鲁科版选修3 第3章 物质的聚集状态与物质性质 章末重难点专题突破 学案.doc

第3章 物质的聚集状态与物质性质 章末重难点专题突破一、晶体类型及其结构与性质晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、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的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。1四类晶体的结构和性质比较类型比较离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子粒子间的作用力离子键(强)共价键分子间作用力(有的有氢键)金属键确定作用力强弱的一般判断方法离子所带电荷数、离子半径键长(原子半径)分子间的氢键增大分子间作用力组成结构相似时，比较相对分子质量离子半径、价电子数物质的性质熔、沸点较高很高低一般较高，少部分低硬度硬而脆大小一般较大，少部分小导电性不良导体(熔融或水溶液导电)绝缘体(半导体)不良导体固体、熔融态时均导电传热性不良不良不良良延展性不良不良不良良溶解性易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂不溶于任何溶剂“相似相溶”难溶(na等与水反应)典型实例nacl、kbr单质：金刚石化合物：sio2单质：o2化合物：干冰na、mg【典例1】下列叙述正确的是()a分子晶体中的每个分子内一定含有共价键b原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键c离子晶体中可能含有共价键d金属晶体的熔点和沸点都很高2晶体类型与化学键的关系(1)离子晶体与化学键的关系离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。含有离子键的化合物一定是离子化合物。离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子。如：结晶水合物。离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。非金属元素也可以形成离子化合物。如nh4cl、nh4no3等都是离子化合物。(2)分子晶体与化学键(力)的关系分子晶体中一定含有分子间作用力。稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔、沸点、硬度、溶解性等)，而共价键决定分子的化学性质。(3)原子晶体与化学键的关系原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。含有共价键的化合物不一定是共价化合物。原子晶体可以由极性键构成，也可以由非极性键构成。(4)金属晶体与化学键的关系金属晶体中一定有金属键，但有时也有不同程度的其他键。如：合金中可能含有共价键。金属键不一定就比分子间作用力强。如：汞常温下为液态，就说明汞中的金属键很弱。具有金属光泽且能导电的单质不一定就是金属。如：石墨能导电，有金属光泽，却属于非金属。【典例2】下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是()acao与co2 bnacl与hclcsic与sio2 dcl2与i2【典例3】现有几组物质的熔点()的数据：a组b组c组d组金刚石：3 350li：181hf：83nacl：801晶体硅：1 415na：98hcl：115kcl：776晶体硼：2 300k：64hbr：89rbcl：718二氧化硅：1 713rb：39hi：51cscl：645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naclkclrbclcscl，其原因为_。二、五种重要晶体的结构特点1氯化钠晶体(1)na、cl在晶体中按确定的比例和一定的规则排列，使整个离子晶体不显电性且能量最低。离子晶体中无单个分子存在。nacl晶体(2)离子的配位数为6。(3)在每个结构单元(晶胞)中，处于不同位置的微粒在该单元中的份额也有所不同，一般规律是顶点上的微粒在该单元所占的份额是；棱上的微粒在该单元中所占的份额为；面上的微粒在该单元中所占的份额为；中心位置上的微粒完全属于该单元，故nacl晶胞中：氯离子数：864个钠离子数：12114个因此，钠离子与氯离子个数之比为11，氯化钠的化学式为nacl。2金刚石晶体(1)碳原子间通过共价键相结合而形成空间网状结构的原子晶体，整个晶体中无单个分子。(2)微观构型：正四面体，每个碳原子与4个碳原子成键，每个碳原子上的任意两个cc键的夹角都是109.5。(3)最小的环：六元环。(4)每个c原子参与形成六元环的总数：12个。(5)碳原子采取sp3杂化。(6)含1 mol c的金刚石中含有2 mol cc键。(7)每个金刚石晶胞中含有c原子数为8648个。3干冰晶体(1)干冰晶体中分子之间通过范德华力相结合，当熔化时，分子内的化学键并不断裂。(2)每个二氧化碳分子周围与之相邻且等距的二氧化碳分子数为12。(3)每个晶胞中含二氧化碳分子数为864个。4石墨晶体(1)晶体结构：平面层状结构。(2)最小的环：六元环。(3)由于每个碳原子为三个六元环所共用，即每个六元环拥有的碳原子数为62。(4)碳碳键为两个六元环所共用，每个六元环拥有的碳碳键数为63，键角：120。(5)该晶体介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间，因而具有各种晶体的部分特点。如熔点高、硬度小、能导电。(6)碳原子采取sp2杂化。5石英晶体(1)每个si与4个o结合，si在正四面体的中心，o在正四面体的顶点；同时每个o被两个正四面体所共用，正四面体内键角为109.5。(2)晶体中si原子与o原子个数比为1(4)12。(3)最小环：含有6个o原子和6个si原子。(4)si原子采取sp3杂化。(5)1 mol sio2中含有4 mol sio键。【典例4】钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，晶体结构如图所示。下列有关说法正确的是()a该晶体属于分子晶体b晶体的化学式为ba2o2c该晶体晶胞结构与cscl相似d与每个ba2距离相等且最近的ba2共有12个【典例5】下列有关原子晶体的叙述不正确的是()a金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体b1 mol金刚石中的cc键数是2na,1 mol sio2晶体中的sio键数是4nac水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂dsio2晶体是原子晶体，所以晶体中不存在分子，sio2不是它的分子式【典例6】新型无机非金属材料是新材料开发的重要领域，氮化硼(bn)就是其中一种。回答下列问题：(1)氮化硼与碳元素的单质相似，有两种重要晶型：a型和b型。a型氮化硼硬度很高，是特殊的耐磨和切削材料；b型氮化硼化学稳定性较好，是一种优良的耐高温润滑剂。a型氮化硼结构如图_(填“”或“”)所示。(2)结合下列相关数据预测a型氮化硼的熔点范围：_。(3)b型氮化硼晶体中六元环与b原子的个数比为_。三、判断晶体类型的五种方法1依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的相互作用是离子键；原子晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用为分子间作用力；金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的相互作用是金属键。2依据物质的分类判断金属氧化物(如k2o、na2o2等)、强碱(如naoh、koh等)和绝大多数的盐类都是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、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)都是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(除汞外)与合金都是金属晶体。3依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常为数百摄氏度至1 000 ；原子晶体的熔点更高，常为1 000 至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常为数百摄氏度以下甚至更低温度；多数金属晶体的熔点高，但也有相当低的。4依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)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；金属晶体是电的良导体。5依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或较硬、脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。【典例7】分析下列物质的物理性质，判断下列晶体类型：(1)sii4：熔点120.5 ，沸点271.5 ，易水解，属于_。(2)硼：熔点2 300 ，沸点2 500 ，硬度大，属于_。(3)alcl3：熔点190 ，沸点180 ，易升华，属于_。(4)苛性钾：熔点300 ，沸点1 320 ，溶于水或熔融能导电，晶体不导电，属于_。(5)co能与金属fe形成fe(co)5，该化合物熔点为253 k，沸点为376 k，其固体属于_。(6)碳化铝：黄色晶体，熔点2 200 ，熔融态不导电，属于_。(7)溴化铝：无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电，属于_。(8)五氟化钒：无色晶体，熔点19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中，属于_。(9)三氯化铁常温下为固体，熔点282 ，沸点315 ，在300 以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为_。【典例8】已知c3n4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于c3n4晶体的说法正确的是()ac3n4晶体是分子晶体bc3n4晶体中cn键的键长比金刚石中cc键的键长要长cc3n4晶体中每个c原子连接4个n原子，而每个n原子连接3个c原子dc3n4晶体中微粒间通过离子键结合四、物质熔、沸点高低的比较规律比较判断晶体熔、沸点的高低时，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、沸点高低的主要因素。1不同类型晶体熔、沸点的比较一般来说，原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体(除少数外)分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、铯、镓等。2同种类型晶体熔、沸点的比较(1)原子晶体一般来说，对结构相似的原子晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。(2)分子晶体组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如i2br2cl2f2；snh4geh4sih4ch4。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，范德华力越大，熔、沸点越高。如con2。同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷异戊烷新戊烷。若分子间存在氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如hfhi；nh3ph3；h2oh2te。(3)离子晶体一般来说，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点就越高。如naclcscl；mgomgcl2。(4)金属晶体金属阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，其金属键越强，金属熔、沸点越高。如almgna。提醒(1)某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。如mgo(2 800 )sio2(1 713 )。(2)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。(3)个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。如钨(3 410 ) sio2(1 713 )。(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。【典例9】下列晶体性质的比较中正确的是()a熔点：金刚石晶体硅碳化硅b沸点：nh3h2oc硬度：白磷冰二氧化硅d熔点：sii4sibr4sicl4【典例10】mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：氟化物nafmgf2sif4熔点/k1 2661 534183(1)解释表中氟化物熔点差异的原因：_。_。(2)硅在一定条件下可以与cl2反应生成sicl4，试判断sicl4的沸点比ccl4的_(填“高”或“低”)，理由是_。答案精析专题突破【典例1】c稀有气体为单原子分子，晶体中分子内无共价键，a不正确；sio2晶体为原子晶体，硅原子与氧原子间为极性键，b不正确；na2o2、铵盐等离子晶体中均含有共价键，c正确；不同金属晶体、金属键强弱不同，其熔、沸点差别很大，d不正确。【典例2】ca项，cao是离子化合物，熔化断裂离子键，而co2在固态时是分子晶体，熔化破坏的是分子间作用力，与化学键无关，错误；b项，nacl是离子化合物，熔化断裂离子键，而hcl在固态时是分子晶体，熔化破坏的是分子间作用力，与化学键无关，错误；c项，sic和sio2都是原子晶体，熔化断裂的都是共价键，都与化学键有关，正确；d项，cl2和i2在固态时都是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，错误。【典例3】(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(4)(5)d组晶体都为离子晶体，r(na)r(k)r(rb)r(cs)，在离子所带电荷相同的情况下，离子半径越小，晶格能越大，熔点就越高【典例4】d活泼金属与活泼非金属组成的化合物一般是离子化合物，根据切割法可算出晶体化学式为bao2，与每个ba2距离相等且最近的ba2共有12个。【典例5】c金刚石和二氧化硅晶体的基本结构单元都是正四面体，a正确；金刚石中，1个c原子与另外4个c原子形成cc单键，这个c原子对每个单键的贡献只有，所以1 mol c原子形成的cc键为42 mol，而二氧化硅晶体中1个si原子分别与4个o原子形成4个sio单键，则1 mol sio2晶体中sio键为4 mol，b正确；水晶是原子晶体