2013新课标化学高三一轮总复习讲与练13-第3讲 晶体结构与性质.ppt
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1、 课课 堂堂 反反 馈馈课课 堂堂 探探 究究考考 点点 突突 破破 课课 时时 作作 业业 单单元元综综合合测试测试堂堂课课探探 究究解读考纲解读考纲考点考点考考纲纲解解读读晶体晶体结结构构与性与性质质1.了解原子晶体的特征,能描述金了解原子晶体的特征,能描述金刚刚石、二石、二氧化硅等原子晶体的氧化硅等原子晶体的结结构与性构与性质质的关系。的关系。2理解金属理解金属键键的含的含义义,能用金属,能用金属键键理理论论解解释释金属的一些物理性金属的一些物理性质质。3了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。属晶体的结构微粒、微粒间
2、作用力的区别。基础回扣基础回扣 一、晶体的常识一、晶体的常识1晶体与非晶体的区晶体与非晶体的区别别晶体晶体非晶体非晶体微粒微粒结结构构内部微粒内部微粒(原子、离子或分原子、离子或分子子)在三在三维维空空间间里呈里呈_内部原子或分子的排内部原子或分子的排列列_自范性自范性有有(能自能自发发呈呈现现多面体外形多面体外形)_各向异性各向异性有有(晶体在不同的方向上表晶体在不同的方向上表现现出不同的物理性出不同的物理性质质)_对对称性称性有有无无熔点熔点_不固定不固定2.晶胞晶胞(1)定定义义:在在晶晶体体微微观观空空间间里里取取出出一一个个_,这这个描述晶体个描述晶体_的基本的基本单单元叫做晶胞。元
3、叫做晶胞。(2)结结构构:一一般般来来说说,晶晶胞胞都都是是_,晶晶胞胞只只是是晶晶体体微微观观空空间间里里的的一一个个基基本本单单元元,在在它它的的上上下下左左右右前前后后无无隙隙并并置置地地排排列列着着无无数数个个晶晶胞胞,而而且且所所有有晶晶胞胞的的形形状状及及其其内内部部的的_、_及及_是完全相同的。是完全相同的。二、分子晶体和原子晶体二、分子晶体和原子晶体1分子晶体分子晶体(1)结构特点结构特点晶体中只含晶体中只含_。分子间作用力为分子间作用力为_,也可能有,也可能有_。分子密堆积:一个分子周围通常有分子密堆积:一个分子周围通常有_个紧邻的分子。个紧邻的分子。(2)典型的分子晶体典型
4、的分子晶体冰冰水水分分子子之之间间的的主主要要作作用用力力是是_,也也存存在在_,每个水分子周每个水分子周围围只有只有_个个紧邻紧邻的水分子。的水分子。干冰干冰CO2分分 子子 之之 间间 存存 在在 _,每每 个个 CO2分分 子子 周周 围围 有有_个个紧邻紧邻的的CO2分子。分子。2原子晶体原子晶体(1)结结构特点构特点晶体中只含原子。晶体中只含原子。原子原子间间以以_结结合。合。_结结构。构。(2)典型的原子晶体典型的原子晶体金金刚刚石石碳碳原原子子以以_杂杂化化轨轨道道形形成成共共价价键键,碳碳碳碳键键之之间间夹夹角角为为_。每个碳原子与相每个碳原子与相邻邻的的_个碳原子个碳原子结结
5、合。合。三、金属晶体三、金属晶体1“电子气理论电子气理论”要点要点该该理理论论把把金金属属键键描描述述为为金金属属原原子子脱脱落落下下来来的的_形形成成遍遍布布_的的“电电子子气气”,被被_所所共共用用,从从而而把把_维系在一起。维系在一起。金金属属晶晶体体是是由由_、_通通过过_形形成成的的一种一种“巨分子巨分子”。金属键的强度金属键的强度_。2金属晶体的构成、通性及其解金属晶体的构成、通性及其解释释金属晶体金属晶体结结构微粒构微粒作用力作用力名称名称导电导电性性导热导热性性延展性延展性金属阳离金属阳离子和自由子和自由电子电子金属金属键键自由自由电电子在子在电电场场中作中作_形形成成电电流流
6、电电子气中子气中的自由的自由电电子在子在_的作用的作用下与金属下与金属原子原子_而而导热导热当金属受到外力作用当金属受到外力作用时时,金属晶体中的各,金属晶体中的各原子原子层层就会就会_,但不会改,但不会改变变其其_,而弥漫在金属原子,而弥漫在金属原子间间的的电电子气可以起到子气可以起到类类似似轴轴承中承中滚滚珠之珠之间间_的作用的作用四、金属晶体的原子堆四、金属晶体的原子堆积积模型模型1二二维维空空间间模型模型(1)非密置非密置层层,配位数,配位数为为_。(2)密置密置层层,配位数,配位数为为_。2三三维维空空间间模型模型(1)简单简单立方堆立方堆积积相相邻邻非非密密置置层层原原子子的的原原
7、子子核核在在同同一一直直线线上上,配配位位数数为为_。只有。只有_采取采取这这种堆种堆积积方式。方式。(2)钾钾型型将将非非密密置置层层上上层层金金属属原原子子填填入入下下层层的的金金属属原原子子形形成成的的_,每每 层层 都都 照照 此此 堆堆 积积。如如 _、_、_等是等是这这种堆种堆积积方式,配位数方式,配位数为为_。(3)镁镁型和型和铜铜型型密密 置置 层层 的的 原原 子子 按按 _型型 堆堆 积积 方方 式式 堆堆 积积。若若 按按_的的方方式式堆堆积积为为_型型,按按_的的方方式式堆堆积积为为_型型。这这两两种种堆堆积积方方式式都都是是金金属属晶晶体体的的_,配位数均,配位数均为
8、为12,空,空间间利用率均利用率均为为_。五、离子晶体五、离子晶体1概念概念(1)离离子子键键:_间间通通过过_(指指_和和_的平衡的平衡)形成的化学键。形成的化学键。(2)离离子子晶晶体体:由由_和和_通通过过_结结合合而而成的晶体。成的晶体。2决定离子晶体决定离子晶体结结构的因素构的因素(1)几何因素:几何因素:_。(2)电电荷因素:即正荷因素:即正负负离子离子_。(3)键键性因素:离子性因素:离子键键的的_。3一般物理性一般物理性质质一一般般地地说说,离离子子晶晶体体具具有有较较高高的的_点点和和_点点,较较大大的的_。这这些些性性质质都都是是因因为为离离子子晶晶体体中中存存在在着着_。
9、若要破坏。若要破坏这这种作用需要种作用需要_。四四、1.462.6Po(钋钋)凹凹穴穴中中NaKFe8最最密密ABAB镁镁ABCABC铜铜最密堆最密堆积积74%五五、1.(1)阴阴、阳阳离离子子静静电电作作用用异异性性电电荷荷间间的的吸吸引引力力电电子子与与电电子子、原原子子核核与与原原子子核核间间的的排排斥斥力力(2)阴阴离离子子阳阳离离子子离离子子键键2正正负负离子的半径比离子的半径比电电荷比极化程度荷比极化程度3熔沸硬度离子熔沸硬度离子键键一定的能量一定的能量六、六、1.气气态态离子所离子所释释放放kJmol1或或Jmol1kJmol12(1)稳稳定性定性(2)小多小多(3)强强稳稳定高
10、大定高大点点考考突突 破破1常见的晶体结构模型常见的晶体结构模型2常见的几种金属晶体的堆积方式常见的几种金属晶体的堆积方式三种典型三种典型结结构构类类型型体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格配位数配位数81212常常见见金属的晶金属的晶体体结结构构(有些金有些金属晶体可能有属晶体可能有两种或三种晶两种或三种晶格格)Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Nb、Ta、Cr、W、FeCa、Sr、Cu、Ag、Al、Pb、Ni、Pd、PtBe、Mg、Ca、Sr、Co、Ni、Zn、Cd、Ti结结构示意构示意图图空空间间利用率利用率68.02%74.05
11、%74.05%堆堆积积形式形式体心立方最密堆体心立方最密堆积积面心立方最密面心立方最密堆堆积积六方最密堆六方最密堆积积3.典型晶胞结构典型晶胞结构(1)比比较氯较氯化化钠钠与与氯氯化化铯铯晶体晶体氯氯化化钠钠氯氯化化铯铯晶体晶体类类型型离子晶体离子晶体晶体晶体结结构模型构模型配位离子配位离子及数目及数目NaCl66CsCl88(2)比比较较金金刚刚石和石墨晶体石和石墨晶体金金刚刚石石石墨石墨晶体晶体类类型型原子晶体原子晶体混合型晶体混合型晶体结结构模型构模型作用力作用力共价共价键键碳原子与碳原子之碳原子与碳原子之间间是共是共价价键键,而,而层层与与层层之之间间是分是分子子间间作用力作用力性性质
12、质、用途用途硬度高、不硬度高、不导电导电;用;用于于钻钻戒、装戒、装饰饰品等品等质软质软滑滑腻腻,电电的良的良导导体;体;用于用于润润滑滑剂剂及及电电极等极等(3)比比较较二氧化硅和二氧化碳晶体二氧化硅和二氧化碳晶体二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳(干冰干冰)晶体晶体类类型型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体结结构模型构模型微粒之微粒之间间作作用力用力共价共价键键二氧化碳和二氧化碳之二氧化碳和二氧化碳之间间是分子是分子间间作用力作用力性性质质、比、比较较硬度高、熔点高,硬度高、熔点高,难难溶溶解于一般的溶解于一般的溶剂剂等等熔点低,易升熔点低,易升华华,能,能够够溶解于水等溶解于水等例例1下下图
13、图表示一些晶体中的某些表示一些晶体中的某些结结构,它构,它们们分分别别是是NaCl、CsCl、干冰、金、干冰、金刚刚石、石墨石、石墨结结构中的某一部分:构中的某一部分:(1)代代表表金金刚刚石石的的是是(填填编编号号字字母母,下下同同)_,其其中中每每个个碳碳原原子子与与_个个碳碳原原子子最最接接近近且且距距离离相相等等。金金刚刚石石属属于于_晶体。晶体。(2)代代表表石石墨墨的的是是_,每每个个正正六六边边形形占占有有的的碳碳原原子子数数平均平均为为_个。个。(3)代代表表NaCl的的是是_,每每个个Na周周围围与与它它最最接接近近且且距距离相等的离相等的Na有有_个。个。(4)代代表表Cs
14、Cl的的是是_,它它属属于于_晶晶体体,每每个个Cs与与_个个Cl紧邻紧邻。(5)代代表表干干冰冰的的是是_,它它属属于于_晶晶体体,每每个个CO2分子与分子与_个个CO2分子分子紧邻紧邻。解析解析根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。物质。NaCl晶体是简单的立方单元,每个晶体是简单的立方单元,每个Na与与6个个Cl紧邻,紧邻,每个每个Cl又与又与6个个Na紧邻,但观察紧邻,但观察Na与最近距离且等距离的与最近距离且等距离的Na数时要抛开数时要抛开Cl,从空间结构上看是,从空间结构上看是12个个Na,即,即x轴面上、轴面上、y轴面上、轴
15、面上、z轴面上各轴面上各4个。个。CsCl晶体由晶体由Cs、Cl分别构成立方结分别构成立方结构,但构,但Cs组成立方的中心有组成立方的中心有1个个Cl,Cl组成的立方体中心又组成的立方体中心又镶入一个镶入一个Cs,可称为,可称为“体心立方体心立方”结构,结构,Cl紧邻紧邻8个个Cs,Cs紧邻紧邻8个个Cl。干冰也是立方结构,但在立方体每个正方形面的中央都有干冰也是立方结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个一个CO2分子,称为分子,称为“面心立方面心立方”。实际上各面中央的。实际上各面中央的CO2分子分子也组成立方体结构,彼此相互套入面的中心。所以每个也组成立方体结构,彼此相互套入面的中心。
16、所以每个CO2分子分子三维空间里三维空间里x、y、z三个面各紧邻三个面各紧邻4个个CO2,共,共12个个CO2分子。金分子。金刚石的基本单元是正四面体,每个碳原子紧邻刚石的基本单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原个碳原子,即每个六边形占有子,即每个六边形占有1个碳原子的个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是边形占有的碳原子数是61/32个。个。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1
17、2变式训练变式训练1下列关于晶体的说法一定正确的是下列关于晶体的说法一定正确的是()(图图中中Ca2、O2、Ti4分分别别位位于于立立方方体体的的体体心心、面面心心和和顶顶点点)A分子晶体中都存在共价分子晶体中都存在共价键键BCaTiO3晶体中每个晶体中每个Ti4与与12个个O2相相紧邻紧邻CSiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键键相相结结合合D金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高答案答案B解解析析B中中晶晶胞胞每每个个Ti4处处在在立立方方体体的的顶顶点点,所所以以一一个个Ti4同同时时属属于于8个个立立方方体体所所共共
18、有有,在在这这8个个立立方方体体中中有有12个个O2与与之之相相紧紧邻邻;A中中惰惰性性气气体体属属于于分分子子晶晶体体,但但惰惰性性气气体体是是单单原原子子分分子子,不不存存在在共共价价键键;C中中SiO2晶晶体体中中每每个个硅硅原原子子与与4个个氧氧原原子子以以共共价价键键结结合合。D中中金金属属晶晶体体中中的的汞汞在在常常温温下下呈呈液液态态,它它的的熔熔点点比比常常温温下呈固态的分子晶体要低。下呈固态的分子晶体要低。2已知已知X、Y、Z三种元素三种元素组组成的化合物是离子晶体,其成的化合物是离子晶体,其晶胞如晶胞如图图所示,所示,则则下面表示下面表示该该化合物的化学式正确的是化合物的化
19、学式正确的是()AZXY3BZX2Y6CZX4Y8 DZX8Y12答案答案A1四种典型晶体比较四种典型晶体比较类类型型比比较较离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体概念概念离子离子间间通通过过离离子子键结键结合而形合而形成的晶体成的晶体通通过过金属阳离金属阳离子与自由子与自由电电子子之之间间的的较较强强作作用形成的晶体用形成的晶体分子分子间间以分子以分子间间作用力相作用力相结结合而形成的晶合而形成的晶体体相相邻邻原子原子间间以共价以共价键键相相结结合而形成合而形成空空间间网状网状结结构的晶体构的晶体构成晶构成晶体微粒体微粒阴、阳阴、阳离子离子金属阳离子、金属阳离子、自
20、由自由电电子子分子分子原子原子微粒之微粒之间间的作用力的作用力离子离子键键金属阳离子与金属阳离子与自由自由电电子子间间的的静静电电作用作用分子分子间间作用力作用力共价共价键键物物理理性性质质熔、熔、沸点沸点较较高高有的高有的高(如如钨钨)、有的低有的低(如汞如汞)低低很高很高硬度硬度硬而脆硬而脆有的高有的高(如如Cr)、有的低、有的低(如如Na)低低很高很高导电导电性性熔融或在水熔融或在水溶液中溶液中导电导电良良不良不良绝缘绝缘体体(半半导导体体)传热传热性性不良不良良良不良不良不良不良延展性延展性差差良良差差差差溶解性溶解性易溶于极性易溶于极性溶溶剂剂,难难溶溶于有机溶于有机溶剂剂一般不溶于
21、溶一般不溶于溶剂剂,钠钠等可与等可与水、醇水、醇类类、酸、酸类类反反应应极性分子易溶极性分子易溶于极性溶于极性溶剂剂;非极性分子易非极性分子易溶于非极性溶溶于非极性溶剂剂不溶于任不溶于任何溶何溶剂剂典型典型实实例例大部分大部分碱碱(如如NaOH)、盐盐(如如NaCl)、金属氧金属氧化物化物(如如Na2O)金属金属(如如钠钠、铝铝、铁铁等等)大多数非金属大多数非金属单质单质(如如P4、硫等硫等)、非金、非金属氧化物属氧化物(如如干冰干冰)、酸、酸(如如硫酸硫酸)、所有、所有非金属非金属氢氢化物化物(如甲如甲烷烷、硫、硫化化氢氢等等)金金刚刚石、石、晶体硅、晶体硅、二氧化硅二氧化硅等等2.判断晶体
22、判断晶体类类型的方法型的方法(1)依依据据组组成成晶晶体体的的微微粒粒和和微微粒粒间间的的作作用用判判断断。离离子子晶晶体体的的微微粒粒是是阴阴、阳阳离离子子,微微粒粒间间的的作作用用是是离离子子键键;原原子子晶晶体体的的微微粒粒是是原原子子,微微粒粒间间的的作作用用是是共共价价键键;分分子子晶晶体体的的微微粒粒是是分分子子,微微粒粒间间的的作作用用为为分分子子间间作作用用力力;金金属属晶晶体体的的微微粒粒是是金金属属阳阳离离子子和和自由自由电电子,微粒子,微粒间间的作用是金属的作用是金属键键。(2)依依据据物物质质的的分分类类判判断断。金金属属氧氧化化物物(如如K2O、Na2O2等等)、强强
23、碱碱(如如NaOH、KOH等等)和和绝绝大大多多数数的的盐盐类类是是离离子子晶晶体体;大大多多数数非非金金属属单单质质(除除金金刚刚石石、石石墨墨、晶晶体体硅硅、晶晶体体硼硼外外)、气气态态氢氢化化物物、非非金金属属氧氧化化物物(除除SiO2外外)、酸酸、绝绝大大多多数数有有机机物物(除除有有机机盐盐外外)是是分分子子晶晶体体;常常见见的的原原子子晶晶体体单单质质有有金金刚刚石石、晶晶体体硅硅、晶晶体体硼硼等等,常常见见的的原原子子晶晶体体化化合合物物有有碳碳化化硅硅、二二氧氧化化硅硅等等;金金属属单单质质(除除汞汞外外)与合金是金属晶体。与合金是金属晶体。(3)依依据据晶晶体体的的熔熔点点判
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