2011届高考化学一轮复习 物质结构与性质 第三节 晶体的结构与性质课件 新人教版选修3

1.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。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。,第三节晶体的结构与性质,1晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别,周期性有序,无序,(2)得到晶体的途径。(3)晶体的特点外形和内部质点排列的性。晶体的许多物理性质如强度表现出性。晶体具有性，即晶体能自发地呈现的性质。,熔融态物质凝固,气态物质凝华,溶质从溶液中析出,高度有序,各向异,自范,几何多面体,(4)区别晶体和非晶体的方法熔点法：的熔点较固定，而没有固定的熔点。：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上看到，而非晶体则没有。2晶胞(1)概念描述晶体结构的。,晶体,非晶体,X射线衍射法,分立的斑点或谱线,基本单元,(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：所有晶胞排列、相同。延伸：1.晶胞是晶体中最小的结构重复单元。2晶胞一定是一个平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定，晶胞不能是八面体或六方柱体等其他形状。,任何间隙,平行,取向,3整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。所谓并置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接。同一晶体所划出来的同类晶胞大小和形状完全相同。,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小分子。(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。,分子,范德华力,氢键,12,氢键,范德华力,4,干冰CO2分子之间存在，每个CO2分子周围有个紧邻的CO2分子。2.原子晶体(1)结构特点晶体中只含原子。原子间均以结合。结构。,范德华力,12,共价键,三维空间网状,(2)典型的原子晶体金刚石碳原子取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。,sp3,10928,4,升华：原子晶体与分子晶体比较,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,所有的金属原子,金属阳离子,自由电子,金属键,差别很大,(2)金属晶体的构成、通性及其解释,定向运动,频繁碰撞,相对滑动,体系的排列方式,润滑剂,热,2.金属晶体的原子堆积模型(1)二维空间模型非密置层，配位数为。密置层，配位数为。(2)三维空间模型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,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中，每层都照此堆积。如、等是这种堆积方式，配位数为。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。,凹穴,Na,K,Fe,钾,ABABAB,镁,ABCABCABC,铜,最密堆积,8,思考：若某物质中有阳离子，一定有阴离子吗？提示：在金属晶体中，只存在金属离子和自由电子，不存在金属中性原子和阴离子。在金属晶体中：(1)含金属阳离子的晶体中不一定含阴离子。(2)含阳离子的晶体中不一定含有离子键。,1离子晶体(1)概念离子键：间通过(指和的平衡)形成的化学键。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几何因素：。电荷因素：即正负离子。键性因素：离子键的。,阴、阳离子,静电作用,相互排斥,相互吸引,阳离子,阴离子,离子键,即晶体中阴阳离子的半径比决定晶体结构,电荷不同，配位数必然不同,纯粹程度,(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、难于。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。,沸,硬度,压缩,较强的离子键,较多的能量,熔,2晶格能(1)定义形成1摩尔离子晶体的能量。单位，通常取值。(2)大小及与其他量的关系晶格能是最能反映离子晶体的数据。在离子晶体中，离子半径越，离子所带电荷数越，则晶格能越大。,气态离子,释放,kJmol1,正,稳定性,小,大,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稳定，而且熔点，硬度。延伸：几种典型离子晶体的结构模型(1)NaCl晶体结构模型(右图)：配位数为6。在NaCl晶体中每个Na同时吸引着6个Cl，每个Cl也同时吸引着6个Na。每个Na周围与它最近等距的Na有12个，每个Na周围与它最近等距的Cl有6个。,强,大,高,(2)CsCl晶体结构模型(右图)：配位数为8。在CsCl晶体中每个Cs同时吸引着8个Cl，每个Cl也同时吸引着8个Cs。每个Cs与6个Cs等距离相邻，每个Cs与8个Cl等距离相邻。,CsCl的晶体结构模型,(3)ZnS晶体结构模型与(下图)：配位数为4。ZnS型晶体结构ZnS型晶体结构中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。,【例1】据美国科学杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，制得具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是()A该晶体属于分子晶体B该晶体易汽化，可用作制冷材料C一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应D每摩尔该晶体中含2molCO键解析：高熔点、高硬度是原子晶体的特点，故该二氧化碳晶体是原子晶体。每摩尔该晶体中含4molCO键。答案：C,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。离子晶体中的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体中的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体中的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体中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，化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(除液态汞外)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。可溶性的离子晶体水溶液或离子晶体熔化时能导电；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(主要是强酸和非金属氢化物非金属氧化物)溶于水后，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；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体硬度有大有小，且具有延展性。,1按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是()A由分子间作用力结合而成，熔点低B固体或熔融后易导电，熔点在1000左右C由共价键结合成网状结构，熔点高D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电解析：A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1000左右，应为金属晶体；C为原子晶体；D为离子晶体。答案：B,1晶胞描述晶体结构的基本单元。2晶胞的结构一般来说，晶胞都是平行六面体，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晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。,3.求晶体化学式或晶胞中微粒个数的一般方法(1)处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；(3)处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。如图晶体的一个晶胞中，有C粒子：1214个，有D粒子：864个，N(C)N(D)11，晶体的化学式为CD或DC。,【例2】(2010模拟精选，海南海口3月)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()AZXY3BZX2Y6CZX4Y8DZX8Y12解析：由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X81；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y123；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z1。故化学式为ZXY3。答案：A,(1)晶体：通过结晶得到的有规则几何外形的固体。其外形的规则是由其内在的粒子有序排列所决定的。(2)晶胞：从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。(3)均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有属于一个图形(晶胞)。长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。a处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。,b处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。c处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为。d处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。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)对六边形的贡献为1/3。对于给出晶胞的图形确定其化学式的问题，一定要正确分析晶胞任意位置(一般是顶点、棱易出错)上的微粒被几个相邻的晶胞所共用。,2食盐晶体是由钠离子(右图中的“”)和氯离子(右图中的“”)组成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2gcm3，阿伏加德罗常数6.021023mol1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于()A3.0108cmB3.5108cmC4.0108cmD5.0108cm,解析：从NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，如右图所示，a表示其边长，d表示两个Na中心间的距离。每个小立方体含Na：，含Cl：，即每个小立方体含NaCl对个。即：解得a2.81108cm，又因为da，故食盐晶体中两个距离最近的Na中心间的距离为d2.81108cm4.0108cm。答案：C,【例1】最近发现一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，则它的化学式为()AM4N4BMNCM14N13D条件不够，无法写出化学式,解析：题目指出它是一个“气态团簇分子”，而非像NaCl晶体那样的巨型微粒，故图中的M和N原子个数就是一个分子中含有的原子个数，这样得到它的化学式为M14N13。答案：C高分策略本题考查了对晶体结构的分析。隐含信息、干扰信息等都会对正确解题造成影响，如果解题时不细致审题，没有抓住本质或有用信息，可能会得出错误答案。看到图示，考生就联想到NaCl晶体，受思维定势的影响，多数考生按晶胞问题进行处理，计算出答案为NM或MN错选B，而未注意题中明确告诉的“分子”二字，由此可见认真审题是至关重要的。,关于晶体结构的分析。第一步：判断晶体类型。对于无限重复的晶体，如离子晶体(以氯化钠为代表)、原子晶体(以金刚石、二氧化硅晶体为代表)可以用单元分摊法分析；对于分子晶体，可以直接计算，如P4等；第二步：分摊法推断晶体结构。先选最小单元，后分析点(代表原子或离子)、线(化学键)被几个最小重复单元共用。以立方体晶体为例，点：1/8，棱：1/4，面：1/2，体心：1。,【例1】(2010原创)A族元素与A族元素组成的晶体是()A一定是分子晶体B一定是离子晶体C可能是原子晶体D可能是分子晶体或离子晶体解析：A族元素包括氢元素和碱金属元素，碱金属元素与卤素形成离子晶体，氢元素与卤素形成分子晶体。答案：D,高分策略本题考查了常见元素组成物质的晶体类型判断。易将A族元素与碱金属元素概念混淆，错选B。需要关注的晶体问题主要包括晶体类型、化学键、构成晶体的粒子和晶体空间构型等方面。(1)对于大多数分子，各原子最外层满足8电子或2电子稳定结构，也有少数分子除外，如三卤化硼中硼原子最外层只有6个电子，五卤化磷分子中磷原子最