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1、化学化学 选修三选修三 原子结构与性质 分子结构与性质 晶体结构与性质 原子结构 原子结构与元素的性质 共价键 分子的立体结构 分子的性质 晶体的常识 分子晶体与原子晶体 金属晶体 离子晶体 1 1 化学键及其分类 相邻原子或离子之间强烈的相互作用 按成键方式分为 金属键 共价键 离子键 金属晶体 分子晶体 离子晶体 2 四 配合物理论简介 1 配位键 定义 共用电子对由一个原子单方向 提供给另一个原子共用所形成 的共价键称配位键 表示方法 形成条件 A B H N H H H 一个原子有孤对电子 另一个原子有空轨道 3 2 配位化合物 配合物的形成 天蓝色 溶液 蓝色 沉淀 深蓝色 溶液 C
2、u OH 2 H2O Cu H2O H2OOH2 2 深蓝色 晶体 Cu NH3 4 SO4 H2O 加乙醇 并静置 NH3 Cu H3N H3NNH3 2 CuSO4溶液 滴加氨水 继续滴 加氨水 4 Cu OH 2 4NH3 Cu NH3 4 2 2OH 蓝色沉淀 深蓝色溶液 Cu2 2NH3 H2O Cu OH 2 2NH4 蓝色溶液蓝色沉淀 5 H2O Cu H2O H2OOH2 2 NH3 Cu H3N H3NNH3 2 1Cu与4O形成的结构 为平面正方形 1Cu与4N形成的结构 为平面正方形 6 第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 第一节第一节 晶体的常识晶体的常识
3、7 一 晶体与非晶体 1 晶体与非晶体 晶体 具有规则几何外形的固体 非晶体 没有规则几何外形的固体 又称玻璃体 晶体晶体 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 8 2 晶体与非晶体性质对比 自范性微观结构各向异性 熔沸点 晶体 非晶体 有 无 原子在三维空 间里呈周期性 有序排列 原子排列相 对无序 强度 导 热性 光 学性质等 无 有固定 熔沸点 无固定 熔沸点 自范性 晶体能自发地呈现多面体外形的性质 自范性前提 晶体生长的速率适当 本质差异 各向异性 不同方向上 性质有差异 9 3 晶体形成的途径 熔融态物质凝固 气态物质冷却不经液态直接凝固 凝华 溶
4、质从溶液中析出 10 3 晶体的鉴别 物理性质差异 如 外形 硬度 熔点 折光率 最科学的方法是对固体进行X 射线衍射实验 11 1 下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A 晶体一定比非晶体的熔点高 B 晶体有自范性但排列无序 C 非晶体无自范性而且排列无序 D 固体SiO2一定是晶体 2 区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A 熔沸点 B 硬度 C 颜色 D x 射线衍射实验 C D 课堂练习 12 二 晶胞 1 晶胞 描述晶体结构的基本单元 晶胞是无形的 是人为划定的 13 2 晶胞特征 一般是平行六面体 晶体由晶胞 无隙并置 而成 平行六 面体 无 隙 并 置 14 3 三种典型立方晶体
5、结构 15 4 晶胞中原子个数的计算 晶胞顶角原子为8个晶胞共用 每个晶胞占1 8 晶胞棱上原子为4个晶胞共用 每个晶胞占1 4 晶胞面上原子为2个晶胞共用 每个晶胞占1 2 晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有 即为1 16 1 1 现有甲 乙 丙 丁四种晶胞 现有甲 乙 丙 丁四种晶胞 可推可推 知 甲晶体中知 甲晶体中A A与与B B的离子个数比为的离子个数比为 乙晶体的化学式为 乙晶体的化学式为 丙晶体的 丙晶体的 化学式为化学式为 丁晶体可能的化学式 丁晶体可能的化学式 为为 1 1C2D EF XY3Z 17 2 下图依次是金属钠 Na 金属锌 Zn 碘 12 金刚石 C 晶胞的示意图
6、 数一数 它们分别平均含 有几个原子 Na Zn I2 金刚石 18 3 钙 钛矿晶胞结构如图所示 观察 钙 钛矿晶胞结构 求该晶体中 钙 钛 氧的微粒个数比为多少 19 8 6 3 12 4 下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图 其中有多少个原子 20 5 5 最近发现一种由钛原子和碳原子构成的 最近发现一种由钛原子和碳原子构成的 气态团簇分子 如下图所示 顶角和面心气态团簇分子 如下图所示 顶角和面心 的原子是钛原子 棱的中心和体心的原子的原子是钛原子 棱的中心和体心的原子 是碳原子 它的化学式是是碳原子 它的化学式是 TiTi14 14 C C 1313 21 第三章第三章 晶体的结构与
7、性质晶体的结构与性质 第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体 22 一 分子晶体 1 分子晶体 概念 只含分子的晶体 组成微粒 分子 粒子间作用力 分子内原子间以共价键结合 相邻分子间靠分子间作用力 范德 华力 氢键 相互吸引 化学式就是分子式 23 2 常见的分子晶体 所有非金属氢化物 部分非金属单质 部分非金属氧化物 几乎所有的酸 绝大多数有机物的晶体 24 3 结构特征 分子间作用力 范德华力 氢键 若分子间只有范德华力时 以1个分子为中心 周围有12个紧邻分子 即 分子密堆积结构 25 CO2 干冰 晶胞 26 若分子间主要为氢键时 以1个分子为中心 周围有4个相邻分子 即
8、 分子非密堆积结构 如 HF NH3 冰等 氢键具有方向性氢键具有方向性 27 4 物理性质 熔沸点较低 易升华 硬度很小 固态和熔融状态时都不导电 只有酸的水溶液中有的导电 相似相溶原理 28 1 下列性质适合于分子晶体的是 A 熔点1070 易溶于水 水溶液导电 B 熔点10 31 液态不导电 水溶液能导电 C 易溶于CS2 熔点112 8 沸点444 6 D 熔点97 81 质软 导电 密度0 97g cm3 BC 2 共价键 离子键和范德华力是构成物质粒子间的不 同作用方式 下列物质中 只含有上述一种作用的是 A 干冰 B 氯化钠 C 氢氧化钠 D 碘 B 练习 3 下列分子晶体 H2
9、O HCl HBr HI CO N2 H2熔沸点由高到低的顺序是 A B C D C 29 5 下列过程中 共价键被破坏的是 A 碘升华 B 溴蒸气被木炭吸附 C 酒精溶于水 D HCl气体溶于水 4 当S03晶体熔化或气化时 下述各项中发生变化的 是 A 分子内化学键 B 分子间距离 C 分子构型 D 分子间作用力 BD D 6 下列有关共价化合物的说法 具有较低的熔 沸 点 不是电解质 固态时是分子晶体 都是由 分子构成 液态时不导电 其中一定正确的是 A B C D D 30 7 已知氯化铝的熔点为190 2 202 lO5Pa 但它在 180 即开始升华 1 氯化铝是 填 离子化合物
10、共价 化合物 2 无水氯化铝在空气中强烈的 发烟 其原因是 3 设计一个可靠的实验 判断氧化铝是离子化合物 还是共价化合物 你设计的实验是 4 在500K和1 01 105Pa时 它的蒸气密度 换算为标 准状况时 为11 92g L 1 试确定氯化铝在蒸气状态时的 化学式为 共价化合物 Al2Cl6 氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生HCl气体 HCl 在空气中形成酸雾而 发烟 在其熔融状态下 试验其是否导电 若不导电是共价化合物 31 1 下列物质属于分子晶体的化合物是 A 石英 B 硫磺 C 干冰 D 食盐 C 练习 2 干冰气化时 下列所述内容发生变化的是 A 分子内共价键 B 分子
11、间作用力 C 分子键距离 D 分子间的氢键 BC 3 冰醋酸固体中不存在的作用力是 A 离子键 B 极性键 C 非极性键 D 范德华力 A 32 4 水分子间存在着氢键的作用 使 水分子彼此结合而成 H2O n 在 冰中每个水分子被4个水分子包围形 成变形的正四面体 通过 氢键 相互 连接成庞大的分子晶体 其结构如图 试分析 1mol 冰中有 mol氢键 H2O的熔沸点比H2S高还是低 为 什么 2 氢键 33 二 原子晶体 1 原子晶体 概念 原子间以共价键相结合而形成 空间网状结构的晶体 又称共价晶体 组成微粒 原子 粒子间作用力 共价键 无分子式 化学式表示原子最简整数比 34 2 常见
12、原子晶体 某些非金属单质 某些非金属化合物 硼 B 硅 Si 锗 Ge 金刚石 C 等 SiC BN SiO2 Al2O3等 35 3 结构特征 晶体中只存在共价键 无单个分子存在 晶体为空间网状结构 金刚石 二氧 化硅 36 4 原子晶体的物理性质 熔沸点高 硬度大 一般不导电 难溶于溶剂 37 在SiO2晶体中 每个Si原子和 个O原 子形成 个共价键即每个Si原子周围 结合 个O原子 同时 每个O 原子和 个Si原子相结合 在SiO2晶体中 最 小的环是 元环 单个的 SiO2分子存在 4 4 4 2 12 没有 38 第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 第三节第三节 金属晶
13、体金属晶体 39 一 金属键 1 金属键 金属离子与自由电子之间强烈的相互作用 定义 本质 电子气理论 金属原子的价电子发生脱落 形成金属阳离子和自由电子 自由电子被所有原子所共用 从而把所有的金属原子维系在一起 无饱和性 无方向性 40 2 金属晶体 金属离子与自由电子通过金属键结合 而成的晶体叫做金属晶体 粒子间的作用力 金属键 构成金属晶体的粒子 金属离子 自由电子 常见金属晶体 金属 合金 41 3 金属性质与电子气理论 金属导电性 电子气的运动是没有一定方向的 但在外 加电场的条件下 自由电子定向运动形成 电流 所以金属容易导电 42 金属的导热性 自由电子在运动时与金属离子碰撞 把
14、 能量从温度高的部分传到温度低的部分 从而使整块金属达到相同的温度 高温下热运动剧烈 因此电子的定向移 动程度减弱 所以 随着温度的升高 金属的导电性减弱 43 金属的延展性 金属离子和自由电子间相互作用没有方向性 在外力作用下各原子层就会发生相对滑动 但不会改变原来的排列方式 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 44 金属键的强弱与离子半径 离子电荷有关 金属的熔点 硬度 金属的熔点 硬度与金属键的强弱有关 离子半径越小或离子所带电荷越多 则金属 键越强 金属的熔沸点越高 硬度越大 45 二 金属晶体的原子堆积模型 1 几个概念 配位数 在晶体中与每个微粒
15、紧密相邻 且距离相等的微粒个数 空间利用率 晶体的空间被微粒占满的体积百分数 用来表示紧密堆积程度 46 金属的二维堆积方式 非密置层 配位数为4 密置层 配位数为6 47 2 金属的三维堆积方式 简单立方堆积 唯一金属 钋 48 简单立方堆积的配位数 6 49 简单立方堆积的空间占有率 52 球半径为r 正方体边长为a 2r 50 体心立方堆积 钾型 K Na Fe 51 体心立方堆积的配位数 8 52 体心立方堆积的空间占有率 68 体对角线长为c 面对角线长为b 棱线长为a 球半径为r c2 b2 a2 b2 a2 a2 c 4r 4r 2 3a2 53 54 六方最密堆积 镁型 Mg
16、Zn Ti A B A B A 1 2 3 45 6 55 六方最密堆积的配位数 12 56 六方最密堆积的晶胞 57 六方最密 堆积的晶胞 58 六方最密堆积的空间占有率 74 上下面为菱形 边长为半径的2倍 2r 高为2倍 正四面体的高 59 60 面心立方最密堆积 铜型 Cu Ag Au A B C A A B C 61 1 2 3 45 6 62 立方面心最密堆积的配位数 12 63 立方面心最密堆积的空间占有率 74 64 第三章第三章 晶体的结构与性质晶体的结构与性质 第四节第四节 离子晶体离子晶体 65 一 离子晶体 1 离子晶体 概念 由阳离子和阴离子通过离子键 结合而成的晶体叫做离子晶体 组成微粒 阴阳 离子 粒子间作用力 离子键 无分子式 化学式表示离子最简整数比 配位数 缩写为C N 一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 66 2 常见离子晶体 强碱 金属氧化物 部分盐类 NaCl 晶体 阴离子配位数 阳离子配位数 6 6 67 NaCl 晶体 每个Cl 周围最近且等距离的Cl 有 个 每个Na 周围最近且等距离的Na 有 个 12 12 每个晶胞中 Cl 有 个
