【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习 物质结构与性质第3节晶体结构与性质教学案 新人教版选修3

第3节晶体结构与性质考纲点击1．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。2．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。3．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。4．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、晶体常识1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈周期性____序排列结构微粒____序排列性质特征自范性熔点异同表现各向异性无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X射线对固体进行X射线衍射实验特别提示：具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。2．晶胞(1)概念：描述晶体结构的______________。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。①无隙：相邻晶胞之间没有____________；②并置：所有晶胞________排列、________相同。即时训练1下列有关晶体的说法中正确的是__________。①凡是有规则外形的固体一定是晶体②晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性③熔融态物质凝固就得到晶体④晶体有一定的熔沸点⑤区分晶体和非晶体最可靠的科学方法：是否具有固定的熔沸点⑥晶胞为的示意图：为阳离子，为阴离子。以M代表阳离子，N代表阴离子。化学式为MN2二、分子晶体和原子晶体1．分子晶体(1)结构特点①晶体中只含分子。②分子间作用力为范德华力，也可能有氢键。③分子密堆积：一个分子周围通常有12个紧邻的分子。(2)典型的分子晶体①冰：水分子之间的主要作用力是__________，也存在______________，每个水分子周围只有______个紧邻的水分子。②干冰：CO2分子之间存在____________，每个CO2分子周围有____个紧邻的CO2分子。2．原子晶体(1)结构特点①晶体中只含原子。②原子间以____________结合。③____________________结构。(2)典型的原子晶体——金刚石①碳原子取________杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为________。②每个碳原子与相邻的____个碳原子结合。即时训练2下列说法中正确的是________。①干冰(CO2)晶体中包含的作用力为分子间力和共价键②SiO2晶体中包含的作用力只有共价键③CO2表示一个二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子构成的④SiO2表示一个二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的⑤原子晶体比分子晶体的熔沸点高得多⑥冰、干冰、水晶均属于分子晶体特别提示：(1)原子晶体一定含有共价键，分子晶体可能不含有共价键，如稀有气体；(2)分子晶体的熔沸点的比较要注意氢键的影响。三、金属晶体1．“电子气理论”要点(1)该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的____________形成遍布_____________的“电子气”，被______________所共用，从而把________________维系在一起。(2)金属晶体是由______________、______________通过__________形成的一种“巨分子”。(3)金属键的强度______________。2．金属晶体的构成、通性及其解释金属晶体结构微粒作用力名称导电性导热性延展性金属阳离子、自由电子金属键自由电子在电场中____________形成电流电子气中的自由电子在____的作用下与金属原子____________而导热当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会__________，但不会改变其______________，而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________的作用即时训练3下列说法中正确的是____________。①含有阳离子的物质一定含有阴离子②含有阴离子的物质一定含有阳离子③金属晶体易导电是因为有自由移动的金属阳离子④金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下可失去电子⑤金属晶体的熔沸点一定比分子晶体的高四、离子晶体1．离子晶体(1)概念①离子键：__________间通过____________(指__________和__________的平衡)形成的化学键。②离子晶体：由__________和____________通过__________结合而成的晶体。(2)决定离子晶体结构的因素①几何因素：即________________________________。②电荷因素：即正负离子________________________。③键性因素：离子键的纯粹程度。(3)一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，较大的硬度、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。2．晶格能(1)定义____________形成1mol离子晶体__________的能量，单位________________，通常取________值。(2)大小及与其他量的关系①晶格能是最能反映离子晶体____________的数据。②在离子晶体中，离子半径越______，离子所带电荷数越______，则晶格能越大。③晶格能越大，形成的离子晶体就越__________，而且熔点越______，硬度越________。即时训练4下列说法中正确的是__________。①NaCl表示一个氯化钠分子是由一个钠离子和一个氯离子构成的②离子晶体不导电，熔融或溶于水后能导电③多数离子晶体易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂④离子晶体晶格能越大，熔沸点越高⑤NaCl的晶格能大于NaF的晶格能一、晶体结构的计算1．晶体化学式的求法晶体的化学式的确定常用分摊法，其核心为若晶体中某位置上粒子被n个重复单元共用，那该粒子有eq\f(1,n)属于这个晶胞。如由立方晶胞中：(1)处于顶点上的粒子被8个晶胞共用，该粒子有eq\f(1,8)属于这个晶胞；(2)处于棱上的粒子被4个晶胞共用，该粒子有eq\f(1,4)属于这个晶胞；(3)处于面心上的粒子被2个晶胞共用，该粒子有eq\f(1,2)属于这个晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，该粒子完全属于这个晶胞。2．有关晶胞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，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数，n表示1mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3×ρ×NA表示1mol晶胞的质量。【例1】Ⅰ.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。Ⅱ.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示)，但CaC2晶体中哑铃形Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2＋周围距离最近的Ceq\o\al(2－,2)数目为____________。特别提醒要记住一些常见晶体的晶胞，如晶胞名称NaClCsClCaF2铜镁金刚石干冰一个晶胞中含Na＋、Cl－各4个Cs＋、Cl－各1个4个Ca2＋、8个Cl－4个Cu284配位数688、4128……12二、四种晶体的比较与判断晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体晶体粒子阴、阳离子分子原子金属阳离子、自由电子粒子间相互作用离子键分子间作用力共价键金属键熔沸点较高很低很高无规律硬度较硬一般很软很硬无规律溶解性易溶于极性溶剂相似相溶难溶难溶(部分与水反应)导电情况晶体不导电，熔融状态下导电晶体和熔融状态下都不导电一般不导电，个别导电，还有半导体晶体导电导热性不良不良不良良物质类别离子化合物多数非金属单质及化合物金刚石、SiC、晶体硅、SiO2等少数非金属单质和化合物金属单质【例2】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方法归纳(1)比较晶体的熔点，首先要判断晶体的类型，一般是原子晶体的熔点＞离子晶体＞分子晶体。若有相同类型的晶体，则比较这些晶体中粒子间的作用力强弱。①原子晶体熔化时断开的是共价键，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高；②离子晶体熔化时断开的是晶格能，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，熔沸点越高；③分子晶体熔化时断开的是分子间作用力，分子间作用力越大，熔沸点越高，具有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高；④金属晶体熔化时断开的是金属键，金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。(2)注意原子晶体的熔点不一定比离子晶体的熔点高，金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高。

1．(高考集萃)(1)(2012课标全国理综)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0pm。密度为__________________(列式并计算)，a位置S2－与b位置Zn2＋之间的距离为__________pm(列式表示)。(2)(2012海南化学)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm。又知铜的密度为9.00g·cm－3，则铜晶胞的体积是________cm3、晶胞的质量是________g，阿伏加德罗常数为________________[列式计算，已知Ar(Cu)＝63.6]。(3)(2012山东理综)下列关于金属及金属键的说法中正确的是________。a．金属键具有方向性与饱和性b．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d．金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光2．立方氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。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G．NaOH(1)属于分子晶体的是________，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)属于原子晶体的化合物是________，由非极性键构成的原子晶体是______。(3)直接由原子构成的晶体是________。(4)受热熔合时，晶体内的化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。(5)既含离子键又含共价键的是________。(6)下图是干冰晶体结构的一部分，观察此图，试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻等距的CO2分子。4．金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO________FeO(填“＜”或“＞”)。(2)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、_____________________________。(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为________________。

参考答案基础梳理整合一、1.有无有无固定不固定2．(1)基本单元(2)任何间隙平行取向即时训练1答案：②④⑥二、1.(2)氢键范德华力4范德华力122．(1)共价键三维空间网状(2)sp3109°28′4即时训练2答案：①②③⑤三、1.(1)价电子整块晶体所有原子所有的金属原子(2)金属阳离子自由电子金属键(3)差别很大2．定向移动热频繁碰撞相对滑动体系的排列方式润滑剂即时训练3答案：②四、1.(1)阴、阳离子静电作用相互排斥相互吸引阳离子阴离子离子键(2)晶体中正负离子的半径比决定晶体结构电荷不同，配位数必然不同2．(1)气态离子释放kJ·mol－1正(2)稳定性小多稳定高大即时训练4答案：②③④核心归纳突破【例1】答案：Ⅰ.BaPbO312Ⅱ.4解析：Ⅰ.每一个晶胞中Ba2＋的个数为1，Pb4＋的个数为8×eq\f(1,8)＝1，O2－的个数为12×eq\f(1,4)＝3，所以其化学式为BaPbO3；立方体的12个棱边中心上的O2－离中心Ba2＋最近且相等，所以每个Ba2＋与12个O2－配位；Ⅱ.因为晶胞为长方体，所以处于6个面心的Ceq\o\al(2－,2)有两个离的比另外四个远，所以最近的Ceq\o\al(2－,2)数目为4。【例2】C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。演练巩固提升1．答案：(1)eq\f(\f(4×(65＋32)g·mol－1,6.02×1023mol－1),(540×10－10cm)3)＝4.1g·cm－3eq\f(270,\r(1－cos109°28′))或eq\f(135\r(2),sin\f(109°28′,2))或135eq\r(3)(2)4.70×10－