2019版高考化學(xué) 第38講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件.ppt

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1、第38講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課標(biāo)版 化學(xué) 題組一晶體的常識1.晶體與非晶體教 材 研 讀 晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征原子在三維空間里呈周期性 有 序排列原子排列相對 無 序性質(zhì)特征自范性 有 無 熔點 固定 不固定 異同表現(xiàn)各向異性無各向異性 區(qū)別方法熔點法有固定熔點無固定熔點X射線對固體進行X-射線衍射實驗 特別提示具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體,如玻璃。2.晶胞(1)概念:描述晶體結(jié)構(gòu)的 基本單元 。(2)晶體中晶胞的排列無隙并置。a.無隙:相鄰晶胞之間沒有 任何間隙 ;b.并置:所有晶胞 平行 排列, 取向 相同。 晶體類型分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子 分子 原子 金屬陽離子、 自由電

2、子 陰、陽離子 粒子間的相互作用力 范德華力 (某些含氫鍵) 共價鍵 金屬鍵 離子鍵 硬度較小很大有的很大,有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高,有的很低較高題組二常見晶體類型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.四種晶體類型比較 溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電,溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電,水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)類別及舉例部分非金屬單質(zhì)、非金屬氫化物、酸、部分非金屬氧化物、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、晶體硼),部分非金屬化合物(如SiC、SiO 2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如

3、K2O、Na2O)、強堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl) 2.晶格能(1)定義氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量,通常取正值,單位: kJmol-1 。(2)影響因素a.離子所帶電荷數(shù):離子所帶電荷數(shù)越多,晶格能越 大 。b.離子的半徑:離子的半徑越 小 ,晶格能越大。(3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系晶格能越大,形成的離子晶體越 穩(wěn)定 ,且熔點越 高 ,硬度越 大 。 1.判斷下列說法是否正確。(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)律周期性的排列。( )(4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體。( )(5)晶體與非晶體的本質(zhì)

4、區(qū)別:是否有自范性。( )(6)晶體有一定的熔沸點。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6)題組一晶體的常識 2.區(qū)別晶體與非晶體的最科學(xué)的方法是( )A.觀察自范性 B.觀察各向異性C.測定固定熔點D.進行X-射線衍射實驗答案 D晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間是否有序排列。 3.下圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞,則甲中x與y的個數(shù)比是 ,乙中a與b的個數(shù)比是 ,丙中一個晶胞中有 個c離子和 個d離子。 答案2 11 144解析甲中N(x) N(y)=1 (4)=2 1;乙中N(a) N(b)=1 (8)=1 1;丙中N(c)=12+1=4,N(d)=8+

5、6=4。18 1814 18 12 4.下列分子晶體中,關(guān)于熔、沸點高低的敘述中,正確的是( )A.Cl2I2 B.SiCl4PH3D.C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3答案 CA、B項屬于無氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況,相對分子質(zhì)量大的熔、沸點高;D項屬于相對分子質(zhì)量相同,但分子結(jié)構(gòu)不同的情況,支鏈少的熔、沸點高。題組二常見晶體類型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 5.NaF、NaI和MgO均為離子晶體,有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:請判斷,這三種化合物熔點由高到低的順序是( )A.B.C.D. 答案 BNaF、NaI、MgO均為離子晶體,它們的熔點高低由離子鍵強弱決定,而離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)

6、,MgO中鍵長最短,離子所帶電荷數(shù)最多,故離子鍵最強,熔點最高。物質(zhì)NaFNaIMgO離子所帶電荷數(shù)1 1 2鍵長(10-10m) 2.31 3.18 2.10 6.現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點( )數(shù)據(jù):據(jù)此回答下列問題:(1)A組屬于 晶體,其熔化時克服的微粒間的作用力是 。A組B組C組D組金剛石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl:801 硅晶體:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl:776 硼晶體:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl:718 二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:-51 CsCl:645 (2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是 (填序號)。有金屬光

7、澤導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性(3)C組中HF熔點反常是由于 。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是 (填序號)。硬度小水溶液能導(dǎo)電固體能導(dǎo)電熔融狀態(tài)能導(dǎo)電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaClKClRbClCsCl,其原因為 。 (2)(3)HF分子間能形成氫鍵,其熔化時需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)(5)D組晶體都為離子晶體,r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+),在離子所帶電荷數(shù)相同的情況下,半徑越小,晶格能越大,熔點就越高解析 (1)A組物質(zhì)熔點很高,屬原子晶體,是由原子通過共價鍵形成的;(2)B組物質(zhì)屬于金屬晶體,具有四條共性;(3)HF中含有分子間氫鍵,

8、故其熔點反常;(4)D組物質(zhì)屬于離子晶體,具有兩條性質(zhì);(5)D組物質(zhì)屬于離子晶體,物質(zhì)的熔點與晶格能有關(guān)。答案 (1)原子共價鍵 重難一晶體的結(jié)構(gòu)分析與晶胞的計算典例1 (2014河北衡水四調(diào),31)決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)。請回答下列問題。(1)下圖是石墨的結(jié)構(gòu),其晶體中存在的作用力有 (填序號) 。重 難 突 破 (2)下面關(guān)于晶體的說法不正確的是 。A.晶體熔點由低到高:CF4CCl4CBr4碳化硅晶體硅C.熔點由高到低:NaMgAlD.晶格能由大到小:NaFNaClNaBrNaI(3)CaF 2結(jié)構(gòu)如圖所示,Cu形成晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示,圖為H3BO3晶體結(jié)構(gòu)圖(層狀結(jié)構(gòu),層內(nèi)

9、的H3BO3分子通過氫鍵結(jié)合)。 A.鍵B.鍵C.氫鍵D.配位鍵E.分子間作用力F.金屬鍵G.離子鍵 圖所示的晶體中與Ca2+最近且等距離的Ca2+數(shù)為 ,圖中未標(biāo)號的Cu原子形成晶體后周圍最緊鄰的Cu原子數(shù)為 ; H3BO3晶體中B原子雜化方式為 ;CNO-的構(gòu)型為 ;三種晶體中熔點高低順序為 (填化學(xué)式);H3BO3晶體受熱熔化時,克服的微粒之間的相互作用力為 。(4)碳的某種單質(zhì)的晶胞如下圖所示,一個晶胞中有 個碳原子;若該晶體的密度為 g/cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中最近的兩個碳原子之間的距離為 cm。(用代數(shù)式表示) 考查內(nèi)容有關(guān)晶胞的計算。解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是理解

10、各個晶胞的結(jié)構(gòu)。一般的方法是:解析 (1)石墨晶體是一種特殊晶體,層與層之間存在范德華力(也可看成分子間作用力),層內(nèi)存在共價鍵,每個C原子的一個未參與雜化的p軌道上都有自由電子,可以形成“電子氣”,即所謂的金屬鍵;在石墨晶體中,同層的每一個碳原子以sp 2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以鍵結(jié)合,六個碳原 子在同一個平面上形成了正六邊形的環(huán),伸展成片層結(jié)構(gòu),這里CC鍵的鍵長皆為142 pm,這正好屬于原子晶體的鍵長范圍,因此對于同一層來說,它是原子晶體。在同一平面上的碳原子還各剩下一個p軌道,其中有一個2p電子。這些p軌道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2雜化軌道構(gòu)成的平面,形成了大鍵,因此石墨晶

11、體中,既存在鍵又存在鍵。(2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體的相對分子質(zhì)量越大熔點越高,故晶體熔點:CF 4CCl4CBr4碳化硅晶體硅,B正確;金屬晶體,半徑越小,金屬鍵越強,熔點越高,故熔點:NaMgNaClNaBrNaI,D正確。 (3)在立方體的8個頂點上和6個面心上各有1個Ca2+,故頂點上的Ca2+與面心上的Ca2+最近且等距離,故由圖可以看出晶體中與Ca2+最近且等距離的Ca2+數(shù)為=12;圖中未標(biāo)號的Cu原子形成晶體后周圍最緊鄰的Cu原子數(shù)為3+6+3=12。H3BO3分子中,硼原子最外層只有3個電子,B原子與3個羥基相連,與氧原子形成3對共用電子對,即形成3個鍵,無孤電子對,雜化軌

12、道數(shù)為3,故B原子采取sp 2雜化; CNO-與CO2互為等電子體,CO2為直線形結(jié)構(gòu),故CNO-也為直線形結(jié)構(gòu)。CaF2為離子晶體,Cu為金屬晶體,H3BO3為分子晶體,故三種晶體中熔點高低的順序為CaF2CuH3BO3。(4)晶胞內(nèi)部有4個C原子,面心上有6個C原子,頂點有8個C原子,故一個晶胞中含有的碳原子數(shù)為4+6+8=8;由于該晶胞中有8個碳原子,故1個晶3 82 12 18 胞的質(zhì)量為 g,再根據(jù)=,知晶胞的體積為V= cm3,因此晶胞的邊長為 cm,故立方體的體對角線的長度為 cm,2個碳原子之間的最短距離是體對角線的,即 cm。答案 (1)ABEF(2)C(3)1212sp 2

13、雜化直線形CaF2CuH3BO3分子間作用力(4)8 A8 12N mV A8 12N3 A96N 3 3 A96N14 34 3 A96N34 3 A96N 1-1A、B、C、D、E、F為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大,其中A含有3個能級,且每個能級所含的電子數(shù)相同;C的最外層有6個運動狀態(tài)不同的電子;D是短周期元素中電負(fù)性最小的元素;E的最高價氧化物的水化物酸性最強;F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài),其余能層均充滿電子。G元素與D元素同主族,且相差3個周期。(1)元素A、B、C的第一電離能由小到大的順序是 (用元素符號表示)。(2)E的最高價含氧酸中E的雜化方式為 。(3)F原子的外圍電子

14、排布式為 ,F的晶體中原子的堆積方式是下圖中的 (填“甲”“乙”或“丙”)。 (4)DE、GE兩種晶體,都屬于離子晶體,但配位數(shù)不同,其原因是 。 (5)已知DE晶體的晶胞如圖所示。若將DE晶胞中的所有E離子去掉,并將D離子全部換為A原子,再在其中的4個“小立方體”中心各放置一個A原子,且這4個“小立方體”相鄰。位于“小立方體”中的A原子與最近的4個A原子以單鍵相連,由此表示A的一種晶體的晶胞(已知AA鍵的鍵長為a cm, NA表示阿伏加德羅常數(shù)),則該晶胞中含有 個A原子,該晶體的密度是 g/cm3。 答案 (1)CON (2)sp3雜化 (3)3d104s1丙(4)正、負(fù)離子的半徑比不同(

15、5)8 解析A、B、C、D、E、F為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大,其中A含有3個能級,且每個能級所含的電子數(shù)相同,因此A的原子序數(shù)是6,即A是碳元素;C的最外層有6個運動狀態(tài)不同的電子,則C是第A族元素;D是短3 A12( 1 cos109 28)a N 周期元素中電負(fù)性最小的元素,說明D的金屬性最強,則D是鈉元素;C的原子序數(shù)小于鈉,所以C是氧元素;B的原子序數(shù)介于A和C之間,則B是氮元素;E的最高價氧化物的水化物酸性最強,因此E是氯元素;F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài),其余能層均充滿電子,則F的原子序數(shù)是2+8+18+1=29,所以F是銅元素;G元素與D元素同主族,且相差3個周期,所以

16、G是第六周期的Cs元素。(1)元素A、B、C的第一電離能由小到大的順序是CO金剛石石英砂B.CsClKClNaClC.SiO2CO2HgD.H2ONH3H2考查內(nèi)容晶體熔、沸點高低的比較。 解題關(guān)鍵解答本題的關(guān)鍵是掌握各種晶體熔、沸點高低比較的依據(jù)和規(guī)律。 解析三種晶體都為原子晶體,原子晶體熔、沸點的高低與共價鍵的強弱有關(guān),一般來說,半徑越小形成共價鍵的鍵長越短,鍵能就越大,晶體的熔、沸點也就越高,熔、沸點從高到低的順序為金剛石石英砂硅,故A錯誤;三種晶體都為離子晶體,離子的半徑越小,則離子鍵越強,熔、沸點越高,正確順序應(yīng)為NaClKClCsCl,故B錯誤;三種晶體中,SiO 2為原子晶體,熔

17、、沸點最高,CO2為分子晶體,CO2熔、沸點最低,正確順序為SiO2HgCO2,故C錯誤;D正確。答案 D 3-1 (2014四川雅安模擬)下列化合物,按其晶體的熔點由高到低排列正確的是( )A.SiO2 CaCl2 CBr4CF4B.SiO2CsCl CF4CBr4C.CsCl SiO2 CBr4CF4D.CF 4CBr4CsClSiO2答案 A解析SiO2為原子晶體,CsCl、CaCl2為離子晶體,CBr4、CF4為分子晶體,一般熔點:原子晶體離子晶體分子晶體,分子晶體的相對分子質(zhì)量大的熔點高,則熔點:SiO2CaCl2CBr4CF4。 晶體熔、沸點高低的比較方法1.不同晶體一般規(guī)律:原子晶體離子晶體分子晶體(金屬晶體較復(fù)雜)2.同種晶體 (3)石墨晶體硬度很小,但熔、沸點很高,其熔點要高于金剛石。特別提示 (1)金屬晶體熔、沸點差異很大,有些金屬晶體熔點低于分子晶體。(2)有些離子晶體的熔點要高于原子晶體。