【优化指导】高考化学总复习-第3章-晶体结构与性质课件-新人教版选修3

选修三物质结构与性质第三章晶体结构与性质选修部分考纲展示1.了解化学键和分子间作用力的区别。2.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。3.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。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。5.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。一、晶体与晶胞1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别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性质特征自范性

熔点固定不固定异同表现

二者区别方法间接方法看是否有固定的_____科学方法对固体进行X­射线衍射实验有无各向异性各向同性熔点2．晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。(2)特征：①无隙：相邻晶胞之间没有

。②并置：所有晶胞都是

排列、取向

。任何间隙平行相同3．晶格能(1)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：

。(2)影响因素：①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越

。②离子的半径：离子的半径越

，晶格能越大。kJ/mol大小(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

，硬度越

。稳定高大二、四类晶体的比较1．四种晶体类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子

粒子间的相互作用力

(可能有氢键)

硬度较小

有的很大，有的很小

熔、沸点较低

有的很高，有的很低

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金属阳离子、自由电子阴、阳离子分子间作用力分子原子共价键金属键离子键很大较大很高较高类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电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(有机盐除外)、部分盐(如AlCl3)部分

单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分

(如SiC、SiO2)

与合金(如Na、Al、Fe、青铜)

(如K2O、Na2O)、

(如KOH、NaOH)、

(如NaCl)非金属非金属化合物金属单质金属氧化物强碱绝大部分盐解析：晶体的特征之一是有自范性，即自发呈现多面体外形。切划整齐且规格相同的玻璃、石蜡、橡皮等都可以说具有规则的外形，但在它们的内部，原子无序排列，它们也没有固定的熔点，不是晶体。由晶体的特征和晶胞的概念可知B、C项正确。X­射线衍射实验测定的结果表明，组成晶体的原子、离子或分子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理，晶体采取紧密堆积方式能降低体系的能量而使晶体变得稳定，D项正确。答案：A2．(2011·四川理综改编)下列说法正确的是(

)A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键B．存在共价键的晶体一定是分子晶体C．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体D．元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强解析：稀有气体晶体中只存在分子间作用力，不存在共价键；原子晶体中一定存在共价键，离子晶体中也可能存在共价键；金属晶体中含有金属阳离子，但不是离子晶体；元素的非金属性越强，其单质的活泼性不一定越强，例如氮气。答案：A3．碳化硅SiC是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体：①晶体硅②硝酸钾③金刚石④碳化硅⑤干冰⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是(

)A．①②③④⑤⑥

B．①④③②⑥⑤C．③④①②⑥⑤

D．③④①②⑤⑥解析：这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶体的有⑤⑥。一般来说，原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点；对于原子晶体，键长Si—Si>Si—C>C—C，相应键能Si—Si<Si—C<C—C，故它们的熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。答案：C4．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是(

)A．存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子

解析：二氧化硅是原子晶体，为空间网状结构，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角，所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si原子和6个O原子形成一个12元环(最小环)，所以D对，B、C错误。答案：D计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。(1)在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，在计算晶胞中粒子个数的过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均可使用均摊法。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用，如六棱柱晶胞中，顶角、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图。(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有__________个。(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于__________，即__________(填计算式)；Na＋的个数等于__________，即__________(填计算式)。(4)设NaCl的摩尔质量为Mr

g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ

g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为__________cm。解析：(1)如图所示。(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个。(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法。有关晶胞中各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3·ρ·NA＝n·M，其中a——晶胞的棱长ρ——晶体密度NA——阿伏加德罗常数n——1mol晶胞中所含晶体的物质的量M——相对分子量。【迁移应用】1.(1)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为________________，每个Ba2＋与____________个O2－配位。答案：(1)BaPbO3

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(2)4晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl(型)(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)有12个；(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－CsCl(型)(1)每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Cs＋)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－CaF2(型)(1)每个Ca2＋周围等距且紧邻的F－有8个。每个F－周围等距且紧邻的Ca2＋有4个(2)每个晶胞中含4个Ca2＋和8个F－晶体晶体结构晶体详解金属晶体简单立方典型代表Po，空间利用率52%，配位数为6钾型典型代表Na、K、Fe，空间利用率68%，配位数为8镁型典型代表Mg、Zn、Ti，空间利用率74%，配位数为12铜型典型代表Cu、Ag、Au，空间利用率74%，配位数为12(1)混合晶体(石墨)石墨的片层结构如图所示，则：①石墨晶体中含有的作用力有：共价键、金属键、范德华力。②石墨的导电性只能沿石墨的平面方向。

(2)金刚石和石墨是同素异形体，碳的同素异形体还有碳原子簇，如C60、C100、C200等，这些碳原子簇是分子晶体。(3)1mol金刚石中共价键数目为2NA个，1molSiO2中Si—O键数目为4NA个。如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、石墨结构中的某一种的某一部分。

(1)其中代表金刚石的是(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)其中代表石墨的是________，其中每个正六边形占有碳原子数平均为________个。(3)其中代表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CO2分子与________个CO2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，但观察与Na＋距离最近且等距离的Na＋数目时要抛开Cl－，从空间结构上看是12个Na＋，即x、y、z轴面上各有4个Na＋。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－组成的立方中心又镶入1个Cs＋，可称为“体心立方”结构，Cl－紧邻8个Cs＋，Cs＋紧邻8个Cl－。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子，也组成立方结构，彼此相互套入面的中心。答案：(1)D

4原子(2)E

2(3)A

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(4)C离子8(5)B分子12【迁移应用】2.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________。(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________(“大于”、“小于”)MgO晶体，原因是__________________________________________________。(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________。答案：(1)金刚石晶体(2)金刚石、MgO、CaCl2、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)4

8解题技巧——晶体熔、沸点的比较1．不同类型晶体的熔、沸点高低规律原子晶体＞离子晶体＞分子晶体(一般而言)。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、铯等。2．同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。(1)原子晶体：要比较共价键的强弱(看键能和键长)，一般来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石(C—C)＞金刚砂(Si—C)＞晶体硅(Si—Si)＞锗(Ge—Ge)。(2)离子晶体：要比较离子键的强弱，一般来说，阴、阳离子电荷数越多，离子半径越小，则离子间作用力越大，离子键越强，熔、沸点越高。如熔点：MgO＞NaCl，KF＞KCl＞KBr＞KI。离子晶体的晶格能越大，其熔点越高。(3)金属晶体：金属晶体中金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子静电作用越强，金属键越强，熔、沸点越高，反之越低。如：Na＜Mg＜Al。合金的熔、沸点一般来说比它各成分纯金属的熔、沸点低。如：铝硅合金＜纯铝(或纯硅)。(4)分子晶体：分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。①具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高，且氢键的键能越大，熔、沸点越高。如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，C2H5OH＞CH3—O—CH3。②结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。(5)元素周期表中ⅦA族卤素的单质(分子晶体)的熔、沸点随原子序数递增而升高；第ⅠA族碱金属元素的单质(金属晶体)的熔、沸点随原子序数的递增而降低。如熔、沸点：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。(6)有机化合物熔、沸点高低比较①在高级脂肪酸形成的油脂中，油的熔、沸点比脂肪低，不饱和程度越大(碳碳双键越多)，熔、沸点越低。如：(C17H35COO)3C3H5＞(C17H33COO)3C3H5硬脂酸甘油酯油酸甘油酯②烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加，熔、沸点升高。如：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。③链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多，熔、沸点降低。如：CH3(CH2)3CH3(正)＞CH3CH2CH(CH3)2(异)＞(CH3)4C(新)。(7)组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高。如：CO＞N2，CH3OH＞CH3—CH3。现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl硅晶体：1410Na：98HCl：－115KCl硼晶体：2300K：64HBr：－89RbCl二氧化硅：1732Rb：39HI：－51MgO：2800℃据此回答下列问题：(1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________；②硅的熔点高于二氧化硅，是由于________________；③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：________________。(2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用________理论解释。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组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为：_____________________________________________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为：__________________________________________________。解析：(1)A组由非金属元素组成，熔点最高，属于原子晶体，熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高，硬度大。(2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“电子气理论”解释相关物理性质。(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。(4)D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关，电荷越多半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。答案：(1)①原子共价键②Si—Si键能大于Si—O键能③硼晶体大于硅晶体(2)金属键①②③④电子气(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)NaCl>KCl>RbCl

MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高