化学物质结构与性质 第3课时 晶体结构与性质 新人教版选修3.ppt

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1、化学人人 教教 版版精精 准准 高高 考考选修三物质结构与性质选修三物质结构与性质选考内容第三课时晶体结构与性质第三课时晶体结构与性质考考 纲纲 解解 读读考纲要求考纲要求命题趋势命题趋势1.理理解解离离子子键键的的形形成成，能能根根据据离离子子化化合合物物的的结结构构特特征解释其物理性质。征解释其物理性质。2.了了解解原原子子晶晶体体的的特特征征，能能描描述述金金刚刚石石、二二氧氧化化硅硅等原子晶体的结构与性质的关系。等原子晶体的结构与性质的关系。3.理理解解金金属属键键的的含含义义，能能用用金金属属键键理理论论解解释释金金属属的的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式。一些物理性质，了解

2、金属晶体常见的堆积方式。4.了了解解分分子子晶晶体体与与原原子子晶晶体体、离离子子晶晶体体、金金属属晶晶体体的构成微粒、微粒间作用力的区别。的构成微粒、微粒间作用力的区别。5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。6.了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。高高考考考考点点是是：晶晶体体常常识识；分分子子晶晶体体与与原原子子晶晶体体；金金属属晶晶体体；离离子子晶晶体体。它它是是原原子子结结构构和和化化学学键键知知识识的的延延伸伸提提高高，其其中中对对四四大大晶晶体体做做了了阐阐述述，结结合合数数学学立立体体几几何何的

3、的知知识识，充充分分认认识识和和挖挖掘掘典典型型晶晶胞胞的的结结构构，形形象象、直直观观地地认认识识四四种晶体。种晶体。1 1考考点点一一2 2考考点点二二3 3考考点点三三4 4复复 习习 练练 案案1晶体与非晶体晶体与非晶体考点一晶体常识考点一晶体常识晶体晶体非晶体非晶体结构特征结构特征结构微粒结构微粒_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_周期性有序周期性有序 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 各向同性各向同性 2.获得晶体的三条途径获得晶体的三条途径(1)熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。(2)气态物质冷却不

4、经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华)。(3)溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。晶体晶体非晶体非晶体实例实例冰、冰、NaCl、Fe玻璃、石蜡玻璃、石蜡二者区二者区别方法别方法间接方法间接方法看是否有固定的看是否有固定的_科学方法科学方法对固体进行对固体进行_实验实验熔点熔点 X射线衍射射线衍射 基本单元基本单元 任何间隙任何间隙 平行平行 取向取向 长方体长方体(包括立方体包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：晶胞中不同位置的粒子数的计算：非非长长方方体体晶晶胞胞中中粒粒子子视视具具体体情情况况而而定定，如如石石墨墨晶晶胞胞每每一一层层内内碳碳原原子子排排成成六边形，其顶

5、点六边形，其顶点(1个碳原子个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占被三个六边形共有，每个六边形占1/3。4晶格能晶格能(1)定定义义：气气态态离离子子形形成成1摩摩尔尔离离子子晶晶体体释释放放的的能能量量，通通常常取取正正值值，单单位位：_。(2)影响因素影响因素离子所带电荷数：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晶格格能能越越大大，形形成成的的离离子子晶晶体体越越_，且且熔熔点点越越_，硬硬度度越越_。kJmol1 大大小小稳

6、定稳定 高高大大(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如切割整齐的玻璃。(2)晶晶胞胞是是从从晶晶体体中中“截截取取”出出来来具具有有代代表表性性的的最最小小部部分分，而而不不一一定定是是最最小小的的“平行六面体平行六面体”。B 解解析析具具有有规规则则几几何何外外形形的的固固体体不不一一定定是是晶晶体体，判判断断是是否否是是晶晶体体的的关关键键是是看看固固体体物物质质是是否否具具有有固固定定的的熔熔点点、A错错误误；采采用用沿沿X、Y、Z三三轴轴切切割割的的方方法法知知，氯氯化化钠钠的的晶晶胞胞中中与与每每个个Na距距离离相相等等且且

7、最最近近的的Na个个数数是是12，B正正确确；晶晶格格能能与与离离子子半半径径成成反反比比，与与电电荷荷呈呈正正比比，从从F到到I，其其离离子子半半径径逐逐渐渐增增大大，所所以以晶晶格格能能由由大大到到小小：NaFNaClNaBrNaI，C错错误误；含含有有共共价价键键的的晶晶体体不不一一定定具具有有高的熔、沸点及硬度，如分子晶体的熔、沸点及硬度较低，高的熔、沸点及硬度，如分子晶体的熔、沸点及硬度较低，D错误。错误。D ABaTi8O12BBaTi4O5CBaTi2O4D.BaTiO3解解析析晶晶体体与与非非晶晶体体最最本本质质的的区区别别是是组组成成物物质质的的粒粒子子在在微微观观空空间间是

8、是否否有有序排列。序排列。D B A两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体BI形成的固体物理性质有各向异性形成的固体物理性质有各向异性C形成的固体一定有固定的熔、沸点形成的固体一定有固定的熔、沸点D二者的二者的X射线图谱是相同的射线图谱是相同的解解析析由由微微观观结结构构示示意意图图可可知知为为晶晶体体，为为非非晶晶体体，晶晶体体具具有有规规则则的的几几何何外外形形，具具有有各各向向异异性性和和固固定定的的熔熔点点，用用X射射线线研研究究时时，晶晶体体内内部部的的微微粒粒在在空空间呈现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。间呈

9、现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。C A4个个B8个个C12个个D6个个B A121B321C984D21149(1)在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。个晶胞所共有。(2)在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞

10、都可用均摊法。总结提升总结提升题组三：晶体密度及微粒间距离的计算题组三：晶体密度及微粒间距离的计算5(1)(2016广广东东佛佛山山一一模模)FeO晶晶胞胞结结构构如如图图所所示示，FeO晶晶体体中中Fe2的的配配位数为位数为_；若该晶胞边长为；若该晶胞边长为b cm，则该晶体密度为，则该晶体密度为_g/cm3。6原子晶体原子晶体 12 1金属键、金属晶体金属键、金属晶体(1)金属键：金属键：_与与_之间的作用。之间的作用。(2)本质本质电子气理论电子气理论该该 理理 论论 认认 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 整整 块块 晶晶 体体 的的

11、“_”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。考点二四种晶体的组成和性质考点二四种晶体的组成和性质金属阳离子金属阳离子 自由电子自由电子 价电子价电子 电子气电子气(3)金属晶体的物理性质及解释金属晶体的物理性质及解释在在金金属属晶晶体体中中，金金属属离离子子以以_相相互互结结合合。金金属属都都具具有有优优良良的的导导电电性、导热性和延展性。用电子气理论可解释如下：性、导热性和延展性。用电子气理论可解释如下：金属键金属键 2四种类型晶体的比较四种类型晶体的比较分子分子 原子原子 阴、阳离子阴、阳离子 范德华力范德华力 共价键共价键 金

12、属键金属键 离子键离子键 较小较小 很大很大 很大很大 很小很小 较大较大 较低较低 很高很高 很高很高 很低很低 较高较高 3.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、沸点的比较不不同同类类型型晶晶体体的的熔熔、沸沸点点高高低低的的一一般般规规律律：_ _。金金属属晶晶体体的的熔熔、沸沸点点差差别别很很大大，如如钨钨、铂铂等等熔熔、沸沸点点很很高高，汞汞、铯铯等等熔熔、沸点很低。沸点很低。(2)同种晶体类型熔、沸点的比较同种晶体类型熔、沸点的比较原子晶体：原子晶体：原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体 小小 短短 大大 高高 离子晶

13、体：离子晶体：a一一般般地地说说，阴阴、阳阳离离子子的的电电荷荷数数越越_，离离子子半半径径越越_，则则离离子子间间的的作作用用力力就就越越_，其其离离子子晶晶体体的的熔熔、沸沸点点就就越越_，如熔点：如熔点：MgO_MgCl2_NaCl_CsCl。b衡衡量量离离子子晶晶体体稳稳定定性性的的物物理理量量是是晶晶格格能能。晶晶格格能能越越_，形形成成的的离子晶体越离子晶体越_，熔点越，熔点越_，硬度越，硬度越_。分子晶体：分子晶体：a分分子子间间作作用用力力越越_，物物质质的的熔熔、沸沸点点越越_；具具有有氢氢键键的的分分子子晶晶体体熔熔、沸沸点点反反常常地地_。如如H2O_H2Te_ H2Se

14、_H2S。多多小小强强高高大大稳定稳定 高高大大大大高高高高b组组成成和和结结构构相相似似的的分分子子晶晶体体，相相对对分分子子质质量量越越_，熔熔、沸沸点点越越_，如，如SnH4_GeH4_SiH4_CH4。c组组成成和和结结构构不不相相似似的的物物质质(相相对对分分子子质质量量接接近近)，分分子子的的极极性性越越大大，其其熔熔、沸点越高，如沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。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。金属晶体：金属晶体：金金属属离离子子半半径径越越小小，离离子子电电荷荷数数越越多多，其其金金属属键键越越强强，金金属属熔熔、沸沸点点就

15、就越越高，如熔、沸点：高，如熔、沸点：NaMg(1)原子晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。原子晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。(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阴离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阴离子，如金属晶体。子，如金属晶体。(3)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710，MgO的熔点为的熔点为2852。(4)金金属属晶晶体体的的熔熔点点不不一一定定比比分分子子晶晶体体的的熔熔点点高高，如如Na的的熔熔点点为为97，尿尿素的熔点为素的熔点为13

16、2.7。据此回答下列问题：据此回答下列问题：(1)由表格可知，由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：组熔点普遍偏高，据此回答：A组属于组属于_晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是_。二二氧氧化化硅硅的的熔熔点点高高于于硅硅，是是由由于于_ _。硼晶体的硬度与硅晶体相对比：硼晶体的硬度与硅晶体相对比：_。(2)B组组晶晶体体中中存存在在的的作作用用力力是是_，其其共共同同的的物物理理性性质质是是_(填序号填序号)，可以用，可以用_理论解释。理论解释。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原子原子 共价键共价键 O的原子半径小于的原子半径小于

17、Si的原子半径，的原子半径，SiO 的键长小于的键长小于SiSi的键长，的键长，SiO键能大于键能大于SiSi键能键能 硼晶体大于硅晶体硼晶体大于硅晶体 金属键金属键 电子气电子气(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组组 晶晶 体体 中中 NaCl、KCl、RbCl的的 熔熔 点点 由由 高高 到到 低低 的的 顺顺 序序 为为：_，MgO晶晶体体的的熔熔点点高高于于三三者者，其其原原因因解解释释为为：_ _。HF分

18、子间能形成氢键分子间能形成氢键 NaClKClRbCl MgO晶体为晶体为 离子晶体，离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高离子晶体，离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高 解解析析(1)A组组由由非非金金属属元元素素组组成成熔熔点点最最高高，属属于于原原子子晶晶体体，熔熔化化时时需需破破坏坏共共价价键键。由由共共价价键键形形成成的的原原子子晶晶体体中中，原原子子半半径径小小的的键键长长短短，键键能能大大，晶晶体体的的熔熔、沸沸点点高高，硬硬度度大大。(2)B组组都都是是金金属属，存存在在金金属属键键，具具有有金金属属晶晶体体的的性性质质，可可以以用用电电子子气气理理论

19、论解解释释相相关关物物理理性性质质。(3)C组组卤卤化化氢氢晶晶体体属属于于分分子子晶晶体体，HF熔熔点点高高是是由由于于分分子子之之间间形形成成氢氢键键。(4)D组组是是离离子子化化合合物物，熔熔点点高高具具有有离离子子晶晶体体的的性性质质。(5)晶晶格格能能与与离离子子电电荷荷数数和和离离子子半半径径有有关关，电电荷荷数数越越多多半半径径越越小小，晶晶格格能能越大，晶体熔点越高。越大，晶体熔点越高。(1)分子晶体熔、沸点的比较要特别注意氢键的存在。分子晶体熔、沸点的比较要特别注意氢键的存在。(2)离离子子晶晶体体的的熔熔点点不不一一定定都都低低于于原原子子晶晶体体，如如MgO是是离离子子晶

20、晶体体，熔熔点点是是2800；而；而SiO2是原子晶体，熔点是是原子晶体，熔点是1732。方法技巧方法技巧 B 解解析析水水晶晶属属于于原原子子晶晶体体，熔熔化化时时需需要要克克服服共共价价键键，干干冰冰属属于于分分子子晶晶体体，熔熔化化时时克克服服分分子子间间作作用用力力，A不不符符合合题题意意；食食盐盐和和醋醋酸酸钠钠都都属属于于离离子子晶晶体体，熔熔化化时时都都需需要要克克服服离离子子键键，B符符合合题题意意；液液溴溴属属于于分分子子晶晶体体，汽汽化化时时克克服服分分子子间间作作用用力力，汞汞属属于于金金属属晶晶体体，汽汽化化时时克克服服金金属属键键，C不不符符合合题题意意；HCl属属于

21、于共共价价化化合合物物，溶于水克服共价键，溶于水克服共价键，NaCl属于离子化合物，溶于水克服离子键，属于离子化合物，溶于水克服离子键，D不符合题意。不符合题意。2(2016山山东东烟烟台台模模块块检检测测)某某化化学学兴兴趣趣小小组组在在学学习习分分子子晶晶体体后后，查查阅阅了了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：几种氯化物的熔、沸点，记录如下：B 解解析析分分子子晶晶体体中中，分分子子与与分分子子之之间间以以分分子子间间作作用用力力相相互互作作用用，而而分分子子间间作作用用力力较较小小，克克服服分分子子间间作作用用力力所所需需能能量量较较低低，故故分分子子晶晶体体的的熔熔、沸沸点点较较低低，表

22、表中中的的MgCl2、NaCl、CaCl2的的熔熔、沸沸点点均均很很高高，不不属属于于分分子子晶晶体体，AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低，应为分子晶体，所以的熔、沸点较低，应为分子晶体，所以B项正确。项正确。B 解解析析干干冰冰为为分分子子晶晶体体，熔熔点点较较低低，是是由由于于分分子子间间作作用用力力弱弱，而而不不是是因因为为键键能能小小，A错错误误；晶晶体体硅硅、金金刚刚石石都都为为原原子子晶晶体体，原原子子半半径径CHBr，而而键键能能：HBrHI，C错错误误；二二氧氧化化碳碳是是分分子子晶晶体体，其其分分子子间作用力小，不是由键能引起的熔点低，间作用力小，不是由键能引起的熔点低，D

23、错误。错误。解解析析Li、Na、K价价电电子子数数相相同同，金金属属阳阳离离子子半半径径逐逐渐渐增增大大，金金属属键键逐逐渐渐减减弱弱，熔熔点点逐逐渐渐降降低低，A、D错错误误；Na、Mg、Al价价电电子子数数逐逐渐渐增增多多，金金属属阳阳离离子子半半径径逐逐渐渐减减小小，金金属属键键逐逐渐渐增增强强，熔熔点点逐逐渐渐升升高高，B正正确确；Be、Mg价价电电子子数相同，金属阳离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，数相同，金属阳离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C错误。错误。B 1常见的晶体模型常见的晶体模型考点三几种常见的晶体考点三几种常见的晶体4109.561 241

24、 21212421244886128122.石墨晶体石墨晶体石石墨墨晶晶体体是是混混合合型型晶晶体体，呈呈层层状状结结构构。同同层层内内碳碳原原子子以以_形形成成正正六六边边形形平平面面网网状状结结构构，平平均均每每个个正正六六边边形形拥拥有有的的碳碳原原子子个个数数是是2，C原原子子采采取取的的杂杂化化方方式式是是_。层层与与层层之之间间以以_结结合合。所所以以石石墨墨晶晶体体熔熔、沸沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。共价键共价键 sp2 分子间作用力分子间作用力 请回答下列问题：请回答下列问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是上

25、述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_。(2)冰冰、金金刚刚石石、MgO、CaCl2、干干冰冰5种种晶晶体体的的熔熔点点由由高高到到低低的的顺顺序序为为_。金刚石晶体金刚石晶体 金刚石、金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰、冰、干冰(3)NaCl晶晶胞胞与与MgO晶晶胞胞相相同同，NaCl晶晶体体的的晶晶格格能能_(填填“大大于于”或或“小小于于”)MgO晶晶体体，原原因因是是_ _。(4)每每个个Cu晶晶胞胞中中实实际际占占有有_个个铜铜原原子子，CaCl2晶晶体体中中Ca2的的配配位位数数为为_。(5)冰冰的的熔熔点点远远高高于于干干冰冰，除除H2O是是极极性性分分子子、CO2是是非

26、非极极性性分分子子外外，还还有有一个重要的原因是一个重要的原因是_。小于小于 MgO晶体中离子的电荷数大于晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子晶体中离子 电荷数；且电荷数；且r(Mg2)r(Na)、r(O2)r(Cl)48H2O分子之间能形成氢键分子之间能形成氢键 B A为为简简单单立立方方堆堆积积，为为六六方方最最密密堆堆积积，为为体体心心立立方方堆堆积积，为为面面心心立方最密堆积立方最密堆积B每个晶胞含有的原子数分别为每个晶胞含有的原子数分别为1个、个、2个、个、2个、个、4个个C晶胞中原子的配位数分别为晶胞中原子的配位数分别为6、8、8、12D空间利用率的大小关系为空间利用率的大小关

27、系为(1)辨别晶胞辨别晶胞(请用相应的编号请用相应的编号)钠晶胞是钠晶胞是_；钋晶胞是钋晶胞是_；金刚石晶胞是金刚石晶胞是_；干冰晶胞是干冰晶胞是_；氯化钠晶胞是氯化钠晶胞是_。(2)钋钋晶晶胞胞的的堆堆积积方方式式是是_，钠钠晶晶胞胞的的堆堆积积方方式式是是_。ECDBA简单立方堆积简单立方堆积 体心立方堆积体心立方堆积(3)与冰的晶体类型相同的是与冰的晶体类型相同的是_(填编号填编号)。(4)在在冰冰晶晶体体中中，每每个个水水分分子子与与相相邻邻的的4个个水水分分子子形形成成氢氢键键(如如图图所所示示)，已已知知冰冰的的升升华华热热是是51 kJmol1，除除氢氢键键外外，水水分分子子间间

28、还还存存在在范范德德华华力力(11 kJmol1)，则冰晶体中氢键的，则冰晶体中氢键的“键能键能”是是_kJmol1。B208 4(3)如如图图丙丙直直线线交交点点处处的的圆圆圈圈为为NaCl晶晶体体中中Na或或Cl所所处处的的位位置置，这这两两种种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。请请将将其其中中代代表表Na的的圆圆圈圈涂涂黑黑(不不必必考考虑虑体体积积大大小小)，以以完完成成NaCl晶晶体体结结构示意图。构示意图。晶晶体体中中，在在每每个个Na的的周周围围与与它它最最接接近近的的且且距距离离相相等等的的Na共共有有_个。个。晶晶

29、体体中中每每一一个个重重复复的的结结构构单单元元叫叫晶晶胞胞。在在NaCl晶晶胞胞中中正正六六面面体体的的顶顶点点上上、面面上上、棱棱上上的的Na或或Cl为为该该晶晶胞胞与与其其相相邻邻的的品品胞胞所所共共有有，一一个个晶晶胞胞中中Cl的的个个数数 等等 于于 _，即即 _(填填 计计 算算 式式)；Na的的 个个 数数 等等 于于 _，即即_(填计算式填计算式)。1244设设NaCl的的摩摩尔尔质质量量为为Mr gmol1，食食盐盐晶晶体体的的密密度度为为 gcm3，阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数的的值值为为NA。食食盐盐晶晶体体中中两两个个距距离离最最近近的的钠钠离离子子中中心心间间的的距距离离为为_cm。(4)用用晶晶体体的的X射射线线衍衍射射法法对对Cu的的测测定定得得到到以以下下结结果果：Cu的的晶晶胞胞为为面面心心立立方方最最密密堆堆积积(如如右右图图)，已已知知该该晶晶体体的的密密度度为为9.00 gcm3，晶晶胞胞中中该该原原子子的的配配位位数数为为_；Cu的的原原子子半半径径为为_cm(阿阿伏伏加加德罗常数为德罗常数为NA，要求列式计算，要求列式计算)。12 复复 习习 练练 案案