高考化學一輪復習 3.3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件 新人教版（選修3）-新人教版高三選修3化學課件

1、第第3 3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考綱要求:1.了解晶體的類型,了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。2.理解離子鍵的形成,能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。3.了解晶格能的概念,了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響。4.了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。5.了解原子晶體的特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。6.理解金屬鍵的含義,能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式。7.了解晶胞的概念,能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進行相關(guān)的計算。-3-基礎(chǔ)梳理考點突破晶體常識與四種晶體的比較1.晶體(1)晶體與非晶體。-4-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)

2、得到晶體的途徑。熔融態(tài)物質(zhì)凝固。氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。溶質(zhì)從溶液中析出。-5-基礎(chǔ)梳理考點突破-6-基礎(chǔ)梳理考點突破-7-基礎(chǔ)梳理考點突破自主鞏固自主鞏固判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)凡是有規(guī)則外形的固體一定是晶體 ( )(2)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別:是否有自范性 ( )(3)熔融態(tài)物質(zhì)凝固就得到晶體 ( )(4)晶體有一定的熔、沸點 ( )(5)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學方法:是否具有固定的熔沸點 ( )(6)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子 ( )(7)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高 ( )(8)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低 ( )(9)離子晶體中一

3、定不含有共價鍵 ( )(10)分子晶體或原子晶體中一定不含離子鍵 ( )-8-基礎(chǔ)梳理考點突破1.晶體類型的5種判斷方法(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷。離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子,微粒間的作用是離子鍵。原子晶體的構(gòu)成微粒是原子,微粒間的作用是共價鍵。分子晶體的構(gòu)成微粒是分子,微粒間的作用為分子間作用力。金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子,微粒間的作用是金屬鍵。-9-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷。金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除

4、SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。常見的單質(zhì)類原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等,常見的化合類原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)是金屬晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點判斷。離子晶體的熔點較高。原子晶體的熔點很高。分子晶體的熔點低。金屬晶體多數(shù)熔點高,但也有少數(shù)熔點相當?shù)汀?10-基礎(chǔ)梳理考點突破(4)依據(jù)導電性判斷。離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導電。原子晶體一般為非導體。分子晶體為非導體,而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水,使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由移動的離子,也能導電。金屬晶體是電的良導體。(5)依據(jù)硬度和機械性能判斷。離子晶體硬度較

5、大、硬而脆。原子晶體硬度大。分子晶體硬度小且較脆。金屬晶體多數(shù)硬度大,但也有硬度較小的,且具有延展性。-11-基礎(chǔ)梳理考點突破2.晶體熔、沸點的比較(1)不同類型晶體熔、沸點的比較。不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律:原子晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點很高,汞、銫等熔、沸點很低。-12-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)同種晶體類型熔、沸點的比較。原子晶體:(比較共價鍵強弱)原子半徑越小鍵長越短鍵能越大共價鍵越強熔、沸點越高。如熔點:金剛石碳化硅晶體硅離子晶體:(比較離子鍵強弱或晶格能大小)a.一般地說,陰、陽離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子間的作用力就越大

6、,其離子晶體的熔、沸點就越高,如熔點:MgONaClCsCl。b.衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定,熔點越高,硬度越大。-13-基礎(chǔ)梳理考點突破分子晶體:(比較分子間作用力大小)a.分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高;具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如沸點H2OH2TeH2SeH2S。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,熔、沸點越高,如SnH4GeH4SiH4CH4。c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近),分子的極性越大,其熔、沸點越高,如CON2,CH3OHCH3CH3。d.同分異構(gòu)體,支鏈越多,熔、沸點越低。-14-基礎(chǔ)梳理考點

7、突破金屬晶體:金屬離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高,如熔、沸點:NaMgKClRbClMgO晶體為離子晶體,離子所帶電荷越多,半徑越小,晶格能越大,熔點越高-18-基礎(chǔ)梳理考點突破解析:(1)A組由非金屬元素組成,熔點最高,屬于原子晶體,熔化時需破壞共價鍵。由共價鍵形成的原子晶體中,原子半徑小的鍵長短,鍵能大,晶體熔、沸點高,硬度大。(2)B組都是金屬,存在金屬鍵,具有金屬晶體的性質(zhì),可以用“電子氣理論”解釋相關(guān)的性質(zhì)。(3)C組鹵化氫晶體屬于分子晶體,HF熔點高是由于分子之間形成氫鍵。(4)D組是離子化合物,熔點較高,具有離子晶體的性質(zhì)。(5)晶格能大小與離

8、子電荷數(shù)和離子半徑有關(guān),電荷數(shù)越多,半徑越小,晶格能越大,熔點越高。-19-基礎(chǔ)梳理考點突破誤區(qū)警示(1)分子晶體熔、沸點的比較要特別注意氫鍵的存在。(2)離子晶體的熔點不一定都低于原子晶體,如MgO是離子晶體,熔點是2 800 ;而SiO2是原子晶體,熔點是1 732 。-20-基礎(chǔ)梳理考點突破跟蹤訓練跟蹤訓練1.(2015課標全國,37節(jié)選)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子構(gòu)型;C、D為同周期元素,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個未成對電子。回答下列問題:(1)單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點高的是(填分子式),原因是;A和B的氫

9、化物所屬的晶體 類型分別為和。 -21-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,F的化學式為;晶胞中A原子的配位數(shù)為;列式計算晶體F的密度(gcm-3) 。 -22-基礎(chǔ)梳理考點突破-23-基礎(chǔ)梳理考點突破2.(2016河南焦作一模改編)(1)寫出基態(tài)Fe2+的最高能層的電子排布式:。將Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔可制取綠色凈水劑K2FeO4,其中KNO3被還原為KNO2,寫出該反應(yīng)的化學方程式:。 (2)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O中Cr的配位數(shù)為;已知CrO5中Cr為+6價,則CrO5的結(jié)構(gòu)式為。(3)金屬鎳粉在CO

10、氣流中輕微加熱,生成無色、揮發(fā)性液體Ni(CO)n,該物質(zhì)的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18,則n=,該配合物固體屬于晶體。 -24-基礎(chǔ)梳理考點突破(4)金剛砂(SiC)結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似,若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子且同種原子不成鍵,則得到金剛砂(SiC)結(jié)構(gòu)。SiC是晶體,鍵角是。 如果我們以一個硅原子為中心,設(shè)SiC晶體中硅原子與其最近的碳原子的最近距離為d,則與硅原子次近的第二層有個原子,離中心原子的距離是。 (5)銅是第四周期重要的過渡元素之一,其單質(zhì)及化合物具有廣泛用途。CuH的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,若CuH的密度為d gcm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則

11、該晶胞的邊長為 cm(用含d和NA的式子表示)。 -25-基礎(chǔ)梳理考點突破-26-基礎(chǔ)梳理考點突破(3)鎳原子的價電子數(shù)是10,一個配體CO提供一個孤電子對,則10+2n=18,故n=4,所以在Ni(CO)n中應(yīng)有4個配體CO;由于Ni(CO)n是揮發(fā)性液體,說明其組成微粒間的作用力很微弱,應(yīng)是范德華力,故其固態(tài)時屬于分子晶體。-27-基礎(chǔ)梳理考點突破-28-基礎(chǔ)梳理考點突破晶胞與典型晶體模型及相關(guān)計算1.晶胞(1)晶胞:是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體與晶胞的關(guān)系:整個晶體可以看作由數(shù)量巨大的晶胞 “無隙并置”而成,晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本重復單元,晶胞的結(jié)構(gòu)可以反映晶體的結(jié)構(gòu)。(3)晶胞

12、中粒子數(shù)目的計算均攤法:如某個粒子為n個晶胞所共有,則該粒子有 屬于這個晶胞。-29-2.典型晶體模型 基礎(chǔ)梳理考點突破-30-基礎(chǔ)梳理考點突破-31-基礎(chǔ)梳理考點突破-32-基礎(chǔ)梳理考點突破-33-基礎(chǔ)梳理考點突破自主鞏固自主鞏固(1)如圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞,則甲晶體中x與y的個數(shù)比是2 1,乙中a與b的個數(shù)比是1 1,丙中一個晶胞中有4個c離子和4個d離子。-34-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)將等徑圓球在二維空間里進行排列,可形成密置層和非密置層。在圖1所示的半徑相等的圓球的排列中,A屬于非密置層,配位數(shù)是4;B屬于密置層,配位數(shù)是6。將非密置層一層一層地在三維空間里堆積,得到如圖2所示

13、的一種金屬晶體的晶胞,它被稱為簡單立方堆積,在這種晶體中,金屬原子的配位數(shù)是6,平均每個晶胞所占有的原子數(shù)目是1。 有資料表明,只有釙的晶體中的原子具有如圖2所示的堆積方式。釙位于元素周期表的第六周期第A族,元素符號是Po,最外層電子排布式是6s26p4。-35-基礎(chǔ)梳理考點突破1.晶胞組成的計算規(guī)律(1)平行六面體形晶胞數(shù)目的計算。-36-基礎(chǔ)梳理考點突破-37-基礎(chǔ)梳理考點突破-38-基礎(chǔ)梳理考點突破例2(1)(2016課標全國甲,37節(jié)選)東晉華陽國志南中志卷四中已有關(guān)于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}:某鎳白銅合金的立方晶胞

14、結(jié)構(gòu)如圖所示。 晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為。 若合金的密度為d gcm-3,晶胞參數(shù)a= nm。 -39-基礎(chǔ)梳理考點突破(2)(2016河南中原名校仿真模擬聯(lián)考)碳化硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似,其硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能。碳化硅晶胞結(jié)構(gòu)(如下圖)中每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有個,與碳原子等距離最近的碳原子有個。已知碳化硅晶胞邊長為a pm,則碳化硅的密度為 gcm-3。 -40-基礎(chǔ)梳理考點突破-41-基礎(chǔ)梳理考點突破-42-基礎(chǔ)梳理考點突破跟蹤訓練跟蹤訓練3.(2016安徽江南十校三月聯(lián)考)安徽省具有豐富的銅礦資源,請回答下列有關(guān)銅及其化合物的問題。(1)請寫出基態(tài)銅原子

15、的外圍電子排布式:。焰火中的綠色是銅的焰色,基態(tài)銅原子在灼燒時外圍電子發(fā)生了_而變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。 (2)新型農(nóng)藥松脂酸銅具有低殘留的特點,如圖甲是松脂酸銅的結(jié)構(gòu)簡式。請分析1個松脂酸銅中鍵的個數(shù)為;加“*”碳原子的雜化方式為。 -43-基礎(chǔ)梳理考點突破(3)如圖乙是某銅礦的晶胞圖,請推算出此晶胞的化學式(以X表示某元素符號):;與X等距離且最近的X原子個數(shù)為。 (4)黃銅礦在冶煉的時候會產(chǎn)生副產(chǎn)品SO2,SO2分子的幾何構(gòu)型是,比較第一電離能:S(填“”或“”)O。-44-基礎(chǔ)梳理考點突破(5)黃銅合金可以表示為Cu3Zn,為面心立方晶胞 ,晶胞密度為8.5 gcm-3,求晶胞的邊長為(只寫計算式

16、,不求結(jié)果)。答案:(1)3d104s1躍遷(2)6sp3雜化(3)Cu2X8(4)折線形(V形或角形)-45-基礎(chǔ)梳理考點突破解析:(1)銅元素是29號元素,根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律,可知基態(tài)銅原子的外圍電子排布式為3d104s1;銅的焰色是綠色,其產(chǎn)生的原因是基態(tài)銅原子在灼燒時外圍電子發(fā)生了躍遷而變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。(2)由于共價單鍵都是鍵,共價雙鍵有一個鍵和一個鍵,根據(jù)松脂酸銅的結(jié)構(gòu)簡式可知,一個分子中含有6個鍵;加“*”的碳原子形成了兩個CH鍵和兩個CC鍵,其立體構(gòu)型為四面體形,故加“*”的碳原子的雜化方式為sp3雜化。(3)由該銅礦的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,一個晶胞中含有的銅原子數(shù)為4,含有的X

17、原子數(shù)為 ,則該晶胞的化學式為Cu2X;根據(jù)晶胞圖可知,晶胞中與X等距離且最近的X原子數(shù)為8。(4)SO2分子中硫原子的價層電子對數(shù)為3,與氧原子形成兩個共價鍵,還有1個孤電子對,故SO2分子的幾何構(gòu)型為V形;根據(jù)同主族元素的第一電離能的變化規(guī)律,可知氧原子的第一電離能比硫原子的大。-46-基礎(chǔ)梳理考點突破-47-基礎(chǔ)梳理考點突破4.(1)(2016廣東“六校聯(lián)盟”第三次聯(lián)考)NaH具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu),已知NaH晶體的晶胞參數(shù)a=488 pm,Na+半徑為102 pm,H-的半徑為,NaH的理論密度是 gcm-3。 (2)(2016河北張家口模擬演練)鐵和氨氣在640 可發(fā)生置換反應(yīng),產(chǎn)物

18、之一的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,寫出該反應(yīng)的化學方程式:。若兩個最近的鐵原子間的距離為a cm,則該晶體的密度是 gcm-3。 -48-基礎(chǔ)梳理考點突破-49-基礎(chǔ)梳理考點突破-50-基礎(chǔ)梳理考點突破-51-基礎(chǔ)梳理考點突破-52-12341.(2015課標全國,37節(jié)選)(1)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5,該化合物的熔點為253 K,沸點為376 K,其固體屬于晶體。 (2)碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示: 在石墨烯晶體中,每個碳原子連接個六元環(huán),每個六元環(huán)占有個碳原子。在金剛石晶體中,碳原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個碳原子連接個六元環(huán),六元環(huán)中最多有個碳原子

19、在同一平面。-53-1234答案:(1)分子(2)32124解析:(1)Fe(CO)5熔、沸點低,屬于分子晶體。(2)在石墨烯晶體中每個碳原子連接3個六元環(huán);并且每個碳原子被3個六元環(huán)共用,則每個六元環(huán)占有的碳原子為6 =2。在金剛石晶體中,每個碳原子連接12個六元環(huán);每個六元環(huán)中最多有4個碳原子共面。-54-12342.(2014課標全國,37節(jié)選)(1)準晶是一種無平移周期序,但有嚴格準周期位置序的獨特晶體,可通過方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體。 (2)Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有個銅原子。 (3)Al單質(zhì)為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405 nm,晶胞中