2021届高考新课改化学一轮复习全程考点透析（38）晶体结构与性质.ppt

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1、考纲要求考纲要求:1.了解晶体的了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。微粒间作用力的区别。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。了解分子晶体结构与性质的关系。4.了了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。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。了解金属晶体常见金属的一些物理性质。了

2、解金属晶体常见的堆积方式。的堆积方式。6.了解了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。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。项目项目晶体晶体非晶体非晶体结构特征结构特征结构微粒在三维空间里结构微粒在三维空间里呈呈_排列排列结构微粒结构微粒_排列排列性质性质特征特征自范性自范性_熔点熔点_异同表现异同表现_区别区别方法方法熔点法熔点法_熔点熔点_熔点熔点X-射线射线对固体进行对固体进行_实验实验一、晶体和晶胞一、晶体和晶胞1.晶体晶体(1)晶体与非晶体晶体与非晶体无序无序有有无无固定固定不固定不固定各向异性各向异性无各向异性无各向异性周期性有序周期性有序有固定有

3、固定无固定无固定X-射线衍射射线衍射(2)获得晶体的三种途径获得晶体的三种途径_物质凝固。物质凝固。_物质冷却不经液态直接凝固物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华)。溶质从溶液中溶质从溶液中_。熔融态熔融态气态气态析出析出 (1)概念：描述晶体结构的概念：描述晶体结构的_。 (2)晶体中晶胞的晶体中晶胞的排列排列“无隙并置无隙并置” “无隙无隙”：相邻晶胞之间没有：相邻晶胞之间没有_。 “并置并置”：所有晶胞都是：所有晶胞都是_排列、排列、_相同。相同。 (3)晶胞中粒子数目的计算晶胞中粒子数目的计算均摊法均摊法 晶胞任意位置上的一个原子如果是被晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有个晶

4、胞所共有,那么那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是每个晶胞对这个原子分得的份额就是 。2.晶胞晶胞基本单元基本单元任何间隙任何间隙平行平行取向取向(1)定义：定义：_形成形成 1 mol 离子晶体释放的能量，离子晶体释放的能量，通常取正值。单位通常取正值。单位：_。 离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。 离子的半径：离子的半径越离子的半径：离子的半径越_，晶格能越大。，晶格能越大。 (3)与离子晶体性质的关系与离子晶体性质的关系 晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，形成的离

5、子晶体越形成的离子晶体越_，且熔点越，且熔点越_，硬度越，硬度越_。(2)影响因素影响因素大大小小稳定稳定高高大大3.离子晶体的晶格能离子晶体的晶格能气态离子气态离子kJmol1晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体构成粒子构成粒子_金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子_粒子间的相粒子间的相互作用力互作用力_硬度硬度_有的很大，有的很大，有的很小有的很小较大较大熔、沸点熔、沸点较低较低_有的很高，有的很高，有的很低有的很低较高较高溶解性溶解性相似相溶相似相溶难溶于任难溶于任何溶剂何溶剂难溶于常难溶于常见溶剂见溶剂大多易溶于水大多易溶于水等极性溶剂等

6、极性溶剂二、常见晶体类型二、常见晶体类型分子分子原子原子阴、阳离子阴、阳离子1.四种晶体的比较四种晶体的比较分子间分子间作用力作用力金属键金属键离子键离子键较小较小很大很大共价键共价键很高很高晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体导电、传导电、传热性热性一般不导一般不导电，有的溶电，有的溶于水后导电于水后导电一般不具一般不具有导电性有导电性电和热的电和热的良导体良导体晶体不导电，在晶体不导电，在水溶液中或熔水溶液中或熔融状态下导电融状态下导电物质类别物质类别及实例及实例大多数非金大多数非金属单质、气态属单质、气态氢化物、酸、氢化物、酸、非金属氧化非金属

7、氧化物物(SiO2 除除外外)、绝大多、绝大多数有机物数有机物(有有机盐除外机盐除外)部分非金属部分非金属单质单质(如金如金刚石、硅、刚石、硅、晶体硼晶体硼)，部，部分非金属化分非金属化合物合物(如如SiC、SiO2)金属单质金属单质与合金与合金(如如Na 、 Al 、Fe、青铜、青铜)金属氧化物金属氧化物( 如如K2O 、 Na2O) 、强碱强碱(如如 KOH、NaOH)、绝、绝大部大部分盐分盐(如如 NaCl)（续表）（续表）2.晶体熔、沸点的比较晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体不同类型晶体的熔、沸点

8、高低的一般规律：原子晶体_离子晶体离子晶体_分子晶体。分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种晶体类型晶体熔、沸点的比较同种晶体类型晶体熔、沸点的比较 原子晶体原子晶体比较共价键比较共价键强弱。强弱。原子半径越小原子半径越小键长越短键长越短键能越大键能越大共价键越强共价键越强熔、熔、沸点越高。如熔点：金刚石沸点越高。如熔点：金刚石_碳化硅碳化硅_晶体硅。晶体硅。离子晶体离子晶体比较离子键强弱或晶格能大小。比较离子键强弱或晶格能大小。a.一般来说，阴、阳离子所带电荷数越

9、多一般来说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子半径越小，则离子间的作用力就越大，其离子晶体的熔、沸点就越高。则离子间的作用力就越大，其离子晶体的熔、沸点就越高。如如熔点：熔点：MgO_NaCl_CsCl。b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。分子晶体分子晶体比较分子间作用力大小。比较分子间作用力大小。a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如沸点分子晶体熔

10、、沸点反常地高。如沸点H2O_H2Te_H2Se_H2S。b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如沸点越高，如 SnH4_GeH4_SiH4_CH4。c.组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近)，分子的，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如极性越大，其熔、沸点越高，如 CO_N2，CH3OH_CH3CH3。 d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如熔、沸点：如熔、沸点：CH3CH2CH2CH2CH3_CHCH3CH3CH2CH3_CCH3CH3C

11、H3CH3。 金属晶体金属晶体比较金属键比较金属键的强弱。的强弱。 金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。如溶、沸点：金属熔、沸点就越高。如溶、沸点：Na_Mg_Al。MgNa，错误；，错误；B 项，键长越短，项，键长越短，共价键越强，硬度越大，键长共价键越强，硬度越大，键长 CCCSi碳化硅碳化硅晶体硅，正确；晶体硅，正确；C 项，组成和结构相项，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔点越高，则晶体熔点由低到高顺序为高，则晶体熔点

12、由低到高顺序为 CF4CCl4CBr4CI4，正确；，正确；D 项，所带电荷数相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，项，所带电荷数相同的离子，离子半径越小，晶格能越大，离子半径：离子半径：FClBrNaClNaBrNaI，正确。正确。答案：答案：A比较物质的熔、沸点高低的方法比较物质的熔、沸点高低的方法1、首先看物质的状态，一般情况下，固体液体气、首先看物质的状态，一般情况下，固体液体气体；二是看物质所属类型，一般情况下，原子晶体离子晶体；二是看物质所属类型，一般情况下，原子晶体离子晶体分子晶体。体分子晶体。 2、同类型晶体熔、沸点比较思路：、同类型晶体熔、沸点比较思路： (1)原子晶体原子晶

13、体 原子半径越小原子半径越小键长越短键长越短键能越大键能越大熔、沸点越高熔、沸点越高 如熔点如熔点:金刚石金刚石碳化硅碳化硅硅。硅。 (2)离子晶体离子晶体 一般地说一般地说,离子所带的电荷数越多离子所带的电荷数越多,离子半径越小离子半径越小,熔、熔、沸点就越高沸点就越高,如熔点如熔点:MgONaClCsCl。 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定形成的离子晶体越稳定,熔点越高熔点越高,硬度越大。硬度越大。 (3)分子晶体分子晶体 具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如熔、沸具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如熔、

14、沸点点:H2OH2TeH2SeH2S。 组成和结构相似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大相对分子质量越大,熔、熔、沸点越高沸点越高,如熔、沸点如熔、沸点:SnH4GeH4SiH4CH4。 组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近),分子分子的极性越大的极性越大,其熔、沸点越高其熔、沸点越高,如熔、沸点如熔、沸点:CON2。 对于烷烃的同分异构体对于烷烃的同分异构体,支链越多支链越多,熔、沸点越低。熔、沸点越低。 (4)金属晶体金属晶体 金属离子半径越小金属离子半径越小,价电子数越多价电子数越多,其金属键越强其金属键越强,金属熔、金属熔、沸

15、点越高沸点越高,如熔、沸点如熔、沸点:NaMg液态物质的沸点液态物质的沸点气态物质气态物质的沸点的沸点,如硫的沸点比溴大如硫的沸点比溴大,溴的沸点比二氧化碳大等。溴的沸点比二氧化碳大等。1.现有几组物质的熔点现有几组物质的熔点( )数据：数据：据此回答下列问题：据此回答下列问题： (1)A 组属于组属于_晶体，其熔化时克晶体，其熔化时克服的微粒间作用力服的微粒间作用力是是_。A组组B组组C组组D组组金刚石：金刚石：3550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：硅晶体：1410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：硼晶体：2300 K：64 HBr：89 RbCl

16、：718 二氧化硅：二氧化硅：1723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 (2)B 组晶体共同的物理性质是组晶体共同的物理性质是_(填序号填序号)。 有金属光泽有金属光泽 导电性导电性 导热性导热性 延展性延展性 (3)C 组中组中 HF 熔点反常是由于熔点反常是由于_。 (4)D 组晶体可能具有的性质是组晶体可能具有的性质是_(填序号填序号)。 硬度小硬度小 水溶液能导电水溶液能导电 固体能导电固体能导电 熔融状态能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为，其原因为_。 答案：答案：(1)原子原子 共价

17、键共价键(2)(3)HF 分子间能形成氢键分子间能形成氢键(或或 HF 分子间存在氢键分子间存在氢键)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高点就越高2.(2018 年江苏南京模拟年江苏南京模拟)(1)碳化硅碳化硅(SiC)是一种晶体，具有是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体中：晶体硅；硝酸钾；金刚石；碳化硅；下列各种晶体中：晶

18、体硅；硝酸钾；金刚石；碳化硅；干冰；冰。它们的熔点由高到低的顺序是干冰；冰。它们的熔点由高到低的顺序是_(填填序号序号)。(2)继继 C60 后，科学家又合成了后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：。请解释如下现象：熔点熔点 Si60N60C60，而破坏分子所需要的能量，而破坏分子所需要的能量 N60C60Si60，其原因是其原因是_。解析：解析：(1)题给晶题给晶体属于原子晶体的是，属于离子晶体属于原子晶体的是，属于离子晶体的是，属于分子晶体的是。一般来说，原子晶体的熔体的是，属于分子晶体的是。一般来说，原子晶体的熔点离子晶体的熔点分子晶体的熔点。对于原子晶体，键长：点离子晶体

19、的熔点分子晶体的熔点。对于原子晶体，键长：SiSiSiCCC；相应键能：；相应键能：SiSiSiCCC。故。故它们的熔点大小顺序为金刚石碳化硅晶体硅。它们的熔点大小顺序为金刚石碳化硅晶体硅。(2)熔点与分熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。 答案：答案：(1)(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力间作用力(或范德华力或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素原子半径；而

20、破坏分子需断开化学键，元素原子半径越小，其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故越小，其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为破坏分子需要的能量大小顺序为 N60C60Si60考点二考点二 晶胞与典型晶体模型及相关计算晶胞与典型晶体模型及相关计算考向考向1 对晶胞结构的考查对晶胞结构的考查 典例典例3(2018 年河北衡水模拟年河北衡水模拟)CaC2 晶体的晶胞结构与晶体的晶胞结构与NaCl 晶体的相似晶体的相似(如图所示如图所示)，但，但 CaC2 晶体中由于哑铃形的晶体中由于哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于

21、CaC2 晶体的说法晶体的说法中正确的是中正确的是( )。考向考向 2 晶胞中粒子个数的计算晶胞中粒子个数的计算典例典例 4(2018 年宁夏银川校级期中年宁夏银川校级期中)某物质的晶体中含某物质的晶体中含 A、B、C 三种元素，其排列方式如图所示三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的其中前后两面心上的 B原子未画出原子未画出)，晶胞中，晶胞中 A、B、C 的原子个数比为的原子个数比为( )。A.1 3 1 B.2 3 1 C.2 2 1 D.1 3 3答案：答案：A均推法计算晶胞组成均推法计算晶胞组成(1)平行六面体形晶胞中粒子数目的计算平行六面体形晶胞中粒子数目的计算考向考向3晶

22、胞的密度及微粒间距离的计算晶胞的密度及微粒间距离的计算典例典例5短周期元素短周期元素 X、Y 的价电子数相同，且原子序数之的价电子数相同，且原子序数之比等于比等于 1 2；元素；元素 Z 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为部排满电子，且最外层电子数为 2。Y 与与 Z 所形成化合物晶体所形成化合物晶体的晶胞如图所示，该化合物的化学式为的晶胞如图所示，该化合物的化学式为_。其晶胞边。其晶胞边长为长为 540.0 pm，密度为，密度为_ gcm3(列式并计算列式并计算)。晶体密度和晶体中微粒间距离的计算晶体密度和晶体中微粒间距离的计

23、算若若 1 个晶胞中含有个晶胞中含有 x 个微粒，则个微粒，则 1 mol 晶胞中含有晶胞中含有 x mol微粒，其质量为微粒，其质量为 xM g(M 为微粒的相对为微粒的相对“分子分子”质量质量)；1 个晶个晶胞的质量为胞的质量为a3 g(a3 为晶胞的体积，为晶胞的体积，为晶胞的密度为晶胞的密度)，则，则1 mol晶胞的质量为晶胞的质量为a3NA g，因此有，因此有 xMa3NA。(1)计算晶体密度的方法计算晶体密度的方法(2)计算晶体中微粒间距离的方法计算晶体中微粒间距离的方法。晶体结构的相关计算晶体结构的相关计算1.晶胞质量晶胞占有的微粒的质量晶胞占有的微粒数晶胞质量晶胞占有的微粒的质量晶胞占有的微粒数MNA2.空间利用率空间利用率晶胞微粒占有的体积晶胞微粒占有的体积晶胞体积晶胞体积。图图 1图图 2图图 3 4.(1)(2017 年新课标年新课标卷节选卷节选)经经 X 射线衍射测得化合物射线衍射测得化合物 R的晶体结构，其局部结构如图所示。的晶体结构，其局部结构如图所示。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知 Ge 单晶的晶单晶的晶胞参数胞参数 a565.76 pm，其密度为，其密度为_ gcm3(列出计算式即可列出计算式即可)。THANKS