高考复习二轮冲刺化学课件2基本理论3晶体结构(2).ppt

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1、高三化学总复习高三化学总复习基本理论基本理论晶晶 体体 结结 构构观察观察1 细细品味，细细品味，慢慢数数慢慢数数。面面 数数 顶点数顶点数 棱棱 数数 6 12 12 30 30探索探索1 好好想想，找出好好想想，找出联系联系。446 6812 8612 122030 201230规规律律1 总结归纳，叙述规律。总结归纳，叙述规律。面数顶点数面数顶点数 棱数棱数2欧拉定律欧拉定律！适用范围：适用范围：凸凸多面体多面体四、正多面体的数学特征4 6 8 12 204 8 6 20 12观察观察2 各种正多面体各种正多面体中中每条棱被几个面共用？每条棱被几个面共用？探索探索2 各种正多面体各种正多

2、面体中中二面角的度数必须满足什么条件？二面角的度数必须满足什么条件？每条棱被每条棱被2个面个面共用共用双面角(资料资料)7032 90 10928 11634 13812规规律律2凸凸多面体双面角必多面体双面角必小于小于180！四、正多面体的数学特征观察观察3 面的边数面的边数会聚于顶点会聚于顶点 的棱数的棱数 3 3 4 3 5探索探索3 正正多多面体每一个面只能是正三角形或正方形或正五边形？面体每一个面只能是正三角形或正方形或正五边形？可否是正六边形或正七边形等？为什么？可否是正六边形或正七边形等？为什么？规规律律3 凸凸多多面体每一个顶点的面角之和必须面体每一个顶点的面角之和必须小于小于

3、360！正正多多面体每一个面只能是正三角形或正方形或正五边形！面体每一个面只能是正三角形或正方形或正五边形！顶点的面角顶点的面角 之和之和四、正多面体的数学特征360 3 90 460 3108 5603 4 3 5 3 SFSF6 6是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。SF6的分子结构下图所示，呈正八面体型。如果的分子结构下图所示，呈正八面体型。如果F元素有两种稳元素有两种稳定的同位素，则定的同位素，则SF6的不同分子种数为的不同分子种数为 。FFFFFFS分析分析设设F元素两种稳定的同位素为元素两种稳定的同位素为A和和B，则则6个个F

4、原子原子的的组合有几种？组合有几种？A6 A5B A4B2 A3B3 A2B4 AB5 B6它们在正八面体顶点它们在正八面体顶点上上的分布方式的分布方式分别分别有有几种？几种？1种种 1种种 七种102种种 2种种 2种种1种种 1种种 AAAASAAAAAASAAAAAASAAAAS等边三角形等边三角形等腰直角三角形等腰直角三角形AABBAA BBBBBBBB想想：想想：下图是十二面体烷的空间构型，写出它的化学式并计算下图是十二面体烷的空间构型，写出它的化学式并计算它的一氯取代物和二氯取代物的数目。它的一氯取代物和二氯取代物的数目。化学式：化学式：C20H20一氯取代物：一氯取代物：1种种二

5、氯取代物：二氯取代物：5种种练练：练练：单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：(1)晶体硼的晶体类型属于晶体硼的晶体类型属于 晶体。晶体。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图所示），其中有二十个等边三角形的面和一定面体（如图所示），其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算得出此基本结构单元是由推算得出此基本结构单元是由 个硼原子构成；个硼原子构成；共共有有 个个BB键，其中键，其中BB键

6、的键角为键的键角为 。金刚石金刚石 晶体硅晶体硅 晶体硼晶体硼熔点熔点(K)382316832573沸点沸点(K)510026282823硬度硬度(Moh)107.07.09.59.5原子原子123060想想：想想：SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。如图所示为两个次相间排列的正四面体型空间网状结构。如图所示为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一个硅原子，试在小正方体的顶点上画出与该个硅原子，试在小正方体的顶点上画出与该Si最近的最近

7、的C的的位置，在大正方体的棱上画出与该位置，在大正方体的棱上画出与该Si最近的最近的Si的位置。的位置。SiC通通常常人人们们把把拆拆开开1mol某某化化学学键键所所吸吸收收的的能能量量看看成成该该化化学学键键的的键键能能。键键能能的的大大小小可可以以衡衡量量化化学学键键的的强强弱弱，也也可可以以估估算算化化学学反反应应的的反反应应热热（H），化化学学反反应应的的H等等于于反反应应中中断断裂裂旧旧化化学学键键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能键能/kJmol1460360436431

8、176347请回答下列问题：请回答下列问题：（1）比较下列两组物质的熔点高低（填）比较下列两组物质的熔点高低（填“”或或“”）SiC_Si；SiCl4_SiO2（2）右右图图立立方方体体中中心心的的“”表表示示硅硅晶晶体体中中的的一一个个原原子子，请请在在立立方方体体的的顶顶点点用用“”表示出与之紧邻的硅原子。表示出与之紧邻的硅原子。（3）工工业业上上用用高高纯纯硅硅可可通通过过下下列列反反应应制制取：取：SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)该反应的反应热该反应的反应热H_kJ/mol碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子IxOyn-

9、。由由两个两个IO62-正八面体共用一个面形成的正八面体共用一个面形成的IxOyn-的化学式为的化学式为A、I2O94-B、I2O106-C、I2O118-D、I2O1210-例、已知氯化例、已知氯化铝铝的熔点为的熔点为90(2.02105Pa)，但它在但它在180即开始升华。即开始升华。(1)氯化铝是氯化铝是 (填填“离子化合物离子化合物”或或“共价共价化合物化合物”)。(2)(2)在在500500K K和和1.011.0110105 5PaPa时，它的蒸气密度时，它的蒸气密度(换换算成标准状况时算成标准状况时)为为11.9211.92g/Lg/L，且已知它的结构且已知它的结构中还含有配位键

10、，氯化铝的化学式为中还含有配位键，氯化铝的化学式为 ，结构式为，结构式为 。(3)(3)无水氯化铝在空气中强烈地无水氯化铝在空气中强烈地“发烟发烟”，其原，其原因是因是 。(4)(4)如何通过实验来判别氯化铝是离子化合物还如何通过实验来判别氯化铝是离子化合物还是共价化合物？是共价化合物？例例已已知知LiI晶晶体体结结构构为为NaCl型型，实实验验测测得得Li+和和I-最最邻邻近近的的距距离为离为3.0210-10m，假定假定Li+和和I-都是刚性球。试回答下列各问：都是刚性球。试回答下列各问：欲计算得到欲计算得到LiLi+和和I-I-的近似半径，你还须做何假设？的近似半径，你还须做何假设？计算

11、的计算的Li+、I-近似半径近似半径若用另一方法测得若用另一方法测得LiLi+的半径为的半径为6.0106.010-11-11m m6.810-11m，试验证你的假设是否正确。试验证你的假设是否正确。bca由于离子间并非接触，即：由于离子间并非接触，即：3.02103.0210-1010 R R+R+R-R R+8.8010MgCl2NaClKClKBr原子晶体：比较共价键强弱（看键能和键长）原子晶体：比较共价键强弱（看键能和键长）金刚石金刚石(C)水晶水晶(SiO2)SiCSi分子晶体：比较分子间力分子晶体：比较分子间力1）组成和结构相似时，分子量越大熔沸点越高）组成和结构相似时，分子量越大

12、熔沸点越高F2Cl2Br2I2;HClHBrHI;CF4CCl4CBr4CI4;N2异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷金属晶体：比较金属键，熔沸点同族从上到下减小，同周期金属晶体：比较金属键，熔沸点同族从上到下减小，同周期从左到右增大。从左到右增大。LiNaKRbCs;NaMg 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体 （金金属属晶晶体体的的熔熔沸沸点点有有的的很很高高，如如钨钨、铂铂等等；有有的的则则很很低低，如汞等）如汞等）例例11右右图图为为NaCl晶晶胞胞的的结结构构示示意意图图。它它向向三三维空间延伸得到完美晶体。试回答：维空间延伸得到完美晶体。试回答：（1）一一个个NaCl晶晶胞胞中中有有个个Na

13、，有有个个Cl。（2）一一定定温温度度下下，用用X射射线线衍衍射射法法测测得得晶晶胞胞的的边长为边长为acm，求该温度下求该温度下NaCl晶体的密度。晶体的密度。（3）若若NaCl晶晶体体的的密密度度为为g/cm3，则则NaCl晶晶体中体中Na与与Na十十之间的最短距离是多少？之间的最短距离是多少？81/861/24112144m/VnM/V58.54(NAa3)（二）晶体密度、粒子间距离的计算 例例22右图为右图为NaCl晶胞结构晶胞结构,已知已知FexO晶体晶胞结构晶体晶胞结构为为NaCl型，由于晶体缺陷，型，由于晶体缺陷，x值小于值小于1。测知。测知FexO晶体晶体的密度为的密度为5.7

14、1g/cm3，晶胞边长为晶胞边长为4.281010m。（1）FexO中的中的x值（精确至值（精确至0.01）为）为；（2）晶体虽的）晶体虽的Fen+分别为分别为Fe2+和和Fe3+，在在Fe2+和和Fe3+的总数中，的总数中，Fe2+所占分数所占分数（用小数表示）为（用小数表示）为；（3）此晶体的化学式为）此晶体的化学式为；（4）与某个）与某个Fe2+或或Fe3+距离最近且距离相等的距离最近且距离相等的O2离离子围成的空间几何形状是子围成的空间几何形状是；（5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为）在晶体中铁元素的离子间最短距离为m。0.920.826正八面体正八面体3.031010Fe0.762

15、+Fe0.163+O 例例33金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的即在立方体的8 8个顶点上各有一个金原子，各个面的面个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为晶胞共用。金原子的直径为d d，用用N NA A表示阿伏加德罗常表示阿伏加德罗常数，数，M M表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体中每个晶胞中含有金晶体中每个晶胞中含有个金原子；个金原子；(2)(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球欲计算

16、一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定外，还应假定 。(3)(3)一个晶胞的体积是多少？一个晶胞的体积是多少？(4)(4)金晶体的密度是多少？金晶体的密度是多少？4在立方体各个面的对角线上在立方体各个面的对角线上3个金原子彼个金原子彼此两两相切此两两相切（三）晶体中点、线、面的关系 例例1 1 C C6060是碳单质家族中的新成员，已知每个碳是碳单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方式计算式计算C C6060分子中存在分子中存在 _条条CCCC单键；单键；_条条C=CC=C双键？双键？分析：碳原子的成键方式

17、：每个碳原子通过分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4 4条共条共价键与其它原子成键。其成键方式图为：价键与其它原子成键。其成键方式图为：由图可以看出：每个由图可以看出：每个CCCC单键为单键为2 2个个碳原子所拥有，故每个碳原子占有碳原子所拥有，故每个碳原子占有21/2=121/2=1条条C CC C单键，分子中共有单键，分子中共有160=60160=60条条CCCC单键；每个单键；每个C=CC=C双键双键为为2 2个碳原子所拥有，故每个碳原子个碳原子所拥有，故每个碳原子占有占有11/2=1/211/2=1/2条条C=CC=C双键，分子中双键，分子中共有共有1/260=301/260=30

18、条条C=CC=C双键。双键。6030 例例22 石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则个正六边形构成，则:(1)(1)平均每一个正六边形所占的碳原子数为平均每一个正六边形所占的碳原子数为 ;(2)(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比是是；（3 3）ngng碳原子可构成碳原子可构成个正六边形。个正六边形。每个碳原子为三个正六边形共用，每个碳原子为三个正六边形共用，每个正六边形的碳原子数为每个正六边形的碳原子数为61/3=22又每个正六边形所占的又每个正六边形所占的CC键数为：键数为：

19、61/2=3碳原子数与碳一碳化学键之比是碳原子数与碳一碳化学键之比是23232323(n/12)NA2面面 数数 顶点数顶点数 棱棱 数数 6 12 12 30 30446 6812 8612 122030 201230规规律律1 总结归纳，叙述规律。总结归纳，叙述规律。面数顶点数面数顶点数 棱数棱数2欧拉定律欧拉定律！适用范围：适用范围：凸凸多面体多面体七、正多面体的数学特征4 6 8 12 204 8 6 20 12SFSF6 6是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。SF6的分子结构下图所示，呈正八面体型。如果的分子结构下图所示，呈正八

20、面体型。如果F元素有两种稳元素有两种稳定的同位素，则定的同位素，则SF6的不同分子种数为的不同分子种数为 。FFFFFFS分析分析设设F元素两种稳定的同位素为元素两种稳定的同位素为A和和B，则则6个个F原子原子的的组合有几种？组合有几种？A6 A5B A4B2 A3B3 A2B4 AB5 B6它们在正八面体顶点它们在正八面体顶点上上的分布方式的分布方式分别分别有有几种？几种？1种种 1种种 七种102种种 2种种 2种种1种种 1种种 AAAASAAAAAASAAAAAASAAAAS等边三角形等边三角形等腰直角三角形等腰直角三角形AABBAA BBBBBBBB想想：想想：下图是十二面体烷的空间

21、构型，写出它的化学式并计算下图是十二面体烷的空间构型，写出它的化学式并计算它的一氯取代物和二氯取代物的数目。它的一氯取代物和二氯取代物的数目。化学式：化学式：C20H20一氯取代物：一氯取代物：1种种二氯取代物：二氯取代物：5种种练练：练练：单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：(1)晶体硼的晶体类型属于晶体硼的晶体类型属于 晶体。晶体。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图所示），其中有二十个等边三角形的面和一定面体（如图所示），其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点

22、各有一个硼原子。通过观察图形及数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算得出此基本结构单元是由推算得出此基本结构单元是由 个硼原子构成；个硼原子构成；共共有有 个个BB键，其中键，其中BB键的键角为键的键角为 。金刚石金刚石 晶体硅晶体硅 晶体硼晶体硼熔点熔点(K)382316832573沸点沸点(K)510026282823硬度硬度(Moh)107.07.09.59.5原子原子123060想想：想想：SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。如图所示为两个次相间排列的正四面体型空间网状结构。如

23、图所示为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一个硅原子，试在小正方体的顶点上画出与该个硅原子，试在小正方体的顶点上画出与该Si最近的最近的C的的位置，在大正方体的棱上画出与该位置，在大正方体的棱上画出与该Si最近的最近的Si的位置。的位置。SiC通通常常人人们们把把拆拆开开1mol某某化化学学键键所所吸吸收收的的能能量量看看成成该该化化学学键键的的键键能能。键键能能的的大大小小可可以以衡衡量量化化学学键键的的强强弱弱，也也可可以以估估算算化化学学反反应应的的反反应应热热（H），化化学学反反应应的的H等等于于反反应应中中断断裂裂旧

24、旧化化学学键键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能键能/kJmol1460360436431176347请回答下列问题：请回答下列问题：（1）比较下列两组物质的熔点高低（填）比较下列两组物质的熔点高低（填“”或或“”）SiC_Si；SiCl4_SiO2（2）右右图图立立方方体体中中心心的的“”表表示示硅硅晶晶体体中中的的一一个个原原子子，请请在在立立方方体体的的顶顶点点用用“”表示出与之紧邻的硅原子。表示出与之紧邻的硅原子。（3）工工业业上上用用高高纯纯硅硅可可通通过过下下列列反反应应

25、制制取：取：SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)该反应的反应热该反应的反应热H_kJ/mol碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子IxOyn-。由由两个两个IO62-正八面体共用一个面形成的正八面体共用一个面形成的IxOyn-的化学式为的化学式为A、I2O94-B、I2O106-C、I2O118-D、I2O1210-例、已知氯化例、已知氯化铝铝的熔点为的熔点为90(2.02105Pa)，但它在但它在180即开始升华。即开始升华。(1)氯化铝是氯化铝是 (填填“离子化合物离子化合物”或或“共价共价化合物化合物”)。(2)(2)在在500

26、500K K和和1.011.0110105 5PaPa时，它的蒸气密度时，它的蒸气密度(换换算成标准状况时算成标准状况时)为为11.9211.92g/Lg/L，且已知它的结构且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的化学式为中还含有配位键，氯化铝的化学式为 ，结构式为，结构式为 。(3)(3)无水氯化铝在空气中强烈地无水氯化铝在空气中强烈地“发烟发烟”，其原，其原因是因是 。(4)(4)如何通过实验来判别氯化铝是离子化合物还如何通过实验来判别氯化铝是离子化合物还是共价化合物？是共价化合物？一定压强和温度下，取两份等体积氟化氢气体，在一定压强和温度下，取两份等体积氟化氢气体，在3535和和90 90

27、 时测得其摩尔质量分别为时测得其摩尔质量分别为40.040.0g/molg/mol和和20.020.0g/molg/mol。（1 1）35 35，氟化氢的化学式为，氟化氢的化学式为_（2 2）不同温度下摩尔质量不同的可能原因是不同温度下摩尔质量不同的可能原因是_（1）（）（HF）2（2）在较底温度下）在较底温度下HF以氢键结合而成（以氢键结合而成（HF）n，随着温度的升高，氢键不断被破坏。随着温度的升高，氢键不断被破坏。例例已已知知LiI晶晶体体结结构构为为NaCl型型，实实验验测测得得Li+和和I-最最邻邻近近的的距距离为离为3.0210-10m，假定假定Li+和和I-都是刚性球。试回答下列

28、各问：都是刚性球。试回答下列各问：欲计算得到欲计算得到LiLi+和和I-I-的近似半径，你还须做何假设？的近似半径，你还须做何假设？计算的计算的Li+、I-近似半径近似半径若用另一方法测得若用另一方法测得LiLi+的半径为的半径为6.0106.010-11-11m m6.810-11m，试验证你的假设是否正确。试验证你的假设是否正确。bca由于离子间并非接触，即：由于离子间并非接触，即：3.02103.0210-1010 R R+R+R-R R+8.80108.8010-11-11m m 所以假设成立。所以假设成立。解：解：由于阴阳离子半径为由于阴阳离子半径为“接触接触”半径，半径，所以还必须

29、假设离子间相接触。所以还必须假设离子间相接触。在上述假设下，联想晶胞结构，并取其在上述假设下，联想晶胞结构，并取其一个面来观察，得如右图所示关系：在一个面来观察，得如右图所示关系：在abc中，因中，因ac=23.0210-10m=4R-R-=2.1410-10m故故R+=8.8010-11m例例、（1）中中学学教教材材上上图图示示了了NaCl晶晶体体结结构构，它它向向三三维维空空间间延延伸伸得得到到完完美美晶晶体体。NiO（氧氧化化镍镍）晶晶体体的的结结构构与与NaCl相相同同，Ni2+与与最最邻邻近近O2-的的核核间间距距离离为为a10-8cm，计计算算NiO晶晶体体的的密密度度（已已知知N

30、iO的摩尔质量为的摩尔质量为74.7gmol-1).（2 2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种在某种NiONiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个NiNi2+2+空缺，另空缺，另有两个有两个Ni2Ni2+被两个被两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中物中NiNi和和O O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,Ni0.97O,试计算该晶体中试计算该晶体中NiNi3+3+与与NiN

31、i2+2+的离子数之比的离子数之比.PCl5是是一一种种白白色色晶晶体体，加加热热到到160时时可可不不经经过过液液态态阶阶段段就就直直接接变变成成了了蒸蒸汽汽。测测知知180180时时的的蒸蒸汽汽密密度度（折折合合成成标标准准状状况况）为为9.39.3gLgL-1 1，分分子子没没有有极极性性，PPClCl键键长长为为204204pmpm和和211211pmpm两两种种。继继续续加加热热到到250250时时测测知知压压力力为为计计算算值值的的两两倍倍。PCl5在在加加压压下下于于148液液化化，形形成成一一种种能能导导电电的的熔熔体体，测测知知PPClCl的的键键长长为为198198pmpm

32、和和206206pmpm两两种种。回回答下列问题答下列问题:(1)、180180时的时的PCl5蒸汽中存在的分子的化学式。蒸汽中存在的分子的化学式。(2)、250时的时的PCl5蒸汽中存在的分子的化学式。蒸汽中存在的分子的化学式。(3)、PCl5熔体为什么能导电？试给出解释。熔体为什么能导电？试给出解释。(4)(4)、PBr5气气态态分分子子的的结结构构与与PCl5相相似似，它它的的熔熔体体也也能能导导电电，经经测测定定知知其其中中只只存存在在一一种种PBr键键长长，PBr5熔熔体体为为何何能能导导电电？试试给给出出简简洁的解释。洁的解释。PCl5PCl3、Cl22PCl5=PCl4+PCl6-PBr5=PBr4+Br-