2013高考化学大一轮复习教案 第十二章 第3讲《晶体结构与性质》.doc
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1、第3讲晶体结构与性质考纲解读1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。考点一晶体的常识1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒_排列结构微粒_排列性质特征自范性熔点异同表现二者区别方法间接方法看是否有固定的_科学方法对固体进行_实验2. 得到晶体的途径(1)_。(2)_。(3)_。3晶胞(1)概念描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙:相邻晶胞之间
2、没有_。并置:所有晶胞_排列、_相同。4晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:_。(2)影响因素离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越_。离子的半径:离子的半径越_,晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大,形成的离子晶体越_,且熔点越_,硬度越_。1判断下列叙述是否正确:(1)固态物质一定是晶体()(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同()(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列()(4)凡有规则外形的固体一定是晶体()2(1)立方晶胞中,顶点、棱边、面心依次被多少个晶胞共用? (2)六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被多少个晶胞共用
3、?3有关晶格能的叙述正确的是()A晶格能是气态离子形成1摩离子晶体释放的能量B晶格能通常取负值C晶格能越大,形成的离子晶体越不稳定D晶格能越大,物质的硬度反而越小4下列物质均属于离子化合物,你认为可能作为耐火材料的是()AK2O2 BNa2O CNaCl DAl2O3特别提醒(1)具有规则几何外形的固体物质不一定是晶体,如玻璃。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小部分,而不一定是最小的“平行六面体”。(3)在计算晶胞中微粒个数的过程中,不要形成思维定势,任何形状的晶胞均可使用分割法。不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的
4、棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共用。考点二四种晶体性质比较 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子、粒子间的相互作用力硬度有的_,有的_熔、沸点有的_,有的_溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数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,个别为半导体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所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、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
5、金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)5判断下列说法是否正确:(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)原子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()6CO2和SiO2在物理性质上有较大差异,而在化学性质上却有较多相似,你知道原因吗?特别提醒(1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高,如石英的熔点为1 710 ,MgO的熔点为2 852 。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为97 ,尿素的熔点为132.7 。7在下
6、列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_;(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_;(3)其中既含有离子键,又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_;(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_;(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_;(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_;(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。考点三几种常见的晶体模型1原子晶体(金刚石和二氧化硅)(
7、1)金刚石晶体中,每个C与另外_个C形成共价键,CC键之间的夹角是_,最小的环是_元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有_ mol。(2)SiO2晶体中,每个Si原子与_个O成键,每个O原子与_个硅原子成键,最小的环是_元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是_原子。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_个。(2)冰的结构模型中,每个水分子与相邻的个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成 mol“氢键”。3离子晶体(1)NaCl型:在晶体中,每个Na同时吸引_个Cl,每个Cl同时吸引_个Na,配位数为_。每个晶胞含_个Na和_个C
8、l。(2)CsCl型:在晶体中,每个Cl吸引_个Cs,每个Cs吸引_个Cl,配位数为_。4石墨晶体石墨层状晶体中,层与层之间的作用是_,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_,C原子采取的杂化方式是 _。5常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积A1Cu、Ag、Au12体心立方堆积A2Na、K、Fe8六方最密堆积A3Mg、Zn、Ti128在晶体模型中,金刚石中的“铁棍”和干冰中的“铁棍”表示的意义一样吗?分子晶体中有化学键吗?9下列排列方式中,A.ABCABCABCBABABABABABCABBAABBADABCCBAABCCBA,属于镁型堆积方式的是_;属于铜型堆积
9、方式的是_。10下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(请用相应的编号填写)。晶体类型的判断1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。2依据物质的分类判断 (1)金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、
10、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质是金属晶体。3依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高。(2)原子晶体熔点高。(3)分子晶体熔点低。(4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。4依据导电性判断(1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5
11、依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或硬而脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。【例1】有下列八种晶体:A.水晶B冰醋酸C氧化镁D白磷E晶体氩F铝G氯化铵H金刚石。用序号回答下列问题:(1)直接由原子构成的晶体是_,属于原子晶体的化合物是_。(2)由极性分子构成的晶体是_,含有共价键的离子晶体是_,属于分子晶体的单质是_。(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_,受热熔化后化学键不发生变化的是_,需克服共价键的是_。【例2】现有几组物质的熔点()数据:A组B组C组D组金刚石:3 550 Li:181 HF:83 NaCl:801 硅晶
12、体:1 410 Na:98 HCl:115 KCl:776 硼晶体:2 300 K:64 HBr:89 RbCl:718 二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:51 CsCl:645 据此回答下列问题:(1)A组属于_晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为:NaClKClRbClCsCl,其原因为_。晶体熔、沸点高低的比较1不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律原子晶体
13、离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等沸点很高,如汞、镓、铯等沸点很低,金属晶体一般不参与比较。2原子晶体由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgOMgCl2NaClCsCl。4分子晶体(1)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、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。(2)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,如SnH4GeH4SiH4CH4,F
14、2Cl2Br2N2,CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。例如:CH3CH2CH2CH2CH3 (5)同分异构体的芳香烃,其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。5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,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgNaKRbCs。特别提醒(1)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔点很高,如汞、镓、铯等熔点很低。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如金属晶体Na晶体的熔点(98 )小于分子晶体AlCl3晶体的熔点(190 )。(3)并非存在氢键的分子晶体的熔、沸点就高,分子内形成氢键,一般会使分子晶体的熔、沸
15、点降低。例如邻羟基苯甲醛()由于形成分子内氢键,比对羟基苯甲醛( )的熔、沸点低。【例3】下列物质的熔、沸点高低顺序中,正确的是()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4CH4CMgOH2OO2Br2D金刚石生铁纯铁钠【例4】下表给出几种氯化物的熔、沸点,对此有下列说法:CaCl2属于离子晶体, SiCl4是分子晶体,1 500 时,NaCl可形成气态分子,MgCl2水溶液不能导电。与表中数据一致的说法有()NaClMgCl2CaCl2SiCl4熔点/801712782168沸点/1 4651 4181 60057A.仅 B仅 C和 D晶胞中原子个数的计算方法均摊法长方体(包括立
16、方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算:(1)处于顶点的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞;(2)处于棱上的粒子,同时为4个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞;(3)处于面上的粒子,同时为2个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞;(4)处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞;如图:特别提醒在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。【例5】如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比是_,乙中a与b的个数比是_,丙中一个晶胞中有_个c
17、离子和_个d离子。晶体的密度及微粒间的距离的计算若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量);又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为a3NA g,因此有xMa3NA。【例6】某离子晶体的晶胞结构如图所示,X()位于立方体的顶点,Y()位于立方体的中心。试分析:(1)晶体中每个Y同时吸引个X。(2)该晶体的化学式为。(3)设该晶体的摩尔质量为M gmol-1,晶体的密度为 gcm-3,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。高考题组一晶体的结构与性质及其类型的判断1判断
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