（课标通用）山东省高考化学专题九第3讲晶体结构与性质课件.pptx

1、第3讲 晶体结构与性质,微专题一 晶体及其类型、结构与性质,微专题二 晶胞及其相关计算,总纲目录,山东省教学指导意见,微专题一晶体及其类型、结构与性质,1.晶体与非晶体,2.四种晶体类型比较,3.典型晶体模型,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( ) (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( ) (3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高( ) (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5)离子晶体一定都含有金属元素( ) (6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( ),2.【深度思考】 用“”或“”填空: (1)晶体熔点

2、:CF4CCl4CBr4CI4 (2)硬度:金刚石碳化硅晶体硅 (3)熔点:NaMgAl,答案(1)(3),题组一晶体类型的判断,1.(2018四川乐山沫若中学高二月考)下列物质的性质中,可证明某晶体是离子晶体的是( B ) A.易溶于水 B.晶体不导电,熔融时能导电 C.熔点较高 D.晶体不导电,水溶液能导电,解析金属晶体固体时可导电;离子晶体固体不导电,熔融状态可导电;分子晶体和共价晶体在固体和熔融状态均不导电,故B正确。,2.NF3可由NH3和F2在Cu作催化剂条件下反应直接得到:4NH3+3F2 NF3+3NH4F。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有(填序号)。 a.离子晶体b

3、.分子晶体c.共价晶体d.金属晶体,答案abd,解析NH3、F2和NF3为分子晶体,NH4F为离子晶体,Cu为金属晶体。,3.有A、B、C三种晶体,分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成,对这三种晶体进行实验,结果如下表:,(1)晶体的化学式分别为A、B、C。 (2)晶体的类型分别是A、B、C。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A、B、C。,答案(1)NaClCHCl (2)离子晶体共价晶体分子晶体 (3)离子键共价键范德华力,解析根据晶体的性质可知,A为离子晶体,只能为NaCl,微粒间的作用力为离子键;B应为共价晶体,只能为金刚石,微粒间的作用力为共价键;C应为分子晶体,且易溶于水

4、,只能为HCl,微粒间的作用力为范德华力。,题组二典型晶体模型的结构分析,4.碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: (1)在石墨烯晶体中,每个C原子连接个六元环,每个六元环占有个C原子。 (2)在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接,个六元环,六元环中最多有个C原子在同一平面。,答案(1)32(2)124,解析(1)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6=2;(2)在金刚石晶体中,每个C原子与其他4个 C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为1

5、2个,而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为10928,形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。,5.(2018四川凉山木里中学高二期中)如图是CaF2晶胞的结构图。下列说法正确的是( ),A.一个CaF2晶胞中含有8个Ca2+ B.一个CaF2晶胞中含有8个F- C.在CaF2晶胞中Ca2+的配位数为4 D.在CaF2晶胞中F-的配位数为8,解析B根据晶胞结构可知,一个CaF2晶胞中含有的Ca2+和F-的个数分别为4个、8个,所以A不正确,B正确。根据晶胞的结构可判断Ca2+的配位数是8,F-的配位数是4,即选项C、D都是错误的。,6.下列是金刚石

6、、干冰、氯化钠晶体的晶胞(未按顺序排序)。 (1)辨别晶胞(请填相应的编号)。 金刚石晶胞是;干冰晶胞是;氯化钠晶胞是。 (2)与冰的晶体类型相同的是(填编号)。,(3)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示),已知冰的升华热是51 kJmol-1,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11 kJmol-1),则冰晶体中氢键的“键能”是kJmol-1。,答案(1)CBA (2)B (3)20,解析A为NaCl的晶胞,B为干冰的晶胞,C为金刚石的晶胞,与冰的晶体类型相同的是B。(3)冰晶体中每摩尔水形成2 mol氢键,冰升华吸热51 kJ,需破坏范德华力及氢键,故氢键的“键能”是

7、=20 kJmol-1。,题组三晶体熔、沸点的比较,7.(2018福建晋江季延中学高二期中)下面的排序不正确的是( B ) A.晶体熔点由低到高:F2KNa C.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅 D.熔沸点由高到低:NaFNaClNaBrNaI,解析A项,卤素单质的晶体都属于分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,范德华力只与相对分子质量有关,所以熔点由低到高:F2KNa,熔点由低到高的顺序为Rb碳化硅晶体硅,C正确;D项,离子晶体中离子所带电荷越多、半径越小,熔沸点越高,熔沸点,由高到低:NaFNaClNaBrNaI,D正确。,8.(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石中属于共价晶体的有,其熔

8、点由高到低的顺序为,理由是。 (2)干冰、冰二者的熔点较高的是,其理由是。 (3)CS2熔、沸点高于CO2的理由是 。 (4)BN、MgBr2、SiCl4的熔点由高到低的顺序为。,(5)NaF的熔点(填“”“=”或“”)B的熔 点,其原因是。,答案(1)SiC、Si、金刚石金刚石SiCSiCC键、CSi键、SiSi键的键长依次增大,键能依次减小,熔点依次降低 (2)冰冰晶体中分子间存在氢键 (3)CS2和CO2均为分子晶体,CS2的相对分子质量大,分子间作用力大,因此CS2熔、沸点高于CO2 (4)BNMgBr2SiCl4 (5)两者均为离子化合物,且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离

9、子键较弱,因此熔点较低,解析(1)SiC、Si、金刚石为共价晶体,共价晶体中共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高。 (2)冰晶体中含有氢键,熔点比干冰高。 (3)CS2、CO2均为分子晶体,组成、结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。 (4)BN为共价晶体,MgBr2为离子晶体,SiCl4为分子晶体,故熔点:BNMg-Br2SiCl4。,技法总结 晶体熔、沸点高低的比较方法,1.不同类型晶体熔、沸点的比较 不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:共价晶体离子晶体分子晶体。,2.同种类型晶体熔、沸点的比较 (1)共价晶体 。 (2)离子晶体 一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,

10、离子半径越小,则离子间的作用力越强,其晶体的熔、沸点越高。 (3)分子晶体 分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。 组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高,如CON2。 同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。,(4)金属晶体 金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高。,微专题二晶胞及其相关计算,1.晶胞 (1)概念:描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体中晶胞的排列无隙并置。 a.无隙:相邻晶胞之间没有任何空隙。 b.并置:所有晶

11、胞都是平行排列的,取向相同。,2.晶胞组成的计算均摊法 (1)原则 晶胞任意位置上的一个原子如果为n个晶胞所共有,那么,每个晶胞分得这个原子“份额”就是。 (2)方法 a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。,b.非长方体晶胞中粒子数视具体情况而定,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)被三个六边形共有,每个六边形占,个碳原子。,题组一晶胞中粒子数及晶体化学式的判断,1.最近发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体也具有超导性。因为这三种元素都是常见元素,所以引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示,则该晶体的化学式为( D ) A.Mg2CNi3B.MgC2N

12、iC.MgCNi2D.MgCNi3,解析根据晶胞的结构可知碳原子位于晶胞的体心,所以一个晶胞中含有一个碳原子;镁原子位于顶点,1个晶胞中有8=1个;镍原子位于 面心,1个晶胞中有6=3个,所以该晶体的化学式为MgCNi3,故选D。,2.下图为离子晶体空间构型示意图(表示阳离子,表示阴离子),以M表 示阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式: A、B、C。,答案MNMN3MN2,3.(1)Zn与S形成的化合物晶体的晶胞如图a所示。 图(a) 在1个晶胞中,Zn2+的数目为。 该化合物的化学式为。,(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,图b为其晶胞结构示意图,则每个晶

13、胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为。 图(b),答案(1)4ZnS (2)2BN,解析(1)由题图可知1个晶胞中含有Zn2+的数目为8+6=4,S2-数目 为4,所以化合物中Zn2+与S2-数目之比为11,则化学式为ZnS。(2)根据题给晶胞,可以判断大球代表B原子,则晶胞中B原子个数为8+1=2,N 原子个数为4+1=2,则化学式为BN。,题组二利用晶胞进行相关物理量的计算,4.(1)碳的一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为;其晶胞参数为1.4 nm,晶体密度为g cm-3(保留两位有效数字)。,(2)铝单

14、质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为。列式表示铝单质的密度:gcm-3(不必计算出结果)。 (3)铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为。,答案(1)K3C602.0 (2)12 (3)12,解析(1)根据晶胞的结构,C60位于顶点和面心,个数为8+6=4,K位 于棱上和内部,个数为12+9=12,因此化学式为K3C60,晶胞的质量为 g,晶胞的体积为(1.410-7)3 cm3,根据密度的定义,计算可得晶胞的 密度约为2.0 g cm-3。 (2)面心立方晶胞中,铝原子的配位数为12;晶胞中Al原子数为8+6= 4,铝单质的密度=

15、 gcm-3。,(3)观察铜晶胞的结构可知,每个铜原子在空间x、y、z三个平面上均有4个与之距离最近的铜原子,总数为43=12个。,5.(1)ZnS的晶胞结构如图所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位数为。 (2)某离子晶体晶胞的结构如图所示。X()位于立方体顶点,Y()位于 立方体中心。设该晶体的摩尔质量为M g/mol,晶体的密度为 g/cm3,阿,伏加德罗常数的值为NA,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。 (3)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密,度为9.00 gcm-3,则铜晶胞的体积是cm

16、3,晶胞的质量是g,阿伏加德罗常数为列式计算,已知Ar(Cu)=63.6。 (4)B、E两种元素形成的某种化合物的晶胞结构如图(白色球代表B原子)。已知B、E的原子半径分别为a pm、b pm。在该晶胞中,B原子的配位数为。该晶胞的空间利用率为。,答案(1)4 (2) (3)4.7010-234.2310-22NA=6.011023mol-1 (4)6100%,解析(1)根据题图知,距离Zn2+最近的S2-有4个,即Zn2+的配位数为4,而ZnS中Zn2+与S2-个数比为11,故S2-的配位数也为4。 (2)由题意知,该晶胞中含有个XY2或Y2X,设晶胞的边长为a cm,则有a3 NA=M,a

17、=,则晶体中两个距离最近的X之间的距离为 cm。 (4)设晶胞边长为L,L=2(a+b)pm。该晶胞的空间利用率=,100%=100%。,6.(1)(2018课标,35节选)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为gcm-3(列出计算式)。 图(b),(2)(2018课标,35节选)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为gcm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的 体心,该正八面体的边长为nm。,(3)(2018课标,3

18、5节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为gcm-3(列出计算式)。,答案(1) (2)1021a (3)六方最密堆积(A3型),解析(1)1个Li2O晶胞中有8个Li+,O2-处于顶点和面心,O2-的个数为8+ 6=4,故Li2O的密度= gcm-3。(2)由图(c)可知,晶 胞中Fe2+为12+1=4个,为8+6=4个,一个晶胞中有4个FeS2,晶胞 的体积为(a10-7)3 cm3,则晶体密度的计算表达式为 g cm-3= 1021 g cm-3;正八面体的边长= nm=a nm。(3)由金,属Zn晶体中的原子堆积方式图可知,其堆积方式为六方最密堆积;六棱柱底边边长为a cm,则六棱柱底面积为(6aa)cm2=a2 cm2,体积 为a2c cm3;根据均摊法知,一个六棱柱中含有Zn原子数目为12+2 +3=6,所以Zn的密度= gcm-3= gcm-3。,7.(2017课标,35节选)(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性