适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第28讲晶体结构与性质课件

第28讲晶体结构与性质【课标指引】

1.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞。2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。考点一物质的聚集状态晶体与非晶体考点二四种常见晶体类型目录索引

素养发展进阶答题模板3晶体熔、沸点的比较及原因分析考点一物质的聚集状态晶体与非晶体必备知识•梳理1.物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化属于物理变化。(2)等离子体和离子液体等离子体是由________、阳离子和________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。

气态和液态物质不一定都由分子构成

电子

电中性

离子

2.晶体和非晶体(1)晶体和非晶体的比较项目晶体非晶体结构特征结构微粒___________排列

结构微粒_________排列

性质特征自范性

无熔点

不固定异同表现

区别方法间接方法看是否有固定的________科学方法对固体进行____________实验

周期性有序

无序

有

固定

各向异性

各向同性

熔点

X射线衍射

(2)获得晶体的三条途径①____________物质凝固;

②____________物质冷却不经液态直接凝固(凝华);

③溶质从溶液中____________。

熔融态

气态

析出

3.晶胞(1)定义晶胞是描述晶体结构的____________,是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。

(2)晶胞的特点相邻晶胞之间没有__________,所有晶胞__________排列,

__________相同。晶体中晶胞的排列——无隙并置

基本单元

任何间隙

平行

取向

(3)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算——均摊法关键能力•提升考向1物质的聚集状态、晶体与非晶体例1(2023·广东江门期末)下列关于晶体的说法正确的是(

)①晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;非晶体中原子排列相对无序,无自范性②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子③晶体中分子间作用力越大,分子越稳定④氯化钠熔化时离子键被破坏⑤晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定⑥CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A.①②③ B.②③④

C.②③⑥ D.①④⑤D解析

①晶体中原子呈周期性有序排列,且有自范性,非晶体中原子排列相对无序,无自范性,可以用衍射方法鉴别晶体和非晶体,故正确;②晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体,故错误;③分子晶体的稳定性与化学键有关,共价键越强,稳定性越强,故错误;④氯化钠属于离子晶体,离子晶体熔化时破坏离子键,故正确;⑤在以没有方向性和饱和性的作用力结合形成晶体时,晶体尽量采取紧密堆积方式以使其变得比较稳定,故正确;⑥CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8,NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6,故错误;选D。[对点训练1]下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是(

)A.破损的胆矾晶体能在饱和CuSO4溶液中自动变成规则的多面体形B.晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性C.实验室中可利用导电性区别晶体和玻璃体D.固体SiO2可能是晶体,也可能是非晶体C解析

晶体除了金属外,一般都不导电,玻璃体是一种无规则结构的非晶态固体,不导电,故不能利用导电性区分晶体和玻璃体,C错误;固体SiO2可能是晶体(如水晶),也可能是非晶体(如玛瑙),D正确。考向2晶胞的结构及相关计算例2(2023·广东广州二中检测)石墨烯可转化为富勒烯(C60),科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其立方晶胞结构如图所示,晶胞边长为apm。下列说法不正确的是(

)CA.C60和石墨烯互为同素异形体B.该富勒烯化合物的化学式为K3C60C.C60周围等距且距离最近的C60的数目为6D.该晶体的密度为[对点训练2](2023·广东广州统考)杂化材料(CH3NH3)PbI3在太阳能电池领域具有重要价值,其立方晶胞结构如图所示。A的原子分数坐标为(0,0,0),B的原子分数坐标为

。下列说法中错误的是(

)B考点二四种常见晶体类型必备知识•梳理1.四种类型晶体的比较

晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子

粒子间相互作用力

硬度较小

有的很大,有的很小较大熔点、沸点较低

有的很高,有的很低较高导电性、导热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电分子

原子

金属阳离子和自由电子

阴、阳离子分子间作用力

共价键

金属键

离子键

很大

很高

2.金属键的本质——“电子气理论”相对滑动

不变

没有

自由电子

金属离子

能量

3.重要晶体结构模型及分析(1)共价晶体金刚石晶体中,每个C与另外________个C形成共价键,C—C之间的夹角是109°28',最小的环是________元环。含有1mol碳的金刚石中,形成的共价键为________

mol。

4六

2(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。

12②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________氢键。

42mol(3)离子晶体

①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引_____个Cl-,每个Cl-同时吸引_____个Na+,配位数均为_____。每个晶胞含_____个Na+和_____个Cl-。

②CsCl型:在晶体中,每个Cs+吸引_____个Cl-,每个Cl-吸引_____个Cs+,配位数均为_____。

66644888(4)混合型晶体

石墨晶体结构石墨层状晶体中,层与层之间的作用力是________________,平均每个正六边形拥有的碳原子个数为________,碳原子采取的杂化方式是________。

分子间作用力

2sp2关键能力•提升考向1常见晶体类型及判断例1现有四组物质及熔点数据(℃):Ⅰ组Ⅱ组Ⅲ组Ⅳ组金刚石:3550℃Li:181℃HF:-83℃NaCl:801℃硅晶体:1410℃Na:98℃HCl:-115℃KCl:776℃硼晶体:2300℃K:64℃HBr:-89℃RbCl:718℃二氧化硅:1723℃Rb:39℃HI:-51℃CsCl:645℃回答下列问题:(1)Ⅰ组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)Ⅱ组晶体共同的物理性质是________________(填序号)。

①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)Ⅲ组中HF的熔点反常,其原因是________________________________________________。

(4)Ⅳ组晶体可能具有的性质是________________(填序号)。

①硬度特别小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电共价

共价键

①②③④

HF分子间能形成氢键,其熔化时消耗的能量更多

②④

解析

(1)Ⅰ组物质的熔点很高,属于共价晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)Ⅱ组都是碱金属,属于金属晶体,共同物理性质有①②③④。(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)Ⅳ组物质都是碱金属形成的盐,属于离子晶体,可能具有②④两种性质。[对点训练1](2023·广东广州期末)化学学习中常采用“类推”思维,下列类推合理的是(

)A.硫粉易溶于CS2,可类推硫粉易溶于CCl4B.CO2是分子晶体,可类推SiO2为分子晶体C.Al2O3属于共价晶体,可类推Na2O属于共价晶体D.NaCl晶体中阴、阳离子的配位数均为6,可类推CsCl晶体中的配位数均为6A解析

CS2为直线形,CCl4为正四面体,二者均为非极性分子,按“相似相溶”原理,硫粉易溶于CS2,可类推硫粉易溶于CCl4,A正确;SiO2中硅、氧原子通过共价键结合,为共价晶体,B错误;通常,Na2O由钠离子和氧离子通过离子键结合,属于离子晶体,C错误;铯离子半径比钠离子半径大得多,CsCl晶体中阴、阳离子的配位数均为8,D错误。考向2不同晶体熔、沸点的比较例2(2023·广东广州六中检测)如图为几种晶体或晶胞的结构示意图,下列说法错误的是(

)AA.冰晶胞类似金刚石晶胞,冰晶胞内水分子间以共价键结合B.在金刚石晶胞中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶2C.碘单质是分子晶体,碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大D.金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为金刚石>MgO>碘单质解析

冰晶胞内水分子间以氢键相结合,A错误;在金刚石晶胞中,每个碳原子与4个碳原子形成共价键,每个共价键为2个碳原子所共有,每个碳原子形成的共价键为4×=2个,则碳原子与碳碳键个数的比为1∶2,B正确;碘单质是分子晶体,I2、CCl4为非极性分子,H2O为极性分子,根据“相似相溶”原理,碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大,C正确;金刚石、MgO、碘单质分别是共价晶体、离子晶体和分子晶体,则三种晶体的熔点顺序为金刚石>MgO>碘单质,D正确。[对点训练2]

根据下表数据判断错误的是(

)物质Na2ONaClAlF3AlCl3BCl3Al2O3CO2SiO2熔点9208011291190-1072073-571723A.表格中的物质涉及三种晶体类型B.含铝的化合物不一定是离子晶体C.BCl3和CO2的熔点差异是由于键长不同D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体C解析

干冰是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,氟化铝为离子晶体,则表格中的物质涉及三种晶体类型,A正确;氯化铝的熔点较低,属于分子晶体,而氧化铝、氟化铝为离子晶体,B正确;BCl3和CO2均为分子晶体,两者熔点差异是由于分子间的作用力不同,C错误;氧化钠和氧化铝都是离子晶体,所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,D正确。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东广州统考)磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等,其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(

)A.基态P原子的价层电子轨道表示式:B.磷锡青铜合金具有各向异性的特点C.磷锡青铜合金的化学式为Cu3SnPD.该晶胞中与Sn原子最近且等距离的Cu原子有12个A2.(2022·湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(

)

A.Ca2+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+C.该物质的化学式为KCaF3D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变B进阶2练热点·提素能3.(2023·广东清远第一中学模拟)几种工业上常见的晶体晶胞或结构(氟化钙、氯化铵、氯化铝)如图所示,下列说法正确的是(

)CA.图1中正负离子的配位数分别为4和8B.熔点:图2所示物质>图1所示物质C.图3中与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个D.图3中只存在离子键4.(2023·广东江门一模)已知MgO具有NaCl型晶体结构,其结构如图所示。则每个Mg2+周围距离最近的Mg2+个数为_________。已知MgO晶胞边长为0.4nm,则MgO的密度为_____________g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值,只需列出算式)。

12进阶3研真题·明考向5.(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(

)A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化C.三种物质的晶体类型相同D.三种物质均能导电A解析

原子间优先形成σ键,三种物质中均存在σ键,A正确;金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化,石墨中所有碳原子均采用sp2杂化,石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化,碳碳三键上的碳原子采用sp杂化,B错误;金刚石为共价晶体,石墨炔为分子晶体,石墨为混合型晶体,C错误;金刚石不能导电,D错误。6.(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是(

)A.晶体最简化学式为KCaB6C6B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+有8个C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面D.晶体的密度为C答题模板3晶体熔、沸点的比较及原因分析答题模板(1)不同类型晶体的熔、沸点比较[答题模板]×××是×××晶体,而×××为×××晶体。(2)同种类型晶体的熔、沸点比较①分子晶体[答题模板]a.都是分子晶体,×××存在氢键,而×××只存在较弱的范德华力。b.都是分子晶体,都只存在范德华力,×××的相对分子质量大,范德华力大,其熔、沸点高。c.都是分子晶体,二者的相对分子质量相同(或相近),×××的极性大,其熔、沸点高。②共价晶体[答题模板]都是共价晶体,×××的键长短,键能大,其熔、沸点高。③离子晶体[答题模板]都是离子晶体,××离子的半径小,所带电荷多,则×××的离子键强,其熔、沸点高。模板应用1.(2023·全国乙卷,35节选)已知一些物质的熔点数据如下表:物质熔点/℃NaCl800.7SiCl4-68.8GeCl4-51.5SnCl4-34.1Na与Si均为第三周期元素。NaCl熔点明显高于SiCl4。原因是________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因_________________________。

NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体

SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点依次升高。同是分子晶体,范德华力随着相对分子质量的增加而增大2.(2022·浙江1月选考卷,26节选)四种晶体的熔点数据如