第三章　晶体结构与性质 总结课件PPT

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第三章　晶体结构与性质本章总结构建·知识网络总结·专题提升1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)共价晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。晶体类型的5种判断方法2．依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等)、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。(3)常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。(4)金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。3．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上(但也有特例，如CaO、MgO熔点达到2 613 ℃、2 800 ℃以上)。(2)共价晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。4．依据导电性判断(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。(2)共价晶体一般为非导体。(3)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。(4)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且脆。共价晶体硬度大。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。注意：(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190 ℃)。(4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。(3)Si、Mg、Cl2晶体的熔点由高到低的排列顺序是____________。(4)①在水中的溶解性：NH3____CH4(填“＞”“＜”，下同)。②晶体熔点的高低：SiO2____干冰。③晶体熔点的高低：NaF____MgO。④金属键的强弱：Li____K。【答案】(1)金属　(2)bd　(3)Si＞Mg＞Cl2　(4)①＞　②＞　③＜　④＞晶体的熔、沸点比较晶体熔、沸点高低的判断方法四种晶体熔、沸点的高低，取决于组成晶体的粒子间作用力的大小，粒子间作用力越大，晶体的熔、沸点就越高；粒子间的作用力越小，其熔、沸点就越低，具体有以下规律：一般来说，不同晶体类型的物质的熔、沸点存在如下关系：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。同类晶体熔、沸点的比较如下：(1)分子晶体：熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小，而分子间作用力与其相对分子质量的大小及分子的极性有关。①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高。②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子的极性越大，其熔、沸点就越高。③同分异构体的比较。一般是支链越多，熔、沸点越低。结构越对称，沸点越低。例如，沸点：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。④氢键的影响。若分子间可以形成氢键，则分子间作用力比结构相似的同类物质大，熔、沸点较高。例如，沸点：HF＞HI＞HBr＞HCl。(2)共价晶体：熔、沸点的高低取决于共价键的强弱，键能越大，键长越小，共价键越强，熔、沸点就越高。例如，熔、沸点：金刚石＞金刚砂(SiC)＞晶体硅。(3)离子晶体。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。(4)金属晶体。①熔、沸点的高低取决于金属键的强弱，离子半径越小，阳离子所带的电荷越多，金属键越强，其熔、沸点就越高。例如，熔点：Al＞Mg＞Na。②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。　　　　下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是 (　　)①O2、I2、Hg　②CO、KCl、SiO2　③Na、K、Rb　④Na、Mg、AlA．①③ B．①④C．②③ D．②④【答案】D【解析】①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，①错误；②中SiO2为共价晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，②正确；③中Na、K、Rb价层电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，③错误；④中Na、Mg、Al价层电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，④正确。晶胞的化学组成与有关计算(2)类型：①长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。或②非长方体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如图所示的正三棱柱形晶胞中：2．晶体密度及微粒间距离的计算4．晶胞中所求目标原子坐标参数确定的思维模板　　　　完成下列空白：(1)氧与钠所形成的一种离子化合物Na2O晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。 (2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。   ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 ②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝______________nm。 (3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，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 g·mol－1和MAs g·mol－1，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__________________。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为__________ g·cm－3(列出计算式即可)。(5)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，Zn原子核外电子排布式为_________。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为____________g·cm－3(列出计算式)。典练·素养提升素养解读　原子结构主要影响物质的化学性质，分子空间构型和晶体结构主要影响物质的物理性质。通过对比各类晶体的组成微粒、微粒间的作用力的不同及它们分别对物质的熔沸点、硬度等性质的影响的不同，还有有关晶体晶胞的计算的学习，可逐步培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等学科核心素养。通过运用分类法、对比法对宏观物质进行分类，从各类晶体的结构、组成微粒、微粒间的作用力的关系的认识，培养宏观辨识与微观探析等学科核心素养。通过对晶体晶胞的相关计算学习，培养变化观念与平衡思想等学科核心素养。1．通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示：下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是 (　　)A．在氯化钠晶体中每个Cl－周围同时吸引6个Na＋，在氯化铯晶体中每个Cl－周围同时吸引8个Cs＋B．熔化二氧化硅晶体时破坏了分子间作用力C．二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键D．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，但它们的物理性质不同【答案】B【解析】在氯化钠晶体中每个Cl－周围同时吸引6个Na＋，在氯化铯晶体中每个Cl－周围同时吸引8个Cs＋，A正确；晶体模型对应的物质熔化时破坏共价键说明该晶体属于共价晶体，B错误；二氧化碳分子晶体中，不仅存在分子间作用力，且构成分子的原子之间可形成化学键，如CO2含有C==O键，C正确；氯化钠和氯化铯为离子晶体，二氧化碳为分子晶体，它们具有不同的物理性质，D正确。2．(变化观念与平衡思想)利用CuSO4和NaOH制备的Cu(OH)2检验醛基时，生成红色的Cu2O，其晶胞结构如图所示。3．(变化观念与平衡思想)氮化硼晶体有多种结构，其中立方氮化硼具有金刚石的结构(如图)。若晶胞边长为a nm，晶胞中N原子位于B原子所形成的正四面体的体心，则B—N键的键长为_______nm，这种氮化硼晶体的密度为_______g/cm3。(用含有a和NA的代数式表示)4．(变化观念与平衡思想)如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是 (　　)【答案】B【解析】图中1个灰球周围有6个白球，1个白球周围有3个灰球，灰球与白球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，A不符合题意；图中1个灰球周围有6个白球，1个白球周围有2个灰球，灰球与白球数目之比＝2∶6＝1∶3，化学式应为AX3，B符合题意；图中1个灰球周围有4个白球，1个白球周围有4个灰球，灰球与白球数目之比＝4∶4＝1∶1，化学式应为AX，C不符合题意；图中1个白球周围有6个灰球，1个灰球周围有3个白球，白球与灰球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，D不符合题意。A．Fe(CO)5中中心原子的价电子数与配体提供的电子总数之和为12B．Fe(CO)5中Fe元素的化合价为0C．Fe(CO)5属于分子晶体D．反应Fe(CO)5===Fe＋5CO↑中形成了新化学键【答案】A【解析】Fe(CO)5中中心原子Fe的价层电子数为8，配体CO提供的电子总数为2×5＝10，两者的和为18，A错误。6．(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想)CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示：则与A距离最近且相等的X有____个，M的坐标是_____；若晶胞参数是r pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是_____g/cm3。对话·命题专家　　　　Zn与S形成晶胞结构如图所示，晶体密度为ρ g/cm3，则晶胞中距离最近的Zn、S之间的核间距离是______________pm。(NA表示阿伏加德罗常数，用含ρ、NA等的代数式表示)①计算晶体密度的方法。②计算晶体中微粒间距离的方法。(2)方法技巧：本题运用归纳法、概括法进行分析总结而得出答案。　　　　配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银沉淀的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3：__________； CoCl3·5NH3：__________； CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：__________。 (2)后两种物质组成相同而颜色不同的原因是_______________。 (3)上述配合物中，中心离子的配位数都是________。 解题策略：(1)解题步骤：先确定中心离子所带电荷数，再确定配体的个数(一般等于中心离子所带电荷数的2倍)，最后根据所结合的阴离子带电荷，使整个配合物呈电中性，写出配合物的化学式。(2)方法技巧：本题运用归纳法、概括法进行分析总结而得出答案。答案：(1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl　(2)它们结构不同　(3)6