适用于新高考新教材浙江专版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20讲物质的聚集状态常见晶体类型课件新人教版

第20讲物质的聚集状态常见晶体类型选考目标要求1.了解晶体和非晶体的区别,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,能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。2.了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系;能分析四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。命题分析命题点有两个:一是根据分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用;二是联系新科技分析典型晶体与过渡晶体及混合型晶体等特殊的材料。知识点一物质的聚集状态晶体与非晶体落实主干基础1.物质的聚集状态(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态,还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。类别定义主要性能等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体具有良好的导电性和流动性液晶介于液态和晶态之间的物质状态既具有液体的流动性、黏度、形变性,又具有晶体的导热性、光学性质等(2)等离子体和液晶

2.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较

固体分类晶体非晶体结构特征结构粒子周期性有序排列结构粒子无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验(2)得到晶体的途径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。[练一练]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)在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化。(

)(3)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。(

)(4)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。(

)(5)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。(

)×××√√2.下列关于晶体和非晶体的说法正确的是(

)A.晶体在三维空间里呈周期性有序排列,因此在各个不同的方向上具有相同的物理性质B.晶体在熔化过程中需要不断地吸热,温度不断地升高C.普通玻璃在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同D.晶体和非晶体之间不可以相互转化C解析

晶体在三维空间里呈周期性有序排列,其许多物理性质常常会表现出各向异性,A不正确;晶体的熔点是固定的,所以在熔化过程中温度不会变化,B不正确;在一定条件下晶体和非晶体是可以相互转化的,D不正确。突破命题视角角度一

物质的聚集状态1.下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是(

)A.液晶中分子的长轴取向一致,表现出类似晶体的各向异性B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体B

解析

液晶分子沿分子长轴方向有序排列,从而表现出类似晶体的各向异性,故A正确;等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,故B错误;纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化,熔点可能下降,故C正确;超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体,故D正确。2.(2023·广东卷)化学处处呈现美。下列说法正确的是(

)A.舞台上干冰升华时,共价键断裂B.饱和CuSO4溶液可析出无水蓝色晶体C.苯分子的正六边形结构,单双键交替呈现完美对称D.晨雾中的光束如梦如幻,是丁达尔效应带来的美景D解析

舞台上干冰升华是物理变化,共价键没有断裂,A错误;饱和CuSO4溶液可析出的蓝色晶体为五水硫酸铜,B错误;苯分子的正六边形结构,六个碳碳键完全相同呈现完美对称,C错误;晨雾中由于光照射胶体粒子散射形成的光束如梦如幻,是丁达尔效应带来的美景,D正确。角度二

晶体的特征3.纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末,具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(

)A.对光有各向异性B.熔点与晶体SiO2相同C.与晶体SiO2互为同分异构体D.可用X-射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2D解析

纳米SiO2为无定形,不是晶体,没有对光的各向异性,故A错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,因此熔点不相同,故B错误;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,SiO2只是化学式,晶体SiO2中没有分子,故C错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,可用X-射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2,故D正确。4.(2023·浙江嘉兴秀州中学月考)下列叙述错误的是(

)A.区别晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验B.外观呈现规则多面体的物质,内部微观粒子在三维空间一定呈周期性有序排列C.晶体具有各向异性,所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面,熔化的石蜡呈椭圆形D.乙醇和水都是极性分子,符合相似相溶原理,且它们易形成分子间氢键,故乙醇易溶于水B解析

晶体的结构特征可以通过X-射线衍射图谱反映出来,因此,区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验,A正确;晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律呈周期性重复排列,B错误;晶体的外形和内部质点排列高度有序,物理性质表现出各向异性,水晶属于晶体,具有各向异性,不同方向导热性能不同,而石蜡属于非晶体,不具有各向异性,所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面,熔化的石蜡呈椭圆形,C正确;氧的电负性比较大,乙醇与水分子之间能形成氢键,则乙醇和水能以任意比例互溶,D正确。知识点二常见晶体类型落实主干基础1.晶胞(1)定义:描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列——“无隙并置”“无隙”:相邻晶胞之间没有任何间隙。“并置”:所有晶胞平行排列、取向相同。2.四种常见晶体类型的比较

晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大,有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、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物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如Na2O)、强碱(如NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)3.常见晶体的结构模型(1)典型的分子晶体——干冰和冰①干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。②冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接,含1molH2O的冰中,最多可形成2mol氢键。(2)典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅①金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较②金刚石和二氧化硅结构特点分析比较

金刚石a.碳原子采取sp3杂化,键角为109°28'b.每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构,向空间伸展形成空间网状结构c.金刚石晶胞的每个顶角和面心均有1个C原子,晶胞内部有4个C原子,内部的C在晶胞的体对角线的

处,每个金刚石晶胞中含有8个C原子二氧化硅a.Si原子采取sp3杂化,正四面体内O—Si—O键角为109°28'b.每个Si原子与4个O原子形成4个共价键,Si原子位于正四面体的中心,O原子位于正四面体的顶角,同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用,晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2c.1molSiO2晶体中含Si—O数目为4NA(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引6个Cl-,每个Cl-同时吸引6个Na+,配位数为6。每个晶胞含4个Na+和4个Cl-。②CsCl型:在晶体中,每个Cl-吸引8个Cs+,每个Cs+吸引8个Cl-,配位数为8。③CaF2型:在晶体中,每个Ca2+吸引8个F-,每个F-吸引4个Ca2+,每个晶胞含4个Ca2+、8个F-。(4)典型的金属晶体——铜和镁

晶胞类型面心立方晶胞六方晶胞实例金、银、铜镁、锌、钛配位数1212金刚石晶胞、氯化钠晶胞、氟化钙晶胞等,都有与铜晶胞相似的部分,即都有原子或离子位于晶胞的顶角和面心。氯化钠晶胞中,若Cl-位于顶角和面心,则Na+位于晶胞的棱上和体心,晶胞中,Cl-周围与之距离最近且相等的Cl-有12个。金属钠、钾等晶胞是体心立方晶胞(图1),金属钋是简单立方晶胞(图2)。

(5)过渡晶体与混合型晶体①过渡晶体:纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理,把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。②混合型晶体石墨层状晶体中,层与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,C原子采取的杂化方式是sp2。[练一练]1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(

)(2)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(

)(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(

)(4)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高。(

)(5)金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。(

)(6)金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子。(

)××××××2.(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,石墨为混合晶体,C错误;金刚石中没有自由移动电子,不能导电,D错误。突破命题视角角度一

典型晶体的分析判断1.(2023·浙江云和中学检测)二茂铁[Fe(C5H5)2]是一种具有芳香族性质的有机金属化合物,熔点为172℃,沸点为249℃,100℃以上能升华。二茂铁属于(

)A.共价晶体

B.分子晶体C.金属晶体

D.离子晶体B解析

分子晶体一般具有熔、沸点较低,易升华和熔融状态下不导电的特性。二茂铁[Fe(C5H5)2]熔点为172

℃,沸点为249

℃,100

℃以上能升华,可以推断二茂铁属于分子晶体。2.(2023·浙江椒江第一中学段考)