高中化学选择性必修二第三章晶体结构与性质课件

高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI第一节物质的聚集状态与晶体的常识第三章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.认识物质的聚集状态会影响物质的性质,通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料,培养变化观念与平衡思想的核心素养。2.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞,培养证据推理与模型认知的核心素养。3.知道晶体X射线衍射实验是测定物质结构的基本方法和实验手段,培养科学探究与创新意识的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.通常物质有三种存在状态,固态、液态和气态。2.一般来说,纯净物具有固定的熔点,玻璃没有固定的熔点,在某一温度范围内软化。【自主梳理】一、物质的凝聚状态1.构成物质的粒子(1)CO2、SO2、CO是由分子构成的;氯化钠、氟化钙是由阳离子和阴离子构成的;金刚石和二氧化硅是由原子构成的。(2)等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质,等离子体具有良好的导电性和流动性。(3)离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质。2.物质的聚集状态物质的三态通常是指固态、液态和气态。物质的聚集状态,还有晶态、非晶态,以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。二、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的本质差异固体自范性微观结构晶体

有

(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序2.获得晶体的途径

3.晶体的特点(1)自范性晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。(2)各向异性晶体在不同的方向上具有不同的物理性质。(3)有固定的熔点晶体有较固定的熔点。常利用固体是否有固定的熔点间接地确定某一固体是否属于晶体。非晶体没有固定的熔点。【微思考1】具有规则几何外形的固体,一定是晶体吗?提示

不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体,如玻璃、塑料等相关制品。三、晶胞1.定义描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。2.晶体和晶胞的关系常规的晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。(1)“无隙”是相邻晶胞之间没有任何间隙。(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。(3)同种晶体中所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。3.晶胞中粒子个数的计算(1)平行六面体晶胞①晶胞的构成:晶胞是

8个顶角相同、

三

套各

4根平行棱分别相同、三套各

两

个平行面分别相同的最小平行六面体。②粒子数计算:顶角原子是

8个晶胞共用;棱上的原子是

4个晶胞共用;面上的原子是

2个晶胞共用。(2)几种晶胞中微粒数目的确定①金属铜晶胞中原子个数的计算。铜晶胞

金属铜的一个晶胞中,位于晶胞顶点的铜原子有

8个,位于面心的铜原子有

6个,金属铜晶胞中所含的铜原子数为②氯化钠晶胞中所含的Na+、Cl-数。氯化钠晶胞如图所示,其中体积较小的为

Na(填“Na”或“Cl”,下同),体积较大的为

Cl,则该晶胞中含

4个Na(提示:晶胞中心还有一个Na)和

4个Cl。③试确定下列物质的晶胞中所含的原子数或分子数。

【微思考2】由晶胞构成的晶体,其化学式一定表示一个分子中的原子数目吗?提示

不一定。常常表示晶体中不同粒子的最简整数比,例如SiO2、NaCl等。四、晶体结构的测定1.X射线衍射原理单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。2.X射线衍射实验获得晶胞信息根据晶体的X射线衍射实验图经过计算,可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等,以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。3.X射线衍射实验获得分子信息通过晶体X射线衍射实验,可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标),根据原子坐标,可以计算原子间的距离,判断出晶体中哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角,从而得出分子的空间结构。【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)晶体具有各向同性,非晶体具有各向异性(

)(2)熔融态物质快速冷却即可得到晶体(

)(3)粉末状的固体也有可能是晶体(

)(4)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同(

)(5)X射线通过晶体,导致晶体发生化学变化,形成特征的衍射图(

)××√××2.整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。对这句话的理解错误的是(

)A.相邻晶胞之间没有任何间隙B.晶体是晶胞简单、随意堆积而成C.晶胞排列时,取向相同D.“并置”是指所有晶胞都是平行排列的答案

B解析

晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成,而是晶胞平行排列而成的,取向相同,且相邻晶胞之间没有任何间隙。3.非晶硅光电薄膜产业的研发成长,在转换效率上,已逐渐接近于多晶硅太阳能电池,发电成本仅为多晶硅的三分之一。请完成下列空白:(1)下图中a、b是两种硅单质的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅?a:

;b:

。

(2)下列有关晶体常识的说法正确的是

(填字母)。

A.玻璃是非晶体B.固体粉末都是非晶体C.晶体内部粒子具有有序排列的特征,晶体有固定的熔、沸点和各向异性D.区别晶体和非晶体最有效的方法是通过X射线衍射实验答案

(1)非晶硅晶体硅(2)ACD解析

(1)根据粒子在空间里排列是否有序进行分析,a对应的是非晶硅,b对应的是晶体硅。(2)玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体,A正确;许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学仪器看到规则的几何外形,所以固体粉末也可能是晶体,B错误。C、D正确。课堂篇素养提升探究1晶体与非晶体的区别【问题探究】下图是两种固体的微观结构示意图。问题思考:(1)试根据示意图判断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。提示

根据结构图可知,Ⅰ中微粒呈周期性有序排列,为晶体;Ⅱ中微粒排列不规则,为非晶体。(2)将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化,各有什么现象发生?该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质?提示

加热晶体Ⅰ,温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化,在全部熔化以前,继续加热,温度基本保持不变,完全熔化后,温度才开始升高,即晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时,温度升高到某一程度后非晶体Ⅱ开始软化,流动性增强,最后变为液体,从软化到完全熔化,中间经过较大的温度范围,即非晶体无固定的熔点。(3)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中能否慢慢变为规则的多面体外形?提示

能。因为晶体具有自范性。【深化拓展】晶体与非晶体的比较固体晶体非晶体微观结构特征原子在三维空间里呈周期性有序排列原子排列相对无序性质特征自范性有无熔点固定不固定各向异性有无鉴别方法间接方法看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性科学方法对固体进行X射线衍射实验举例NaCl、I2、SiO2、Na晶体等玻璃、橡胶等【素能应用】典例1下列叙述正确的是(

)A.具有规则几何外形的固体一定是晶体B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形C.具有各向异性的固体一定是晶体D.一种物质不是晶体就是非晶体答案

C解析

晶体具有规则的几何外形,但具有规则几何外形的固体不一定是晶体,例如人为加工而成的具有规则几何外形的玻璃制品;晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子是否有序排列,晶体所具有的规则几何外形、各向异性和特定的对称性是内部结构的外部反映;具有各向异性的固体一定是晶体,非晶体具有各向同性;晶体和非晶体都是对于固态物质而言,气态或液态物质则不属于这两类,同时还有塑晶态、液晶态等类型的物质。变式设问

(1)有固定组成的固体一定是晶体吗?提示

具有固定组成的物质不一定是晶体,如非晶体SiO2也具有固定的组成。(2)等离子体就是液态电解质吗?提示

不是。等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质,而液态电解质由阴离子和阳离子或分子组成。变式训练1下图是天然水晶球里的玛瑙和水晶,两者的根本区别在于(

)A.外形不一样,构成两者的原子不同B.构成玛瑙的粒子无规律性排列,构成水晶的粒子按一定的规律做周期性重复排列C.水晶有固定的熔点,而玛瑙无固定熔点D.水晶是无色透明的,玛瑙是有鲜艳的颜色答案

B解析

晶体和非晶体的本质区别在于内部粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列。探究2晶胞结构及晶体化学式的确定【问题探究】现有甲、乙、丙(如图所示)三种晶体的晶胞(甲中X和乙中A均处于晶胞的体心)。(1)甲晶胞中X与Y的个数比是多少?(2)乙晶胞中A与B的个数比是多少?提示

乙晶胞中,A的数目为1,B的数目为8×=1,所以N(A)∶N(B)=1∶1。(3)丙晶胞中包含的C、D的数目分别为多少?【深化拓展】“均摊法”计算晶胞中的粒子数(1)长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)。(2)非长方体晶胞中的粒子视具体情况而定。

【素能应用】典例2如图为甲、乙两种晶体的晶胞示意图:请完成下列空白:(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为

。

(2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是

。

答案

(1)X3Y

(2)1∶3∶1【微点拨】晶体化学式的确定流程:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。变式设问

科学家发现的一种气态团簇分子,其分子结构也如典例2中图乙所示,则该分子的化学式为

。

提示

团簇分子所含微粒都属于该分子,不与其他分子共用,故其化学式为A8B6C。易错提醒(1)计算晶胞中原子的个数时,要正确分析晶胞中任意位置上的一个原子被几个晶胞所共用。(2)根据均摊法计算出1个晶胞中各种原子个数的最简整数比,可确定该物质的化学式。(3)对于独立原子构成的分子,其分子式的确定则不能用均摊法。如由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子,如图所示,其分子式可由示意图中所含的原子个数来确定,M原子共14个,N原子13个,即分子式为M14N13(或N13M14)。变式训练2话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的主要成分是钛酸钡,钛酸钡的晶胞结构如图所示。根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是(

)A.BaTi8O12

B.BaTi4O6C.BaTi2O4

D.BaTiO3答案

D解析

仔细观察钛酸钡晶胞的结构示意图可知,Ba在立方体的体心,完全属于该晶胞,Ti处于立方体的8个顶点,O处于立方体的12条棱的中点,故晶胞中Ba、Ti、O三种原子的个数比为1∶(8×)∶(12×)=1∶1∶3,D项正确。

素养脉络

随堂检测1.下列关于水晶和普通玻璃的说法正确的是(

)A.普通玻璃是晶体B.水晶是晶体C.普通玻璃具有自范性D.普通玻璃和水晶都具有固定的熔点答案

B2.下列物质都是固体,其中不属于晶体的是(

)①橡胶②水晶③冰④干冰⑤冰醋酸⑥石蜡⑦玻璃A.①⑥⑦ B.①②⑦C.②④⑤⑦ D.①③⑥⑦答案

A3.下列关于物质聚集状态的叙述错误的是(

)A.物质只有气、液、固三种聚集状态B.气态是高度无序的体系存在状态C.固态中的粒子结合得较紧密,相对运动较弱D.液态物质的粒子间距离和作用力的强弱介于固态和气态之间,表现出明显的流动性答案

A解析

物质的聚集状态除了气、液、固三态外,还有液晶态、塑晶态等;物质处于气态时,粒子间距离大,粒子运动速度大,体系处于高度无序状态;对于固态物质,粒子相距很近,只能在一定的位置上做不同程度的振动;对液态物质而言,粒子间距离比固态中的大一些,粒子间作用力也比固态中的小一些,粒子的运动比固体明显活跃,使之表现出流动性。4.晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述正确的是(

)A.形成晶体硅的速率越快越好B.晶体硅有固定的熔点C.不能用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D.粉末状的固体硅一定不是晶体答案

B解析

晶体的形成都有一定的条件,如温度、压强、结晶速率等,结晶时并不是速率越快越好,速率太快可能导致晶体质量下降,A项说法错误;晶体有固定的熔点,B项说法正确;X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据粒子是否有规则的排列就能区分晶体与非晶体,C项说法错误;粉末状的固体硅也可能是晶体,在光学显微镜下可以观察到晶体的规则外形,D项说法错误。5.如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单元。(1)在该物质的晶体中,每个钛原子周围与它最接近的且等距离的钛原子共有

个。

(2)该晶体中,元素氧、钛、钙的原子个数比是

。

答案

(1)6

(2)3∶1∶1解析

回答第(1)小题要注意发挥空间想象力,在晶胞的上、下、左、右、前、后都有完全等同的晶胞,依据一个晶胞我们能观察到3个与钛原子最接近且等距离的钛原子,在与这3个钛原子对称的位置还有3个钛原子,所以共有6个钛原子。对于第(2)小题我们可以使用均摊法求得N(O)∶N(Ti)∶N(Ca)=(12×)∶(8×)∶1=3∶1∶1。高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI第二节分子晶体与共价晶体第三章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.结合常见的共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.借助分子晶体、共价晶体等模型认识晶体的结构特点,培养证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.干冰是一种常见的灭火剂,其成分为

CO2,干冰用于灭火的原因是其易

升华

,该过程中吸收大量的热,且CO2不支持燃烧。2.水晶的主要成分是

SiO2,水晶是具有空间网状结构的物质。3.H2S的沸点比H2O低,其主要原因是水分子间存在氢键。【自主梳理】一、分子晶体1.结构特点(1)构成微粒及微粒间的作用力(2)特征性质分子晶体熔点低,硬度很小。(3)堆积方式

类型分子密堆积分子非密堆积分子间作用力只有范德华力,无氢键有分子间氢键和范德华力,氢键具有方向性空间特点每个分子周围最多有12个紧邻的分子空间利用率不高,留有相当大的空隙举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰2.常见分子晶体与物质的类别

物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4等绝大多数有机化合物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等3.两种典型分子晶体的组成和结构

(1)干冰①每个晶胞中均摊

4个CO2分子,含有

12个原子。②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子为

12个。(2)冰①水分子之间的作用力有范德华力、氢键,但主要是氢键。②由于氢键具有方向性,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的

4个相邻的水分子相互吸引。【微思考1】水结冰时,为什么冰浮在水面上?提示

水分子间存在氢键,当水结冰时每个水分子只与周围4个相邻水分子相互吸引,形成空隙较大的空间网状结构,导致冰的密度比水小,所以水结冰后会浮在水面上。二、共价晶体1.结构特点(1)构成微粒及作用力(2)空间结构:共价键三维骨架结构,不存在单个的小分子,是一个“巨分子”。(3)物理性质①共价晶体中,由于各原子均以强的共价键相结合,因此一般熔点

高

,硬度

大

。②结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。2.常见的共价晶体(1)某些单质,如金刚石(C)、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)和灰锡(Sn)等;(2)某些非金属化合物,如碳化硅(SiC,俗称金刚砂)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)等。3.典型共价晶体的结构(1)金刚石晶体金刚石的晶体结构

金刚石的晶胞

①在晶体中每个碳原子以

4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合,形成正四面体结构。②晶体中碳碳键之间的夹角为109°28',碳原子采取了sp3杂化。③最小环上有

6个碳原子。④一个金刚石晶胞中碳原子个数为

8。(2)二氧化硅晶体①把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,在每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。②低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链,而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。【微思考2】碳和硅在同一主族,为什么它们的氧化物CO2和SiO2的物理性质差异很大?提示

CO2的晶体是分子晶体,晶体中CO2分子之间通过范德华力相结合,每个CO2分子是由一个碳原子和两个氧原子构成的。SiO2是原子晶体,硅原子和氧原子形成共价键三维骨架结构,晶体中不存在小分子。【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)分子晶体中一定存在共价键(

)(2)干冰升华的过程中破坏了共价键(

)(3)二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型(

)(4)分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高(

)(5)含有共价键的晶体都是共价晶体(

)(6)SiO2是二氧化硅的分子式(

)××√√××2.AB型物质形成的晶体多种多样,下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是(

)A.①②③④

B.②③⑤⑥C.②③

D.①④⑤⑥答案

C解析

①④⑤⑥构成的晶体为在一维、二维或三维空间中的结构,且在空间中微粒通过化学键相互连接,故它们不可能是分子晶体;而②③所示结构都是独立的,没有通过化学键与其他结构结合,故可能为分子晶体。3.有下列几种晶体:A.水晶B.冰醋酸C.白磷D.金刚石E.晶体氩F.干冰(1)属于分子晶体的是

。

(2)属于共价晶体的化合物是

。

(3)直接由原子构成的晶体是

。

(4)受热熔化时,需克服共价键的是

。

答案

(1)BCEF

(2)A

(3)ADE

(4)AD解析

不同晶体的构成微粒不同,分子晶体由分子构成,共价晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F,注意晶体氩是由单原子分子构成的分子晶体;共价晶体和稀有气体形成的晶体都是由原子直接构成的;共价晶体有A、D,但属于化合物的只有A;分子晶体熔化时不破坏化学键;共价晶体熔化时破坏共价键。课堂篇素养提升探究1分子晶体的结构特点【问题探究】观察下图冰和干冰的晶体结构,回答下列问题:图甲:冰

图乙:干冰(1)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大?提示

冰中水分子间除了范德华力外还有氢键作用,而干冰中CO2分子间只有范德华力,所以冰的熔点比干冰高。由于水分子间形成的氢键具有方向性,导致冰晶体不具有分子密堆积特征,晶体中有较大的空隙,所以相同状况下冰的密度较小。由于干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体,所以干冰的密度较大。(2)干冰升华过程中破坏共价键吗?提示

干冰升华过程中只破坏范德华力,不破坏共价键。【深化拓展】分子晶体的判断及性质比较1.分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机化合物的晶体都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断组成分子晶体的微粒是分子,粒子间作用力是分子间作用力。(3)依据物质的性质判断分子晶体的硬度小,熔、沸点低。2.分子晶体熔、沸点的比较(1)结构相似,分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔点逐渐升高。例如,常温下Cl2为气态,Br2为液态,而I2为固态;CO2为气态,CS2为液态。(2)相对分子质量相等或相近的分子构成的分子晶体,极性分子构成的分子晶体的熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高,如CO的熔点比N2的熔点高。(3)组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体,相对分子质量相同,一般支链越多,分子间相互作用越弱,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。(4)组成和结构相似时,含氢键的分子晶体熔、沸点会反常的高。如H2O的熔、沸点高于H2S。【素能应用】典例1下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(

)A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B.冰晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子C.干冰比冰的熔点低得多,常压下易升华D.干冰中CO2分子间只存在范德华力,不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子答案

A解析

干冰晶体中,CO2分子间作用力只是范德华力,分子采取密堆积,一个分子周围有12个紧邻的分子;冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子,采取非密堆积的方式,空间利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力,冰融化需要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华。变式设问

干冰熔化和冰融化破坏的分子间作用力是否相同?提示

不相同。干冰熔化破坏的是范德华力,冰融化破坏的是范德华力和氢键。特别提醒

晶体冰中有关氢键的易错点(1)晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键(不是2个);1

mol水分子平均形成2

mol氢键(不是4

mol)。(2)冰、氢氟酸中均有氢键,且O—H…O比F—H…F弱,但水的沸点更高,其原因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。(3)晶体冰的密度比液态水的小。变式训练1在学习分子晶体后,某化学兴趣小组的同学查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801708194-69772沸点/℃14131412178571600根据这些数据分析,你认为属于分子晶体的是(

)A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2

D.全部答案

B解析

由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低。由表中数据可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,故不属于分子晶体;AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。B项符合题目要求。探究2共价晶体的结构特点【问题探究】

(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式。提示

不能。因为共价晶体中形成的是共价键三维骨架结构,晶体中无分子存在。(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同。提示

①构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有分子。②微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。(3)含1mol碳原子的金刚石或1molSiO2中分别含有C—C和Si—O共价键的物质的量是多少?提示

含1

mol碳原子的金刚石和1

mol

SiO2中分别含有C—C和Si—O共价键的物质的量分别为2

mol和4

mol。【深化拓展】分子晶体与共价晶体的比较

晶体类型分子晶体共价晶体定

义只含分子的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的共价键三维骨架结构的晶体构成微粒分子或原子(稀有气体)原子微粒间的作用力分子间作用力(氢键、范德华力)共价键(极性键、非极性键)熔点较低很高硬度较小很大溶解性相似相溶难溶于一般溶剂影响熔点高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱不存在分子

【素能应用】典例2硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为

。

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si共价键之间的夹角大小为

。

(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点回答以下问题。简要解释熔点产生差异的原因:①SiO2和SiCl4:

。

②SiCl4和SiF4:

。

物质SiO2SiCl4SiF4熔点/℃1713-69-90.2答案

(1)1s22s22p63s23p2

(2)109°28'(3)如图所示(4)①SiO2是共价晶体,微粒间作用力为共价键;SiCl4是分子晶体,分子间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4

②SiCl4和SiF4均为分子晶体,分子间作用力均为范德华力,根据分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,可知SiCl4的熔点高于SiF4解析

(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以Si—Si共价键之间的键角为109°28'。(3)由图分析可知,图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si共价键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)不同类型的晶体,其熔点具有较大的差别,一般共价晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。易错提醒对分子晶体和共价晶体的认识误区(1)共价晶体中形成的是共价键三维骨架结构,是一个“巨分子”,没有分子存在;而分子晶体中存在真实的分子。(2)共价晶体的化学式只表示晶体中的原子的个数比,如SiO2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1∶2。而分子晶体的化学式表示分子的构成。(3)由原子构成的晶体不一定是共价晶体,如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。变式训练2碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似于金刚石的结构,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体:①金刚石②晶体硅③碳化硅,它们的熔点从高到低的顺序是(

)A.①③② B.②③①

C.③①② D.②①③答案

A解析

C与Si同为第ⅣA族元素,三种晶体的相似性表现在金刚石是共价晶体,晶体硅、碳化硅也是共价晶体。根据硅的原子半径比碳原子大可知,Si—Si的键能比C—C小,而C—Si的键能应在二者之间,三种共价晶体空间结构相似,熔点取决于它们的键长与键能大小,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅,正确答案为A。

素养脉络

随堂检测1.下列各组物质各自形成的晶体中,均属于分子晶体的化合物是(

)A.NH3、HD、C8H10

B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SO3、C60

D.CCl4、Na2S、H2O2答案

B解析

A项中HD是单质,不是化合物;C项中C60是单质,不是化合物;D项Na2S中不存在分子,不是分子晶体。2.下列说法正确的是(

)A.共价晶体中只存在非极性共价键B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl晶体的熔点高于HFC.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物答案

C解析

共价晶体中可能存在极性共价键,如SiO2、SiC等,A项不正确;HF晶体中存在氢键,熔点高于HCl晶体,B项不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C项正确;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D项不正确。3.水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的,玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述正确的是(

)A.水由液态变为玻璃态,体积缩小B.玻璃态水具有固定的熔点C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体答案

C解析

由玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同可知,质量相同时体积相同,A错误;玻璃态的水不是晶体,则无固定的熔点,B错误;水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态,由此可知玻璃态是水的一种特殊状态,C正确;玻璃态的水无固定形状,不是分子晶体,D错误。4.下列各组晶体状态的物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(

)A.SiO2和SO3

B.晶体硼和HClC.晶体硅和C60 D.硫黄和碘答案

D解析

属于分子晶体的有SO3、HCl、C60、硫黄和碘;属于共价晶体的有SiO2、晶体硼和晶体硅。D项符合题目要求。5.现有两组物质的熔点数据如下表所示:A组熔点/℃B组熔点/℃金刚石>3550HF-83晶体硅1410HCl-115晶体硼2300HBr-89二氧化硅1713HI-51根据表中数据回答下列问题:(1)A组物质属于

晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是

。

(2)B组物质中HF熔点比HCl、HBr高是由于

。

(3)B组晶体不可能具有的性质是

(填序号)。

①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④液体状态能导电答案

(1)共价共价键(2)HF分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多(3)③④解析

A组物质熔点很高,应是共价晶体,共价晶体熔化时破坏的是共价键;B组物质形成的晶体是分子晶体,且结构相似,一般情况下相对分子质量越大,熔点越高,HF的相对分子质量最小,但熔点比HCl、HBr高的原因是HF分子间可形成氢键,HF熔化时除了破坏范德华力外,还要破坏氢键,所需能量更高,因而熔点更高;分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。6.(2021湖南卷,18节选)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔沸点

SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.70℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是

(填化学式),沸点依次升高的原因是

。

答案

SiCl4相对分子质量逐渐增大解析

由题给数据可知,0

℃时SiCl4为液态。卤化硅(SiX4)都是分子晶体,分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大,导致熔、沸点升高。高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI第三节金属晶体与离子晶体第三章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.结合常见的离子化合物和金属单质的实例,认识这些物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。3.借助离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点,预测物质的性质,形成证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.体温计中的水银是

汞

单质,为金属单质,常温下是

液

态。2.氯化铵是由

和

Cl-构成的

离子

化合物(填“离子”或“共价”)。【自主梳理】一、金属键与金属晶体1.金属键2.金属晶体(1)定义:原子间以金属键结合形成的晶体。(2)用“电子气”理论解释金属的性质延展性—当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但原来的排列方式不变,金属原子与自由电子形成的“电子气”没有被破坏,所以金属有良好的延展性↓导电性—在外加电场的作用下,金属晶体中的“电子气”在电场中定向移动而形成电流,呈现良好的导电性↓导热性—“电子气”中的自由电子在运动时与金属原子发生碰撞,从而引起两者能量的交换

除金属晶体能导电外,非金属中的石墨也能导电

【微思考1】含有阳离子的晶体一定含有阴离子吗?提示

不一定。金属晶体中含有阳离子,但是没有阴离子。二、离子晶体1.定义离子晶体是由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体。2.性质离子晶体硬度较大,难于压缩;由固态变为液态或气态时需要破坏较强的离子键,熔、沸点较高,难挥发。3.常见离子晶体的结构类型

晶体中无小分子

离子晶体晶胞阴离子周围距离最近的阳离子数阳离子周围距离最近的阴离子数晶胞均摊离子数目NaCl66Na+数目4Cl-数目4离子晶体晶胞阴离子周围距离最近的阳离子数阳离子周围距离最近的阴离子数晶胞均摊离子数目CsCl88Cs+数目1Cl-数目1【微思考2】含有阴离子的晶体一定含有金属离子吗?提示

含有阴离子的晶体,一定含有阳离子,但不一定是金属阳离子,如铵盐。三、过渡晶体与混合型晶体1.过渡晶体四类典型晶体分别是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体等,但纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如:第三周期元素的氧化物。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO2Cl2O7离子键的百分数/%62504133都是分子晶体,表明离子键成分的百分数更小从表中数据可见,前四种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键,也不是纯粹的共价键,这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体,而是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体。通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体,如Na2O等;偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体,如Al2O3、SiO2等。2.混合型晶体——石墨(1)结构特点——层状结构①同层内,碳原子采用

sp2杂化,以共价键相结合形成正六边形结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。②层与层之间以范德华力相结合。(2)晶体类型石墨晶体属于混合型晶体。(3)物理性质:①导电性,②导热性,③润滑性。【微思考3】石墨晶体中,层内C—C的键长为142

pm,而金刚石中C—C的键长为154

pm,回答下列问题。(1)熔点:石墨

金刚石(填“>”“<”或“=”)。

(2)石墨中C—C的键长小于金刚石中C—C键长的原因:

。

提示

(1)>(2)金刚石中只存在C—C间的σ键,而石墨中层内的C—C间不仅存在σ键,还存在π键,电子云重叠程度大,所以C—C间的键长短【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)金属在拉成丝或者压成薄片的过程中,金属键遭到了破坏(

)(2)含有离子的晶体一定是离子晶体(

)(3)离子晶体受热熔化时破坏化学键,吸收能量,属于化学变化(

)(4)纯粹的典型晶体是没有的(

)(5)金属晶体可导电,离子晶体不导电(

)××××√2.下列有关金属键的叙述错误的是(

)A.金属键没有方向性B.金属键中的电子属于整块金属,具有流动性C.金属键是金属阳离子和脱落下来的价电子之间存在的强烈的静电吸引作用D.金属的导电性、导热性和延展性都与金属键有关答案

C解析

金属键是金属阳离子和脱落下来的价电子之间存在的强烈的静电作用,包括静电引力和静电斥力。金属键影响物质的物理性质,如导电性、导热性和延展性等。课堂篇素养提升探究1金属晶体的结构与性质特点【问题探究】1.试用“电子气”理论解释为什么金属具有良好的①延展性、②导电性、③导热性。提示

①当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但原来的排列方式不变,而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,并且“电子气”没有破坏,所以金属有良好的延展性。②金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形成电流,呈现良好的导电性。③“电子气”中的自由电子在运动时频繁与金属原子碰撞,从而引起能量传递,呈现良好的导热性。2.试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。提示

Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小,价电子数逐渐增多,金属键逐渐增强,所以熔点逐渐升高。3.纯铝硬度不大,形成硬铝合金后,硬度很大,金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大的变化?提示

金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时,影响了金属的延展性和硬度。【深化拓展】1.对金属晶体的组成、性质的正确理解(1)金属单质和合金在固态时都属于金属晶体。(2)金属晶体中含有金属阳离子,但没有阴离子。(3)金属导电的微粒是自由电子,电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子;前者导电过程中不生成新物质,为物理变化,后者导电过程中有新物质生成,为化学变化。因而,两者导电的本质不同。2.金属晶体熔、沸点高低的比较金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强,金属的熔、沸点就越高,一般存在以下规律:(1)同周期金属单质(如Na、Mg、Al),从左到右熔、沸点逐渐升高。(2)同主族金属单质(如碱金属),从上到下熔、沸点逐渐降低。(3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。(4)金属晶体熔点差别很大,如汞在常温下为液体,熔点很低(-38.9℃),而铁等金属熔点很高(1535℃)。【素能应用】典例1下列关于金属键的叙述不正确的是(

)A.金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈相互作用,也是一种电性作用B.金属键可以看作许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似,也有方向性和饱和性C.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故金属键无方向性和饱和性D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动答案

B解析

从构成基本粒子的性质来看,金属键也是一种电性作用,其特征是无方向性和饱和性。自由电子是由金属原子提供的,并且在整个金属内部的三维空间内运动,为整个金属的所有原子所共用,从这个角度看,金属键与共价键有类似之处,但二者又有明显的区别,如金属键无方向性和饱和性等。易错提醒金属晶体性质的认识误区(1)金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但金属键并没有被破坏。(2)共价晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如金属钨的熔点就高于一般的共价晶体。(3)分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低,如汞在常温下是液体,熔点很低。变式训练1要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体熔点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。由此判断下列说法正确的是(

)A.金属镁的熔点高于金属铝B.碱金属单质的熔点从Li到Cs是逐渐升高的C.金属铝的硬度大于金属钠D.金属镁的硬度小于金属钙答案

C解析

镁离子比铝离子的半径大且所带的电荷少,所以金属镁比金属铝中的金属键弱,与铝相比较,镁的熔点低、硬度小;从Li到Cs,离子的半径逐渐增大,离子所带电荷相同,故金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,硬度逐渐减小;因铝离子的半径比钠离子小且所带电荷多,故金属铝比金属钠中的金属键强,所以金属铝比金属钠的熔点高、硬度大;因镁离子的半径比钙离子小,所带电荷与钙离子相同,故金属镁比金属钙中的金属键强,所以金属镁比金属钙的熔点高、硬度大。探究2离子晶体的结构与性质特点【问题探究】1.如图所示是从NaCl和CsCl晶体中分割出来的部分结构图。试分析哪些图是从NaCl和CsCl晶体中分别提取出来的?提示

从NaCl晶体中分别提取出来的是(1)和(4);从CsCl晶体中分别提取出来的是(2)和(3)。2.已知:CaCO3、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等均为离子晶体。分析这些离子晶体中都含有哪些微观粒子?晶体内部存在哪些类型的作用力?提示

构成离子晶体的微粒有阴离子和阳离子,还有电中性分子;晶体内部的作用力除离子键外还存在共价键、氢键和范德华力等。3.下表所示NaCl、CsCl的熔、沸点比HCl的明显高很多,结合晶体类型,你能推测其原因吗?预测MgO和NaCl的熔、沸点的高低?物质HClNaClCsCl熔点/℃-114.18801645沸点/℃-8514131290提示

HCl的晶体类型为分子晶体,熔、沸点较低。NaCl、CsCl、MgO均为离子晶体,一般构成离子晶体的阴、阳离子半径越小,含有的电荷越多,其离子键越强,晶体的熔、沸点越高,故熔、沸点MgO>NaCl。【深化拓展】1.离子晶体的组成、结构、性质特点(1)离子晶体中一定含有阴、阳离子,可能含有小分子,晶体的化学式只表示物质的构成微粒个数比,不是分子式。(2)离子晶体中一定含有离子键,也可能含有共价键、氢键等其他作用。(3)离子晶体中离子键没有方向性和饱和性,但每个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷的离子数目都是固定的(配位数一定)。(4)常见的离子晶体包括强碱、活泼金属的氧化物、大部分盐。(5)一般同类型的离子晶体的熔、沸点高低、硬度大小比较,可以通过离子键强弱来比较,离子半径越小,所带电荷越多,对应的离子键越强,晶体熔、沸点越高。2.四类晶体的比较

晶体类型离子晶体共价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和自由电子粒子间的作用离子键共价键范德华力(有的含有氢键)金属键作用力大小(一般而言)较强很强弱有的较强,有的较弱晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体判断作用力大小的参考数据离子电荷数、离子半径键能、键长(与原子半径相关)组成和结构相似时,比较相对分子质量(必要时还要考虑是否存在氢键)离子半径、离子所带电荷数熔点较高高低差别较大(汞常温下为液态,钨的熔点为3410℃)硬度略硬而脆大较小差别较大晶体类型离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体导热和导电性不良导体(熔融后或溶于水导电)不良导体不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水,少数与水反应机械加工性能不良不良不良优良延展性差差差优良【素能应用】典例2为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,进行下列实验。其中合理、可靠的是(

)A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、-33℃。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物答案

B解析

离子晶体中含有离子键,离子键是阴、阳离子之间强烈的相互作用,故离子晶体往往有较高的熔点,A项错而B项正确;滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,只能说明这些物质溶于水时产生了Cl-,有的共价化合物溶于水时也能产生Cl-(如HCl),C错;有些共价化合物的水溶液也能导电,如HCl,D错。归纳总结

离子晶体的判断(1)根据物质的分类大多数盐(包括铵盐)、强碱,活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2),部分氢化物(如NaH)、部分硫化物等都是离子晶体。(2)根据元素的性质和种类①根据电负性:如成键元素的电负性差值大于1.7的物质;②根据元素在周期表中的位置:金属元素(如第ⅠA、ⅡA族元素等)与非金属元素(如第ⅥA、ⅦA族元素等)组成的化合物。(3)根据物质的性质离子晶体一般具有较高的熔、沸点,难挥发,硬而脆;固体不导电,但熔融状态或溶于水时能导电,大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。变式训练2下列关于晶体的说法一定正确的是(

)A.分子晶体中都存在共价键B.CaTiO3晶体(如图所示)中每个Ti4+和12个O2-相紧邻C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2+、O2-、Ti4+分别位于立方体的体心、面心和顶点)答案

B解析

稀有气体都是单原子分子,它们的晶体中不存在共价键,A项不正确;在题目所给晶体结构模型中,每个Ti4+周围有3个O2-与之相邻,则晶体中每Ti4+周围共有3×8×=12个O2-,B项正确;在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合,故每个硅原子与4个氧原子相结合,C项不正确;金属汞的熔点比I2、蔗糖等分子晶体的熔点低,D项不正确。

素养脉络

随堂检测1.金属晶体的下列性质中,不能用金属晶体结构加以解释的是(

)A.易导电B.易导热C.有延展性D.易锈蚀答案

D2.下列关于金属及金属键的说法正确的是(

)A.金属键具有方向性和饱和性B.金属键是金属阳离子与自由电子之间的相互作用C.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子D.金属的熔点都很高答案

B3.下列有关离子晶体的叙述中,不正确的是(

)A.1mol氯化钠晶胞中有4NA个Na+B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离最近且相等的Cl-共有4个C.醋酸钠属于离子晶体,含非极性键D.平均每个NaCl晶胞中含有4个Na+、4个Cl-答案

B解析

由NaCl晶胞结构可知,1

mol氯化钠晶胞中有4NA个Na+、4NA个Cl-,A、D两项正确;由NaCl晶胞结构可知,每个Na+周围距离最近且相等的Cl-共有6个,B项错误;醋酸钠中存在碳碳非极性键,C项正确。4.下列说法中正确的是(

)A.固态时能导电的物质一定是金属晶体B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体答案

D解析

石墨在固态时也能导电,但不是金属晶体,A错误;金属晶体在熔融态时也能导电,B错误;某些分子晶体溶于水也能导电,C错误;离子晶体在固态时不导电,在熔融态时可导电,D正确。5.下列7种物质:①白磷(P4)

②水晶③氯化铵④氢氧化钙⑤氟化钠⑥过氧化钠⑦石墨,固态时都为晶体,回答下列问题(填写序号):(1)不含金属离子的离子晶体是

,只含离子键的离子晶体是

,既有离子键又有非极性键的离子晶体是

,既有离子键又有极性键的离子晶体是

。

(2)既含范德华力又有非极性键的晶体是

,熔化时既要克服范德华力又要破坏化学键的是

,熔化时只破坏共价键的是

。

答案

(1)③

⑤

⑥

③④(2)①⑦

⑦

②解析

(1)属于离子晶体的有③④⑤⑥,其中③只含非金属元素,NaF中只含有离子键,Na2O2中含有离子键和非极性共价键,NH4Cl和Ca(OH)2中含有离子键和极性共价键。(2)分子晶体中含范德华力,只有白磷、石墨晶体中既有范德华力又有共价键,水晶中只含共价键。高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI第四节配合物与超分子第三章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。通过不同聚集状态物质的重要应用,认识化学技术和社会之间的相互关系,培养科学态度和社会责任的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.无水CuSO4是白色的,CuSO4·5H2O晶体是蓝色的,CuSO4溶液是蓝色的。2.FeCl3溶液是棕黄色的,向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色。【自主梳理】

一、配合物1.配位键与配合物(1)部分固体物质及其溶液的颜色化合物CuSO4CuCl2CuBr2NaClK2SO4KBr固体颜色白色绿色深褐色白色白色白色溶液颜色蓝色蓝色蓝色无色无色无色结论呈蓝色的物质是水合铜离子,可表示为[Cu(H2O)4]2+,叫做四水合铜离子(2)配位键由一个原子单方面提供孤电子对而另一个原子接受孤电子对形成的共价键,即“电子对给予—接受”键被称为配位键。[Cu(H2O)4]2+可表示为:

(3)配合物金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物,称为配位化合物,简称配合物。

NH4Cl不属于配位化合物

2.配合物的形成实验

实验操作实验现象滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,滴加乙醇后析出深蓝色晶体

乙醇的极性较小,降低了盐的溶解度溶液颜色变成红色先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解【微思考】(1)共价键有饱和性,但NH3为什么仍能与H+结合生成

呢?提示

NH3有孤电子对,H+有空轨道,NH3中的孤电子对进入H+的空轨道,两者共用形成配位键。(2)形成配位键时提供孤电子对的粒子通常有哪些?提示

提供孤电子对的粒子通常是含第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素形成的分子或离子,如NH3、CO、H2O、F-、Cl-、OH-、CN-、SCN-等。(3)配位键中提供空轨道的粒子通常有哪些?提示

配位键可提供空轨道的粒子有H+、B、Al;过渡金属的离子或原子,如Cu2+、Fe2+、Ag+、Zn2+等。3.配合物的用途配合物广泛存在于自然界中,跟人类生活有密切关系。例如,在人和动物体内起输送氧气作用的血红素,是

Fe2+的配合物。配合物在生产和科学技术方面的应用也很广泛。二、超分子1.定义超分子是由两种或两种以上的分子

通过分子间相互作用形成的分子聚集体。2.重要特征

超分子是广义的,包括离子分子识别和自组装。3.超分子实例(1)“杯酚”分离C60和C70。(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)形成配位键的条件是一方有空轨道,另一方有孤电子对(

)(2)配位键是一种特殊的共价键(

)(3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子(

)(4)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子(

)(5)超分子是相对分子质量很大的有机化合物(

)√√√××2.下列叙述中错误的是(

)A.超分子内部分子之间通过共价键相结合B.非晶体基本构成微粒的排列是无周期性重复排列C.液晶具有各向异性D.超分子具有分子识别和自组装两个重要特征答案

A解析

超分子内部分子之间通过非共价键或分子间作用力等相结合;超分子具有分子识别和自组装两个重要特征。所以A不正确。3.(1)下列不属于配合物的是

。

A.[Cu(NH3)4]SO4·H2O

B.[Ag(NH3)2]OHC.KAl(SO4)2·12H2O D.Na[Al(OH)4](2)在含配位键的[Fe(SCN)]2+中,提供空轨道接受孤电子对的微粒是

;画出配合物离子[Cu(NH3)4]2+中的配位键

。

课堂篇素养提升探究配位键的特点及其对物质性质的影响【问题探究】(1)已知CuSO4溶液中呈蓝色的物质是一种配离子,该配离子的化学式是什么?该配离子是怎样形成的?该配离子的中心离子、配体是什么?该配离子的配位数是多少?提示

蓝色的配离子是[Cu(H2O)4]2+。Cu2+提供空轨道,H2O中的O原子提供孤电子对,形成配位键:Cu2++4H2O→

。中心离子是Cu2+,配体是H2O,配位数为4。(2)已知CuSO4溶液中加入氨水后显示深蓝色是因为形成了一种配离子,该配离子的化学式是什么?该配离子是怎样形成的?该配离子中的中心离子、配体是什么?该配离子的配位数是多少?提示

深蓝色的配离子是[Cu(NH3)4]2+。Cu2+提供空轨道,NH3中的N原子提供孤电子对,形成配位键:Cu2++4NH3→

。中心离子是Cu2+,配体是NH3,配位数为4。(3)已知向AgCl饱和溶液中加入氨水,沉淀溶解后可生成一种配合物,该配合物的化学式是什么?相应的配离子中的中心离子、配体是什么?配离子中的配位数是多少?提示

形成的配合物是[Ag(NH3)2]Cl。配合物中中心离子是Ag+,配体是NH3,配位数为2。(4)[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+哪一个离子更稳定?原因是什么?提示

[Cu(NH3)4]2+更稳定。配位原子电负性越小,越易给出孤电子对,形成的配合物越稳定。【深化拓展】1.配位键与非极性键、极性键的区别与联系共价键类型非极性键极性键配位键本质相邻原子间