2011届高考化学一轮复习课件：选修3 物质结构与性质 第三节 晶体的结构与性质

1、1. 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。 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。,第三节 晶体的结构与性质,1晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别,周期性有序,无序,(2)得到晶体的途径 。 。 。 (3)晶体的特点 外形和内部质点排列的 性。 晶体的许多物理性质如强度表现出 性。 晶体具有 性，即晶体能自发地呈现 的性质。,熔融态物质凝固,气态物质凝华,溶质从溶液中析出,高度有序,各向异,自范,几何多面体,(4)区别晶体和非晶体的方法 熔点法： 的熔点较固

2、定，而 没有固定的熔点。 ：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上看到 ，而非晶体则没有。 2晶胞 (1)概念 描述晶体结构的 。,晶体,非晶体,X射线衍射法,分立的斑点或谱线,基本单元,(2)晶体中晶胞的排列无隙并置 无隙：相邻晶胞之间没有 。 并置：所有晶胞 排列、 相同。 延伸： 1. 晶胞是晶体中最小的结构重复单元。 2晶胞一定是一个平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相 垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定，晶胞不能是八面体或 六方柱体等其他形状。,任何间隙,平行,取向,3整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。这种排列必须是晶胞的并置堆砌。所谓并

3、置堆砌是指平行六面体之间没有任何空隙，同时相邻的八个平行六面体均能共顶点相连接。 同一晶体所划出来的同类晶胞大小和形状完全相同。,1分子晶体 (1)结构特点 晶体中只含 。 分子间作用力为 ，也可能有 。 分子密堆积：一个分子周围通常有 个紧邻的小分子。 (2)典型的分子晶体 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。,分子,范德华力,氢键,12,氢键,范德华力,4,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 晶体中只含原子。 原子间均以 结合。 结构。,范德华力,12,共价键,三维空间网状,(2)典

4、型的原子晶体金刚石 碳原子取 杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为 。 每个碳原子与相邻的 个碳原子结合。,sp3,10928,4,升华：原子晶体与分子晶体比较,1金属键 (1)“电子气理论”要点 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。 金属晶体是由 、 通过 形成的一种“巨分子”。 金属键的强度 。,价电子,整块晶体,所有原子,所有的金属原子,金属阳离子,自由电子,金属键,差别很大,(2)金属晶体的构成、通性及其解释,定向运动,频繁碰撞,相对滑动,体系的排列方式,润滑剂,热,2. 金属晶体的原子堆积模型 (1)二维空间模型 非密置层，

5、配位数为 。 密置层，配位数为 。 (2)三维空间模型 简单立方堆积 相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为 。只有 采取这种堆积方式。,4,6,6,Po,钾型 将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的 中，每层都照此堆积。如 、 、 等是这种堆积方式，配位数为 。 镁型和铜型 密置层的原子按 型堆积方式堆积。若按 的方式堆积为 型， 按 的方式堆积为 型。这两种堆积方式都是金属晶体的 ，配位数均为12，空间利用。,凹穴,Na,K,Fe,钾,ABABAB,镁,ABCABCABC,铜,最密堆积,8,思考： 若某物质中有阳离子，一定有阴离子吗？ 提示：在金属晶体中，只存在金属离子和自

6、由电子，不存在金属中性原子和阴离子。 在金属晶体中： (1)含金属阳离子的晶体中不一定含阴离子。 (2)含阳离子的晶体中不一定含有离子键。,1离子晶体 (1)概念 离子键： 间通过 (指 和 的平衡)形成的化学键。 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 几何因素： 。 电荷因素：即正负离子 。 键性因素：离子键的 。,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,即晶体中阴阳离子的半径比决定晶体结构,电荷不同，配位数必然不同,纯粹程度,(3)一般物理性质 一般地说，离子晶体具有较高的 点和 点，较大的 、难于 。这 些 性质都是因为离子晶体

7、中存在着 。若要破坏这种作用需 要 。,沸,硬度,压缩,较强的离子键,较多的能量,熔,2晶格能 (1)定义 形成1摩尔离子晶体 的能量。单位 ，通常取 值。 (2)大小及与其他量的关系 晶格能是最能反映离子晶体 的数据。 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。,气态离子,释放,kJmol1,正,稳定性,小,大,晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越 ，形成的离子晶体就越稳定， 而且熔点 ，硬度 。 延伸：几种典型离子晶体的结构模型 (1)NaCl晶体结构模型(右图)：配位数为6。 在NaCl晶体中每个Na同时吸引着6个Cl， 每个Cl也同时吸引着6个Na。 每个Na周围与

8、它最近等距的Na有12个， 每个Na周围与它最近等距的Cl有6个。,强,大,高,(2)CsCl晶体结构模型(右图)：配位数为8。 在CsCl晶体中每个Cs同时吸引着8个Cl，每个Cl也同时吸引着8个Cs。 每个Cs与6个Cs等距离相邻，每个Cs与8个Cl等距离相邻。,CsCl的晶体结构模型,(3)ZnS晶体结构模型与(下图)：配位数为4。 ZnS型晶体结构 ZnS型晶体结构中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化锌、碘化银、氧化铍的晶体等。,【例1】据美国科学杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到18

9、00 K，制得具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是() A该晶体属于分子晶体 B该晶体易汽化，可用作制冷材料 C一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应 D每摩尔该晶体中含2 mol CO键 解析：高熔点、高硬度是原子晶体的特点，故该二氧化碳晶体是原子晶体。每 摩尔该晶体中含4 mol CO键。 答案：C,判断晶体类型的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体中的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体中的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体中的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体中的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属

10、键。,(2)依据物质的分类判断。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；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；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(除液态汞外)与合金是金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000；原子晶体熔点高，常在1 000至几千摄氏度；分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,(4)依据导电性判断。

11、可溶性的离子晶体水溶液或离子晶体熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是强酸和非金属氢化物非金属氧化物)溶于水后，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。 (5)依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体硬度有大有小，且具有延展性。,1按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是() A由分子间作用力结合而成，熔点低 B固体或熔融后易导电，熔点在1 000左右 C由共价键结合成网状结构，熔点高 D固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 解析：A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1 00

12、0左右，应为金属晶体； C为原子晶体；D为离子晶体。 答案：B,1晶胞 描述晶体结构的基本单元。 2晶胞的结构 一般来说，晶胞都是平行六面体，晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。,3. 求晶体化学式或晶胞中微粒个数的一般方法 (1)处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有1/8属于该晶胞； (2)处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞； (3)处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞； (4)处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。 如

13、图晶体的一个晶胞中，有C粒子：12 14个，有D粒子： 8 6 4个，N(C)N(D)11，晶体的化学式为CD或DC。,【例2】 (2010模拟精选，海南海口3月)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是() AZXY3 BZX2Y6 CZX4Y8 DZX8Y12 解析：由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X8 1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y12 3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z1。故化学式为ZXY3。 答案：A,(1)晶体：通过结晶得到的有规则几何外形的固体。其外形的规则是由其内在的粒子有序排列所决定的。 (2)晶胞：

14、从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分。 (3)均摊法：是指每个图形平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有 属于一个图形(晶胞)。 长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。 a处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。,b处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。 c处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。 d处于体内的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为1。 非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为

15、1/3。 对于给出晶胞的图形确定其化学式的问题，一定要正确分析晶胞任意位置(一般是顶点、棱易出错)上的微粒被几个相邻的晶胞所共用。,2食盐晶体是由钠离子(右图中的“”)和氯离子(右图中的“”)组成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2gcm3，阿伏加德罗常数6.021023 mol1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于() A3.0108 cm B3.5108 cm C4.0108 cm D5.0108 cm,解析：从NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，如右图所示，a表示其边长，d表示两个Na中心间的距离。每个小立方体含Na： ，含Cl： ，即每个小立方体含

16、NaCl对 个。 即： 解得a2.81108 cm，又因为d a，故食盐晶体中两个距离最近的Na中心间的距离为d 2.81108 cm4.0108 cm。 答案：C,【例1】最近发现一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，则它的化学式为() AM4N4 BMN CM14N13 D条件不够，无法写出化学式,解析：题目指出它是一个“气态团簇分子”，而非像NaCl晶体那样的巨型微粒，故图中的M和N原子个数就是一个分子中含有的原子个数，这样得到它的化学式为M14N13。 答案：C 高分策略 本题考查了对晶体结构的分析。隐含信

17、息、干扰信息等都会对正确解题造成影响，如果解题时不细致审题，没有抓住本质或有用信息，可能会得出错误答案。看到图示，考生就联想到NaCl晶体，受思维定势的影响，多数考生按晶胞问题进行处理，计算出答案为NM或MN错选B，而未注意题中明确告诉的“分子”二字，由此可见认真审题是至关重要的。,关于晶体结构的分析。第一步：判断晶体类型。对于无限重复的晶体，如离子晶体(以氯化钠为代表)、原子晶体(以金刚石、二氧化硅晶体为代表)可以用单元分摊法分析；对于分子晶体，可以直接计算，如P4等；第二步：分摊法推断晶体结构。先选最小单元，后分析点(代表原子或离子)、线(化学键)被几个最小重复单元共用。以立方体晶体为例，点：1/8，棱：1/4，面：1/2，体心：1。,【例1】(2010原创)A族元素与A族元素组成的晶体是() A一定是分子晶体B一定是离子晶体 C可能是原子晶体 D可能是分子晶体或离子晶体 解析：A族元素包括氢元素和碱金属元素，碱金属元素与卤素形成离子晶体，氢元素与卤素形成分子晶体。 答案：D,高分策略 本题考查了常见元素组成物质的晶体类型判断。易将A族元素与碱金属元素概念混淆，错选B。需要关注的晶体问题主要包括晶体类型、化学键、构成晶体的粒子和晶体空间构型等方面。(1)对于大多数分子，各原子最外层满足8电子或2电子稳定结构，也有少数分子除外，如三卤化硼中硼原子最外层只有6个电