第三章晶体结构与性质章末复习

走进奇妙的化学世界选择性必修2第三章晶体结构与性质章末复习

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目标PART01PART02PART03初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；知道晶胞的概念,了解晶胞与晶体关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；知道四种晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。一.化学键的类型与物质类别的关系1．化学键类型及其比较类型离子键共价键金属键概念阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的化学键金属阳离子和自由电子之间的静电作用成键微粒阴、阳离子原子金属阳离子、自由电子类型离子键共价键金属键作用本质阴、阳离子间的静电作用共用电子对(电子云重叠)对两原子核产生的电性作用金属阳离子和自由电子之间的静电作用形成条件活泼金属和活泼非金属化合时形成离子键非金属元素形成单质或化合物时形成共价键金属晶体中原子之间形成金属键键的强弱判断离子电荷数越多，离子半径越小，键能越大原子半径越小，共用电子对数越多，键能越大金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，金属键越强影响性质离子化合物的熔、沸点，硬度等分子的稳定性，原子晶体的熔沸点、硬度等金属单质的熔沸点等举例离子化合物，如NaCl非金属单质，如H2；共价化合物，如HCl；离子化合物，如NaOH金属单质，如Na2.化学键与物质类别的关系(1)只含非极性键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体硅、氮气。(2)只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如HCl、NH3等。(3)既有极性键又有非极性键的物质，如：H2O2、C2H2、C2H6等。(4)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如MgO、NaCl中只含有离子键，NaOH、Na2O2、NH4Cl中既含有离子键，又含有共价键。(5)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。(6)构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子中不存在化学键。(7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如NH4Cl等。(8)金属键只存在于金属单质或合金中。【例1】在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的

(

)A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑C．Cl2＋H2O===HClO＋HClD．NH4Cl＋NaOHNaCl＋NH3↑＋H2O【解析】化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。A反应中既有Na＋与O2

2－之间的离子键、O22－中的氧氧非极性键，H2O中氢氧极性键的断裂，又有生成物中Na＋与OH－之间的离子键、OH－中的氢氧极性键、O2中氧氧非极性键的形成，符合题意；B反应中没有非极性键的形成，不符合题意；C反应中没有离子键的断裂和形成，也没有非极性键的形成，不符合题意；D反应中没有非极性键的断裂和形成，不符合题意。A

二.四种晶体类型比较晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、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。晶体类型离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体结构构成晶体的粒子阴、阳离子分子原子金属离子、自由电子微粒间作用力离子键分子间作用力共价键金属键物理性质熔沸点高低很高高或低硬度硬而脆硬度小质地硬硬度大或小溶解性易溶于极性溶剂水溶液能够导电不溶于大多数溶剂不溶或与水反应晶体类型离子晶体分子晶体共价晶体金属晶体物理性质导电性晶体不导电不导电不导电导电熔融态

导电不导电不导电导电溶液导电可能导电不溶于水不溶于水熔化时克服的作用力离子键共价键范德华力金属键

物质类别离子化合物多数的非金属单质和化合物少数的非金属单质和共价化合物金属单质和合金实例食盐晶体氨、氯化氢金刚石镁、铝注意事项既要熟记四种晶体的典型特征，又要掌握典型晶体的特殊性。同时还要理解一些特殊规律，如大部分分子晶体中存在共价键，而稀有气体晶体例外；非金属元素间一般不形成离子晶体，而铵盐晶体却例外等【例2】下列关于晶体的说法正确的组合是 (

)①分子晶体中都存在共价键②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4＋和12个O2－相紧邻(图中Ca2＋、O2－、Ti4＋分别位于立方体的体心、面心和顶点)⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定⑧氯化钠熔化时离子键被破坏A．①②③⑥

B．①②④

C．③⑤⑦

D．③⑤⑧【解析】①稀有气体的晶体内不含化学键；②金属晶体中含阳离子和自由电子，无阴离子；④离子晶体内可能有共价键；⑥SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合；⑦分子的稳定性由共价键的键能决定，与分子间作用力无关。D

①晶体类型的判断方法1．依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用力判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。(2)共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。2．依据物质的分类判断(1)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。(2)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。(3)常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。3．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度。(2共价晶体熔点高，常在一千至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。4．依据导电性判断(1)离子晶体的水溶液及熔化时均能导电。(2)共价晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5．依据硬度和机械性能判断(1)离子晶体硬度较大或较硬、脆。(2)共价晶体硬度大。(3)分子晶体硬度小且较脆。(4)金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性。6．判断晶体类型，既可以从结构入手，也可以从物理性质入手(1)由非金属元素组成的二元化合物不是离子晶体，三元化合物可能是离子晶体(如NH4Cl、NH4NO3)。(2)熔点在一千摄氏度以下无共价晶体。(3)固态不导电，熔融态导电的是离子晶体。(4)熔点低、能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。(5)金属元素与非金属元素组成的化合物未必都是离子晶体，一般用电负性差来判断。电负性差大于1.7的一般是离子晶体，但不全符合，还与化合价有关。【例3】有下列八种晶体：A．SiO2(水晶)；B．冰醋酸；C．氧化镁；D．白磷；E.晶体氩；F.氯化铵；G.铝；H.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于共价晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是______，含有共价键的离子晶体是______，属于分子晶体的单质是______。(3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是______。受热熔化后化学键不发生变化的是__________，需克服共价键的是________。【解析】属于共价晶体的是金刚石和水晶(由硅原子和氧原子构成)；属于分子晶体的是冰醋酸、白磷和晶体氩；属于离子晶体的是MgO(由Mg2＋和O2－组成)、NH4Cl(由NH4＋和Cl－组成)；而Al属于金属晶体，金属的导电是靠自由电子的移动，并不发生化学变化，但金属熔化时金属键就被破坏。分子晶体的熔化只需要克服分子间作用力，而共价晶体、离子晶体熔化时分别需要克服共价键、离子键。AAEHEBFDECFBDEAH

②

物质熔、沸点比较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：共价晶体>离子晶体>分子晶体。例如，SiO2>NaCl>CO2(干冰)，但也有特殊，如熔点：MgO>SiO2。(2)同属共价晶体，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，原因是rC－C<rC－Si<rSi－Si。(3)同类型的离子晶体，离子电荷数越多，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。如：MgO>NaCl。(4)同属分子晶体，分子间作用力越强，熔、沸点越高。①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<I2。②若相对分子质量相同，如互为同分异构体，一般地支链数越多，熔、沸点越低；特殊情况下分子越对称，则熔点越高。③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。例如，氢化物的沸点如下图所示：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”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：(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。2．物质在相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，其晶体应属于分子晶体(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。【例4】下列物质的沸点，按从高到低的顺序排列正确的是 (

A．HI＞HBr＞HCl＞HF

B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4C．KBr＞NaBr＞NaCl

D．Na＞Mg＞Al【解析】HI、HBr、HCl分子结构相似，相对分子质量依次减小，范德华力依次减弱，熔、沸点依次降低，而HF中存在氢键，故HF的熔、沸点反常，则正确顺序为HF＞HI＞HBr＞HCl；CI4、CBr4、CCl4、CF4结构相似，相对分子质量依次降低，范德华力依次减弱，熔、沸点依次降低；NaCl、NaBr、KBr中存在离子键，离子所带电荷数相同，离子间距依次变大，故离子键的强度依次变小，沸点依次降低；Na、Mg、Al是金属，它们的原子最外层电子数依次为1、2、3，Na＋、Mg2＋、Al3＋的半径依次变小，故金属键强度依次增大，沸点依次升高。B三.几种典型晶体的结构特征1.晶胞组成的计算——均摊法①

长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。三棱柱体心1面心1/2棱边水平1/4竖1/6顶点1/12②三棱柱晶胞中粒子的计算方法六棱柱体心1面心1/2棱边水平1/4竖1/3顶点1/6③六棱柱晶胞中粒子的计算方法2.常见晶体结构模型(1)共价晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。2.常见晶体结构模型(1)共价晶体(金刚石和二氧化硅)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环

在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。2.常见晶体结构模型(2)分子晶体

干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。2.常见晶体结构模型(3)离子晶体

NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8Cl－，配位数为8。(4)石墨晶体

石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2C原子与C-C键的数目比为2：3

原子采取的杂化方式是sp2

混合型晶体混合型晶体石墨结构中未参与杂化的p轨道石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面

由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠,使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的导电性

由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另-一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向四.配合物和超分子配位键定义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。基本概念：①中心原子（离子）：提供空轨道，接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。②配位体：提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、