《2020版导与练一轮复习化学课件：选修3 物质结构与性质 第35讲 晶体结构与性质 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版导与练一轮复习化学课件：选修3 物质结构与性质 第35讲 晶体结构与性质 .ppt（73页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第35讲 晶体结构与性质,【考纲要求】 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.了解分子晶体结构与性质的关系。3.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。4.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。了解金属晶体常见的堆积方式。5.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。6.了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。7.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。,考点突破,真题体验,考点突破 梳理、讲解、训练 一站式突破,知识梳理,考点一 晶体与晶胞,1.晶体与非晶体,(1
2、)晶体与非晶体的比较,周期性有序,无序,各向异性,各向同性,熔点,X-射线衍射,(2)获得晶体的三条途径 熔融态物质凝固。 气态物质冷却不经液态直接 。 溶质从溶液中析出。,凝固(凝华),2.晶胞,(1)概念:描述晶体结构的 。,基本单元,(2)晶体中晶胞的排列“无隙并置”。 “无隙”相邻晶胞之间没有 。 “并置”所有晶胞都是 排列的, 相同,任何间隙,平行,取向,(3)形状:一般而言晶胞都是平行六面体。 (4)晶胞中粒子数目的计算均摊法。 如图:,非长方体:如三棱柱,1,【思维诊断】,提示:(1) (2) (3) (4),判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)晶体内部的微
3、粒按一定规律周期性地排列。( ) (2)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。( ) (3)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。( ) (4)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。( ),(5)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。( ) (6)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。( ) (7)立方晶胞中,顶点上的原子被4个晶胞共用。( ) (8)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔、沸点。( ),提示:(5) (6) (7) (8),考点演练,考向一 晶胞中粒子个数的计算,B,1. (2018江西赣州模拟)某离子晶体的晶体结构中最小重复
4、单元如图所示。A为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的化学式为( ) A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7,2.(1)Ti的氧化物和CaO相互作用形成钛酸盐,其晶胞结构如图所示。该晶胞中Ca2+的配位数是 ,该晶胞的化学式为 。,答案:(1)12 CaTiO3,2.(2)M原子的外围电子排布式为3s23p5,与铜形成化合物的晶胞如图所示(灰点代表铜原子),该晶体的化学式为 。,答案:(2)CuCl,考向二 考查晶体密度和微粒间距离的计算,3. 用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如图),已知该晶体的密度为9.00 g
5、cm-3,晶胞中该原子的配位数为 ;Cu的原子半径为 cm(阿伏加德罗常数的值为NA,要求列式计算)。,4.(1)铜是第四周期最重要的过渡元素之一,已知CuH晶体结构单元如图所示。该化合物的密度为 g cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为 cm(用含和NA的式子表示)。,4.(2)CuFeS2的晶胞如图所示,晶胞参数a=0.524 nm,b=0.524 nm,c= 1.032 nm;CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与 个S原子相连,列式计算晶体密度= 。,4.(3)NaH具有NaCl型晶体结构,已知NaH晶体的晶胞参数a=488 pm,Na+半径为10
6、2 pm,H-的半径为 ,NaH的理论密度是 gcm-3。,答案:(3)142 pm 1.37,练后反思,晶体结构的相关计算,1.晶胞计算公式(立方晶胞) a3NA=nM(a:棱长,:密度,NA:阿伏加德罗常数的数值,n:1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M:组成的摩尔质量)。,考点二 四类晶体的组成与性质,知识梳理,1.金属键、金属晶体,(1)金属键:金属阳离子与自由电子之间的作用。 (2)本质电子气理论 该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共用,从而把所有的金属原子维系在一起。 (3)金属晶体的物理性质及解释,2.离子晶体的晶格能,(1)
7、定义:气态离子形成1摩离子晶体释放的能量,通常取正值,单位为 kJmol-1。 (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 ,且熔点越高,硬度越 。,大,小,稳定,大,3.四种晶体类型的比较,分子,原子,阴、阳离子,范德华力,共价键,金属键,离子键,4.典型晶体模型,4,10928,6,12,4,12,12,12,12,4,4,8,6,12,8,12,范德华力,2,sp2,【思维诊断】,判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)由金属元素和非金属元素组成的晶
8、体一定是离子晶体。( ) (2)晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。( ) (3)由原子形成的晶体一定是原子晶体。( ) (4)金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。( ),提示:(1) (2) (3) (4),(5)在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个。( ) (6)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。( ) (7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。( ) (8)碳有三种同素异形体:金刚石、石墨和C60,其熔点由高到低的顺序为:C60金刚石石墨。( ),提示:(5) (6) (7) (8),考点演练,考向一 晶体类型的判断,A,1.下表给出几种氯化
9、物的熔点和沸点:,有关表中所列四种氯化物的性质,有以下叙述:氯化铝在加热时能升华,四氯化硅在晶态时属于分子晶体,氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合,氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数据一致的是( ) A. B. C. D.,解析:氯化铝的熔、沸点都很低,其晶体应该是分子晶体,并且沸点比熔点还低,加热时容易升华;四氯化硅是共价化合物,并且熔、沸点很低,应该属于分子晶体;氯化钠是离子晶体。,2.(2018新疆喀什模拟)现有几组物质的熔点()数据:,答案:(1)原子 共价键 (2),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 (
10、填序号)。 有金属光泽 导电性 导热性 延展性,解析:(1)A组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体,具有四条共性。,(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_ 。,答案: (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) (5)D组晶体都为离子体,r(Na+)r(K+) r(Rb+)r(Cs+),在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大
11、,熔点就越高,解析:(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体,具有两条性质。(5)D组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。,考向二 晶体结构的分析与熔点的比较,3.(2018新疆乌鲁木齐模拟)下面的排序不正确的是( ) A.熔点由高到低:NaMgAl B.硬度由大到小:金刚石碳化硅晶体硅 C.晶体熔点由低到高:CO、KCl、SiO2 D.晶格能由大到小:NaFNaClNaBrNaI,A,解析:A项,金属离子的电荷越多、半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低为AlMgNa,不正确;B项,键长越短,共价键越强,硬度越大,键长CC碳化硅晶体硅,正确;C项,一般情况下,分子晶体的熔
12、点小于离子晶体的熔点,离子晶体的熔点小于原子晶体的熔点:CO(分子晶体)NaClNaBrNaI,正确。,4.下列说法正确的是( ) A.钛和钾都采取图1的堆积方式 B.图2为金属原子在二维空间里的非密置层放置,此方式在三维空间里堆积,仅得简单立方堆积 C.图3是干冰晶体的晶胞,晶胞棱长为a cm,则在每个CO2周围最近且等距离的CO2有8个 D.图4是一种金属晶体的晶胞,它是金属原子在三维空间以密置层采取ABCABC堆积的结果,D,解析:图1表示的堆积方式为六方最密堆积,钾采用体心立方堆积,A错误;图2在二维空间里的非密置层放置,在三维空间也能堆积形成体心立方堆积,B错误;干冰晶体的晶胞属于面
13、心立方晶胞,配位数为12,即每个CO2周围距离相等的CO2分子有12个,C错误;该晶胞类型为面心立方最密堆积,金属原子在三维空间里密置层采取ABCABC堆积,D正确。,考向三 晶体结构的综合考查,5.下图为几种晶体或晶胞的示意图:,请回答下列问题: (1)上述晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是 。,答案:(1)金刚石晶体,(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为 。 (3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同,NaCl晶体的晶格能 (填“大于”或“小于”)MgO晶体,原因是 。,解析:(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关,离子半径越小,离子所带电荷数
14、越大,则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体,熔点最高,冰、干冰均为分子晶体,冰中存在氢键,冰的熔点高于干冰。,答案:(2)金刚石MgOCaCl2冰干冰 (3)小于 MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数;且r(Mg2+) r(Na+)、r(O2-)r(Cl-),(4)每个Cu晶胞中实际占有 个Cu原子,CaCl2晶体中Ca2+的配位数为 。 (5)冰的熔点远高于干冰,除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外,还有一个重要的原因是_ 。,答案:(4)4 8 (5)水分子之间形成氢键,6.碳元素的单质有多种形式,如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:,回答下列问题: (1)金刚石、
15、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互 为 。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为 、 。,解析:(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互称为同素异形体。 (2)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键,C原子采取sp3杂化方式;石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以键结合。,答案:(1)同素异形体 (2)sp3 sp2,(3)C60属于 晶体,石墨属于 晶体。 (4)石墨晶体中,层内CC 键的键长为142 pm,而金刚石中CC 键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC 间的 共价键,而石墨层内的CC间不仅
16、存在 共价键,还有 键。,解析:(3)C60的构成微粒是分子,所以属于分子晶体;石墨的层内原子间以共价键结合,层与层之间以范德华力结合,所以石墨属于混合晶体。 (4)在金刚石中只存在CC之间的键;石墨层内的CC 之间不仅存在键,还存在键。,答案:(3)分子 混合 (4) (或大或p-p ),(5)金刚石晶胞含有 个碳原子。若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r= a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (不要求计算结果)。,练后反思,1.判断晶体类型的方法 (1)主要是根据各类晶体的特征性质判断 如低熔、沸点的化合物形成分子晶体;熔、沸点较高,且在水溶液中或熔融状态下能
17、导电的化合物形成离子晶体;熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质形成原子晶体;晶体能导电、传热、具有延展性的为金属晶体。 (2)根据物质的分类判断 金属氧化物(如K2O、Na2O2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SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体中单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的原子晶体中化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(注:汞在常温为液体)与合金是金属晶体。,2.“两角度”比较晶体熔、沸点的高低 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较
18、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,汞、铯等熔、沸点很低。 (2)同种类型晶体熔、沸点的比较 原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 熔、沸点越高 如熔点:金刚石碳化硅硅。,离子晶体 a.一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力越强,晶格能越大,其晶体的熔、沸点越高,如熔点:MgOMgCl2,NaClCsCl。 b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。 分子晶体 a.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
19、高。如H2OH2TeH2SeH2S。 b.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SnH4 GeH4SiH4CH4。 c.组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高,如CH3OHCH3CH3。,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,金属晶体的熔、沸点越高,如熔、沸点:NaMgAl。,真题体验 考题、考向、考法 感悟中升华,1.(2018全国卷,35节选)(1)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。,答案:(1)520 498 2 908,(2)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b
20、)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为 gcm-3(列出计算式)。,2. (2018全国卷,35节选)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为_ gcm-3;晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。,3. (2018全国卷,35节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为 c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 gcm-3(列出计算式)。,4.(2017全国卷,35节选) (1
21、)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。,答案:(1)0.315 12,解析:(2)若I处于各顶角位置,则K处于体心位置,O处于棱心位置。,答案:,(2)体心 棱心,(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。,5.(2017全国卷,35节选) MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立体最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。,答案:0.148 0.076,6.(2016全国卷,37节选) 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 (1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。,答案:(1)31,(2)若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。,点击进入 课时集训,点击进入 阶段过关检测,