高三化学一轮复习 （知识存盘+名师助学+状元笔记）第12章 物质机构与性质（选修） 第三讲 晶体结构与性质课件.ppt

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 金属晶体的结构微粒 微粒间作用力的区别 第三讲晶体结构与性质 1 晶体的组成 结构以及晶体类型的判断 2 同种和不同种晶体类型性质的比较 3 晶体结构分析及晶胞中微粒数目的计算方法 一 晶体常识1 晶体与非晶体 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 晶胞 1 概念 描述晶体结构的基本单元 2 晶胞的排列特征 无隙 相邻晶胞之间没有 并置 所有晶胞都是排列的 相同 任何间隙 平行 取向 3 晶格能 1 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 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 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 kj mol 1 大 小 稳定 高 大 固体物质都是晶体吗 玻璃属于晶体吗 提示不是 固体物质可分为晶体与非晶体 玻璃属于一种特殊的固体叫做玻璃态物质 二 四种晶体的比较 分子 原子 金属阳离子 自由电子 阴 阳离子 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 大多数非金属单质 气态氢化物 酸 非金属 有机物 水溶液中或熔融 co2和sio2在物理性质上有较大差异 而在化学性质上却有较多相似 你知道原因吗 提示决定二者物理性质的因素 晶体类型及结构微粒间的作用力 co2是分子晶体 其微弱的分子间作用力是其决定因素 sio2是原子晶体 其牢固的化学键是其决定因素 二者的化学性质均由其内部的化学键决定 而c o与si o键都是极性键 三条途径获得晶体的三条途径 1 熔融态物质凝固 2 气态物质冷却不经液态直接凝固 凝华 3 溶质从溶液中析出 在nacl的晶胞中 如下图所示 一条规则晶格能与岩浆晶出规则一般地 晶格能高的矿物先晶出 晶格能小的矿物后晶出 即晶格能越大 岩浆中的矿物越易结晶析出 我的警示 1 具有规则几何外形的固体不一定是晶体 如玻璃 2 晶胞是从晶体中 截取 出来具有代表性的最小重复单元 而不一定是最小的 平行六面体 3 在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时 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用 如六棱柱晶胞中 顶点 侧棱 底面上的棱 面心 体心依次被6 3 4 2 1个晶胞所共有 4 原子晶体的熔点不一定比离子晶体高 如石英的熔点为1710 mgo的熔点为2852 5 金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高 如na的熔点为97 尿素的熔点为132 7 问题征解为什么石墨的熔沸点很高 而且质软易滑 提示石墨的晶体结构如图 同一层的碳原子间以较强的共价键结合 使石墨的熔沸点很高 层与层间分子间作用力较弱 容易滑动 使石墨的硬度很小 像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体 必考点92晶体类型的判断方法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 典例1 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 晶体的结构决定晶体的性质 晶体的性质反映了晶体的结构 物质的组成和结构是判断晶体类型的根本依据 在根据物质的性质和类别判断晶体类型时还要考虑到不同物质的特性 如一般情况下盐类是离子晶体 但alcl3是分子晶体 原子晶体一般不导电 但晶体硅能导电等 应用1 下列关于晶体的说法一定正确的是 a 第 a碱金属元素与 a元素所形成的化合物在固态时为离子晶体 晶体中阴 阳离子排列方式相同b 晶体中存在阴离子就必定存在阳离子 存在阳离子就必定存在阴离子 c 离子晶体中只含有离子键 分子晶体 原子晶体中必定含有共价键d c60晶体 其结构模型如图 中每个c60分子周围与它距离最近且等距离的c60分子有12个 解析固体nacl cscl为离子晶体 但两种晶体中阴阳离子的排列方式不同 a项错误 金属晶体中存在阳离子和自由电子 但没有阴离子 b项错误 离子晶体中一定含有离子键 也可能含有共价键 如na2o2 naoh 稀有气体的分子晶体中没有共价键 c项错误 答案d 必考点93常见晶体的熔沸点高低的判断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 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 mgo mgcl2 nacl cscl 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 沸点反常地高 如h2o h2te h2se h2s 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snh4 geh4 sih4 ch4 f2n2 ch3oh ch3ch3 5 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 nana k rb cs 典例2 根据下表给出的几种物质的熔点 沸点数据 判断下列有关说法中错误的是 a sicl4是分子晶体b 单质b可能是原子晶体c alcl3加热能升华d nacl的键的强度比kcl的小 解析由表中所给熔 沸点数据可知 sicl4应为分子晶体 a项正确 单质b可能为原子晶体 b项正确 alcl3的沸点低于熔点 它可升华 c项也正确 nacl的熔 沸点高于kcl的 表明na 与cl 键断裂较k 与cl 键断裂难 即nacl的键的强度大于kcl的 d项错误 答案d 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 应用2 下列物质的熔 沸点高低顺序中 正确的是 a 金刚石 晶体硅 二氧化硅 碳化硅b ci4 cbr4 ccl4 ch4c mgo h2o o2 br2d 金刚石 生铁 纯铁 钠 解析对于a选项 同属于原子晶体 熔沸点高低主要看共价键的强弱 显然对键能而言 晶体硅离子晶体 分子晶体 mgo h2o o2 br2 h2o br2 o2 br2 o2 错误 d选项 生铁为铁合金 熔点要低于纯铁 错误 答案b 必考点94晶体结构的分析与计算方法1 几种典型晶体结构的分析 2 晶胞中微粒的计算方法 均摊法 典例3 1 已知x y z三种元素组成的化合物是离子晶体 其晶胞如右图所示 则该化合物的化学式 2 已知mgo的晶体结构属于nacl型 某同学画出的mgo晶胞结构示意图如图所示 请改正图中错误 3 x 中所有电子正好充满k l m三个电子层 它与n3 形成的晶胞结构如右图所示 x的元素符号是 与同一个n3 相连的x 有 个 答案 1 zxy3 2 应为黑色 3 cu6 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 应用3 如图是甲 乙 丙三种晶体的晶胞 则甲晶体中x与y的个数比是 乙中a与b的个数比是 丙中一个晶胞中有 个c离子和 个d离子 答案2 11 144 hold住考向名师揭秘本讲是高考重点考查的内容 要求熟悉常见晶体结构与性质的关系 具备从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力 2014高考会以新颖的命题情境 考查晶体基本知识的应用 1 2012 上海 四 2009年 自然 杂志报道了我国科学家通过测量sio2中26al和10be两种元素的比例确定 北京人 年龄的研究结果 这种测量方法叫 铝铍测年法 完成下列填空 1 10be和9be a 是同一种原子b 具有相同的中子数c 具有相同的化学性质d 具有恒定的丰度be所在的周期中 最外层有2个未成对电子的元素相互组成的化合物属于 晶体 2 al和be具有相似的化学性质 写出becl2水解反应的化学方程式 3 研究表明26al可以衰变为26mg 可以比较这两种元素金属性强弱的方法是 a 比较这两种元素的单质的硬度和熔点b 在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液c 将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用 并滴入酚酞溶液d 将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用 4 目前还有一种测量方法叫 钾氩测年法 写出和ar核外电子排布相同的阴离子的半径由大到小的顺序 用化学符号表示 其中一种离子与钾相邻元素的离子所形成的化合物可用做干燥剂 此化合物的电子式是 3 比较两种元素金属性强弱有如下方法 比较两种元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱 碱性越强 对应的元素的金属性越强 比较两种金属单质与h2o或酸反应的剧烈程度 反应越剧烈 其金属性越强 故a错误 c正确 b项 al3 与naoh反应生成的沉淀又能溶于naoh溶液 知al为两性金属 mg2 与naoh反应生成的沉淀不溶于naoh溶液 推出mg的金属性强于al 故b正确 d项 因两种单质久置于空气中已形成氧化物 所以和热水反应的现象不能用于比较两元素的金属性的强弱 故d错误 4 比较核外电子排布相同的离子半径大小的方法 核电荷数越大 半径越小 2 2012 全国 27 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 b和d的a2b型氢化物均为v形分子 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 回答下列问题 1 元素a为 c为 2 由这些元素形成的双原子分子为 3 由这些元素形成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是 非直线形的是 写2种 4 这些元素的单质或由它们形成的ab型化合物中 其晶体类型属于原子晶体的是 离子晶体的是 金属晶体的是 分子晶体的是 每空填一种 5 元素a和b形成的一种化合物与c和b形成的一种化合物发生的反应常用于防毒面具中 该反应的化学方程式为 解析a b c d e是原子序数依次增大的短周期元素 且a的最外层电子数为其周期数的二倍 可推知a为c b和d的a2b型氢化物均为v形分子 可推知b为o d为s c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 可推知c为na e为cl 2 由上述元素形成的双原子分子有co o2 cl2 3 由这些元素形成的三原子分子中