高三化学总复习 选考7晶体结构与性质课件.ppt

1知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子，粒子间作用力的区别。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了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。4知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。5能列举金属晶体的基本堆积模型。,1以nacl、cscl、金刚石、二氧化硅、二氧化碳、冰、石墨为代表物质，复习各类晶体的结构特点。2要用比较的方法，将各类晶体的组成粒子、粒子间的相互作用、性质、粒子的空间分布特点等列表比较。3借助数学工具，进行晶胞中粒子数目、摩尔质量、阿伏加德罗常数等的计算。,一、晶体的常识1晶体与非晶体的区别,周期性重复排列,不规则,无,无,固定,2.晶胞(1)定义：在晶体微观空间里取出一个，这个描述晶体的基本单元叫做晶胞。(2)结构：一般来说，晶胞都是，晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数个晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的、及是完全相同的。,最小的重复单元,结构,平行六面体,微粒种类,数目,微粒所处的空间位置,二、分子晶体和原子晶体1分子晶体(1)结构特点晶体中只含。分子间作用力为，也可能有。分子密堆积：一个分子周围通常有个紧邻的水分子。,分子,范德华力,氢键,4,(2)典型的分子晶体冰水分子之间的主要作用力是，也存在，每个水分子周围只有个紧邻的水分子。干冰co2分子之间存在，每个co2分子周围有个紧邻的co2分子。,范德华力,氢键,4,范德华力,12,2原子晶体(1)结构特点晶体中只含原子。原子间以结合。结构。(2)典型的原子晶体金刚石碳原子以杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为。每个碳原子与相邻的个碳原子结合。,共价键,空间网状,sp3,109.5,4,三、金属晶体和离子晶体1金属键(1)“电子气理论”要点该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的形成遍布的“电子气”，被所共用，从而把维系在一起。金属晶体是由、通过形成的一种“巨分子”。金属键的强度。,价电子,整块晶体,所有原子,所有原子,金属阳离子,价电子,金属键,较大,(2)金属晶体的构成、通性及其解释,定向移动,外界能量,相互碰,撞,发生相对滑动,原来的排列方式,润滑剂,四、金属晶体的原子堆积模型1二维空间模型(1)非密置层，配位数为。(2)密置层，配位数为。2三维空间模型(1)简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为。只有采取这种堆积方式。,4,6,6,po(钋),(2)钾型将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的，每层都照此堆积。如、等是这种堆积方式，配位数为。(3)镁型和铜型密置层的原子按型堆积方式堆积。若按的方式堆积为型，按的方式堆积为型。这两种堆积方式都是金属晶体的，配位数均为12，空间利用率均为。,na,k,凹穴中,fe,8,最密,abab,镁,abcabc,铜,最密堆积,74%,五、离子晶体1概念(1)离子键：间通过(指和的平衡)形成的化学键。(2)离子晶体：由和通过结合而成的晶体。2决定离子晶体结构的因素(1)几何因素：。(2)电荷因素：即正负离子。(3)键性因素：离子键的。,阴、阳离子,静电作用,异性电荷间的吸引力,电子与电子、原子核与原子核间,的排斥力,阴离子,阳离子,离子键,正负离子的半径比,电荷比,极化程度,3一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的点和点，较大的。这些性质都是因为离子晶体中存在着。若要破坏这种作用需要。,熔,沸,硬度,离子键,一定的能量,六、晶格能1定义形成1摩离子晶体的能量，单位，通常取。2大小及其他量的关系(1)晶格能是最能反映离子晶体的数据。(2)在离子晶体中，离子半径越，离子所带的电荷数越，则晶格能越大。(3)晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越，形成的离子晶体就越，而且熔点越，硬度越。,气态离子,所释放,kjmol1或jmol1,kjmol1,稳定性,小,多,强,稳定,高,大,考点一晶体类型和晶体类型的判断例1(2008全国)下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是()asio2csclcbr4cf4bsio2csclcf4cbr4ccsclsio2cbr4cf4dcf4cbr4csclsio2,解析本题考查了晶体的类型和熔沸点的问题：四种物质中只有sio2为原子晶体，熔沸点最高；而cscl为离子晶体，熔沸点比sio2的低；cf4和cbr4均为分子晶体，而分子晶体熔沸点高低与相对分子质量有关，相对分子质量越大熔沸点越高。答案a,1四种典型晶体比较,2.判断晶体类型的方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的微粒是分子，微粒间的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)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；原子晶体熔点高，常在1000至几千摄氏度；分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度；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(主要是酸和强非金属氢化物)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。,3晶体熔、沸点高低的比较规律(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、铂等熔、沸点很高，而汞、镓、铯等熔、沸点很低。(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小的键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石碳化硅硅。,(3)离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点越高，如熔点：mgomgcl2naclcscl。(4)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；分子间具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高，如h2oh2teh2seh2s。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.,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con2，ch3ohch3ch3。对于互为同分异构体的分子晶体，支链越多，熔、沸点越低，如ch3ch2ch2ch2ch3,(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：nabcd解析离子晶体中阴、阳离子的核间距越小，离子的电荷越高，其晶格能越大，熔点就越高。答案b,3下图是金属晶体的a1型密堆积形成的立方面心的晶胞示意图，在密堆积中处于同一密置层上的原子组合是()a456101112b234567c14568d12148115,解析要熟悉金属晶体的四种堆积方式：包括：简单立方型(只有po)、体心立方型(钾型)、六方紧密堆积(镁型)、面心立方堆积(铜型)，根据题给晶胞可看出a1属于面心立方型。面心立方最密堆积(a1)：将第一密置层记作a，第二层记作b，b层的球对准a层中顶点向上(或向下)的三角形空隙位置；第三层记作c，c层的球对准b层的空隙，同时应对准a层中顶点向下(或向上)的三角形空隙(即c层球不对准a层球)。,以后各层分别重复a、b、c等，这种排列方式三层为一周期，记作abcabc，如下图。由于在这种排列中可以划出面心立方晶胞，故称这种堆积方式为面心立方最密堆积。故题中对应的六个b是2,3,4,5,6,7。当然也可以是8,9,10,11,12,13，或者是4,5,6,9,13,14，或者是1,5,7,8,9,10等,答案b,42004年报道：硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录，该化合物的晶体结构单元是正六方棱柱：镁原子位于棱柱的各个顶点，而且上下底面各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为()amgbbmgb2cmg2bdmg3b2,解析顶点上的镁原子被六个六棱柱所共有，底面上的镁原子被两个六棱柱所共用，所以每个晶胞中所含的镁原子数为：，故在晶体中镁、硼原子个数比为12，其化学式为mgb2。答案b,5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解析选项a，分子晶体中不是每个分子内都有共价键，如稀有气体形成的分子晶体，故不正确；选项b，原子晶体中的相邻原子间可以存在极性共价键，如二氧化硅晶体中的sio键是极性共价键，故不正确；选项c，离子晶体中可能含有共价键，如氢氧化钠等；选项d，金属晶体的熔点有的很低，如汞，故不正确。,答案c,6(2009广东，27)铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)cu位于元素周期表第b族。cu2的核外电子排布式为_。(2)如图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_。,(3)胆矾cuso45h2o可写成cu(h2o)4so4h2o，其结构示意图如下：,下列说法正确的是_(填字母)。a在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化b在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键c胆矾是分子晶体，分子间存在氢键d胆矾中的水在不同温度下会分步失去(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成cu(nh3)42配离子。已知nf3与nh3的空间构型是三角锥形，但nf3不易与cu2形成配离子，其原因是_。(5)cu2o的熔点比cu2s的_(填“高”或“低”)，请解释原因_。,解析考查考生对常见元素核外电子排布，电负性概念，常见杂化轨道类型以及离子晶体的晶胞结构、化学键、物质性质、配合物成键情况的了解；考查考生观察、读图、信息迁移及其表达能力。答案(1)1s22s22p63s23p63d9或ar3d9(2)4(3)bd(4)f的电负性比n大，nf成键电子对向f偏移，导致nf3中n原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故nf3不易与cu2形成配离子(5)高cu2o与cu2s相比，阳离子相同，阴离子所带电荷也相同，但o2的半径比s2小，所以cu2o的晶格能更大、熔点更高。,7(2009海南，194)已知a、b、c、d和e都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。a与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。b和c属同一主族，d和e属同一周期，又知e是周期表中118列中的第7列元素。d的原子序数比e小5，d跟b可形成离子化合物其晶胞结构如右图。,请回答：(1)a元素的名称是_；(2)b的元素符号是_，c的元素符号是_，b与a形成的化合物比c与a形成的化合物沸点高，其原因是_。(3)e属元素周期表中第_周期，第_族的元素，其元素名称是_，它的2价离子的电子排布式为_。(4)从图中可以看出，d跟b形成的离子化合物的化学式为_；该离子化合物晶体的密度为agcm3，则晶胞的体积是_(只要求列出算式)。,解析从d、e是周期表中118列中e排第7列可判断e是第4周期b族，所以d也在第4周期；图中离子化合物db12，则d为ca，且b的序数在前面，b为f，c为cl；a与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族，所以a为h。(2)考查氢键；(3)锰在周期表中的位置，2价时已经失去个电子，所以排布式为ar3d5；,答案(1)氢(2)fcl氟化氢分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键(3)四b锰1s22s22p63s23p63d5,8(2009江苏，21a)生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为co、co2、h2等)与h2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有cu、zn、al等元素。写出基态zn原子的核外电子排布式_。(2)根据等电子原理，写出co分子的结构式_。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制cu(oh)2的碱性溶液反应生成cu2o沉淀。甲醇的沸点比