2020版高三化学一轮复习 第十一章 第三节 晶体结构与性质课件 新人教版

返回导航第三节晶体结构与性质[考纳展示]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、原子晶体、离子晶体和金属晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别。3.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。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.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。返回导航考点一晶体常识一、晶体1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列返回导航自范性有无熔点固定不固定性质特征异同表现各向异性各向同性间接方法看是否有固定的熔点二者区别方法科学方法对固体进行X－射线衍射实验返回导航2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。返回导航3．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①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。返回导航二、四种晶体类型的比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键返回导航硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导一般不具有导电性，个别为半电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态返回导航物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)返回导航三、晶体熔、沸点的比较1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。(2)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。返回导航2．同种晶体类型熔、沸点的比较(1)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。返回导航(2)离子晶体①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越大，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。②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。返回导航(3)分子晶体①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、沸点反常地高，如H2OH2TeH2SeH2S。②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SnH4GeH4SiH4CH4。③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CON2、CH3OHCH3CH3。④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。返回导航如：CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH3CH3(4)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。返回导航题组一晶胞中原子个数的计算1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是__________，乙中a与b的个数比是__________，丙中一个晶胞中有__________个c离子和__________个d离子。返回导航答案：2∶11∶144解析：甲中N(x)∶N(y)＝1∶(4×18)＝2∶1；乙中N(a)∶N(b)＝1∶(8×18)1∶1；丙中N(c)＝12×14＋1＝4，N(d)＝8×18＋6×12＝4。返回导航2．Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如右图所示。则该化合物的化学式为__________。返回导航答案：CuH解析：根据晶胞结构可以判断：Cu(●)：2×12＋12×16＋3＝6；H(○)：6×13＋1＋3＝6，所以化学式为CuH。返回导航题组二晶胞的密度及微粒间距离的计算3．(新疆呼图壁县一中2018届高三月考)如图是氯化铯晶体的晶胞示意图(晶体中最小的重复结构单元)，已知晶体中2个最近的Cs＋核间距为acm，氯化铯(CsCl)的式量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为()返回导航A.8MNAa3g·cm－3B.Ma58NAg·cm－3C.MNAa3g·cm－3D.Ma5NAg·cm－3返回导航答案：C解析：晶胞中平均含有一个Cs＋和一个Cl－，晶胞的质量为(M/NA)g，体积为a3cm3，所以晶体密度为MNAa3g·cm－3，故选C。返回导航4．如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是ρg·cm－3，试计算Na＋与S2－的最短距离__________cm(阿伏加德罗数用NA表示，只写出计算式)。返回导航答案：3344x78ρ·NA解析：晶胞中，●个数为8×18＋6×124，○个数为8，其个数之比为1∶2，所以●代表S2－，○代表Na＋。设晶胞边长为acm，则a3·ρ·NA＝4×78a＝34×78ρ·NA返回导航面对角线为2×34×78ρ·NA面对角线的14为24x34×78ρ·NAcm边长的14为1434×78ρ·NAcm所以其最短距离为：3344x78ρ·NA返回导航晶胞计算的思维方法1．晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。返回导航2．“均摊法”原理返回导航[特别提醒]①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。返回导航3．晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3g(a3为晶胞的体积，ρ为晶胞的密度)，则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。返回导航4．晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×MNA5．空间利用率＝晶胞占有的微粒体积晶胞体积金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)(1)面对角线长＝2a(2)体对角线长＝3a(3)体心立方堆积4r＝3a(r为原子半径)。(4)面心立方堆积4r＝2a(r为原子半径)。返回导航考点二几种常见晶体的组成和性质一、典型晶体模型返回导航晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为109°28′(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键数之比为1∶2返回导航原子晶体SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有1个Si,4个“12”，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si返回导航原子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个返回导航离子晶体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6个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－返回导航简单立方堆积典型代表Po，配位数为6，空间利用率52%金属晶体面心立方最密堆积又称为A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率74%返回导航体心立方堆积又称为A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率68%金属晶体六方最密堆积又称为A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率74%返回导航二、晶胞中微粒的计算方法——均摊法(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n返回导航返回导航(3)图示：返回导航题组一晶体类型的判断1．(2018版高考总复习专题十一跟踪训练)下列对晶体类型判断正确的是()返回导航选项Na2B2O7CaF2H3BO3NH3A原子晶体金属晶体原子晶体分子晶体B离子晶体分子晶体离子晶体分子晶体C离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体D分子晶体离子晶体分子晶体离子晶体A.AB．BC．CD．D答案：C解析：Na2B2O7属于离子晶体，CaF2属于离子晶体，H3BO3属于分子晶体，NH3属于分子晶体，故选C。返回导航2．现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶体：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶体：2300℃K：64℃HBr：－89℃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__________。返回导航(2)B组晶体共同的物理性质是__________(填序号)。①有金属光泽②导电性③导热性④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)。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④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______________________________________________________________________________________________________。返回导航答案：(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＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高返回导航解析：通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。(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①②③④四条共性。(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②④两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。返回导航晶体类型的5种判断方法1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。返回导航2．依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、