第十一章 基础课时3幻灯片.ppt

基础课时3晶体结构与性质 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 最新考纲 考点一晶体的常识和四种晶体性质比较 1 晶体 1 晶体与非晶体 知识梳理 固考基 周期性有序 无序 有 无 固定 不固定 各向异性 各向同性 熔点 X 射线衍射 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 溶质从溶液中析出 3 晶胞 概念 描述晶体结构的 晶体中晶胞的排列 无隙并置a 无隙 相邻晶胞之间没有 b 并置 所有晶胞 排列 相同 凝固 凝华 基本单元 任何间隙 平行 取向 4 晶格能 定义 气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量 通常取正值 单位 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 b 离子的半径 离子的半径越 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 且熔点越 硬度越 提醒 具有规则几何外形的固体不一定是晶体 如玻璃 晶胞是从晶体中 截取 出来具有代表性的 平行六面体 但不一定是最小的 平行六面体 kJ mol 1 大 小 稳定 高 大 2 四种晶体类型的比较 分子 原子 阴 阳离子 范德华力 共价键 金属键 离子键 较小 很大 很大 很小 较大 较低 很高 很高 很低 较高 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 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 原子晶体 离子晶体 分子晶体 小 短 大 高 离子晶体 a 一般地说 阴 阳离子的电荷数越 离子半径越 则离子间的作用力就越 其离子晶体的熔 沸点就越 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 形成的离子晶体越 熔点越 硬度越 分子晶体 a 分子间作用力越 物质的熔 沸点越 具有氢键的分子晶体熔 沸点反常地 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 熔 沸点越 如SnH4 GeH4 SiH4 CH4 多 小 强 高 大 稳定 高 大 大 高 高 大 高 提醒 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 原子晶体中一定含有共价键 而分子晶体中不一定有共价键 如稀有气体的晶体 原子晶体熔化时 破坏共价键 分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力 分子内的共价键不被破坏 1 RJ选修3 P844改编 下列各组物质中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 A Si和CO2B NaBr和O2C CH4和H2OD HCl和KCl解析A项 晶体类型不同 B项 化学键和晶体类型均不同 D项 化学键和晶体类型均不同 答案C 2 RJ选修3 P848 9 10整合 下列说法正确的是 A Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型B 氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键C HF HCl HBr HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键D 某晶体的熔点为112 8 溶于CS2 CCl4等溶剂 可推导该晶体可能为分子晶体解析A项 Na2O和SiO2熔化克服的作用力分别为离子键和共价键 B项 NaCl和HCl溶于水克服的作用力分别是离子键和共价键 答案CD 3 溯源题 1 2014 课标 理综 37 1 准晶是一种无平移周期序 但有严格准周期位置序的独特晶体 可通过 方法区分晶体 准晶体和非晶体 2 2014 重庆理综 8 3 MgO的熔点比BaO的 填 高 或 低 3 2014 安徽理综 25 2 节选 熔点NaCl Si 用 或 填空 4 2014 海南化学 19 3 C60属于 晶体 石墨属于 晶体 答案 1 X 射线衍射 2 高 3 4 分子混合 5 abd探源 本高考题组源于教材RJ选修3P62 科学视野 P65 2分子晶体与原子晶体 P78 4离子晶体 及其拓展 对晶体类型的判断及其熔沸点高低的比较进行了考查 题组一晶体类型的判断1 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 题组精练 提考能 注 AlCl3熔点在2 5 105Pa条件下测定 A SiCl4是分子晶体B 单质B是原子晶体 C AlCl3加热能升华D MgCl2所含离子键的强度比NaCl大解析三类不同的晶体由于形成晶体的粒子和粒子间的作用力不同 因而表现出不同的性质 原子晶体具有高的熔 沸点 硬度大 不能导电 而离子晶体也具有较高的熔 沸点 较大的硬度 在溶液中或熔化状态下能导电 分子晶体熔 沸点低 硬度小 不导电 熔化时无化学键断裂 据这些性质可确定晶体类型 根据上述性质特点及表中数据进行分析 NaCl的熔 沸点均比MgCl2高 所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2强 故D不正确 答案D 2 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 答案 1 NaCl Na2S 2 NaOH NH4 2S 3 NH4 2S 4 Na2S2 5 CO2 CCl4 C2H2 6 C2H2 7 H2O2 8 SiO2 SiC 方法归纳 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 晶体硼等 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 4 金属单质 注 汞在常温为液体 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 常在数百至一千摄氏度以上 2 原子晶体熔点高 常在一千摄氏度至几千摄氏度 3 分子晶体熔点低 常在数百摄氏度以下至很低温度 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 离子晶体溶于水形成的溶液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且脆 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 42 10 10m 比金刚石中碳碳共价键的键长 键长为1 54 10 10m 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 其熔 沸点低 熔点190 4 合金的硬度比成分金属大 但熔 沸点比成分金属低 题组二晶体熔沸点的高低判断3 下列说法中 正确的是 A 冰融化时 分子中H O键发生断裂B 原子晶体中 共价键越强 熔点越高C 分子晶体中 共价键键能越大 该分子晶体的熔 沸点一定越高D 分子晶体中 分子间作用力越大 该物质越稳定解析A项 冰为分子晶体 熔化时破坏的是分子间作用力 故A项错误 B项 原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱 共价键越强 熔点越高 故B项正确 C项 分子晶体熔 沸点的高低取决于分子间作用力的大小 而共价键的强弱决定了分子的稳定性大小 所以C项错误 D项也错误 B 4 1 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 填序号 2 继C60后 科学家又合成了Si60 N60 请解释如下现象 熔点Si60 N60 C60 而破坏分子所需要的能量N60 C60 Si60 其原因是 解析 1 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 Si C C C 故它们的熔点 金刚石 碳化硅 晶体硅 2 熔点与分子间作用力大小有关 而破坏分子则是破坏分子内的共价键 答案 1 2 结构相似的分子晶体的相对分子质量越大 分子间作用力 或范德华力 越强 熔化所需的能量越多 故熔点 Si60 N60 C60 而破坏分子需断开化学键 元素电负性越强其形成的化学键越稳定 断键时所需能量越多 故破坏分子需要的能量大小顺序为N60 C60 Si60 方法规律 分类比较晶体的熔 沸点首先看物质的状态 一般情况下固体 液体 气体 二是看物质所属类型 一般是原子晶体 离子晶体 分子晶体 注意 不是绝对的 如氧化铝熔点大于晶体硅 结构类型相同时再根据相应规律进行判断 同类晶体熔沸点比较思路为 原子晶体 共价键键能 键长 原子半径 分子晶体 分子间作用力 相对分子质量 离子晶体 离子键强弱 离子所带电荷数 离子半径 考点二常见晶体模型与晶胞计算 1 典型晶体模型 知识梳理 固考基 4 109 28 6 1 2 4 1 2 12 12 12 4 4 8 6 6 12 8 12 2 晶胞中微粒的计算方法 均摊法 3 图示 提醒 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时 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 面心的微粒依次被6 3 4 2个晶胞所共有 3 几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 A NaCl 含4个Na 4个Cl B 干冰 含4个CO2 C CaF2 含4个Ca2 8个F D 金刚石 含8个C E 体心立方 含2个原子 F 面心立方 含4个原子 4 有关晶胞各物理量的关系 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 a表示晶胞的棱长 表示密度 NA表示阿伏加德罗常数的值 n表示1mol晶胞中所含晶体的物质的量 M表示摩尔质量 a3 NA表示1mol晶胞的质量 1 RJ选修3 P776改编 请列表比较金属晶体的简单立方 体心立方 六方和面心立方四种堆积模型的配位数 原子空间利用率 堆积方式和晶胞的区别以及列举代表物 答案 2 溯源题 1 2014 新课标卷 37节选 Cu2O为半导体材料 在其立方晶胞内部有4个氧原子 其余氧原子位于面心和顶点 则该晶胞中有 个铜原子 Al单质为面心立方晶体 其晶胞参数a 0 405nm 晶胞中铝原子的配位数为 列式表示Al单质的密度 g cm 3 不必计算出结果 2 2014 海南 19 5 金刚石晶胞含有 个碳原子 若碳原子半径为r 金刚石晶胞的边长为a 根据硬球接触模型 则r a 列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 不要求计算结果 探源 该高考题组源于教材RJ选修3P76 资料卡片 及其拓展 考查的是对晶胞的分析和计算 题组一晶胞中原子个数的计算 题组精练 提考能 答案B 2 右图是由Q R G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构 其中R为 2价 G为 2价 则Q的化合价为 答案 3价 方法总结 晶胞计算的思维方法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 题组二晶胞密度及微粒间距离的计算3 用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果 Cu的晶胞为面心立方最密堆积 如右图 已知该晶体的密度为9 00g cm 3 晶胞中该原子的配位数为 Cu的原子半径为 cm 阿伏加德罗常数的值为NA 要求列式计算 4 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Mg mol 1 晶体的密度为 g cm 3 阿伏加德罗常数