高中化学第三章晶体上

1、专题归纳整合知识网络构建专题归纳整合知识网络构建专题归纳整合知识网络构建目标导航预习导引专题归纳整合知识网络构建目标导航预习导引一二一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的本质差异2.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。专题归纳整合知识网络构建目标导航预习导引一二3.晶体的特点(1)自范性。定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。形成条件:晶体生长速率适当。本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(2)某些物理性质表现出各向异性。(3)晶体有固定的熔、沸点。(4)外形和内部质点的高度有序性。4.区分

2、晶体和非晶体最可靠的科学方法对固体进行X-射线衍射实验。专题归纳整合知识网络构建目标导航预习导引一二晶体一定是固体,固体一定是晶体吗?答案:晶体一定是固体,但固体不一定是晶体,如玻璃、橡胶等都是非晶体。专题归纳整合知识网络构建目标导航预习导引一二二、晶胞二、晶胞1.定义描述晶体结构的基本单元。2.结构晶胞一般都是平行六面体,晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。(1)无隙:相邻晶胞之间无任何间隙。(2)并置:所有晶胞都是平行排列的,取向相同。(3)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。由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目?答案:不是,由晶胞构成的晶体,其化

3、学式只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用一、晶体与非晶体的差异一、晶体与非晶体的差异 专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用【例1】 普通玻璃和水晶的根本区别在于() (导学号52700037)A.外形不一样B.普通玻璃的基本构成微粒无规则排列,水晶的基本构成微粒按一定规律呈周期性有序排列C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换解析:普通玻璃为非晶体,水晶为晶体,它们的根本区别在于内部粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列,即是否具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结

4、构不同的体现,故选B。答案:B专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用下列关于晶体的叙述不正确的是()A.晶体有自范性B.晶体内部质点的排列高度有序C.晶体的某些物理性质常会表现出各向异性D.粉末状固体一定不是晶体解析:当晶体晶粒很小时,即为粉末状,D项不正确。答案:D专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用二、晶胞二、晶胞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,所以在计算晶胞中粒子个数时应用均摊法

5、。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 已知X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是()A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12解析:由晶胞结构可知,X占据晶胞的8个顶点,其数目为8 =1;Y占据晶胞的12条棱的中间,其数目为12 =3;Z占据该晶胞的体心,其数目为1,故该化合物的化学式为ZXY3。答案:A专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用解析:通过晶胞结构确定晶体的化学式是一种重要的题型,解题的关键在于看清晶胞中处于点、线、面、体心的原子及其共

6、用情况。每个晶胞中有8个X原子,但每个X原子被8个晶胞共用,则每个晶胞中绝对占有的X原子的个数为 8=1;每个面上的Y原子被2个晶胞共用,则每个晶胞中绝对占有的Y原子的个数为 6=3,位于体心位置的Z原子完全被该晶胞所用,故每个晶胞中绝对占有的Z原子的个数为1。因此晶体中原子个数比X Y Z=1 3 1。答案:1 3 1专题归纳整合知识网络构建专题归纳整合知识网络构建真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引一二三一、分子晶体的概念及结构特点一、分子晶体的概念及结构特点1.定义:只含分子的晶体称为分子晶体。2.构成微粒及微粒间的作用力3.微粒堆积方式(1)

7、若分子间作用力只有范德华力,则分子晶体有分子密堆积特征,即每个分子周围有12个紧邻的分子。(2)分子间含有其他作用力,如氢键,则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。如冰中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引一二三二、常见的分子晶体二、常见的分子晶体1.所有非金属氢化物,如H2O、NH3、CH4等。2.部分非金属单质,如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。3.部分非金属氧化物,如CO2、P4O10、SO2、SO3等。4.几乎所有的酸,如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。5.绝大多数有机物的晶体,如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等

8、。真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引一二三三、典型的分子晶体三、典型的分子晶体(如图如图)冰的结构模型 干冰的结构模型(晶胞)真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引一二三1.冰(1)水分子之间的主要作用力是氢键,当然也存在范德华力。(2)氢键有方向性,它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。2.干冰(1)在常压下极易升华。(2)干冰中的CO2分子间只存在范德华力而不存在氢键,一个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。真题链接专题归纳网络构建目标导航预习导引一二三所有分子晶体中是否均存在化学键,为什么?答案:绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化

9、学键,如N2、H2O、SO2等分子内部都有共价键,而稀有气体为单原子分子,分子内部无化学键,分子之间以范德华力结合,所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用一、分子晶体的判断一、分子晶体的判断可以根据构成晶体的粒子是分子,晶体中粒子之间的作用力为分子间作用力,物质的分类,晶体的熔、沸点较低,熔融状态下不导电等物理性质来判断某晶体是否为分子晶体。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用【例1】 下列物质中属于分子晶体的是()二氧化碳碘食盐蔗糖磷酸A. B.C. D.解析:依据物质的分类知二氧化碳、碘、蔗糖、磷酸都是分子晶体。答案

10、:A专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用AB型物质形成的晶体多种多样,下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是() (导学号52700040)A. B.C.D.专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用解析:构成的晶体为一维、二维、三维空间结构,且在空间中微粒通过化学键连接,故它们不可能是分子;而都不能再以化学键与其他原子结合,故为分子晶体。答案:C专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用二、分子晶体的性质二、分子晶体的性质(1)具有较低的熔点和沸点;(2)部分分子晶体如干冰、碘、红磷、萘等易升华;(3)硬度很小;(4)在固态和熔融状态时都不导电;(5)

11、一般来讲,极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 下列分子晶体:H2OHClHBrHICON2H2,熔、沸点由高到低的顺序是()A.B.C. D.解析:分子晶体分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高,反之越低。组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,物质的熔、沸点越高,所以熔、沸点由高到低顺序为HI、HBr、HCl。组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近),分子极性越大,其熔、沸点就越高,所以CO的熔、沸点高于N2的,H2的熔、沸点最低,而水分子间由于存在氢键,所以水的熔、沸点最高。答案:C专题归纳整合知识网络构建一

12、二知识精要典题例解迁移应用专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知:N60分子中每个氮原子均以NN键结合三个N原子而形成8e-稳定结构;NN键的键能为167 kJmol-1。请回答下列问题。 (导学号52700041)(1)N60分子构成的晶体为晶体,其熔、沸点比N2(填“高”或“低”),原因是 。 (2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是kJ(已知 键的键能为942 kJmol-1),表明稳定性N60(填“”“Mr(N2),故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体的大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体的高。

13、(2)因每个氮原子形成三个NN键,每个NN键被2个N原子共用,故1 mol N60中存在NN键的物质的量为1 mol603 =90 mol。发生的反应为N60 30N2H=90167 kJmol-1-30942 kJmol-1=-13 230 kJmol-1N60。(3)由于反应放出大量的热,同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。答案:(1)分子高N60、N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故N60的熔、沸点高(2)13 230金刚石晶体硅B.熔点从高到低的顺序:金刚石晶体硅碳化硅C.三种晶体中的单元都是正四面体结构D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体解析:

14、依题意,金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体,且都有类似于金刚石的正四面体结构单元,因为原子半径:r(C)r(Si),所以键长:CCCSiCSiSiSi,键能越大,原子晶体的熔点越高,故熔点从高到低的顺序:金刚石碳化硅晶体硅,三种晶体中晶体硅具有特殊性,是半导体。答案:C专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用美国科学杂志曾报道:在40 GPa的高压下,用激光加热到1 800 K,人们成功制得了原子晶体CO2,下列对该物质的推断一定不正确的是()A.该原子晶体中含有极性键B.该原子晶体易汽化,可用作制冷材料C.该原子晶体有很高的熔点

15、D.该原子晶体硬度大,可用作耐磨材料解析:CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体,其成键情况也发生了变化,由原来的碳氧双键变为碳氧单键,但化学键依然为极性共价键;由于晶体类型及结构发生变化,物质的熔、沸点等性质也发生了变化,CO2原子晶体具有高硬度、高熔点等特点。答案:B专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用二、金刚石和二氧化硅的晶体结构二、金刚石和二氧化硅的晶体结构1.金刚石金刚石晶体中每个碳原子形成4个共价键,分别和4个碳原子相连,形成正四面体结构,最小的碳环上有六个碳原子,碳碳键之间的夹角是10928,因此这些原子不在同一个平面上。2.二氧化硅SiO2(正四面体)键角(O

16、Si键)为10928,每个最小的环上有12个原子,其中,有6个Si和6个O。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用【例2】 硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 (导学号52700044)(1)基态硅原子的核外电子排布式为。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中SiSi键之间的夹角大小约为。 (3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点:简要解释熔点产生差异的原因:SiO2和SiCl4

17、: ;SiCl4和SiF4: 。 专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用解析:(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以SiSi键之间的夹角大小约为10928。(3)图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个SiSi键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同,其熔点具有很大的差别,一般原子晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。专题归纳整合知识网络构建一二知识精要典题例解迁移应用答案:(1)1s22s22p63s23p2(2)10928(3)如图所示(4)SiO2是原子晶体,微粒间作用力为共价键。SiCl4是分子晶体,微粒间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4的SiCl4和SiF4均为分子晶体,微粒间作用力均为范德华力,结构相似时相对分子质量越大,范德华力越大,