2021版江苏新高考选考化学(苏教版)一轮复习教师用书:选修 3 第三单元 晶体的结构与性质 .doc
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1、第三单元晶体的结构与性质学习任务1晶体的组成与性质一、晶体1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)溶质从溶液中析出。3晶胞(1)概念:描述晶体结构特征的基本重复单位。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞平行排列、取向相同。二、四种类型晶体的比较类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成微粒分子原子金属阳离子、自由电
2、子阴、阳离子微粒间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大,有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何常见溶剂难溶(有的能发生反应)大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性固态、熔融态一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融状态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、N
3、aOH)、绝大部分盐(如NaCl)三、晶体熔、沸点的比较1不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。(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。2同种类型晶体熔、沸点的比较(1)原子晶体如熔点:金刚石碳化硅硅。(2)离子晶体一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,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:MgOMgCl2NaClCsCl。(3)分子晶体分子间作用力越大,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H2OH2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子
4、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、CH3OHCH3CH3。同分异构体物质中支链越多,熔、沸点越低。例如:CH3CH2CH2CH2CH3(4)金属晶体金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgAl。1判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过X射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体。()(2)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(3)在晶体中只要有阳离子就一
5、定有阴离子。()(4)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(5)离子晶体一定都含有金属元素。()(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。()(7)固态物质一定是晶体。()(8)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。()(9)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2下列物质:水晶冰醋酸氧化钙白磷晶体氩氢氧化钠铝金刚石过氧化钠碳化钙碳化硅干冰过氧化氢(1)属于原子晶体的化合物:_。(2)直接由原子构成的晶体:_。(3)直接由原子构成的分子晶体:_。(4)由极性分子构成的晶体是_,含有非极性键的离子晶体是_,属于分子晶体的单质
6、是_。答案:(1)(2)(3)(4) (1)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。(2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含有阴离子,如金属晶体。(3)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如Na的熔点为98 ,尿素的熔点为132.7 。 3(1)O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。(2)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于_晶体。(3)Mg、Si、Cl的单
7、质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是_(填化学式)。解析:(1)H2O、H2O2均属于分子晶体而NaH属于离子晶体。(2)Fe(CO)5的熔、沸点低,为分子晶体。(3)硅属于原子晶体、Mg属于金属晶体、Cl2为分子晶体,因此熔点由高到低的排列顺序是Si、Mg、Cl2。答案:(1)分子晶体离子晶体(2)分子(3)Si、Mg、Cl2提升一晶体类型的判断1下列数据是对应物质的熔点(),据此作出的下列判断中错误的是()Na2ONaClAlF3AlCl39208011 291190BCl3Al2O3CO2SiO21072 073571 723A.铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体B表中只有BCl3和
8、干冰是分子晶体C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析:选B。从表中各物质的熔点可以看出,AlCl3、BCl3、CO2形成的晶体均是分子晶体。2现有几组物质的熔点()数据:A组B组C组D组金刚石:3 550Li:181 HF:83 NaCl:801 硅晶体:1 410Na:98 HCl:115 KCl:776 硼晶体:2 300K:64 HBr:89 RbCl:718 二氧化硅:1 723Rb:39HI:51 CsCl:645 据此回答下列问题:(1)A组属于_晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光
9、泽导电性导热性 延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小 水溶液能导电固体能导电 熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl,其原因为_。解析:(1)根据表中数据知A组熔点很高,属原子晶体,是由原子通过共价键形成的;(2)B组为金属晶体,具有四条共性;(3)HF中存在分子间氢键,故其熔点反常;(4)D组属于离子晶体,具有两条性质;(5)D组属于离子晶体,其熔点与离子键的强弱有关。答案:(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗更多能量(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D
10、组晶体都为离子晶体,r(Na)r(K)r(Rb)SiH4GeH4SnH4BKClNaClMgCl2MgOCMgBr2SiCl4BND金刚石晶体硅钠解析:选D。A项物质均为结构相似的分子晶体,其熔点取决于分子间作用力的大小,一般来说,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力也越大,故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序;B项物质均为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小,一般来说,离子的半径越小,电荷越多,离子键的键能就越大,故B项各物质熔点也应为升高顺序;C项SiCl4为分子晶体,MgBr2为离子晶体,BN为原子晶体,故SiCl4的熔点最低;D项,原子晶体的熔点取决于共价键的键
11、能,键能与键长成反比,金刚石CC键的键长更短些,所以金刚石的熔点比晶体硅高,原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高,则金刚石和晶体硅的熔点比钠的高。4(1)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO_FeO(填“”或“”)。(2)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_。解析:(1)NiO、FeO都为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于离子键的强弱,离子半径越大,熔点越低。(2)硅烷是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高。答案:(1)(2)硅烷的相对分子质量越大,
12、分子间作用力越强,沸点越高对于物质熔、沸点的判断,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,一般是原子晶体离子晶体分子晶体(注意不是绝对的,如氧化铝的熔点大于晶体硅),结构类型相同再根据相应规律进行判断。同类型晶体熔、沸点比较思路为原子晶体:共价键键能键长原子半径;分子晶体:分子间作用力相对分子质量;离子晶体:离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。 学习任务2常见晶体结构模型的微观结构分析1典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合,形成正四面体结构(2)键角均为109.5(3)最小碳环由6个C原子组成且6个原子不在同一平面内(4)每个
13、C参与4个CC键的形成,C原子数与CC键数之比为12SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,n(Si)n(O)12(3)最小环上有12个原子,即6个O,6个Si分子晶体干冰(1)每8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个离子晶体NaCl型(1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有6个,每个Na周围等距且紧邻的Na有12个(2)每个晶胞中含4个Na和4个ClCsCl型(1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有8个,每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)
14、有6个(2)如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs、1个Cl2.晶胞中微粒的计算方法均摊法均摊法1下图为三种离子晶体晶胞示意图(阳离子,阴离子),以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子晶体的组成表达式:A_、B_、C_。解析:在A中,含M、N的个数相等,故组成表达式为MN;在B中,含M:41(个),含N:424(个),N(M)N(N)13,故组成表达式为MN3;在C中,含M:4(个),含N为1个,故组成表达式为MN2。答案:MNMN3MN22下列是几种常见的晶胞结构,请填写晶胞中含有的粒子数。ANaCl(含_个Na,_个Cl)B干冰(含_个CO2)CCaF2(含_个Ca2,_个F)D金刚石(
15、含_个C)答案:A.44B4C48D8 (1)在晶胞微粒个数的计算过程中,不要形成思维定式,不能对任何形状的晶胞都使用上述计算方法。不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子是被几个晶胞共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共用。(2)判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时,要注意运用三维想象法。例如:NaCl晶体中,Na周围等距且紧邻的Na数目(Na用“。”表示):每个面上都有4个,共计12个。 提升一晶胞的结构1(1)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数
16、为_,该材料的化学式为_。(2)Mg与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是_。解析:(1)一个晶胞中M原子的个数为12912;一个晶胞中C60的个数为864,M与C60的个数比为31,故该材料的化学式为M3C60。答案:(1)12M3C60(2)212(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以_相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献_个原子。(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为_,该功能陶瓷的化学式为_。(3)元素X位于第4周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且
17、最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。在1个晶胞中,X离子的数目为_。该化合物的化学式为_。解析:(1)单质硅与金刚石都属于原子晶体,其中原子与原子之间以共价键结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献63个原子。(2)B原子半径大于N原子半径,所以白球是B原子,灰球是N原子。其中B原子的个数是182,N原子的个数是142。所以该物质的化学式是BN。(3)X的核外电子排布式为Ar3d104s2,则X为锌,Y的核外电子排布式为Ne3s23p4,则Y为硫。1个晶胞中X离子数目为864,Y的离子数目为4,X与Y的离子数目比为11,则该化合物
18、的化学式为ZnS。答案:(1)共价键3(2)2BN(3)4ZnS提升二晶胞的计算3(1)立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为_gcm3(列式并计算),a位置S2与b位置Zn2之间的距离为_pm。(2)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A和B的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_;D的配位数为_;列式计算该晶体的密度:_gcm3。解析:(1)用均摊法算出每个晶胞中含4个Zn2
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