《2018版高考化学大一轮专题复习 第六单元 物质结构与性质 第31讲 晶体结构与性质课件（选考）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考化学大一轮专题复习 第六单元 物质结构与性质 第31讲 晶体结构与性质课件（选考）（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第31讲晶体结构与性质 考纲导视 考纲定位 1 了解晶体的类型 了解不同类型晶体中结构微粒 微粒间作用力的区别 2 了解晶格能的概念 了解晶格能对离子晶体性质的影响 3 了解分子晶体结构与性质的关系 4 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 5 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 了解金属晶体常见的堆积方式 6 了解晶胞的概念 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 基础反馈 正误判断 正确的画 错误的画 1 离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离 子 2 分子晶体的熔沸点很低 常温下都呈液态或气态 3 原子晶体中的各相邻原子都
2、以共价键相结合 4 金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子 电子定向运动 个Ca2 5 金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强 烈的相互作用 很难断裂 因而都具有延展性 6 氮化碳 属于原子晶体 其化学式 为C3N4 7 在CaF2晶体 中 每个晶胞平均占有4 8 在金刚石晶体 中 碳原子与碳碳键个数 的比为1 2 9 金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 10 同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一晶体和晶胞 知识梳理 1 晶体与非晶体 有 无 有 无 固定 不固定 2 晶胞 1 晶胞 是描述晶体结构的基本单元 2 晶体
3、与晶胞的关系 整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞 而成 晶胞是晶体结构中的基本重复单元 晶胞的结构可以反映晶体的结构 3 晶胞中粒子数目的计算 均摊法 如某个粒子为n个 1n 晶胞所共有 则该粒子有 属于这个晶胞 无隙并置 3 晶格能 kJ mol 1 大 小 稳定 高 大 1 定义 气态离子形成1mol离子晶体释放的能量 通常取正值 单位 2 影响因素 离子所带电荷数 离子所带电荷数越多 晶格能越 离子的半径 离子的半径越 晶格能越大 与离子晶体性质的关系 晶格能越大 形成的离子晶体越 且熔点越 硬度越 考点集训 例1 2016年河北邢台模拟 磁光存储的研究是Williams等在1957年使M
4、n和Bi形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的 如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图 白球均 在六棱柱内 则该晶体物质的化学式可表示为 A Mn2Bi B MnBi C MnBi3 D Mn4Bi3 解析 由晶体的结构示意图可知 白球代表Bi原子 且均在六棱柱内 所以Bi为6个 黑球代表Mn原子 个数为12 答案 B 1 1 方法技巧 晶胞组成的计算规律 1 平面六面体形晶胞 2 非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法 其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有 例如 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 又如 在六棱柱晶胞 如图所示MgB2的晶胞 中 顶点上
5、的原子为6个晶胞 同层3个 上层或下层各3个 共有 底面上 原子个数为6 例2 2015年新课标卷 节选 O和Na能够形成化合物F 其晶胞结构如图所示 晶胞参数a 0 566nm F的化学式为 晶胞中O原子的配位数为 列式计算晶体F的密度 g cm 3 2 该晶体中Xn 中n 例3 元素X的某价态离子Xn 中所有电子正好充满K L M三个电子层 它与N3 形成的晶体结构如图所示 1 该晶体的阳离子与阴离子个数比为 3 X元素的原子序数是 4 晶体中每个N3 被 个等距离的Xn 包围 答案 1 3 1 2 1 3 29 4 6 方法技巧晶体微粒与M 摩尔质量 g mol 1 晶体密度 g cm
6、3 之间的关系 若1个晶胞中含有x个微粒 则1mol晶胞中含有xmol微粒 其质量为xMg 又1个晶胞的质量为 a3g a3为晶胞的体积 单位为cm3 则1mol晶胞的质量为 a3NAg 因此有xM a3NA 考点二 晶体类型的结构和性质 1 四种晶体的比较 分子 原子 阴 阳离子 分子间 共价键 金属键 离子键 知识梳理 作用力 续表 2 晶体熔 沸点的比较 原子晶体 离子晶体 1 不同类型晶体熔 沸点的比较 分子晶体 不同类型晶体的熔 沸点高低的一般规律 小 短 大 强 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等熔 沸点很 高 汞 铯等熔 沸点很低 高 2 同种类型晶体熔 沸点的比较 原子晶体
7、 比较共价键 原子半径越 键长越 键能越 共价键越 熔 沸点越 如熔点 金刚石 碳化硅 晶体硅 多 小 大 高 大 离子晶体 比较离子键强弱或晶格能大小 一般地说 阴 阳离子的电荷数越 离子半径越 则离子间的作用力就越 其离子晶体的熔 沸点就越 如熔点 MgO MgCl2 NaCl CsCl 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能 晶格能越 形成的离子晶体越 熔点越 硬度越 稳定 高 大 大 高 高 大 高 分子晶体 比较分子间作用力 分子间作用力越 物质的熔 沸点越 具有氢键的分子晶体熔 沸点反常地 如H2O H2Te H2Se H2S 组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越 熔 沸点越 如S
8、nH4 GeH4 SiH4 CH4 组成和结构不相似的物质 相对分子质量接近 分子的极性越大 其熔 沸点越高 如CO N2 CH3OH CH3CH3 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 如CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 金属晶体 金属离子半径越小 离子电荷数越多 其金属键越强 金属熔 沸点就越高 如熔 沸点 Na Mg Al 3 典型晶体模型 6 1 2 12 续表 6 12 8 6 续表 12 6 续表 12 8 12 考点集训 例4 有A B C三种晶体 分别由H C Na Cl四种元素中的一种或几种组成 对这三种晶体进行实验 结果如下表 1 晶体的化学式分别为A B C 2 晶体
9、的类型分别是A B C 3 晶体中微粒间作用力分别是A B C 解析 根据A B C所述晶体的性质可知 A为离子晶体 只能为NaCl 微粒间的作用力为离子键 B应为原子晶体 只能为金刚石 微粒间的作用力为共价键 C应为分子晶体 且易溶 只能为HCl 微粒间的作用力为范德华力 答案 1 NaClC HCl 2 离子晶体原子晶体分子晶体 3 离子键共价键范德华力 方法技巧 晶体类型的判断方法 1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断 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 原子晶体的构成微粒是原子 微粒间的作用力是共价键 分子晶体的构成微粒是分子 微粒间的作用力为范德华力或氢键 金
10、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 依据物质的类别判断 金属氧化物 如K2O Na2O2等 强碱 NaOH KOH等 和绝大多数盐类是离子晶体 大多数非金属单质 除金刚石 石墨 晶体硅等 非金属氢化物 非金属氧化物 除SiO2外 几乎所有的酸 绝大多数有机物 除有机盐外 是分子晶体 常见的单质类原子晶体有金刚石 晶体硅 晶体硼等 常见的化合类原子晶体有碳化硅 二氧化硅等 金属单质 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 原子晶体熔点高 分子晶体熔点低 金属晶体多数熔点高 但也有相当低的 4 依据导电性判断 离子晶体溶于水及熔融状态时能导电 原
11、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 主要是酸和强极性非金属氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子 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 离子晶体硬度较大或硬而脆 原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 金属晶体多数硬度大 但也有较低的 且具有延展性 例5 2016届江西赣州一模 磷元素在生产和生活中有广泛 的应用 1 P原子的价电子排布图为 2 四 三苯基膦 钯分子结构如下图 P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上 钯原子的杂化轨道类型为 判断该物质在水中溶解度并加以解释 该物质可用上图所示的物质A合成 物质A中碳原子杂化轨道类型为
12、 一个A分子中手性碳原子数目为 3 在下图中表示出四 三苯基膦 钯分子中配位键 g cm 3 4 PCl5是一种白色晶体 在恒容密闭容器中加热可在148 液化 形成一种能导电的熔体 测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子 熔体中P Cl的键长只有198nm和206nm两种 这两种离子的化学式为 正四面体形阳离子的键角小于PCl3的键角原因为 该晶体的晶胞如图所示 立方体的晶胞边长为apm NA为阿伏加德罗常数的值 则该晶体的密度为 5 PBr5气态分子的结构与PCl5相似 它的熔体也能导电 经测定知其中只存在一种P Br键长 试用电离方程式解释PBr5熔体能导电的原因 解析 1
13、 P是15号元素 核外有15个电子 P元素基态 原子电子排布为1s22s22p63s23p3 价电子排布图为 2 P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上 钯原子与P原子形成4个单键 杂化轨道数为4 钯原子的杂化轨道类型为sp3 水为极性分子 四 三苯基膦 钯分子为非极性分子 分子极性不同 不相溶 所以该物质在水中难溶 物质A中甲基上的C采取sp3杂化类型 C N为sp杂化 碳碳双键为sp2杂化 连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子 如 图所示 故一个A分子中手性碳原子数目为3个 3 配位键是由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子 Pd含有空轨道 P原子含有孤电子对 所以配位键由P原
14、子指向Pd原子 4 PCl5是一种白色晶体 在恒容密闭容器中加热可在148 液化 形成一种能导电的熔体 说明生成自由移动的阴 对个数 4 杂化方式是sp3 PCl3分子中P原子有一对孤电子于成键电子对间的排斥力 所以正四面体形阳离子的键角小于PCl3的键角 晶胞中8个PCl5位于顶点 1个PCl5分子位于晶 能电离出能导电的阴阳离子 而产物中只存在一种P Br键长 答案 1 2 sp3 不溶于水 水为极性分子 四 三苯基膦 钯分子为 非极性分子 分子极性不同 故不相溶sp sp2 sp33 3 例6 2016年新课标卷 锗 Ge 是典型的半导体元素 在 电子 材料等领域应用广泛 回答下列问题
15、1 基态Ge原子的核外电子排布式为 Ar 有 个未成对电子 2 Ge与C是同族元素 C原子之间可以形成双键 三键 但Ge原子之间难以形成双键或三键 从原子结构角度分析 原因是 3 比较下列锗卤化物的熔点和沸点 分析其变化规律及原因 4 光催化还原CO2制备CH4反应中 带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂 Zn Ge O电负性由大至小的顺序是 5 Ge单晶具有金刚石型结构 其中Ge原子的杂化方式为 微粒之间存在的作用力是 6 晶胞有两个基本要素 原子坐标参数 表示晶胞内部各原子的相对位置 下图 则D原子的坐标参数为 晶胞参数 描述晶胞的大小和形状 已知Ge单晶的晶计算式即可 胞参数a 5
16、65 76pm 其密度为 g cm 3 列出 解析 1 Ge是32号元素 位于元素周期表第四周期第 A族 基态Ge原子的核外电子排布式为 Ar 4s24p2 在其原子的最外层的2个4s电子是成对电子 2个4p电子分别位于2个不同的轨道上 所以有2个未成对的电子 2 Ge原子之间难以形成双键或三键的原因是锗元素原子半径大 难以通过 肩并肩 方式形成 键 3 锗卤化物都为分子晶体 分子之间通过分子间作用力结合 对于组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 分子间作用力越大 熔沸点越高 由于相对分子质量 GeCl4 GeBr4 GeI4 所以它们的熔沸点由低到高的顺序是 GeCl4 GeBr4 GeI4 4 元素的非金属性越强 其吸引电子的能力就越强 元素的电负性就越大 元素Zn Ge O的 非金属性强弱顺序是O Ge Zn 所以这三种元素的电负性由大至小的顺序是O Ge Zn 5 Ge单晶具有金刚石型结构 故Ge原子的杂化方式为sp3杂化 由于是同一元素的原子通过共用电子对结合 所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键 答案 1 3d104s24p22 2 锗元素原子半径大 难以通过 肩并
