高考历史一轮复习 第41讲 晶体结构与性质课件 新人教版.ppt

第41讲晶体结构与性质 考纲要求 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 了解晶体的类型 了解不同类型晶体中结构微粒 微粒间作用力的区别 3 了解晶格能的概念 了解晶格能对离子晶体性质的影响 4 了解分子晶体结构与性质的关系 5 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 6 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 7 了解晶胞的概念 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 高频考点一晶体与晶胞1 判断正误 正确的打 错误的打 1 晶体的熔点一定比非晶体的熔点高 2 具有规则几何外形的固体一定是晶体 3 固态物质一定是晶体 4 冰和固体碘晶体中相互作用力相同 5 固体sio2一定是晶体 6 缺角的nacl晶体在饱和nacl溶液中会慢慢变为完美的立方体块 7 通过x 射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体 8 晶胞是晶体中的最小的 平行六面体 9 晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 10 立方晶胞中 顶点上的原子被4个晶胞共用 2 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 3 下图为离子晶体空间构型示意图 阳离子 阴离子 以m代表阳离子 以n表示阴离子 写出各离子晶体的组成表达式 a b c 1 晶体与非晶体 1 晶体与非晶体的比较 2 获得晶体的三条途径 熔融态物质凝固 气态物质冷却不经液态直接凝固 凝华 溶质从溶液中析出 考点1晶体与非晶体的判断1 2018 黑龙江大庆四中期中 下列说法正确的是 a 晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂b 原子晶体的原子间只存在共价键 而分子晶体的分子间只存在范德华力 c 区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行x 射线衍射实验d 非金属元素的原子间只形成共价键 金属元素的原子和非金属元素的原子间只形成离子键 答案 c 2 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 答案 x 射线衍射 知识归纳 晶体具有规则的几何外形 具有各向异性和固定的熔点 用x 射线研究时 晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列 非晶体则没有这些性质 考点2晶胞类型及其粒子个数的计算方法3 2018 漳州模拟 某物质的晶体中含有a b c三种元素 其排列方式如图所示 其中前后两面面心中的b元素的原子未能画出 则晶体中a b c的原子个数比为 a 1 3 1b 2 3 1c 2 2 1d 1 3 3 答案 a 4 2018 赣州模拟 某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示 a为阴离子 在正方体内 b为阳离子 分别在顶点和面心 则该晶体的化学式为 a b2ab ba2c b7a4d b4a7 答案 b 5 zn与s形成化合物晶体的晶胞如右图所示 1 在1个晶胞中 zn离子的数目为 2 该化合物的化学式为 6 碳有多种同素异形体 其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示 1 在石墨烯晶体中 每个c原子连接 个六元环 每个六元环占有 个c原子 2 在金刚石晶体中 c原子所连接的最小环也为六元环 每个c原子连接 个六元环 六元环中最多有 个c原子在同一平面 方法总结 晶胞组成的计算 均摊法 1 长方体 包括立方体 晶胞中不同位置的粒子数的计算 2 非长方体晶胞中粒子视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 被三个六边形共有 每个六边形占1 3 考点3常见晶胞的类型及粒子数目计算7 如图是由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 8 某晶体的一部分如图所示 这种晶体中a b c三种粒子数之比是 9 已知镧镍合金lanin的晶胞结构如下图 则lanin中n 10 1 硼化镁晶体在39k时呈超导性 在硼化镁晶体中 镁原子和硼原子是分层排布的 下图是该晶体微观结构的透视图 图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上 则硼化镁的化学式为 2 在硼酸盐中 阴离子有链状 环状等多种结构形式 下图是一种链状结构的多硼酸根 则多硼酸根离子符号为 高频考点二晶体的构成与性质1 判断正误 正确的打 错误的打 1 由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体 2 晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 3 在分子晶体中一定有范德华力和化学键 4 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 5 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 6 离子晶体一定都含有金属元素 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原子晶体是 6 其中属于分子晶体的是 答案 1 nacl na2s 2 naoh nh4 2s 3 nh4 2s 4 na2s2 5 sio2 sic 6 h2o2 co2 ccl4 c2h2 1 四类晶体的比较 2 晶格能 离子晶体 1 定义 气态离子形成1摩尔离子晶体 的能量 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 离子的半径 离子的半径 晶格能越大 对离子晶体性质的影响 晶格能越大 形成的离子晶体越 且熔点 硬度 释放 kj mol 1 越大 越小 稳定 越高 越大 上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有 填序号 a 离子晶体b 分子晶体c 原子晶体d 金属晶体 2 有下列八种晶体 a 水晶b 冰醋酸c 氧化镁d 白磷e 晶体氩f 铝g 氯化铵h 金刚石 用序号回答下列问题 1 直接由原子构成的晶体是 属于原子晶体的化合物是 2 由极性分子构成的晶体是 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 3 在一定条件下能导电而不发生化学变化的是 受热熔化后化学键不发生变化的是 需克服共价键的是 答案 1 a e ha 2 bgd e 3 fb e da h 3 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 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 解析 根据a b c所述晶体的性质可知 a为离子晶体 只能为nacl 微粒间的作用力为离子键 b应为原子晶体 只能为金刚石 微粒间的作用力为共价键 c应为分子晶体 且易溶 只能为hcl 微粒间的作用力为范德华力 答案 1 naclchcl 2 离子晶体原子晶体分子晶体 3 离子键共价键范德华力 方法总结 确定晶体类型的方法 1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 离子晶体的构成微粒是阴 阳离子 微粒间的作用是离子键 原子晶体的构成微粒是原子 微粒间的作用是共价键 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 即范德华力 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 依据物质的类别判断 金属氧化物 如k2o na2o2等 强碱 如naoh koh等 和绝大多数的盐类是离子晶体 大多数非金属单质 金刚石 石墨 晶体硅 晶体硼除外 气态氢化物 非金属氧化物 sio2除外 酸 绝大多数有机物 有机盐除外 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 常温汞除外 与合金是金属晶体 3 依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高 常在数百至1000余度 原子晶体熔点高 常在1000度至几千度 分子晶体熔点低 常在数百度以下至很低温度 金属晶体多数熔点高 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 主要指酸和非金属氢化物 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 考点2晶体熔 沸点高低的比较4 2018 银川质检 下列各组物质中 按熔点由低到高的顺序排列正确的是 o2 i2 hg co kcl sio2 na k rb na mg ala b c d 解析 中hg在常温下为液态 而i2为固态 故 错 中sio2为原子晶体 其熔点最高 co是分子晶体 其熔点最低 故 正确 中na k rb价电子数相同 其原子半径依次增大 金属键依次减弱 熔点逐渐降低 故 错 中na mg al价电子数依次增多 原子半径逐渐减小 金属键依次增强 熔点逐渐升高 故 正确 答案 d 5 2018 九江模拟 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 方法总结 晶体熔 沸点高低的比较1 不同类型晶体熔 沸点的比较 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 2 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 2 同种类型晶体熔 沸点的比较 1 原子晶体如熔点 金刚石 碳化硅 硅 2 离子晶体 一般地说 阴阳离子的电荷数越多 离子半径越小 离子间的作用力越强 其形成晶体的熔 沸点就越高 如熔点 mgo mgcl2 nacl cscl 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能 晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 熔点越高 硬度越大 3 分子晶体 具有氢键的分子晶体熔 沸点反常的高 如熔 沸点h2o h2te h2se h2s 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 如熔 沸点 snh4 geh4 sih4 ch4 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 其熔 沸点越高 如熔 沸点co n2 对于有机物的同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 4 金属晶体金属原子半径越小 价电子数越多 其金属键越强 金属熔 沸点越高 如熔 沸点 na mg al 高频考点三五类典型晶体的模型1 判断正误 正确的打 错误的打 1 在金属钠形成的晶体中 每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个 2 在nacl晶体中 每个na 周围与其距离最近的na 有12个 3 在cscl晶体中 每个cs 周围与其距离最近的cl 有8个 4 金属镁形成的晶体中 每个镁原子周围与其最近的镁原子有6个 2 1 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 答案 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co与si o键都是极性键 2 在晶体模型中 金刚石中的 棍 和干冰中的 棍 表示的意义一样吗 分子晶体中有化学键吗 答案 不一样 金刚石中表示的是c c共价键 而干冰中的 棍 表示分子间作用力 分子晶体中多数含有化学键 如co2中的co键 少数则无 如稀有气体形成的晶体 3 下列排列方式中 a abcabcabcb abababababc abbaabbad abccbaabccba 属于镁型堆积方式的是 属于铜型堆积方式的是 答案 ba 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 c c键之间的夹角是109 28 最小的环是 元环 含有1molc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 4 六 2 4 2 十二 si 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 12 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1molh2o的冰中 最多可形成 mol 氢键 3 离子晶体 4 2 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 6 6 6 4 4 8 8 8 4 石墨晶体石墨层状晶体中 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 分子间作用力 2 sp2 5 常见金属晶体的原子堆积模型 考点1由晶胞判断所属晶体类型1 2018 宜昌模拟 下列说法正确的是 a 钛和钾都采取图1的堆积方式b 图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置 此方式在三维空间里堆积 仅得简单立方堆积c 图3是干冰晶体的晶胞 晶胞棱长为acm 则在每个co2周围最近且等距离的co2有8个d 图4是一种金属晶体的晶胞 它是金属原子在三维空间以密置层采取abcabc 堆积的结果 解析 图1表示的堆积方式为a3型紧密堆积 k采用a2型密堆积 a错误 b在二维空间里的非密置层放置 在三维空间堆积形成a2型密堆积 得到体心立方堆积 b错误 干冰晶体的晶胞属于面心立方晶胞 配位数为12 即每个co2周围距离相等的co2分子有12个 c错误 该晶胞类型为面心立方 则为a1型密堆积 金属原子在三维空间里密置层采取abcabc堆积 d正确 答案 d 2 2018 宁夏育才中学期中 几种晶体的晶胞如图所示 所示晶胞从左到右分别表示的物质正确的排序是 a 碘 锌 钠 金刚石b 金刚石 锌 碘 钠c 钠 锌 碘 金刚石d 锌 钠 碘 金刚石 解析 根据晶胞的结构可知 从左到右它们分别是钠 锌 碘 金刚石 答案 c 反思归纳 常见晶体的晶胞及结构判断下列不同物质的晶胞类型 并将序号填在横线上 1 干冰 2 氯化钠 3 金刚石 4 碘晶体 5 氟化钙 6 金属钠 7 冰 8 水合铜离子 9 硼酸 h3bo3 10 金属铜 考点2晶胞中粒子的配位数及应用3 2018 山东东营质检 下列图像是nacl cscl zns等离子晶体结构图或是从其中分割出来的部分结构图 试判断属于nacl的晶体结构的图像为 解析 nacl中阴 阳离子的配位数均为6 答案 b 4 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cl d 干冰晶体中 每个co2分子周围紧邻12个co2分子 解析 氯化钠晶体中 每个na 周围距离相等的na 共12个 距离相等且最近的cl 共有6个 答案 b 5 前四周期原子序数依次增大的元素a b c d中 a和b的价电子层中未成对电子均只有1个 并且a 和b 的电子数相差为8 与b位于同一周期的c和d 它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2 且原子序数相差为2 1 a b和d三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示 该化合物的化学式为 d的配位数为 列式计算该晶体的密度 g cm 3 2 a b 和c3 三种离子组成的化合物b3ca6 其中化学键的类型有 该化合物中存在一个复杂离子 该离子的化学式为 配位体是 方法总结 判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时 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 难点专攻 四十一 晶胞中不同物理量的计算对于立方晶胞 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表示晶体的摩尔质量 考点1晶体密度和粒子间距离的计算1 2016 全国