分子间作用力形成的晶体 答案 1 naclchcl 2 离子键共价键分子间作用力 解析 1 r mg2 bao 熔点mgo bao 2 两种物质都形成离子晶体 而离子晶体的熔点受离子键强弱的影响 离子键的强弱与离子半径 离子所带的电荷多少有关 两种化合物中 阴 阳离子所带电荷数均为1 但后者的离子半径大 离子键较弱 因此前者的熔点高于后者 答案 1 高 2 两者均为离子化合物 且阴 阳离子的电荷数均为1 但后者的离子半径较大 离子键较弱 因此其熔点较低 归纳提升 熔沸点的比较方法 1 不同类型晶体的熔 沸点高低的一般规律为 原子晶体 离子晶体 金属晶体 分子晶体 2 同种类型晶体 晶体内粒子间的作用力越大 熔 沸点越高 离子晶体 一般地说 阴 阳离子的电荷数越多 离子半径越小 离子晶格能越大 其离子晶体的熔 沸点就越高 如熔点 mgo mgcl2 nacl cscl 原子晶体 原子半径越小 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 晶体硅 分子晶体 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 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 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 4 金属晶体 一般来说 金属阳离子半径越小 离子所带电荷数越多 其金属键越强 金属熔 沸点就越高 如熔 沸点 na mg al 考点二常见晶体模型与晶胞计算 1 典型晶体模型 3 图示 典例2 高考组合题 1 2015 新课标 卷 碳单质有多种同素异形体 其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示 在石墨烯晶体中 每个c原子连接 个六元环 每个六元环占有 个c原子 在金刚石晶体中 c原子所连接的最小环也为六元环 每个c原子连接 个六元环 六元环中最多有 个c原子在同一平面 2 2015 新课标 卷 元素o和na能够形成化合物f 其晶胞结构如图所示 晶胞参数a 0 566nm 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 g cm 3 为 解析 1 由石墨烯晶体图象可知 每个c原子连接3个六元环 根据均摊法计算每个六元环占有2个c原子 在金刚石晶体中 c原子杂化方式为sp3 每个c原子连接4个六元环 最多3个原子共面 每个c原子周围形成4个共价键 每2个共价键即可形成1个六元环 则可形成6个六元环 每个共价键被2个六元环共用 所以一个c原子可连接12个六元环 根据数学知识 3个c原子可形成一个平面 而每个c原子都可构成1个正四面体 所以六元环中最多有4个c原子共面 1 晶体密度 2 晶体微粒与m 之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒 则1mol晶胞中含有xmol微粒 其质量为xmg m为微粒的相对 分子 质量 又1个晶胞的质量为 a3g a3为晶胞的体积 则1mol晶胞的质量为 a3nag 因此有xm a3na 题组一常见晶胞类型和结构特点1 2015 江苏南京质检 下列是钠 钋 金刚石 干冰 氯化钠晶体的晶胞图 未按顺序排序 1 辨别晶胞 填相应编号 钠晶胞是 钋晶胞是 金刚石晶胞是 干冰晶胞是 氯化钠晶胞是 2 钋晶胞的堆积方式是 钠晶胞的堆积方式是 3 与冰的晶体类型相同的是 填编号 4 在冰晶体中 每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键 如图所示 已知冰的升华热是51kj mol 1 除氢键外 水分子间还存在范德华力 11kj mol 1 则冰晶体中氢键的 键能 是 kj mol 1 2 2014 山东卷 节选 石墨烯 图甲 是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料 石墨烯中部分碳原子被氧化后 其平面结构会发生改变 转化为氧化石墨烯 图乙 1 图甲中 1号c与相邻c形成 键的个数为 2 图乙中 1号c的杂化方式是 该c与相邻c形成的键角 填 或 图甲中1号c与相邻c形成的键角 解析 1 石墨烯是层状结构 每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的 2 图乙中1号碳形成了4个共价键 故其杂化方式为sp3 图甲中的键角为120 而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似 其键角接近109 5 答案 1 3 2 sp3 题组二有关晶胞的计算3 高考经典题 立方zns晶