高考化学总复习 第3章 晶体结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

选修三物质结构与性质 第三章晶体结构与性质 选修部分 考纲展示1 了解化学键和分子间作用力的区别 2 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 3 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 4 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 5 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 一 晶体与晶胞1 晶体与非晶体 1 晶体与非晶体的区别 有 无 各向异性 各向同性 熔点 2 晶胞 1 概念描述晶体结构的基本单元 2 特征 无隙 相邻晶胞之间没有 并置 所有晶胞都是排列 取向 任何间隙 平行 相同 3 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 2 影响因素 离子所带电荷数 离子所带电荷数越多 晶格能越 离子的半径 离子的半径越 晶格能越大 kj mol 大 小 3 与离子晶体性质的关系晶格能越大 形成的离子晶体越 且熔点越 硬度越 稳定 高 大 二 四类晶体的比较1 四种晶体 金属阳离子 自由电子 阴 阳离子 分子间作用力 分子 原子 共价键 金属键 离子键 很大 较大 很高 较高 非金属 非金属化合物 金属单质 金属氧化物 强碱 绝大部分盐 解析 晶体的特征之一是有自范性 即自发呈现多面体外形 切划整齐且规格相同的玻璃 石蜡 橡皮等都可以说具有规则的外形 但在它们的内部 原子无序排列 它们也没有固定的熔点 不是晶体 由晶体的特征和晶胞的概念可知b c项正确 x 射线衍射实验测定的结果表明 组成晶体的原子 离子或分子在没有其他因素影响时 在空间的排列大都服从紧密堆积原理 晶体采取紧密堆积方式能降低体系的能量而使晶体变得稳定 d项正确 答案 a 2 2011 四川理综改编 下列说法正确的是 a 分子晶体中一定存在分子间作用力 不一定存在共价键b 存在共价键的晶体一定是分子晶体c 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体d 元素的非金属性越强 其单质的活泼性一定越强 解析 稀有气体晶体中只存在分子间作用力 不存在共价键 原子晶体中一定存在共价键 离子晶体中也可能存在共价键 金属晶体中含有金属阳离子 但不是离子晶体 元素的非金属性越强 其单质的活泼性不一定越强 例如氮气 答案 a 3 碳化硅sic是一种晶体 具有类似金刚石的结构 其中碳原子和硅原子的位置是交替的 在下列各种晶体 晶体硅 硝酸钾 金刚石 碳化硅 干冰 冰 它们的熔点由高到低的顺序是 a b c d 解析 这些晶体属于原子晶体的有 离子晶体的有 分子晶体的有 一般来说 原子晶体的熔点 离子晶体的熔点 分子晶体的熔点 对于原子晶体 键长si si si c c c 相应键能si si碳化硅 晶体硅 答案 c 4 下面关于sio2晶体网状结构的叙述正确的是 a 存在四面体结构单元 o原子处于中心 si原子处于4个顶角b 最小的环上 有3个si原子和3个o原子c 最小的环上 si和o原子数之比为1 2d 最小的环上 有6个si原子和6个o原子 解析 二氧化硅是原子晶体 为空间网状结构 存在硅氧四面体结构 硅处于中心 氧处于4个顶角 所以a项错误 在sio2晶体中 每6个si原子和6个o原子形成一个12元环 最小环 所以d对 b c错误 答案 d 计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法 均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目 1 在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时 要注意晶胞的形状 在计算晶胞中粒子个数的过程中 不要形成思维定势 任何形状的晶胞均可使用均摊法 不同形状的晶胞 应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用 如六棱柱晶胞中 顶角 侧棱 底面上的棱 面心依次被6 3 4 2个晶胞所共有 2 晶胞是从晶体中 截取 出来具有代表性的最小部分 而不一定是最小的 平行六面体 如图 直线交点处的圆圈为nacl晶体中na 或cl 所处的位置 这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的 1 请将其中代表na 的圆圈涂黑 不必考虑体积大小 以完成nacl晶体结构示意图 2 晶体中 在每个na 的周围与它最接近的且距离相等的na 共有 个 3 在nacl晶胞中正六面体的顶点上 面上 棱上的na 或cl 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有 一个晶胞中cl 的个数等于 即 填计算式 na 的个数等于 即 填计算式 4 设nacl的摩尔质量为mrg mol 1 食盐晶体的密度为 g cm 3 阿伏加德罗常数的值为na 食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为 cm 解析 1 如图所示 2 从体心na 看 与它最接近的且距离相等的na 共有12个 3 根据离子晶体的晶胞 求阴 阳离子个数比的方法是均摊法 有关晶胞中各物理量的关系对于立方晶胞 可简化成下面的公式进行各物理量的计算 a3 na n m 其中a 晶胞的棱长 晶体密度na 阿伏加德罗常数n 1mol晶胞中所含晶体的物质的量m 相对分子量 迁移应用 1 1 铅 钡 氧形成的某化合物的晶胞结构是pb4 处于立方晶胞顶点 ba2 处于晶胞中心 o2 处于晶胞棱边中心 该化合物化学式为 每个ba2 与 个o2 配位 答案 1 bapbo312 2 4 1 混合晶体 石墨 石墨的片层结构如图所示 则 石墨晶体中含有的作用力有 共价键 金属键 范德华力 石墨的导电性只能沿石墨的平面方向 2 金刚石和石墨是同素异形体 碳的同素异形体还有碳原子簇 如c60 c100 c200等 这些碳原子簇是分子晶体 3 1mol金刚石中共价键数目为2na个 1molsio2中si o键数目为4na个 如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 石墨结构中的某一种的某一部分 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 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 但观察与na 距离最近且等距离的na 数目时要抛开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一个co2分子 也组成立方结构 彼此相互套入面的中心 答案 1 d4原子 2 e2 3 a12 4 c离子8 5 b分子12 迁移应用 2 下图为几种晶体或晶胞的示意图 请回答下列问题 1 上述晶体中 粒子之间以共价键结合形成的晶体是 2 冰 金刚石 mgo cacl2 干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为 3 nacl晶胞与mgo晶胞相同 nacl晶体的晶格能 大于 小于 mgo晶体 原因是 4 每个cu晶胞中实际占有 个cu原子 cacl2晶体中ca2 的配位数为 答案 1 金刚石晶体 2 金刚石 mgo cacl2 冰 干冰 3 小于mgo晶体中离子的电荷数大于nacl晶体中离子电荷数 且r mg2 r na r o2 r cl 4 48 解题技巧 晶体熔 沸点的比较1 不同类型晶体的熔 沸点高低规律原子晶体 离子晶体 分子晶体 一般而言 金属晶体的熔 沸点有的很高 如钨 铂等 有的则很低 如汞 铯等 2 同种类型晶体 晶体内粒子间的作用力越大 熔 沸点越高 1 原子晶体 要比较共价键的强弱 看键能和键长 一般来说 原子半径越小 键长越短 键能越大 共价键越牢固 晶体的熔 沸点越高 如熔点 金刚石 c c 金刚砂 si c 晶体硅 si si 锗 ge ge 2 离子晶体 要比较离子键的强弱 一般来说 阴 阳离子电荷数越多 离子半径越小 则离子间作用力越大 离子键越强 熔 沸点越高 如熔点 mgo nacl kf kcl kbr ki 离子晶体的晶格能越大 其熔点越高 3 金属晶体 金属晶体中金属原子的价电子数越多 原子半径越小 金属阳离子与自由电子静电作用越强 金属键越强 熔 沸点越高 反之越低 如 na mg al 合金的熔 沸点一般来说比它各成分纯金属的熔 沸点低 如 铝硅合金 纯铝 或纯硅 4 分子晶体 分子晶体分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 反之越低 具有氢键的分子晶体 熔 沸点反常地高 且氢键的键能越大 熔 沸点越高 如 h2o h2te h2se h2s c2h5oh ch3 o ch3 结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 分子间作用力越强 物质的熔 沸点越高 如 ch4 sih4 geh4 snh4 5 元素周期表中 a族卤素的单质 分子晶体 的熔 沸点随原子序数递增而升高 第 a族碱金属元素的单质 金属晶体 的熔 沸点随原子序数的递增而降低 如熔 沸点 li na k rb cs 6 有机化合物熔 沸点高低比较 在高级脂肪酸形成的油脂中 油的熔 沸点比脂肪低 不饱和程度越大 碳碳双键越多 熔 沸点越低 如 c17h35coo 3c3h5 c17h33coo 3c3h5硬脂酸甘油酯油酸甘油酯 烃 卤代烃 醇 醛 羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加 熔 沸点升高 如 c2h6 ch4 c2h5cl ch3cl ch3cooh hcooh 链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多 熔 沸点降低 如 ch3 ch2 3ch3 正 ch3ch2ch ch3 2 异 ch3 4c 新 7 组成和结构不相似的物质 相对分子质量相近 分子极性越大 其熔 沸点就越高 如 co n2 ch3oh ch3 ch3 现有几组物质的熔点 数据 据此回答下列问题 1 由表格可知 a组熔点普遍偏高 据此回答 a组属于 晶体 其熔化时克服的粒子间的作用力是 硅的熔点高于二氧化硅 是由于 硼晶体的硬度与硅晶体相对比 2 b组晶体中存在的作用力是 其共同的物理性质是 填序号 可以用 理论解释 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组晶体中nacl kcl rbcl的熔点由高到低的顺序为 mgo晶体的熔点高于三者 其原因解释为 解析 1 a组由非金属元素组成 熔点最高 属于原子晶体 熔化时需破坏共价键 由共价键形成的原子晶体中 原子半径小的键长短 键能大 晶体的熔 沸点高 硬度大 2 b组都是金属 存在金属键 具有金属晶体的性质 可以用 电子气理论 解释相关物理性质 3 c组卤化氢晶体属于分子晶体 hf熔点高是由于分子之间形成氢键 4 d组是离子化合物 熔点高 具有离子晶体的性质 5 晶格能与离子电荷数和离子半径有关 电荷越多半径越小 晶格能越大 晶体熔点越高 答案 1 原子共价键 si si键能大于si o键能 硼晶体大于硅晶体 2 金属键 电子气 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 nacl kcl rbclmgo晶体为离子晶体 离子所带电荷越多 半径越小 晶格能越大 熔点越高 迁移应用 c和si元素在化学中占有极其重要的地位 1 写出si的基态原子核外电子排布式 从电负性角度分析 c si和o元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 2 sic的晶体结构与晶体硅的相似 其中c原子的杂化方式为 微粒间存在的作用力是 sic和晶体si的熔沸点高低顺序是 3 氧化物mo的电子总数与sic的相等 则m为 填元素符号 mo是优良的耐高温材料 其晶体结构与nacl晶体相似 mo的熔点比cao的高 其原因是 4 c si为同一主族的元素 co2和sio2的化学式相似 但结构和性质有很大的不同 sio2属于 晶体 co2属于 晶体 所以熔点co2 sio2 填 解析 1 c si和o的电负性大