第十二章 第55讲 晶体结构与性质PPT课件(2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).pptx
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1、大一轮复习讲义 晶体结构与性质 第十二章第55讲 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。 3.了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.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。 6.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。 7.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。 考点一晶体常识 真题演练明确考向 考点二晶体类型与微粒间作用力 考点三常见晶体的结构
2、微专题30晶胞参数、坐标参数的分析与应用 课时精练巩固提高 考点一晶体常识 晶体非晶体 结构特征结构微粒_排列 结构微粒 排列 性质特征 自范性_ 熔点_ 异同表现_ 二者区 别方法 间接方法看是否有固定的_ 科学方法对固体进行 实验 知识梳理夯基础 1.晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的比较 周期性有序无序 有无 固定不固定 各向异性各向同性 熔点 X-射线衍射 (2)得到晶体的途径 物质凝固。 物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 溶质从溶液中 。 (3)晶胞 概念:描述晶体结构的 。 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。 熔融态 气态 析出
3、基本单元 任何间隙 平行取向 2.晶胞组成的计算均摊法 (1)原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个 原子分得的份额就是 。 (2)方法 长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。 非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,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)被三个六边形共有,每个六边形占 。 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)冰和碘晶体中相互作用力相同( ) 错因: 。 (2)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块( ) 错因: 。 (3)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( ) 错因: 。 (4)
4、区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验 ( ) 错因: 。 冰中除了有范德华力还有氢键 有的晶胞不是平行六面体 (1)如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞,则甲晶体中x与y的个数比_, 乙中a与b的个数比是_,丙中一个晶胞中有_个c离子和_个d离子。 深度思考 21 1144 (2)下图为离子晶体立体构型示意图:(阳离子,阴离子)以M代表阳 离子,N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式: A 、B 、C 。MN MN3MN2 解析在A中,含M、N的个数相等,故组成为MN; 题组一题组一“平行六面体平行六面体”晶胞的分析应用晶胞的分析应用 1.(2020漳州模拟)某物质的晶体中
5、含有A、B、C三种元素,其排列方式 如图所示(其中前后两面面心中的B元素的原子未能画出)。则晶体中A、 B、C的原子个数比为 A.131 B.231 C.221 D.133 递进题组练能力 2.(2020赣州模拟)某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A 为阴离子,在正方体内,B为阳离子,分别在顶点和面心,则该晶体的 化学式为 A.B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7 3.如图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的 晶胞结构,其中R为2价,G为2价,则Q的化合价 为_。3 R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。 由于R为2价,G为2价,所以Q为3价。 题组
6、二题组二“非立方系非立方系”晶体结构分析应用晶体结构分析应用 4.某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三 种粒子数之比是 A.394 B.142 C.294 D.384 C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为142。 5.(2019苏州高三月考)已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如图,则LaNin中n _。5 所以n5。 6.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。 则该化合物的化学式为_。 CuH 7.(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子 是分层排布的,下图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原 子投影在同一平面上。则硼化镁的
7、化学式为_。 MgB2 解析每个Mg周围有6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为 MgB2。 (2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状 结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为_。 解析从图可看出,每个 单元中,都有一个B和一个O完 全属于这个单元,剩余的2个O分别被两个结构单元共用,所以BO 1(12/2)12,化学式为 。 8.已知如图所示晶体的硬度很可能比金刚石大,且原子间以单键结合, 则根据图确定该晶体的化学式为 。 B3A4 9.天然硅酸盐组成复杂,阴离子的基本结构单元是 四面体,如图(a), 通过共用顶角氧离子可形成链状、网状等结构,图(b)为一种无限
8、长双链 的多硅酸根,其中Si与O的原子数之比为_,化学式为_ (用n代表聚合度)。 25.5 解析n个SiO2通过共用顶点氧离子可形成双链结构,找出重复的结构单 元,如图: , 返回 考点二晶体类型与微粒间作用力 知识梳理夯基础 1.不同晶体的特点比较 离子晶体金属晶体分子晶体原子晶体 概念 阳离子和阴离 子通过离子键 结合而形成的 晶体 通过金属离子 与自由电子之 间的较强作用 形成的晶体 分子间以分子 间作用力相结 合的晶体 相邻原子间以共 价键相结合而形 成空间网状结构 的晶体 晶体微粒阴、阳离子 金属阳离子、 自由电子 分子原子 微粒之间 作用力 离子键金属键分子间作用力共价键 物 理
9、 性 质 熔、沸点较高 有的高(如铁)、 有的低(如汞) 低很高 硬度硬而脆有的大、有的小小很大 溶解性 一般情况下, 易溶于极性溶 剂(如水),难 溶于有机溶剂 钠等可与水、醇 类、酸类反应 极性分子易 溶于极性溶 剂;非极性 分子易溶于 非极性溶剂 不溶于任 何溶剂 2.晶体类别的判断方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断 由阴、阳离子形成的离子键构成的晶体为离子晶体;由原子形成的共价 键构成的晶体为原子晶体;由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子 晶体;由金属阳离子、自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体。 (2)依据物质的分类判断 活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2
10、等)、强碱(如NaOH、KOH 等)、绝大多数的盐是离子晶体。 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有 的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体。 常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物 类原子晶体有SiC、SiO2、AlN、BP、CaAs等。 金属单质、合金是金属晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 不同类型晶体熔点大小的一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。金 属晶体的熔点差别很大,如钨、铂等熔点很高,铯等熔点很低。 (4)依据导电性判断 离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电。 原子晶体一般为非导体。 分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性
11、非金属 氢化物)溶于水时,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 一般情况下,硬度:原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体多数硬度 大,但也有较小的,且具有较好的延展性。 3.晶体熔、沸点的比较 (1)原子晶体 如熔点:金刚石碳化硅晶体硅。 (2)离子晶体 一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子间的作用力就 越强,离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgONaClCsCl。 (3)分子晶体 分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶 体熔、沸点反常得高,如H2OH2TeH2SeH2S。 组成和结构相似的分
12、子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如 SnH4GeH4SiH4CH4。 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CON2。 在同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低,如正戊烷异戊烷。 (4)金属晶体 金属离子半径越小,所带电荷数越多,其金属键越强,熔、沸点就越高, 如熔、沸点:NaMgKClRbClCsCl,其原因为 _ _。 解析D组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。 D组晶体都为离子晶体,r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs),在离子所带 电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高 题组二晶体熔、沸点的比较题组二晶体熔、沸点的比较
13、3.下列分子晶体中,关于熔、沸点高低的叙述正确的是 A.Cl2I2B.SiCl4CCl4 C.NH3PH3D.C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3 解析A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大 的熔、沸点高; C项属于分子结构相似的情况,但分子间存在氢键的熔、沸点高; D项属于分子式相同,但分子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高。 4.(2020宿迁高三模拟)离子晶体熔点的高低取决于离子所带电荷和离子 半径。判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 A.KClNaClBaOCaOB.NaClKClCaOBaO C.CaOBaONaClKClD.Ca
14、OBaOKClNaCl 解析离子晶体中,离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,晶 体熔、沸点越高。 5.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是 A.O2、I2、Hg B.CO、KCl、SiO2 C.Na、K、Rb D.Na、Al、Mg 解析A中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故A错; B中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故B 正确; C中Na、K、Rb价电子数相同,其原子半径依次增大,金属键依次减弱, 熔点逐渐降低,故C错; D中Na、Mg、Al价电子数依次增多,原子半径逐渐减小,金属键依次增 强,熔点逐渐升高,故D错误。 题组三和晶体类型有关的熔、
15、沸点比较简答集训题组三和晶体类型有关的熔、沸点比较简答集训 6.氯化铝的熔点为190 ,而氟化铝的熔点为1 290 ,导致这种差异的 原因为_。 7.CuO的熔点比CuS的高,原因是_ _。 8.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低,原因是_ _ _。 AlCl3是分子晶体,而AlF3是离子晶体 氧离子半径小于硫离子半径,所以 CuO的离子键强,晶格能较大,熔点较高 邻羟基苯甲醛 形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛形成分子间氢键,分子间氢键使分子 间作用力更大 9.硅烷(SinH2n2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这 种变化关系的原因是_ _。 同是分子晶体,硅烷的相对分子质
16、量越大,分子间 范德华力越强(或其他合理答案) 10.C2H6和N2H4分子中均含有18个电子,它们的沸点相差较大,主要原因 是_。 N2H4分子之间存在氢键 11.一些氧化物的熔点如下表所示: 氧化物Li2OMgOP4O6SO2 熔点/1 5702 80023.875.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因:_ _。 Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、 SO2为分子晶体。晶格能:MgOLi2O,分子间作用力:P4O6SO2 返回 考点三常见晶体的结构 知识梳理夯基础 1.原子晶体 (1)金刚石晶体中,每个C与相邻 个C形成共价键,CC键之间的夹角 是10928,最小的环是 元环。含有1 m
17、ol C的金刚石中,形成的共 价键是 mol。 (2)SiO2晶体中,每个Si原子与 个O原子成键,每个O原子与 个硅原 子形成共价键,最小的环是 元环,在“硅氧”四面体中,处于中心 的是 原子,1 mol SiO2中含有 mol SiO键。 4 六 2 4 十二 2 Si4 2.分子晶体 (1)干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个。 (2)冰晶体中,每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成 mol“氢键”。 12 4 2 3.离子晶体 (1)NaCl型:在晶体中,每个Na同时吸引 个Cl,每个Cl同时吸引_ 个Na,配位数为 。每
18、个晶胞含 个Na和 个Cl。 (2)CsCl型:在晶体中,每个Cl吸引 个Cs,每个Cs吸引 个Cl, 配位数为 。 66 644 88 8 4.石墨晶体 石墨层状晶体中,层与层之间的作用是 ,平均每个正六边 形拥有的碳原子个数是 ,C原子采取的杂化方式是 。 分子间作用力 2 sp2 5.金属晶体的四种堆积模型分析 堆积模型简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方 最密堆积 晶胞 配位数681212 原子半径(r)和晶胞边 长(a)的关系 2ra 一个晶胞内原子数目1224 常见金属Po( )Na、K、FeMg、Zn、TiCu、Ag、Au 1.按要求回答问题: (1)在金刚石晶体中
19、最小碳环含有_个C原子;每个C原子被_个最 小碳环共用。 (2)在干冰中粒子间作用力有_。 (3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为_。 (4)在NaCl晶体中,每个Na周围有_个距离最近且相等的Na,每个 Na周围有_个距离最近且相等的Cl,其立体构型为_。 (5)在CaF2晶体中,每个Ca2周围距离最近且等距离的F有_个;每个 F周围距离最近且等距离的Ca2有_个。 深度思考 612 共价键、范德华力 2NA 6 12 正八面体形 8 4 2.金属晶胞中原子空间利用率的计算: (1)简单立方堆积 如图所示,设原子半径为r,则立方体的棱长为_,V球_,V晶胞 _,空间利用率为_。 2
20、r 8r3 52% (2)体心立方堆积 如图所示,设原子半径为r,则体对角线c为_,面对角线b为_(用a 表示),a_(用r表示),空间利用率为_。 4r 68% (3)六方最密堆积 如图所示,设原子半径为r,则棱长为 (用r表示,下同),底面面积S ,h ,V晶胞 ,空间利用率为 。 2r 74% (4)面心立方最密堆积 如图所示,设原子半径为r,则面对角线为_(用r表示),a_(用r 表示),V晶胞_(用r表示),空间利用率为_。 4r 74% 题组一晶胞中原子半径及空间利用率的计算题组一晶胞中原子半径及空间利用率的计算 1.用晶体的X-射线衍射法对Cu的测定得到以下结果:Cu的晶胞为面心
21、立 方最密堆积(如下图),已知该晶体的密度为9.00 gcm3,晶胞中该原子 的配位数为 ;Cu的原子半径为_ _cm(阿伏加德罗常数为NA,要求列式计算)。 递进题组练能力 12 108 2.2016全国卷,37(5)GaAs的熔点为1 238 ,密度为 gcm3,其 晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键键 合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1,原子半径分 别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体 积占晶胞体积的百分率为 。 原子晶体共价 解析GaAs的熔点很高,则其晶体类型为原子晶 体,Ga和As以共价
22、键键合。由晶胞结构可知一个 晶胞中含有As、Ga原子的个数均为4,则晶胞的体 题组二和俯视图有关的晶体结构分析题组二和俯视图有关的晶体结构分析 3.碳的第三种同素异形体金刚石,其晶胞如图丁所示。已知金属钠 的晶胞(体心立方堆积)沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图A所示, 则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图_(从 AD图中选填)。 D 4.Fe的一种晶体如甲、乙所示,若按甲虚线方向切乙得到的AD图中正 确的是_(填字母)。 铁原子的配位数是_,假设铁原子的半径是r cm,该晶体的密度是 gcm3,则铁的相对原子质量为_(设阿伏加德罗常数的值为 NA)。 A 8 解析图甲为
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