高三化学一轮复习分子晶体与共价晶体课件

第五单元物质结构与性质元素周期律第4讲《晶体结构与性质》基于大单元教学设计下的一轮复习情景再现——晶体的形成教学目标素养目标1.能说出晶体与非晶体的区别2.能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律3.能借助分子晶体、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1.宏观辨识与微观探析：能从晶胞结构、晶体测定方法等不同层次认识晶体，能从宏观与微观相结合的视角分析晶胞结构与性质2.证据推理与模型认知：能根据不同晶体的性质辨析不同的晶体【环节一】认识晶体和晶胞【活动1】自主测评1、判断正误(1)冰和碘晶体中相互作用力相同。()(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列。()(3)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。()(4)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。()(5)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√【环节一】认识晶体和晶胞【活动2】必备知识梳理1、晶体与非晶体：(1)晶体与非晶体的区别固体晶体非晶体结构特征粒子周期性有序排列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测定其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)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。2、晶胞：(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。3、晶胞组成计算——均摊法晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。4、晶体结构的测定：晶胞组成的计算——均摊法(1)其他结构单元的粒子数的计算分析①三棱柱晶胞组成的计算——均摊法(1)其他结构单元的粒子数的计算分析②六棱柱晶胞组成的计算——均摊法(2)立方体中粒子周围粒子的个数A周围有4个B，B周围有12个AA周围有2个C，C周围有6个AB周围有6个D，D周围有2个BB周围有8个C，C周围有8个BC周围有12个D，D周围有4个CA周围有4个D，D周围有4个A【易错警示】(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。(2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。(5)晶体与非晶体的本质区别是粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。(6)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的基本重复单元，习惯上采用的晶胞都是平行六面体，但不一定是最小的平行六面体。【环节一】认识晶体和晶胞【活动3】能力特训2、CaTiO3的晶胞结构如图所示，金属离子与氧离子间的作用力为________，Ca2＋的配位数是________。解析：阴、阳离子间的作用力为离子键；距离Ca2＋最近的为O2－，共有12个O2－与位于体心处的Ca2＋距离相等且最近，故Ca2＋的配位数为12。真题体验3、(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－，则晶胞棱长将改变解析：Ca2＋配位数为与其距离最近且等距离的F－的个数，如图所示，Ca2＋位于体心，F－位于面心，所以Ca2＋配位数为6，A正确；F－与K＋的最近距离为棱长的，F－与Ca2＋的最近距离为棱长的，所以与F－距离最近的是Ca2＋，B错误；K＋位于顶点，所以K＋个数＝

×8＝1，F－位于面心，F－个数＝×6＝3，Ca2＋位于体心，所以Ca2＋个数＝1，综上，该物质的化学式为KCaF3，C正确；F－与Cl－半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确。晶胞中粒子配位数的计算：一个粒子周围最近的粒子的数目称为配位数(1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。(2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。【环节二】掌握晶体类型、结构和性质【活动4】自主测评4、判断正误(1)SiO2表示一个二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的。()(2)1mol金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA。()(3)干冰晶胞中位于顶点的分子和位于面心的分子配位数不同。()(4)金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下可失去电子。()(5)在NaCl晶体中，将一个Na＋周围距离最近的Cl－连起来，是一个正八面体。()(6)1mol干冰、NaCl、金刚石中含有的晶胞数均为0.25NA。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×【环节二】掌握晶体类型、结构和性质【活动5】必备知识梳理1、四种晶体类型的概念与特点：(1)分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，此类晶体熔点、沸点低，硬度小。(2)共价晶体：原子通过共价键形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。(3)离子晶体：①阴、阳离子通过离子键形成的晶体，此类晶体的熔点、沸点较高。②配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。(4)金属晶体：①含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。②金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而将所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性和方向性。2、四种晶体类型的比较：类型比较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和自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力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，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，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3、认识几种常见的晶体模型：(1)共价晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C原子与另外4个C原子形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。(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12个。②冰的结构模型中，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。(3)离子晶体①NaCl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。(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的结合力是范德华力，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。4、金属晶体及其堆积模型：金属晶体简单立方堆积典型代表为Po，配位数为6，空间利用率52%金属晶体面心立方最密堆积典型代表为Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%体心立方堆积典型代表为Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%六方最密堆积典型代表为Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%【环节二】掌握晶体类型、结构和性质【活动6】能力特训5、硫的一种立方晶系的晶胞结构如图所示，若晶胞边长为dpm，NA表示阿伏加德罗常数的值。①该含硫化合物的化学式为________；S2－的配位数为________。②2个Li＋间的最短距离为________pm。③该晶体的密度为________g·pm－3

；S6属于

晶体。解析：①Li＋在体内，有8个，S2－在8个顶点和6个面心，有8×＋6×＝4个，则该含硫化合物的化学式为Li2S；据图可知，在一个晶胞中距离面心S2－最近的Li＋有4个，面心上的S2－为两个晶胞共用，所以S2－的配位数为8。②Li＋在体心对角线四分之一处，则两个最近的Li＋的距离为晶胞边长的一半，即pm。③据图可知，一个晶胞的质量是g，晶胞的体积是d3pm3，则晶胞的密度是ρ＝＝g·pm－3;S6是由分子构成属于分子晶体。方法指导2、判断晶体类型的两种常用方法：(1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体。(2)依据晶体的熔点判断不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低。1、宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系：3、金属晶体空间利用率的计算方法：(1)空间利用率的定义空间利用率＝×100%(2)金属晶体空间利用率分类简析①简单立方堆积设原子半径为R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含一个原子。η＝×100%＝×100%≈52.36%。(2)金属晶体空间利用率分类简析②体心立方堆积设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含两个原子。η＝×100%＝×100%≈68.02%。(2)金属晶体空间利用率分类简析③面心立方最密堆积设原子半径为R，由于原子在晶胞面对角线方向上相切，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含四个原子。η＝×100%＝×100%≈74.05%。【环节三】素养特训【活动7】真题体验6、[2021·山东卷，16(4)]XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有________个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为________；晶胞中A、B间距离d＝________pm。解析：图中大球的个数为8×1/8＋1＝2，小球的个数为8×1/4＋2＝4，根据XeF2的原子个数比可知，大球是Xe原子，小球是F原子，该晶胞中有2