高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件（選修3）.ppt

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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì),考綱要求 1.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)。2.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。3.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)。4.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。5.能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。6.了解晶格能的概念及其對離子晶體性質(zhì)的影響。,1．晶體與非晶體,考點(diǎn)一 晶體的常識,2.獲得晶體的三條途徑 (1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。 (2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。 (3)溶質(zhì)從溶液中析出。 3．晶胞 (1)晶胞：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：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。 (3)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)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。,1．判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“” (1)固態(tài)物質(zhì)一定是晶體。( ) (2)冰和固體碘晶體中相互作用力相同。( ) (3)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律呈周期性的排列。( ) (4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體。( ) (5)固體SiO2一定是晶體。( ) 2．具有規(guī)則幾何外形的固體是否一定是晶體？ 3．立方晶胞中，頂點(diǎn)、棱邊、面心依次被多少個晶胞共用？ 4．六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被多少個晶胞共用？,提示： 1．(1) (2) (3)√ (4) (5) 2．不一定，如玻璃屬于玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)。 3．立方晶胞中，頂點(diǎn)、棱邊、面心依次被8、4、2個晶胞共用。 4．六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個晶胞共用。,1．下圖為離子晶體空間構(gòu)型示意圖：(●陽離子，○陰離子)以M代表陽離子，以N表示陰離子，寫出各離子晶體的組成表達(dá)式： A________、B________、C________。 答案：MN MN3 MN2,晶胞中粒子個數(shù)的計(jì)算,,2.如圖所示晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓電、光電等功能的晶體材料的最小結(jié)構(gòu)單元(晶胞)。晶體內(nèi)與每個“Ti”緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是(各元素所帶電荷均已略去)( ) A．8；BaTi8O12 B．8；BaTi4O9 C．6；BaTiO3 D．3；BaTi2O3,,答案：C,3.硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超導(dǎo)溫度的最高紀(jì)錄。右圖所示為該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元；鎂原子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有1個鎂原子；6個硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為( ) A．Mg2B3 B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2,,答案：B,4.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是( ) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4,答案：B,5.如圖是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導(dǎo)體的晶胞結(jié)構(gòu)，其中R為＋2價，G為－2價，則Q的化合價為________。,,答案：＋3價,6．如圖是金屬原子M和非金屬原子N構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，則其分子式為________。 解析：由于M、N原子并不存在共用關(guān)系，而是形成一個獨(dú)立的氣態(tài)團(tuán)簇分子，其分子式可由原子個數(shù)來確定，而不能用均攤法。 答案：M14N13,,晶胞組成的計(jì)算方法——分割法,7．ZnS在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其晶胞邊長為540.0 pm，密度為________gcm－3(列式并計(jì)算)，a位置S2－離子與b位置Zn2＋離子之間的距離為________pm(列式表示)。,計(jì)算晶胞中粒子間距及晶胞體積,,8.(2013年高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ節(jié)選)前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價電子層中未成對電子均只有1個，并且A－和B＋的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D，它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2。 A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。 (1)該化合物的化學(xué)式為____________；D的配位數(shù)為________。 (2)列式計(jì)算該晶體的密度_____gcm－3。,,9．(2014年高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成?；卮鹣铝袉栴}： (1)準(zhǔn)晶是一種無平移周期序，但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體，可通過________方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。 (2)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子，F(xiàn)e3＋的電子排布式為________?？捎昧蚯杌洐z驗(yàn)Fe3＋，形成的配合物的顏色為________。 (3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為________，1 mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為________。乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是_________________________。 Cu2O為半導(dǎo)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(diǎn)，則該晶胞中有________個銅原子。,(4)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為________。列式表示Al單質(zhì)的密度________gcm－3(不必計(jì)算出結(jié)果)。,晶體微粒與M、ρ之間的關(guān)系 若1個晶胞中含有x個微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質(zhì)量為x M g(M為微粒的相對“分子”質(zhì)量)；1個晶胞的質(zhì)量為ρ a3 g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為ρ a3 NA g，因此有xM＝ρ a3NA。,1．四類晶體的比較,考點(diǎn)二 四類常見晶體的比較,2.晶格能(離子晶體) (1)定義：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體 的能量；單位：__________。 (2)影響因素： ①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能 。 ②離子的半徑：離子的半徑 ，晶格能越大。 ③對離子晶體性質(zhì)的影響： 晶格能越大，形成的離子晶體越 ，且熔點(diǎn)越 ，硬度越 。,釋放,kJmol－1,越大,越小,穩(wěn)定,高,大,1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子( ) (2)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子( ) (3)原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高( ) (4)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低( ) (5)離子晶體一定都含有金屬元素( ) (6)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體( ) 2．CO2和SiO2在物理性質(zhì)上有較大差異，而在化學(xué)性質(zhì)上卻有較多相似之處，你知道原因嗎？,提示： 1．(1)√ (2) (3) (4) (5) (6)√ 2．決定二者物理性質(zhì)的因素：晶體類型及結(jié)構(gòu)、微粒間的作用力，CO2是分子晶體，其微弱的分子間作用力是其決定因素，SiO2是原子晶體，其牢固的化學(xué)鍵是其決定因素。二者的化學(xué)性質(zhì)均由其內(nèi)部的化學(xué)鍵決定，而C—O與Si—O鍵都是極性鍵，所以在化學(xué)性質(zhì)上有較多相似之處。,1．下列物質(zhì)：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化鈣 ④白磷 ⑤晶體氬 ⑥氫氧化鈉 ⑦鋁 ⑧金剛石 ⑨過氧化鈉 ⑩碳化鈣 ?碳化硅 ?干冰 ?過氧化氫 (1)屬于原子晶體的化合物________。 (2)直接由原子構(gòu)成的晶體________。 (3)直接由原子構(gòu)成的分子晶體________。 (4)由極性分子構(gòu)成的晶體是________，含有非極性鍵的離子晶體是________，屬于分子晶體的單質(zhì)是________。 (5)在一定條件下能導(dǎo)電而不發(fā)生化學(xué)變化的是____________，受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是________，受熱熔化后需克服共價鍵的是________。,晶體類型的判斷,解析：屬于原子晶體的化合物是：碳化硅和水晶；屬于分子晶體的有：氬(無化學(xué)鍵)、白磷(非極性分子)、干冰(極性鍵構(gòu)成的非極性分子)、過氧化氫和冰醋酸(由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的極性分子)；屬于離子晶體的有：CaO(離子鍵)、NaOH(既存在離子鍵又存在極性共價鍵)、Na2O2和CaC2(既存在離子鍵又存在非極性共價鍵)。金屬導(dǎo)電過程不發(fā)生化學(xué)變化，晶體熔化時，分子晶體只需克服分子間作用力，不破壞化學(xué)鍵，而原子晶體、離子晶體、金屬晶體熔化需破壞化學(xué)鍵。 答案：(1)①? (2)①⑤⑧? (3)⑤ (4)②? ⑨⑩ ④⑤ (5)⑦ ②④⑤?? ①⑧?,2．有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成，對這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見下表：,(1)晶體的化學(xué)式分別為A______、B______、C______。 (2)晶體的類型分別是A______、B______、C________。 (3)晶體中微粒間作用力分別是A________、B________、C________。,答案：(1)NaCl C HCl (2)離子晶體 原子晶體 分子晶體 (3)離子鍵 共價鍵 范德瓦耳斯力,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 (1)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。 (2)原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵。 (3)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。 (4)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。,2．依據(jù)物質(zhì)的分類判斷 (1)金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。 (2)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SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。 (3)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。 (4)金屬單質(zhì)是金屬晶體。 3．依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷 (1)離子晶體的熔點(diǎn)較高。 (2)原子晶體熔點(diǎn)很高。 (3)分子晶體熔點(diǎn)低。 (4)金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有少數(shù)熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)汀?4．依據(jù)導(dǎo)電性判斷 (1)離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導(dǎo)電。 (2)原子晶體一般為非導(dǎo)體。 (3)分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強(qiáng)極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導(dǎo)電。 (4)金屬晶體是電的良導(dǎo)體。 5．依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷 (1)離子晶體硬度較大、硬而脆。 (2)原子晶體硬度大。 (3)分子晶體硬度小且較脆。 (4)金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。,注意：(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。 (2)石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價鍵的鍵長為1.4210－10m，比金剛石中碳碳共價鍵的鍵長(鍵長為1.5410－10m)短，所以熔、沸點(diǎn)高于金剛石。 (3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，熔、沸點(diǎn)低(熔點(diǎn)190 ℃)。 (4)合金的硬度比成分金屬大，熔、沸點(diǎn)比成分金屬低。,3．下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序中，正確的是( ) A．金剛石晶體硅二氧化硅碳化硅 B．CI4CBr4CCl4CH4 C．MgOH2OO2Br2 D．金剛石生鐵純鐵鈉 解析：對于A選項(xiàng)，同屬于原子晶體，熔沸點(diǎn)高低主要看共價鍵的強(qiáng)弱，顯然對鍵能而言，晶體硅離子晶體分子晶體，MgO(H2O、O2、Br2)，H2O(Br2、O2)，Br2O2，C項(xiàng)錯誤；D選項(xiàng)，生鐵為鐵合金，熔點(diǎn)要低于純鐵，D項(xiàng)錯誤。 答案：B,晶體熔、沸點(diǎn)高低比較,4．根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說法中錯誤的是( ),A.SiCl4是分子晶體 B．單質(zhì)B可能是原子晶體 C．AlCl3加熱能升華 D．NaCl的鍵的強(qiáng)度比KCl的小,解析：由表中所給熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，SiCl4應(yīng)為分子晶體，A項(xiàng)正確；單質(zhì)B可能為原子晶體，B項(xiàng)正確；AlCl3的沸點(diǎn)低于熔點(diǎn)，它可升華，C項(xiàng)也正確；NaCl的熔、沸點(diǎn)高于KCl的，表明Na＋與Cl－鍵斷裂較K＋與Cl－鍵斷裂難，即NaCl的鍵的強(qiáng)度大于KCl的，D項(xiàng)錯誤。 答案：D,5．離子晶體熔點(diǎn)的高低取決于晶體中晶格能的大小。判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點(diǎn)的高低順序是( ) A．KClNaClBaOCaO B．NaClKClCaOBaO C．CaOBaONaClKCl D．CaOBaOKClNaCl 解析：離子晶體中，晶格能越大，晶體熔、沸點(diǎn)越高；離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，晶格能越大。 答案：C,分類比較晶體的熔、沸點(diǎn) 1．不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較 (1)不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體。 (2)金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，汞、銫等熔、沸點(diǎn)很低。,(2)離子晶體： ①一般地說，陰陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgOMgCl2NaClCsCl。 ②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(diǎn)越高，硬度越大。 (3)分子晶體： ①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。 ②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(diǎn)越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 ③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(diǎn)越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。,④同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。 如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 (4)金屬晶體： 金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：NaMgAl。,1．常見原子晶體、分子晶體、離子晶體的模型,考點(diǎn)三 典型的晶體模型,2.常見金屬晶體的原子堆積模型,1．在晶體球棍模型中，金剛石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意義一樣嗎？分子晶體中有化學(xué)鍵嗎？ 2．試分析石墨晶體中粒子之間存在的作用力及碳原子采取的雜化方式。 3．下列排列方式中，A.ABCABCABC B．ABABABABAB C．ABBAABBA D．ABCCBAABCCBA，屬于鎂型堆積方式的是________；屬于銅型堆積方式的是________。,提示： 1．不一樣，金剛石中表示的是C—C共價鍵，而干冰中的“棍”表示分子間作用力；分子晶體中多數(shù)含有化學(xué)鍵(如CO2中的CO鍵)，少數(shù)則無(如稀有氣體形成的晶體)。 2．石墨晶體呈層狀結(jié)構(gòu)：同層內(nèi)每個碳原子與另外三個碳原子形成共價鍵，鍵角均為120；層與層之間存在范德瓦耳斯力。碳原子采取sp2雜化。 3．B A,1．下列是鈉、碘、金剛石、干冰、氯化鈉晶體的晶胞示意圖(未按順序排序)。與冰的晶體類型相同的是________(請用相應(yīng)的編號填寫)。,依據(jù)常見晶體的晶胞判斷晶體類型,,解析：冰屬于分子晶體，干冰、碘也屬于分子晶體；B為干冰晶胞，C為碘晶胞。 答案：BC,2．下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是( ) A．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子 B．最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1∶2 C．最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個O原子 D．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個頂角 解析：SiO2的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似，相當(dāng)于把金剛石中的碳原子，換成硅原子，然后在兩個硅原子中間插入一個氧原子，金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中每個最小的環(huán)上是6個碳原子，所以SiO2晶體中最小的環(huán)上應(yīng)有6個硅原子和6個氧原子。 答案：C,對晶胞結(jié)構(gòu)的考查,3．鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4＋處于立方晶胞頂點(diǎn)，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心。該化合物化學(xué)式為________，每個Ba2＋與________個O2－配位。,答案：BaPbO3 12,4．(1)將等徑圓球在二維空間里進(jìn)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________層，配位數(shù)是________；B屬于________層，配位數(shù)是________。 (2)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________，平均每個晶胞所占有的原子數(shù)目是________。,,(3)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__________周期第________族，元素符號是________，最外電子層的電子排布式是________。 答案：(1)非密置 4 密置 6 (2)6 1 (3)六 ⅥA Po 6s26p4,5.用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如右圖)，已知該晶體的密度為9.00 gcm－3，晶胞中該原子的配位數(shù)為________；Cu的原子半徑為________cm(阿伏加德羅常數(shù)為NA，要求列式計(jì)算)。,金屬晶胞中原子半徑的計(jì)算,,晶體結(jié)構(gòu)中的有關(guān)計(jì)算 1．根據(jù)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定晶體的化學(xué)式 晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算,,2．根據(jù)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有關(guān)數(shù)據(jù)，求算晶體的密度或晶體晶胞的體積 對于立方晶胞，可建立如下求算途徑：,典例 晶胞是晶體中最小的重復(fù)單位，數(shù)目巨大的晶胞無隙并置構(gòu)成晶體。NaCl晶體是一個正六面體(如圖一)。我們把陰、陽離子看成不等徑的圓球，并彼此相切(已知a為常數(shù))。,,請計(jì)算下列問題： (1)每個晶胞平均分?jǐn)俖_______個Na＋，________個Cl－。 (2)NaCl晶體中陰、陽離子的最短距離為________(用a表示)。 (3)NaCl晶體為“巨分子”，在高溫下(≥1 413 ℃時)晶體轉(zhuǎn)變成氣態(tài)團(tuán)簇分子?，F(xiàn)有1 mol NaCl晶體，加強(qiáng)熱使其變?yōu)闅鈶B(tài)團(tuán)簇分子，測得氣體體積為11.2 L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則此時氯化鈉氣體的分子式為________。,即時訓(xùn)練 金晶體是面心立方體，立方體的每個面上有5個金原子緊密堆砌(如圖)，金原子半徑為A cm，求： (1)金晶體中最小的一個立方體含有________個金原子。 (2)金的密度為________g/cm3(帶A計(jì)算式表示)。,,