高考化学一轮复习 第3讲 晶体结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

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1、选选修修3 3物物质质结结构构与与性性质质第第三三讲讲晶晶体体结结构构与与性性质质一一气气贯贯通通的的课课堂堂学学案案一卷冲关的课后练案一卷冲关的课后练案考考 点点 一一考考 点二点二考纲展示考纲展示考点关注考点关注(1)了解原子晶体的特征，能描了解原子晶体的特征，能描述金述金刚刚石、二氧化硅等原子晶石、二氧化硅等原子晶体的体的结结构与性构与性质质的关系的关系(2)了解分子晶体与原子晶体、了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微离子晶体、金属晶体的构成微粒及微粒粒及微粒间间作用力的区作用力的区别别(3)理解金属理解金属键键的含的含义义，能用金，能用金属属键键理理论论解解释释金属的一些

2、物理金属的一些物理性性质质(1)晶体与非晶体的区晶体与非晶体的区别别，晶体，晶体中微粒的空中微粒的空间间堆堆积积方式，晶胞方式，晶胞的的结结构特点及其构特点及其应应用用(2)晶胞中微粒个数及晶胞中微粒个数及边长边长等的等的计计算算(3)晶体晶体类类型与性型与性质质之之间间的关系的关系(4)晶体晶体类类型与微粒型与微粒间间作用力的作用力的关系关系(5)四四类类晶体的特征及代表物晶体的特征及代表物质质1几种典型的晶体模型几种典型的晶体模型晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解原原子子晶晶体体金金刚刚石石(1)每个碳与相每个碳与相邻邻4个碳以共价个碳以共价键结键结合，形成正四面体合，形成正四面体结

3、结构构(2)键键角均角均为为109.5(3)最小碳最小碳环环由由6个个C组组成且六原子不成且六原子不在同一平面内在同一平面内(4)每个每个C参与参与4条条CC键键的形成，的形成，C原子数与原子数与CC键键之比之比为为12晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解分分子子晶晶体体干冰干冰(1)8个个CO2分子构成立方分子构成立方体且在体且在6个面心又各占据个面心又各占据1个个CO2分子分子(2)每个每个CO2分子周分子周围围等等距距紧邻紧邻的的CO2分子有分子有12个个晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解离离子子晶晶体体NaCl(型型)(1)每个每个Na(Cl)周周围围等等距且距且紧邻紧邻的的

4、Cl(Na)有有6个。每个个。每个Na周周围围等距等距且且紧邻紧邻的的Na有有12个个(2)每个晶胞中含每个晶胞中含4个个Na和和4个个Cl晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解离子离子晶体晶体CsCl(型型)(1)每个每个Cs周周围围等距且等距且紧紧邻邻的的Cl有有8个，每个个，每个Cs(Cl)周周围围等距且等距且紧邻紧邻的的Cs(Cl)有有6个个(2)如如图为图为8个晶胞，每个个晶胞，每个晶胞中含晶胞中含1个个Cs、1个个Cl晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解离子离子晶体晶体CaF2型型(1)每个每个Ca2周周围围等距等距且且紧邻紧邻的的F有有8个个(2)每个每个F周周围围等距且等

5、距且紧邻紧邻的的Ca2有有4个个(3)每个晶胞中含每个晶胞中含4个个Ca2和和8个个F晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解金属金属晶体晶体体心体心立方立方堆堆积积典型代表典型代表Na、K、Fe，空，空间间利用率利用率68%，配位数，配位数为为8晶体晶体晶体晶体结结构构晶体晶体详详解解金属金属晶体晶体六方最密六方最密堆堆积积典型代表典型代表Mg、Zn、Ti，空，空间间利用率利用率74%，配位数，配位数为为12面心立方面心立方最密堆最密堆积积典型代表典型代表Cu、Ag、Au，空，空间间利用率利用率74%，配位数，配位数为为122晶体的基本类型和性质比较晶体的基本类型和性质比较 类类型型比比较较

6、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概念概念分子分子间间靠靠分子分子间间作作用力用力结结合合而形成的而形成的晶体晶体原子之原子之间间以以共价共价键结键结合合而形成的具而形成的具有空有空间间网状网状结结构的晶体构的晶体金属阳离金属阳离子和自由子和自由电电子以金子以金属属键结键结合合而形成的而形成的晶体晶体阳离子和阳离子和阴离子通阴离子通过过离子离子键键结结合而形合而形成的晶体成的晶体 类类型型比比较较分子晶体分子晶体原子原子晶体晶体金属晶体金属晶体离子晶离子晶体体结结构构构成粒子构成粒子分子分子原子原子金属阳离子、金属阳离子、自由自由电电子子阴、阳阴、阳离子离子粒子粒

7、子间间的相的相互作用力互作用力分子分子间间的的作用力作用力共价共价键键金属金属键键离子离子键键 类类型型比比较较分子晶体分子晶体原子晶原子晶体体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体性性质质硬度硬度较较小小很大很大有的很大，有的很大，有的很小有的很小较较大大熔、沸熔、沸点点较较低低很高很高有的很高，有的很高，有的很低有的很低较较高高溶解性溶解性相似相溶相似相溶难难溶于溶于任何溶任何溶剂剂难难溶于常溶于常见见溶溶剂剂大多易溶大多易溶于水等极于水等极性溶性溶剂剂 类类型型比比较较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体 金属晶体金属晶体 离子晶体离子晶体性性质质导电导电、传热传热性性一般不一般不导导电电，溶于，

8、溶于水后有的水后有的导电导电一般不具一般不具有有导电导电性性电电和和热热的的良良导导体体晶体不晶体不导导电电，水溶，水溶液或熔融液或熔融态导电态导电延展性延展性无无无无良好良好无无 类类型型比比较较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属金属晶体晶体离子晶体离子晶体物物质类质类别别及及举举例例大多数非金属大多数非金属单质单质(如如P4、Cl2)、气、气态态氢氢化物、化物、(如如HCl、H2SO4)、非金属氧、非金属氧化物化物(如如SO2、CO2)、绝绝大多数有机物大多数有机物(如如CH4，有机，有机盐盐除除外外)一部分非金一部分非金属属单质单质(如金如金刚刚石、硅、石、硅、晶体硼晶体硼)，一，一部

9、分非金属部分非金属化合物化合物(如如SiC、SiO2)金属金属单单质质与合与合金金(如如Na、Al、Fe、青青铜铜)金属氧化物金属氧化物(如如K2O、Na2O)、强强碱碱(如如KOH、NaOH)、绝绝大部分大部分盐盐(如如NaCl)3晶体中粒子数目的计算方法晶体中粒子数目的计算方法例例1如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。的某一部分。(1)其中代表金刚石的是其中代表金刚石的是(填编号字母，下同填编号字母，下同)_，其中每个碳原子与，其中每个碳原子与_

10、个碳原子最接近且距离个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于相等。金刚石属于_晶体。晶体。(2)其中代表石墨的是其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占，其中每个正六边形占有碳原子数平均为有碳原子数平均为_个。个。(3)其中代表其中代表NaCl的是的是_，每个，每个Na周围与它最周围与它最接近且距离相等的接近且距离相等的Na有有_个。个。(4)代表代表CsCl的是的是_，它属于，它属于_晶体，每晶体，每个个Cs与与_个个Cl紧邻。紧邻。(5)代表干冰的是代表干冰的是_，它属于，它属于_晶体，每晶体，每个个CO2分子与分子与_个个CO2分子紧邻。分子紧邻。解析解析根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所

11、代表根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。的物质。NaCl晶体是简单立方单元，每个晶体是简单立方单元，每个Na与与6个个Cl紧邻，每个紧邻，每个Cl又与又与6个个Na紧邻，但观察与紧邻，但观察与Na距离最距离最近且等距离的近且等距离的Na数目时要抛开数目时要抛开Cl，从空间结构上看是，从空间结构上看是12个个Na，即，即x、y、z轴面上各有轴面上各有4个个Na。CsCl晶体由晶体由Cs、Cl分别构成立方结构，但分别构成立方结构，但Cs组成立方的中心有组成立方的中心有1个个Cl，Cl组成的立方中心又镶入组成的立方中心又镶入1个个Cs，可称为，可称为“体体心立方心立方”结构，结构，Cl

12、紧邻紧邻8个个Cs，Cs紧邻紧邻8个个Cl。干冰。干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有 答案答案(1)D4原子原子(2)E2(3)A12(4)C离子离子8(5)B分子分子1211.下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A离子晶体中每个离子周围均吸引着离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷个带相反电荷的离子的离子B金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动子，电子定向运动C分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态分子晶体的熔、沸点很低，常温下都呈液态或气态D

13、原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合答案：答案：D解析：解析：离子晶体的结构不同，每个离子周围吸引的带相离子晶体的结构不同，每个离子周围吸引的带相反电荷的离子数目不同，反电荷的离子数目不同，A错；金属是由金属阳离子和错；金属是由金属阳离子和自由电子构成的，但自由电子并不是在外加电场的作用自由电子构成的，但自由电子并不是在外加电场的作用下才产生的，下才产生的，B错；分子晶体在常温下也有呈固态的，错；分子晶体在常温下也有呈固态的，如硫、白磷等，如硫、白磷等，C错；错；D正确。正确。答案：答案：A13.二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅二氧化硅有晶体

14、和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法正确的是构单元如图。下列有关说法正确的是 ()A方英石晶体中存在着方英石晶体中存在着SiO4结构单元结构单元B1 mol Si形成形成2 mol SiO键键C图所示的结构单元中实际占有图所示的结构单元中实际占有18个硅原子个硅原子D方英石晶体中，方英石晶体中，SiO键之间的夹角为键之间的夹角为90答案：答案：A1晶体类型的判断晶体类型的判断(1)依据构成晶体的

15、粒子和粒子间的作用判断：依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。离子键。原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用力为分子间分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用力为分子间作用力。作用力。金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。的作用是金属键。(2)依据物质的分类判断：依据物质的分类判断：金属氧化物金属氧化物(如如K2O、Na2O2等等

16、)、强碱、强碱(NaOH、KOH等等)和绝大多数的盐类是离子晶体。和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等除金刚石、石墨、晶体硅等)，气态氢化物、非金属氧化物气态氢化物、非金属氧化物(除除SiO2外外)、酸、绝大多、酸、绝大多数有机物数有机物(除有机盐外除有机盐外)是分子晶体。是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质是金属晶体。金属单质是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断：依据晶体的熔点判断：离

17、子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(4)依据导电性判断：依据导电性判断：离子晶体水溶液及熔化时能导电。离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。原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分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要主要是酸和强极性非金属氢化物是酸和

18、强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。金属晶体是电的良导体。(5)依据硬度和机械性能判断：依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大或略硬而脆。离子晶体硬度较大或略硬而脆。原子晶体硬度大。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。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，且具有延金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。展性。2晶体熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子晶体分子晶

19、体。离子晶体分子晶体。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。点很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)原子晶体：原子晶体：由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。化硅硅。(3)离子晶体：离子晶体：一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键就越强，晶格能也就越大。其离子晶体的熔、离子键就越强，晶格能也就越大。其离子晶体的熔、沸

20、点就越高，如熔点：沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶体：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、沸点反常的高。如氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，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。如熔、沸点越高。如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，其熔、沸点越高。的极性越大，其熔、沸点越高。如如CON2，CH3

21、OHCH3CH3。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：如：CH3CH2CH2CH2CH3(5)金属晶体：金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越金属离子半径越小，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：强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。特别提醒特别提醒上述总结的都是一般规律，具体比较时要上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析，如具体问题具体分析，如MgO为离子晶体，其熔点为离子晶体，其熔点(2852)高于原子晶体高于原子晶体SiO2(1710)，分子晶体碘比金，分子晶体碘比金属晶体汞的熔点

22、要高。属晶体汞的熔点要高。例例2下列各物质中，按熔点由高到底的顺序排列正下列各物质中，按熔点由高到底的顺序排列正确的是确的是 ()ACH4SiH4GeH4SnH4BKClNaClMgCl2MgOCRbKNaLiD金刚石金刚石Si钠钠解析解析晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。间作用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体，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，相对分子质量越大者分子间作用力也越似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用

23、力也越大，故大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；B项物质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，离子键的键能就越强，故的键能就越强，故B项各物质熔点也应为升高顺序；项各物质熔点也应为升高顺序；C答案答案D项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，碱金

24、属原子半径依子数成正比，碱金属原子半径依LiCs的顺序增大，价的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是电子数相同，故熔点应是Li最高，最高，Cs最低；最低；D项，原子项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，金刚石金刚石CC键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。21.双选题双选题下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的是是()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4C

25、Br4CCl4CH4CMgOH2OO2N2D金刚石生铁纯铁钠金刚石生铁纯铁钠答案：答案：BC解析：解析：A选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅，错误；价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅，错误；B选项，同为组成、结构相似的分子晶体，熔沸点高低选项，同为组成、结构相似的分子晶体，熔沸点高低要看相对分子质量大小，正确；要看相对分子质量大小，正确；C选项，对于不同晶体选项，对于不同晶体类型熔沸点高低一般为：原子晶体离子晶体分子晶类型熔沸点高低一般为：原子晶体离子晶体分子晶体，体，MgO(H2O、O2、N2)，H2

26、OO2N2，正确；，正确；D选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。22.下表给出几种氯化物的熔点和沸点：下表给出几种氯化物的熔点和沸点：NaClMgCl2AlCl3SiCl4熔点熔点/80171419070沸点沸点()1 4131 41218057.57有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：氯氯化铝在加热时能升华，化铝在加热时能升华，四氯化硅在晶态时属于分子四氯化硅在晶态时属于分子晶体，晶体，氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合，氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合，氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数

27、据一致氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数据一致的是的是()A BC D答案：答案：A解析：解析：氯化铝的熔、沸点都很低，其晶体应该是分子晶氯化铝的熔、沸点都很低，其晶体应该是分子晶体，并且沸点比熔点还低，加热时容易升华；四氯化硅体，并且沸点比熔点还低，加热时容易升华；四氯化硅是共价化合物，并且熔、沸点很低，应该属于分子晶体；是共价化合物，并且熔、沸点很低，应该属于分子晶体；氯化钠是离子晶体。氯化钠是离子晶体。23.下列物质：下列物质：水晶水晶冰醋酸冰醋酸氧化钙氧化钙白白磷磷晶体氩晶体氩氢氧化钠氢氧化钠铝铝金刚石金刚石过氧化钠过氧化钠碳化钙碳化钙碳化硅碳化硅干冰干冰过氧过氧化氢化氢(1)属

28、于原子晶体的化合物属于原子晶体的化合物_。(2)直接由原子构成的晶体直接由原子构成的晶体_。(3)直接由原子构成的分子晶体直接由原子构成的分子晶体_。(4)由极性分子构成的晶体是由极性分子构成的晶体是_，含有非极性，含有非极性键的离子晶体是键的离子晶体是_，属于分子晶体的单质是，属于分子晶体的单质是_。(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是，受热熔化后化学键不发生变化的是_，受热熔，受热熔化后需克服共价键的是化后需克服共价键的是_。解析：解析：属于原子晶体的化合物是：碳化硅和水晶；属于分属于原子晶体的化合物是：碳化硅

29、和水晶；属于分子晶体的有：氩子晶体的有：氩(无化学键无化学键)、白磷、白磷(非极性分子非极性分子)、干冰、干冰(极极性键构成的非极性分子性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和由极性键和非极性键构成的极性分子非极性键构成的极性分子)；属于离子晶体的有：；属于离子晶体的有：CaO(离离子键子键)、NaOH(既存在离子键又存在极性共价键既存在离子键又存在极性共价键)、Na2O2和和CaC2(既存在离子键又存在非极性共价键既存在离子键又存在非极性共价键)。金属导电过程不发生化学变化，晶体熔化时，分子晶体只金属导电过程不发生化学变化，晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子晶体、金属晶体熔化需破坏化学键。晶体、金属晶体熔化需破坏化学键。答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)点点 击击 下下 图图 进进 入入同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全