【红对勾】高三化学一轮总复习-讲与练13-第3讲-晶体结构与性质课件.ppt

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业,单元综合测试,堂,课,探,究,解读考纲,考点,考纲解读,晶体结构与性质,1.,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。,2,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。,3,了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。,基础回扣,一、晶体的常识,1,晶体与非晶体的区别,晶体,非晶体,微粒结构,内部微粒,(,原子、离子或分子,),在三维空间里呈,_,内部原子或分子的排列,_,自范性,有,(,能自发呈现多面体外形,),_,各向异性,有,(,晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质,),_,对称性,有,无,熔点,_,不固定,2.,晶胞,(1),定义：在晶体微观空间里取出一个,_,，这个描述晶体,_,的基本单元叫做晶胞。,(2),结构：一般来说，晶胞都是,_,，晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数个晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的,_,、,_,及,_,是完全相同的。,二、分子晶体和原子晶体,1,分子晶体,(1),结构特点,晶体中只含,_,。,分子间作用力为,_,，也可能有,_,。,分子密堆积：一个分子周围通常有,_,个紧邻的分子。,(2),典型的分子晶体,冰,水分子之间的主要作用力是,_,，也存在,_,，每个水分子周围只有,_,个紧邻的水分子。,干冰,CO,2,分子之间存在,_,，每个,CO,2,分子周围有,_,个紧邻的,CO,2,分子。,2,原子晶体,(1),结构特点,晶体中只含原子。,原子间以,_,结合。,_,结构。,(2),典型的原子晶体,金刚石,碳原子以,_,杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为,_,。,每个碳原子与相邻的,_,个碳原子结合。,三、金属晶体,1,“,电子气理论,”,要点,该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的,_,形成遍布,_,的,“,电子气,”,，被,_,所共用，从而把,_,维系在一起。,金属晶体是由,_,、,_,通过,_,形成的一种,“,巨分子,”,。,金属键的强度,_,。,2,金属晶体的构成、通性及其解释,金属晶体,结构微粒,作用力,名称,导电性,导热性,延展性,金属阳离,子和自由,电子,金属键,自由电子在电场中作,_,形成电流,电子气中的自由电子在,_,的作用下与金属原子,_,而导热,当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会,_,，但不会改变其,_,，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间,_,的作用,四、金属晶体的原子堆积模型,1,二维空间模型,(1),非密置层，配位数为,_,。,(2),密置层，配位数为,_,。,2,三维空间模型,(1),简单立方堆积,相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为,_,。只有,_,采取这种堆积方式。,(2),钾型,将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的,_,，每层都照此堆积。如,_,、,_,、,_,等是这种堆积方式，配位数为,_,。,(3),镁型和铜型,密置层的原子按,_,型堆积方式堆积。若按,_,的方式堆积为,_,型，按,_,的方式堆积为,_,型。这两种堆积方式都是金属晶体的,_,，配位数均为,12,，空间利用率均为,_,。,五、离子晶体,1,概念,(1),离子键：,_,间通过,_(,指,_,和,_,的平衡,),形成的化学键。,(2),离子晶体：由,_,和,_,通过,_,结合而成的晶体。,2,决定离子晶体结构的因素,(1),几何因素：,_,。,(2),电荷因素：即正负离子,_,。,(3),键性因素：离子键的,_,。,3,一般物理性质,一般地说，离子晶体具有较高的,_,点和,_,点，较大的,_,。这些性质都是因为离子晶体中存在着,_,。若要破坏这种作用需要,_,。,四、,1.4,6,2.6,Po(,钋,),凹穴中,Na,K,Fe,8,最密,ABAB,镁,ABCABC,铜最密堆积,74%,五、,1.(1),阴、阳离子静电作用异性电荷间的吸引力电子与电子、原子核与原子核间的排斥力,(2),阴离子阳离子离子键,2,正负离子的半径比电荷比极化程度,3,熔沸硬度离子键一定的能量,六、,1.,气态离子所释放,kJ,mol,1,或,J,mol,1,kJ,mol,1,2,(1),稳定性,(2),小多,(3),强稳定高大,点,考,突,破,1,常见的晶体结构模型,2,常见的几种金属晶体的堆积方式,三种典型,结构类型,体心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格,配位数,8,12,12,常见金属的晶体结构,(,有些金属晶体可能有两种或三种晶格,),Li,、,Na,、,K,、,Rb,、,Cs,、,Ca,、,Sr,、,Ba,、,Ti,、,V,、,Nb,、,Ta,、,Cr,、,W,、,Fe,Ca,、,Sr,、,Cu,、,Ag,、,Al,、,Pb,、,Ni,、,Pd,、,Pt,Be,、,Mg,、,Ca,、,Sr,、,Co,、,Ni,、,Zn,、,Cd,、,Ti,结构示意图,空间利用率,68.02%,74.05%,74.05%,堆积形式,体心立方最密堆积,面心立方最密堆积,六方最密堆积,3.,典型晶胞结构,(1),比较氯化钠与氯化铯晶体,氯化钠,氯化铯,晶体类型,离子晶体,晶体结,构模型,配位离子,及数目,Na,Cl,6,6,Cs,Cl,8,8,(2),比较金刚石和石墨晶体,金刚石,石墨,晶体类型,原子晶体,混合型晶体,结构模型,作用力,共价键,碳原子与碳原子之间是共价键，而层与层之间是分子间作用力,性质、,用途,硬度高、不导电；用,于钻戒、装饰品等,质软滑腻，电的良导体；用于润滑剂及电极等,(3),比较二氧化硅和二氧化碳晶体,二氧化硅,二氧化碳,(,干冰,),晶体类型,原子晶体,分子晶体,结构模型,微粒之间作用力,共价键,二氧化碳和二氧化碳之间是分子间作用力,性质、比较,硬度高、熔点高，难溶解于一般的溶剂等,熔点低，易升华，能够溶解于水等,例,1,下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是,NaCl,、,CsCl,、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分：,(1),代表金刚石的是,(,填编号字母，下同,)_,，其中每个碳原子与,_,个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于,_,晶体。,(2),代表石墨的是,_,，每个正六边形占有的碳原子数平均为,_,个。,(3),代表,NaCl,的是,_,，每个,Na,周围与它最接近且距离相等的,Na,有,_,个。,(4),代表,CsCl,的是,_,，它属于,_,晶体，每个,Cs,与,_,个,Cl,紧邻。,(5),代表干冰的是,_,，它属于,_,晶体，每个,CO,2,分子与,_,个,CO,2,分子紧邻。,解析,根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。,NaCl,晶体是简单的立方单元，每个,Na,与,6,个,Cl,紧邻，每个,Cl,又与,6,个,Na,紧邻，但观察,Na,与最近距离且等距离的,Na,数时要抛开,Cl,，从空间结构上看是,12,个,Na,，即,x,轴面上、,y,轴面上、,z,轴面上各,4,个。,CsCl,晶体由,Cs,、,Cl,分别构成立方结构，但,Cs,组成立方的中心有,1,个,Cl,，,Cl,组成的立方体中心又镶入一个,Cs,，可称为,“,体心立方,”,结构，,Cl,紧邻,8,个,Cs,，,Cs,紧邻,8,个,Cl,。,干冰也是立方结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个,CO,2,分子，称为,“,面心立方,”,。实际上各面中央的,CO,2,分子也组成立方体结构，彼此相互套入面的中心。所以每个,CO,2,分子三维空间里,x,、,y,、,z,三个面各紧邻,4,个,CO,2,，共,12,个,CO,2,分子。金刚石的基本单元是正四面体，每个碳原子紧邻,4,个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外,3,个碳原子，即每个六边形占有,1,个碳原子的,1/3,，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是,61/3,2,个。,答案,(1)D,4,原子,(2)E,2,(3)A,12,(4)C,离子,8,(5)B,分子,12,变式训练,1,下列关于晶体的说法一定正确的是,(,),(,图中,Ca,2,、,O,2,、,Ti,4,分别位于立方体的体心、面心和顶点,),A,分子晶体中都存在共价键,B,CaTiO,3,晶体中每个,Ti,4,与,12,个,O,2,相紧邻,C,SiO,2,晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合,D,金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高,答案,B,解析,B,中晶胞每个,Ti,4,处在立方体的顶点，所以一个,Ti,4,同时属于,8,个立方体所共有，在这,8,个立方体中有,12,个,O,2,与之相紧邻；,A,中惰性气体属于分子晶体，但惰性气体是单原子分子，不存在共价键；,C,中,SiO,2,晶体中每个硅原子与,4,个氧原子以共价键结合。,D,中金属晶体中的汞在常温下呈液态，它的熔点比常温下呈固态的分子晶体要低。,2,已知,X,、,Y,、,Z,三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是,(,),A,ZXY,3,B,ZX,2,Y,6,C,ZX,4,Y,8,D,ZX,8,Y,12,答案,A,1,四种典型晶体比较,类型,比较,离子晶体,金属晶体,分子晶体,原子晶体,概念,离子间通过离子键结合而形成的晶体,通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体,分子间以分子间作用力相结合而形成的晶体,相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体,构成晶,体微粒,阴、阳,离子,金属阳离子、自由电子,分子,原子,微粒之间,的作用力,离子键,金属阳离子与自由电子间的静电作用,分子间作用力,共价键,物理性质,熔、,沸点,较高,有的高,(,如钨,),、有的低,(,如汞,),低,很高,硬度,硬而脆,有的高,(,如,Cr),、有的低,(,如,Na),低,很高,导电性,熔融或在水溶液中导电,良,不良,绝缘体,(,半导体,),传热性,不良,良,不良,不良,延展性,差,良,差,差,溶解性,易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂,一般不溶于溶剂，钠等可与水、醇类、酸类反应,极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂,不溶于任何溶剂,典型实例,大部分,碱,(,如,NaOH),、,盐,(,如,NaCl),、,金属氧,化物,(,如,Na,2,O),金属,(,如钠、铝、铁等,),大多数非金属单质,(,如,P,4,、硫等,),、非金属氧化物,(,如干冰,),、酸,(,如硫酸,),、所有非金属氢化物,(,如甲烷、硫化氢等,),金刚石、晶体硅、二氧化硅等,2.,判断晶体类型的方法,(1),依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体的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。金属氧化物,(,如,K,2,O,、,Na,2,O,2,等,),、强碱,(,如,NaOH,、,KOH,等,),和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质,(,除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外,),、气态氢化物、非金属氧化物,(,除,SiO,2,外,),、酸、绝大多数有机物,(,除有机盐外,),是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质,(,除汞外,),与合金是金属晶体。,(3),依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高，常在数百至,1000,；原子晶体熔点高，常在,1000,至几千摄氏度；分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,(4),依据导电性判断。离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质,(,主要是酸和非金属氢化物,),溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。,(5),依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大或较硬、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。,3,晶体熔、沸点高低的比较规律,(1),不同类型晶体的熔、沸点高低,一般规律：原子晶体,离子晶体,分子晶体。,金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，而汞、镓、铯等熔、沸点很低。,(2),原子晶体,由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小的键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石,碳化硅,硅。,(3),离子晶体,一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点越高，如熔点：,MgOMgCl,2,NaClCsCl,。,(4),分子晶体,分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；分子间具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高，如,H,2,OH,2,TeH,2,SeH,2,S,。,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,SnH,4,GeH,4,SiH,4,CH,4,。,组成和结构不相似的物质,(,相对分子质量接近,),，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如,CON,2,，,CH,3,OHCH,3,CH,3,。,(5),金属晶体,金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：,NaMgAl,。,合金的熔、沸点一般来说比它各组分纯金属的熔、沸点低。,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：,3100,Li,：,181,HF,：,83,NaCl,：,801,硅晶体：,1410,Na,：,98,HCl,：,114,KCl,：,776,硼晶体：,2300,K,：,64,HBr,：,87,RbCl,：,718,二氧化硅：,1723,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,解析,A,组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；,B,组为金属晶体，所以应该具备金属晶体的性质；,C,组中,HF,存在氢键；,D,组为离子晶体，具备离子晶体的性质。,答案,(1),原子共价键,(2),(3)HF,分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多,(4),变式训练,3,下列说法中正确的是,(,),A,离子晶体中每个离子周围均吸引着,6,个带相反电荷的离子,B,金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动,C,分子晶体的熔沸点很低，常温下都呈液态或气态,D,原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合,答案,D,解析,本题考查的知识点是晶体的结构和性质。,A,项中在,NaCl,晶体中，每个,Na,吸引着,6,个,Cl,，同时每个,Cl,吸引着,6,个,Na,，而在,CsCl,晶体中每个离子吸引着,8,个带相反电荷的离子，故,A,错，,B,项中金属晶体内部存在自由电子，并不是在外电场作用下产生的，故,B,错。,C,项中分子晶体常温下有的是固体，例如，硫单质、磷单质、碘单质等，,D,项正确。,4,下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是,(,),A,SiO,2,CsCl,CBr,4,CF,4,B,SiO,2,CsCl,CF,4,CBr,4,C,CsCl,SiO,2,CBr,4,CF,4,D,CF,4,CBr,4,CsCl,SiO,2,答案,A,解析,本题考查了晶体的类型和熔沸点的问题：四种物质中只有,SiO,2,为原子晶体，熔沸点最高；而,CsCl,为离子晶体，熔沸点比,SiO,2,的低；,CF,4,和,CBr,4,均为分子晶体，而分子晶体熔沸点高低与相对分子质量有关，相对分子质量越大熔沸点越高。,5,SiCl,4,的分子结构与,CCl,4,类似，对其作出如下推测，其中不正确的是,(,),A,SiCl,4,晶体是分子晶体,B,常温、常压下,SiCl,4,是气体,C,SiCl,4,的分子是由极性键形成的非极性分子,D,SiCl,4,熔点高于,CCl,4,答案,B,解析,由于,CCl,4,是分子晶体，所以,SiCl,4,也是分子晶体，由于,SiCl,4,的相对分子质量比,CCl,4,的相对分子质量大，分子间作用力也应比,CCl,4,的分子间作用力大，所以,SiCl,4,的熔、沸点应比,CCl,4,高，而,CCl,4,在常温、常压下是液体，所以,SiCl,4,在常温、常压下绝不是气体。,堂,课,反,馈,1,下列判断正确的是,(,),A,酸酐一定是氧化物,B,晶体中一定存在化学键,C,碱性氧化物一定是金属氧化物,D,正四面体分子中键角一定是,10928,答案,C,解析,此题考查了物质的分类、晶体的构造和分子的构型等知识点。酸酐中大多数是氧化物，但是醋酸酐,(C,4,H,6,O,3,),就不是氧化物，,A,错；惰性气体都是单原子分子，其晶体中只存在分子间作用力，不存在化学键，,B,错；正四面体分子中，白磷分子的键角是,60,，,D,错。,2,下列晶体均按,A,1,型方式进行最密堆积的是,(,),A,干冰、,NaCl,、金属,Cu,B,ZnS,、金属镁、氮化硼,C,水晶、金刚石、晶体硅,D,ZnS,、,NaCl,、镁,答案,A,解析,本题考查晶体的堆积模型。干冰、,NaCl,、,Cu,、,ZnS,均为面心立方堆积,(A,1,),，,Mg,为,A,3,型，水晶、金刚石、晶体硅、氮化硼为原子晶体，不遵循紧密堆积原则，故只有,A,项正确。,3,有关非晶体的描述中不正确的是,(,),A,非晶体和晶体均呈固态,B,非晶体内部的微粒是长程无序和短程有序的,C,非晶体结构无对称性、各向异性和自范性,D,非晶体合金的硬度和强度一定比晶体合金的小,答案,D,解析,晶体与非晶体都是固体物质，且晶体长程有序，非晶体长程无序，短程有序。正是由于晶体粒子排列长程有序，所以才有非晶体所不具备的特征，例如对称性、自范性、各向异性，非晶体材料往往表现出一些特性，如某些非晶体合金的硬度和强度大于晶体合金。,4,下列说法正确的是,(,),A,冰融化时，分子中,H,O,键发生断裂,B,原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高,C,分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔、沸点就越高,D,分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定,答案,B,解析,A,冰为分子晶体，融化时，破坏的是分子间作用力而非共价键，故,A,、,C,错，,B,原子晶体熔化时破坏共价键，所以熔、沸点较高，故,B,对；,D,分子间作用力影响晶体的物理性质，而非化学性质，故,D,错。,5,下列说法中正确的是,(,),A,金刚石晶体中的最小碳原子环由,6,个碳原子构成,B,Na,2,O,2,晶体中阴离子与阳离子数目之比为,1,1,C,1 mol SiO,2,晶体中含,2 mol Si,O,键,D,金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和,O,2,反应,答案,A,6,(,双选,),下列有关晶体的叙述，错误的是,(,),A,离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时化学键不被破坏,B,白磷晶体中，结构粒子之间通过共价键结合,C,石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体,D,分子晶体中一定存在范德华力和共价键,答案,BD,解析,离子晶体是通过离子键将阴、阳离子结合在一起的，所以熔化时，离子键遭破坏；而分子晶体是通过范德华力将分子结合在一起的，所以熔化时，分子内部的化学键未发生变化，破坏的只是范德华力，则,A,正确。白磷晶体属分子晶体，在,P,4,内部存在共价键，而结构粒子,(P,4,),之间是通过范德华力结合的，则,B,错误。石英晶体是原子晶体，则,C,正确。分子晶体,He,等中不存在共价键，所以,D,错。,7,如右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、磁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元,(,晶胞,),。晶体内与每个,“,Ti,”,紧邻的,Ti,原子数和这种晶体材料的化学式分别是,(,各元素所带电荷均已略去,)(,),A,8,；,BaTi,8,O,12,B,8,；,BaTi,4,O,9,C,6,；,BaTiO,3,D,3,；,BaTi,2,O,3,答案,C,8.,最近发现一种由某金属原子,M,和非金属原子,N,构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是,M,原子，棱的中心和体心的原子是,N,原子，则它的化学式为,(,),A,M,4,N,4,B,MN,C,M,14,N,13,D,条件不够，无法写出化学式,答案,C,解析,题目指出它是一个,“,气态团簇分子,”,，而非像,NaCl,晶体那样的巨型微粒，故图中的,M,和,N,原子个数就是一个分子中含有的原子个数，这样得到它的化学式为,M,14,N,13,。,9.,某离子晶体晶胞结构如右图所示，,X,位于立方体的顶点，,Y,位于立方体中心。试分析：,(1),晶体中每个,Y,同时吸引着,_,个,X,，每个,X,同时吸引着,_,个,Y,，该晶体的化学式为,_,。,(2),晶体中每个,X,周围与它最接近且距离相等的,X,共有,_,个。,(3),晶体中距离最近的,2,个,X,与,1,个,Y,形成的夹角的度数为,_,。,(4),设该晶体的摩尔质量为,M,g,mol,1,，晶体密度为,g,cm,3,，阿伏加德罗常数为,N,A,，则晶体中两个距离最近的,X,中心间的距离为,_cm,。,解析,(1),同时吸引的原子个数指在某原子,(,离子,),周围距其最近的其他种类的原子,(,离子,),个数，观察题图可知，,Y,位于立方体的体心，,X,位于立方体的顶点，每个,Y,同时吸引着,4,个,X,；再分析每个,X,周围的,Y,数目，每个,X,同时为八个立方体共用，而每个立方体的体心都有一个,Y,，所以每个,X,同时吸引着,8,个,Y,，晶体的化学式可用阴、阳离子的个数比来表示，为,XY,2,。,(2),晶体中每个,X,周围与它最近的,X,之间的距离应为图中立方体的面对角线，与,X,的位置关系分别为此,X,的上层、下层和同一层，每层有,4,个，共,12,个。,(3),若将,4,个,X,原子连结起来，则构成一个正四面体，,Y,原子位于正四面体的体心，可类比,CH,4,分子中的键角，则可知该键角的度数为,10928,。,10,乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用,CaC,2,与水反应生成乙炔。,温,示,提,馨,请做：课时作业（,41,）,课时作业,堂堂清,（点击进入）,温,示,提,馨,请做：单元综合测试（十三）,（点击进入）,