人教版高中化学选修三 第三章 晶体结构与性质总复习（课件2）

人教版高中化学选修三 第三章 晶体结构与性质总复习（课件2）

晶体结构与晶体性质 单元复习课 讲师：荆老师 考点透视 　　 考查内容 　　 1 ．晶体与非晶体的区别，晶体中粒子的空间堆积方式，晶胞的结构特点及其应用。 　　 2 ．晶胞中粒子个数及边长，密度等的计算。 　　 　　 命题趋势 　　构成物质的微粒及微粒间的作用，在必考中会出现考查简单知识的题目，往往会结合其他知识，如考查阿伏伽德罗常数。在选考中常出现晶体结构的分析计算的题目。 考查题目 　　 知识梳理 晶体的常识 特征 自范性 各向异性 有固定的熔点 获得晶体的途径 熔融态物质凝固 凝华 溶质从溶液中析出 晶胞 描述晶体结构的基本单元 对平行六边体而言，一个晶胞的原子数 ＝顶角原子数 × 　　＋面心原子数 × ＋棱心原子数 × + 体心原子数 × 1 晶体的类型 分子晶体 分子晶体的特征 冰和干冰的结构特征 金属晶体 金属键：电子气理论 金属晶体的基本堆积模型：简单立方堆积 面心立方最密堆积 离子晶体 离子晶体的结构特征 离子晶体的特征 晶格能 定义 晶格能的作用 影响晶格能的因素 方法技巧 考点技巧：晶胞中粒子数目的计算及常见晶体模型结构分析 1 ．用均摊法确定晶胞中粒子的数目 （ 1 ） 均摊法：指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为 n 个图形 （ 晶胞 ） 所共有，则该粒子有属于这个图形 （ 晶胞 ） 。 （ 2 ） 长方体形 （ 正方体形 ） 晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。 　　①处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，每个粒子对晶胞的贡献为 ___ 。 　　②处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，每个粒子对晶胞的贡献为 ___ 。 　　③处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，每个粒子对晶胞的贡献为 ___ 。 　　④处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为 1 。 晶体 晶体结构 晶体详解 干冰 （ 1 ） 8 个 CO 2 分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO 2 分子 （ 2 ） 每个 CO 2 分子周围等距紧邻的 CO 2 分子有 12 个 冰 一个水分子与另外四个水分子以氢键结合成正四面体 晶体 晶体结构 晶体详解 NaCl （型） （ 1 ）每个 Na ＋ (Cl － ) 周围等距且紧邻的 Cl － (Na ＋ ) 有 6 个。每个 Na ＋ 周围等距且紧邻的 Na ＋ 有 12 个 （ 2 ）每个晶胞中含 4 个 Na ＋ 和 4 个 Cl － 离子晶体 CsCl （型） （ 1 ）每个 Cs ＋ 周围等距且紧邻的 Cl － 有 8 个，每个 Cs ＋ (Cl － ) 周围等距且紧邻的 Cs ＋ (Cl － ) 有 8 个 （ 2 ）如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个 Cs ＋ ， 1 个 Cl － 晶体 晶体结构 晶体详解 金属晶体 简单 立方 体心立方 典型代表 Na 、 K 、 Fe ，空间 利用率 68% ，配位数 为 8 六方 典型代表 Mg 、 Zn 、 Ti ，空间利用率 74% ，配位数为 12 面心立方 典型代表 Cu 、 Ag 、 Au ，空间利用率 74% ，配位数为 12 1 ．晶体的性质 内容 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 结构 组成粒子 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 粒子间作用力 离子键 分子间作用力 共价键 金属键 物理性质 熔、沸点 较高 低 很高 有高、有低 硬度 硬而脆 小 大 有大有小、有延展性 分子晶体 原子晶体 金属晶体 物理性质 溶 解 性 易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂 极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂 难溶 ( 钠等与水反应除外 ) 导 电 性 晶体不导电；溶于水中，其水溶液导电；熔化导电 晶体不导电；溶于水后能电离的，其水溶液可导电；熔化不导电 不良 ( 半导体 Si 除外 ) 良导体 典型实例 NaCl 、 NaOH 、 Na 2 O 、 CaCO 3 干冰、白磷、冰、硫磺 金刚石、 SiO 2 、晶体硅、 SiC Na 、 Mg 、 Al 、 Fe 、 Cu 、 Zn 2 ．判断晶体类型的方法 　　 （ 1 ） 依据组成晶体的粒子和粒子之间作用力类型判断。离子晶体的粒子是阴离子和阳离子，作用力是离子键；原子晶体的粒子是原子，作用力是共价键；分子晶体的粒子是分子，作用力是分子间作用力 （ 包括氢键 ） ；构成金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，作用力是金属键。 　　 （ 2 ） 依据物质分类判断。①金属氧化物、过氧化物、强碱和大多数盐类属于离子晶体；②大多数非金属单质 （ 除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等外 ） 、气态氢化物、非金属氧化物 （ 除二氧化硅外 ） 、酸、绝大多数有机物 （ 除有机盐外 ） 是分子晶体；③常见原子晶体有金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硼、氮化硅、氮化铝等。 　　 　　 （ 4 ） 根据导电性判断。离子晶体水溶液及熔融时能导电，分子晶体和原子晶体一般不导电，金属晶体是良导体。 　　 3 ．晶体熔、沸点高低的比较 （ 1 ） 不同类型晶体：原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体 （ 2 ） 同种类型晶体 　　离子晶体：化学式及结构相似时，阴、阳离子的半径之和越小，阴、阳离子所带的电荷越多，熔、沸点越高，如 KF>KCl>KBr>KI ， MgO>NaF 。 　　 分子晶体：①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，一般分子间作用力越强，熔、沸点越高。如 O 2 >N 2 ， HI>HBr>HCl ；②组成和结构不相似的分子晶体，分子的极性越大，其熔、沸点就越高，如 CO>N 2 ；③在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷；④若分子内存在吸引电子能力较强的元素，半径较小，易与氢原子形成氢键，如 H 2 O 、 HF 、 NH 3 、 CH 3 OH 等。分子间的氢键可以使分子发生缔合，使物质的熔、沸点升高。如 HF>HCl ， H 2 O>H 2 S ， NH 3 >PH 3 ；⑤状态不同的物质在相同条件下，熔、沸点：固体＞液体＞气体。例如： S ＞ Hg ＞ O 2 。 实战演练 例 1 　　 （ 1 ） 如图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为 ________ 。 　　 （ 2 ） 甲醛与新制 Cu(OH) 2 的碱性溶液反应生成 Cu 2 O 沉淀， 1 个 Cu 2 O 晶胞中 （ 结构如图所示 ） ，所包含的 Cu 原子数目为 ________ 。 　　（ 3 ） 氮是地球上极为丰富的元素。 X + 中所有电子正好充满 K 、 L 、 M 三个电子层，它与 N 3- 形成的晶体结构如图所示。 X 的元素符号是 ________ ，与同一个 N 3- 相连的 X + 有 ________ 个。 　　 　　 （ 2 ） 结合晶胞结构可知， Cu 原子在立方体内为 4 个。 　　 （ 3 ） 由 X ＋ 中电子正好充满 K 、 L 、 M 电子层，可知其为 29 号元素，即 Cu 元素，由图中晶体结构可看出该晶体类似 NaCl 型，故与同一个 N 3- 相连的 X + 有 6 个 （ 分别处于 N 3- 的前、后、左、右、上、下 ） 。 　　 （ 4 ） NaCl 晶体与 MgO 晶体结构相似，根据教材中 NaCl 晶胞的结构，图中⑧应为实心球。 【 答案 】 （ 1 ） 4 　 （ 2 ） 4 　 （ 3 ） Cu 　 6 　 （ 4 ） 空心球应为 O 2- 实心球应为 Mg 2+ 　⑧号空心球改为实心球 例 2 现有几组物质的熔点 (℃) 数据如下表： A 组 B 组 C 组 D 组 金刚石： 3 550 Li ： 181 HF ： -83 NaCl ： 801 硅晶体： 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 据此完成下列问题： 　　（ 1 ） A 组属于 ________ 晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 ________ ； A 组 B 组 C 组 D 组 金刚石： 3 550 Li ： 181 HF ： -83 NaCl ： 801 硅晶体： 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 A 组 B 组 C 组 D 组 金刚石： 3 550 Li ： 181 HF ： -83 NaCl ： 801 硅晶体： 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 【 答案 】 　　 （ 1 ） 原子　共价键　 （ 2 ） ①②③④ （ 3 ） HF 分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多 （ 只要答出 HF 分子间能形成氢键即可 ）（ 4 ） ②④ 　 （ 5 ） D 组晶体都为离子晶体， r (Na ＋ )< r (K ＋ )< r (Rb ＋ )< r (Cs ＋ ) ，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高 例 3 　　下面的排序不正确的是 （　　） 　 综合演练 B 例 4 　　氮化硼是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时所克服粒子间作用力与氮化硼熔化时克服粒子间作用力的类型都相同的是 （　　） 　　 B 例 5 　　某物质具有以下性质：①是电解质　②溶于水有化学键被破坏　③熔化时没有化学键被破坏。则该物质固态时属于 （　　） 　　　 A ．原子晶体　　　　　　　 B ．离子晶体 　　　 C ．分子晶体　 　　　　 D ．金属晶体 C 　　（ 1 ） 砷原子核外电子排布式为 ____________________________ 。 　　（ 2 ） K 3 [Fe(CN) 6 ] 晶体中 Fe 3 ＋ 与 CN － 之间的键型为 ______ ，该化学键能够形成的原因是 __________________________________________________________ 。 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 配位键 CN - 能提供孤对电子， Fe 3+ 能接受孤对电子 （ 或 Fe 3+ 有空轨道 ） 分析上表中四种物质的相关数据，请回答： ① CH 4 和 SiH 4 比较， NH 3 和 PH 3 比较，沸点高低的原因是 __________________________________________________________________________________________________________________________ 。 ② CH 4 和 SiH 4 比较， NH 3 和 PH 3 比较，分解温度高低的原因是： 结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此 SiH 4 沸点高于 CH 4 ； NH 3 分子间还存在氢键作用，因此 NH 3 的沸点高于 PH 3 C—H 键键能大于 Si—H 键，因此 CH 4 分解温度高于 SiH 4 ； N—H 键键能大于 P—H 键，因此 NH 3 分解温度高于 PH 3 。 　（ 3 ） 已知： __________________________________________________________________________________________________________________________ 。 备考指津 　　学习本单元的关键是分清构成物质的微粒及微粒间的相互作用，用结构决定性质的思想，从晶体结构理解物质具有不同物理性质的原