晶体的结构与性质复习学案.doc

第三章 晶体的结构与性质复习课【学习目标】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。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。【自主学习】一、晶体的常识1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征 性质特征自范性熔点异同表现二者区别方法间接方法 科学方法 2.得到晶体的途径(1) 。 (2) 。(3) 。3晶胞 (1)概念：描述晶体结构的 。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有 。并置：所有晶胞 、 相同。4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：kJmol1。(2)影响因素：离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能 。离子的半径：离子的半径 ，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 ，且熔点越 ，硬度越 。二、四种晶体性质比较 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子粒子间的相互作用力硬度熔、沸点溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)三、几种常见的晶体模型1原子晶体(金刚石和二氧化硅)(1)金刚石晶体中，每个C与另外 个C形成共价键，CC 键之间的夹角是 ，最小的环是 元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有 mol。(2)SiO2晶体中，每个Si原子与 个O成键，每个O原子与 个硅原子成键，最小的环是 元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 原子。2分子晶体(1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个。(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 mol“氢键”。3离子晶体(1)NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引 个Cl，每个Cl同时吸引 个Na，配位数为 。每个晶胞含 个Na和 个Cl。(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引 个Cs，每个Cs吸引 个Cl，配位数为 。4混合晶体：石墨石墨层状晶体中，层与层之间的作用是 ，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 ，C原子采取的杂化方式是 。5常见金属晶体的原子堆积模型堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方堆积面心立方最密堆积A1 体心立方堆积A2 六方最密堆积A3 特别提醒(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na周围的Na数目(Na用“”表示)：每个面上有4个，共计12个。(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。【预习自测】1在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_；(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_；(3)其中既含有离子键，又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_；(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_；(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。2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：序号熔点/硬度水溶性导电性水溶液与Ag反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反应C114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为A_、B_、C_。(2)晶体的类型分别是A_、B_、C_。(3)晶体中微粒间作用力分别是A_、B_、C_。3 (五种元素A、B、C、D、E，其中A元素形成的原子核内只有一个质子；B的基态原子s能级的总电子数比p能级的总电子数多1；C元素的原子最外层电子数是次外层的3倍；D在B的下一周期，在同周期元素中，D形成的简单离子半径最小；E是形成化合物种类最多的元素。(1)A、E形成的化合物E2A2分子中键和键数目之比为_；B、C、D三元素的第一电离能由大到小的顺序为_(填元素符号，下同)；A、B、C电负性由大到小的顺序为_。(2)与PH3相比，BA3易液化的主要原因是_；BA3分子中键角_(填“”、“ B C D2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 。探究三 依据晶胞判断晶体类型1.下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(请用相应的编号填写)。l2现有几组物质的熔点()数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：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_。探究四：晶体的密度及微粒间距离的计算1.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y()位于立方体的中心。试分析：(1)晶体中每个Y同时吸引_个X。(2)该晶体的化学式为_。(3)设该晶体的摩尔质量为M gmol1，晶体的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为_cm。2.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如右图。试回答下列问题：(1)在周期表中Ca处于周期表_区。(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为_。(3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.01023 cm3，储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin中，n_(填数值)；氢在合金中的密度为_。探究五：对晶胞结构的考查1、下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子2、CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为agcm-3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为 cm3。探究六：配位数考查1、 X+中所有电子正好充满KLM三个电子层，它与N3-形成的晶体结构如右图所示。X的元素符号是 ，与同一个N3-相连的X+有 个。2、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。【解惑提高】一、晶胞计算的思维方法(1)晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。(2)“均摊法”原理特别提醒在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞 的形状，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有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。(3)晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。二、晶体类型的5种判断方法1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，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)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。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2依据物质的分类判断(1)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。(2)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。(3)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质是金属晶体。3依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高。 (2)原子晶体熔点高。 (3)分子晶体熔点低。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。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，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)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。(4)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硬而脆。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。注意(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.421010 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.541010 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 )。(4)合金的硬度比成分金属大，熔、沸点比成分金属低。三、分类比较晶体的熔、沸点1不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：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、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。2原子晶体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。如熔点：金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。4分子晶体(1)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H2OH2TeH2SeH2S。(2)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SnH4GeH4SiH4CH4，F2Cl2Br2N2，CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：CH3CH2CH2CH2CH3 。(5)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。5金属晶体金属离子半径越小，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： Al Mg Na； LiNaKRbCs。特别提醒(1)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，如汞、镓、铯等熔点很低。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如金属晶体Na晶体的熔点(98 )小于分子晶体AlCl3晶体的熔点(190 )。(3)并非存在氢键的分子晶体的熔、沸点就高，分子内形成氢键，一般会使分子晶体的熔、沸点降低。例如邻羟基苯甲醛()由于形成分子内氢键，比对羟基苯甲醛()的熔、沸点低。【练习检测】1下列关于金属及金属键的说法正确的是_。a金属键具有方向性与饱和性b金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光2测知氯化钠晶体中相邻的Na与Cl的距离为a cm，该晶体密度为d gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为()A. B.C. D. 3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()物质NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B熔点/810710190682 300沸点/1 4651 418182.7572 500注：AlCl3熔点在2.02105 Pa条件下测定。ASiCl4是分子晶体 B单质B是原子晶体CAlCl3加热能升华 DMgCl2所含离子键的强度比NaCl大4 第A、A原元素组马的化合物CaN、CaP、CaAs等是人工合成的平等体材料，其晶体结构与单晶硅相似，Ca原子的电子排布式为 。在CaN晶体中，每个Ca原子与 个N原子相连，与同一个Ca原子相连的N原子构成的空间构型为 。在四大晶体类型中，CaN属于 晶体。5关于SiO2晶体的叙述中，正确的是()A通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)B60 g SiO2晶体中，含有2NA个SiO键C晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点DSiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子6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 D7下列关于金属键的叙述中，不正确的是()A金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动8如下图，铁有、三种同素异形体，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法正确的是()AFe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个BFe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有6个C将铁加热到1 500 分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同D三种同素异形体的性质相同9下列7种物质：白磷(P4) 水晶 氯化铵 氢氧化钙 氟化钠 过氧化钠 石墨， 固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：(1)不含金属离子的离子晶体是_，只含离子键的离子晶体是_，既有离子键又有非极性键的离子晶体是_，既有离子键又有极性键的离子晶体是_。(2)既含范德华力又有非极性键的晶体是_，熔化时既要克服范德华力又要破坏化学键的是_，熔化时只破坏共价键的是_。10纯铜在工业上主要用来制造导线、电器元件等，铜能形成1和2价的化合物。回答下列问题：(1)写出基态Cu的核外电子排布式：_；C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_。(2)如图是铜的某种氧化物的晶胞示意图，该氧化物的化学式为_。(3)向硫酸铜溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，在滴加氨水至沉淀刚好全部溶解时可得到蓝色溶液，继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的Cu(NH3)4SO4H2O沉淀。该深蓝色沉淀中的NH3通过_键与中心离子Cu2结合；NH3分