高二化学选修3第3章小结

第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学总结：晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。下表内容是本章的重点之一。对一些常见物质，要会判断其晶体类型。第三章晶体结构与性质人教版化学比较四种晶体类型晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子微粒间作用力或化学键类型离子键共价键分子间作用力金属键熔点、沸点较高很高低高低悬殊硬度大很大小差异大延展性差差差强导电性差(水溶液、熔融态能导电)差差强第三章晶体结构与性质人教版化学水溶性大多易溶难溶相似相溶不溶或与H2O反应典型实例NaCl金刚石、二氧化硅等冰、干冰Na、Fe物质类别大部分盐、碱、金属氧化物等离子化合物部分非金属单质或化合物大多非金属单质、气态氢化物、大多非金属氧化物、酸、大多有机物金属第三章晶体结构与性质人教版化学【例1】(2011·海南化学，19)Ⅱ.铜(Cu)是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为________________；(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是________________；(3)SO42－的立体构型是________________，其中S原子的杂化轨道类型是________________；第三章晶体结构与性质人教版化学(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为________；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________________；(5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为________________。第三章晶体结构与性质人教版化学[解析](1)金属铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，其化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)无水硫酸铜与水能形成硫酸铜晶体，硫酸铜晶体为蓝色，所以CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分。(3)SO42－的立体构型为四面体形，S原子采取sp3杂化。(4)Au原子最外层电子排布式为6s1。第三章晶体结构与性质人教版化学由均摊法，晶胞中Cu原子个数为6×12＝3，Au原子个数为8×18＝1，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3∶1。该晶体中，原子之间的作用力是金属键。(5)CaF2的晶胞结构为，若将Cu原子与Au原子等同看待，则该晶体中储氢个数为8个，则该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。第三章晶体结构与性质人教版化学[答案](1)Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)硫酸铜粉末吸水后变成蓝色晶体(3)四面体形sp3杂化(4)6s13∶1金属键(5)Cu3AuH8第三章晶体结构与性质人教版化学【例2】(2011·江苏化学，21A)A.原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为________，1molY2X2含有σ键的数目为________。(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是________________。第三章晶体结构与性质人教版化学(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是________________。(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示，该氯化物的化学式是________________，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为________________。第三章晶体结构与性质人教版化学[解析]A：X是形成化合物种类最多的元素——C元素或H元素；Y原子基态最外层是内层电子总数2倍，则Y是C元素，其原子结构示意图为，则X一定为H元素。Z原子电子排布式为1s22s22p3，则Z为N元素；W的原子序数为29，则为Cu元素。(1)Y2X2分子为C2H2。结构式为H—C≡C—H，C原子杂化类型为sp杂化。每分子C2H2中σ键为3个，则1molC2H2分子中含σ键为3mol或3NA个。(2)NH3分子间存在氢键，而CH4分子间只有范德华力，所以NH3分子沸点高于CH4。第三章晶体结构与性质人教版化学(3)CO2与N2O互为等电子体。(4)该氧化物中，Cu原子数为1×4＝4个；氯原子数为18×8＋12×6＝4个，故其分子结构式为CuCl。CuCl与浓盐酸反应的化学方程式为CuCl＋2HCl===H2CuCl3(或将产物写为H2[CuCl3])。第三章晶体结构与性质人教版化学[答案](1)sp杂化3mol或3×6.02×1023个(2)NH3分子间存在氢键(3)N2O(4)CuClCuCl＋2HCl===H2CuCl3(或CuCl＋2HCl===H2[CuCl3])第三章晶体结构与性质人教版化学总结：1.由晶体结构来确定首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低的决定因素。①一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体如：SiO2＞NaCl＞CO2(干冰)，但也有特殊，如熔点：MgO＞SiO2。第三章晶体结构与性质人教版化学②同属原子晶体，一般键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高。如：金刚石＞金刚砂＞晶体硅原因：rC－C＜rC－Si＜rSi－Si③同类型的离子晶体，离子电荷数越大，阴、阳离子核间距越小，则离子键越牢固，晶体的熔、沸点一般越高。可根据F＝Kq1q2r1＋r22进行判断(q1、q2分别为阴、阳离子所带电荷，r1、r2分别为阴、阳离子的半径)。如：MgO＞NaCl第三章晶体结构与性质人教版化学④分子晶体，分子间范德华力越强，熔、沸点越高。ⅰ.分子组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔、沸点越高。如：F2＜Cl2＜Br2＜I2ⅱ.若相对分子质量相同，如互为同分异构体，一般支链数越多，熔、沸点越低；特殊情况下分子越对称，则熔点越高。如：沸点：第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学因而应注意，并非外界条件对物质熔、沸点的影响总是一致的。熔点常与晶体中微粒排布对称性有关。ⅲ.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔、沸点特别高。如：氢化物的沸点如下图所示：第三章晶体结构与性质人教版化学从上图中看出，H2Te、H2Se、H2S的沸点都依次降低。按此变化趋势，H2O的沸点应为193K左右，但实际上为373K，此种“反常”的升高，就是因为H2O分子间存在氢键。对比同主族氢化物的沸点，从中可清楚看到NH3、HF的沸点高得“反常”，也是因为分子间存在氢键。HF分子间氢键：第三章晶体结构与性质人教版化学第三章晶体结构与性质人教版化学氢键的生成对化合物性质有显著影响，一般分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高，在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间形成氢键，则可使溶解度增大。如NH3极易溶于水就与此有关。除上述几种物质外，在醇、羧酸、无机酸、水合物、氨合物等中均有氢键。⑤金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。如：Na＜Mg＜Al第三章晶体结构与性质人教版化学2．根据物质在同条件下的状态不同一般熔、沸点：固＞液＞气。如果常温下即为气态或液态的物质，其晶体应属分子晶体(Hg除外)。如稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作为单原子分子。因为相互间的作用力是范德华力，而并非共价键。第三章晶体结构与性质人教版化学【例3】(2009·宁夏理综)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号为________；(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________________________________________________，该元素的名称是________；第三章晶体结构与性质人教版化学(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为________；(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由______________。第三章晶体结构与性质人教版化学【解析】(1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知其电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3并推出其元素符号为As。(2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42－33＝9，Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布为后者，轨道表示，元素名称为氧。Z为氢。第三章晶体结构与性质人教版化学(3)X与Z形成的化合物为AsH3，其空间构型可类比同主族的氢化物NH3，为三角锥形。(4)根据电子守恒配平即可。(5)氢化物的稳定性和元素的非金属性有关，或与共价键的键长有关。键长越短，键能越大，氢化物越稳定。所以NH3PH3AsH3。沸点高低和分子间作用力有关。分子间作用力越大，沸点越高。NH3可以形成分子间氢键，沸点最高，AsH3比PH3的相对分子质量大，所以AsH3沸点高于PH3。第三章晶体结构与性质人教版化学【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As第三章晶体结构与性质人教版化学(3)三角锥形(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O(5)稳定性：NH3PH3AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3AsH3PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高第三章晶体结构与性质人教版化学【例4】(2011·山西太原高三一模，29)Ⅰ.下列说法正确的是________(填字母编号，每小题只有一个正确答案，下同)A．离子晶体中一定存在离子键，分子晶体中一定存在共价键B．主族元素形成的单质，从上到下熔沸点逐渐升高C．N2分子中的共价键是由两个σ键和一个π键组成的D．以极性键结合的分子不一定是极性分子第三章晶体结构与性质人教版化学Ⅱ.下列叙述正确的是________。A．用VSERP理论预测PCl3的立体构型为平面三角形B．SO2和CO2都是含有极性键的非极性分子C．在NH4＋和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键D．铝元素的原子核外共有5种不同运动状态的电子Ⅲ.Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数逐渐增大。已知Z的原子序数为29，其余均为短周期主族元素。Y原子的价电子排布为msnmpn。R原子核外L层的电