高三化學(xué)物質(zhì)的聚集狀態(tài)及物質(zhì)性質(zhì)復(fù)習(xí)

1、課時(shí)課時(shí)3 3 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)1晶體與非晶體(1)晶體與非晶體的區(qū)別分類是否有自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有原子排列相對無序 (2)得到晶體的途徑 a 。 b氣態(tài)物質(zhì)不經(jīng)液態(tài)直接凝固。 c溶質(zhì)從溶液中析出。 (3)晶體的特點(diǎn) a外形和內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的 性。 b晶體的許多物理性質(zhì)如強(qiáng)度表現(xiàn)出 性。 c晶體具有自范性，即晶體能自發(fā)地呈現(xiàn) 的性質(zhì)。熔融態(tài)物質(zhì)凝固熔融態(tài)物質(zhì)凝固高度有序高度有序各向異各向異幾何多面體幾何多面體(4)區(qū)別晶體和非晶體的方法a熔點(diǎn)法：晶體的熔點(diǎn)較固定，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)。bX射線衍射法：當(dāng)單一波長的X射線通

2、過晶體時(shí)，會(huì)在記錄儀上看到分立的斑點(diǎn)或譜線，而非晶體則沒有。2.晶胞 (1)概念描述晶體結(jié)構(gòu)的 。(2)晶體中晶胞的排列無隙并置a無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。b并置：所有晶胞平行排列、取向相同?；締卧締卧?1分子晶體(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a晶體中只含 。b分子間作用力為 ，也可能有 。c分子密堆積：一個(gè)分子周圍通常有12個(gè)緊鄰的分子。分子分子范德華力范德華力氫鍵氫鍵(2)典型的分子晶體a冰水分子之間的主要作用力是 ，也存在范德華力，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。b干冰CO2分子之間存在 ，每個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)緊鄰的CO2分子。氫鍵氫鍵范德華力范德華力 2原子晶體(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a晶

3、體中只含原子。b原子間以 結(jié)合。c三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)典型的原子晶體金剛石a碳原子取 雜化軌道形成共價(jià)鍵，碳碳鍵之間夾角為10928。b每個(gè)碳原子與相鄰的 個(gè)碳原子結(jié)合。共價(jià)鍵共價(jià)鍵sp34 1金屬鍵(1)“電子氣理論”要點(diǎn)a該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。b金屬晶體是由 、 通過 形成的一種“巨分子”。c金屬鍵的強(qiáng)度差別很大。金屬陽離子金屬陽離子自由電子自由電子金屬鍵金屬鍵 (2)金屬晶體的構(gòu)成、通性及其解釋金屬晶體結(jié)構(gòu)微粒作用力名稱導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性金屬陽離子自由電子金屬鍵自由電子在電場中作定向

4、運(yùn)動(dòng)形成電流電子氣中的自由電子在熱的作用下與金屬原子頻繁碰撞而導(dǎo)熱當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，金屬晶體中的各原子層就會(huì)相對滑動(dòng)，但不會(huì)改變其體系的排列方式，而彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用2.金屬晶體的原子堆積模型 (1)二維空間模型 a非密置層，配位數(shù)為4。 b密置層，配位數(shù)為6。 (2)三維空間模型 a簡單立方堆積相鄰非密置層原子的原子核在同一直線上，配位數(shù)為6。只有Po采取這種堆積方式。b鉀型(即A2型密堆積)將非密置層上層金屬原子填入下層的金屬原子形成的凹穴中，每層都照此堆積。如Na、K、Fe等是這種堆積方式，配位數(shù)為8。c鎂型和銅型(即A3型最密堆積和A1型

5、最密堆積)密置層的原子按鉀型堆積方式堆積。若按 的方式堆積為鎂型，按 的方式堆積為銅型。這兩種堆積方式都是金屬晶體的 ，配位數(shù)均為12，空間利用率均為74%。ABABABABCABCABC最密堆積最密堆積 3離子晶體(1)概念a離子鍵： 間通過 (指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化學(xué)鍵。b離子晶體：由陽離子和 通過 結(jié)合而成的晶體。陰陽離子陰陽離子靜電作用靜電作用陰離子陰離子離子鍵離子鍵(2)決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素a幾何因素：即晶體中陰陽離子的半徑比決定晶體結(jié)構(gòu)。b電荷因素，即陰陽離子電荷不同，配位數(shù)必然不同。c鍵性因素：離子鍵的純粹程度。(3)一般物理性質(zhì)一般地說，離子晶體具有較高的 點(diǎn)和

6、沸點(diǎn)，較大的 、難于壓縮。這些性質(zhì)都是因?yàn)殡x子晶體中存在著較強(qiáng)的離子鍵。若要破壞這種作用需要較多的能量。熔熔硬度硬度 4晶格能(1)定義形成1摩爾離子晶體 的能量，單位kJmol1，通常取正值。(2)大小及與其他量的關(guān)系a 晶 格 能 是 最 能 反 映 離 子 晶 體 的數(shù)據(jù)。b在離子晶體中，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越大，則晶格能越大。c晶格能越大，陰、陽離子間的離子鍵就越 ，形成的離子晶體就越穩(wěn)定，而且熔點(diǎn)高，硬度大。 氣態(tài)離子氣態(tài)離子釋放釋放穩(wěn)定性穩(wěn)定性強(qiáng)強(qiáng) 【例1】 (2009廣東單科，27)銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(

7、1)Cu位于元素周期表第B族。Cu2的核外電子排布式為_。 (2)右圖是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個(gè)數(shù)為_。 ( 3 ) 膽 礬 C u S O4 5 H2O 可 寫 成Cu(H2O)4SO4H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下： 下列說法正確的是_(填字母)。 A在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化 B在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵 C膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵 D膽礬中的水在不同溫度下會(huì)分步失去(4)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐型，但NF3不易與Cu2形成配離子，其原因是_。

8、(5)Cu2O的熔點(diǎn)比Cu2S的_(填“高”或“低”)，請解釋原因_。 解析：(1)電子排布為結(jié)構(gòu)化學(xué)中的重點(diǎn)。特別是24號、29號等存在半滿和全滿狀態(tài)的元素。Cu2核外電子排布式書寫應(yīng)先寫出Cu原子的電子排布，然后從外向內(nèi)失去2個(gè)電子。(3)H2O中氧原子采用sp3雜化， 中的氧不是。CuSO4應(yīng)是離子晶體，不是分子晶體。(4)NH3中的N原子的孤對電子提供電子，Cu2提供空軌道，形成配位鍵，而NF3中N原子的孤對電子被F元素吸引。(5)離子晶體中，離子鍵越短，離子鍵越強(qiáng)，離子化合物熔點(diǎn)越高。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9(2)4(3)BD(4)F的電負(fù)性比N

9、大，NF成鍵電子對向F偏移，導(dǎo)致NF3中N原子核對其孤對電子的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵，故NF3不易與Cu2形成配離子(5)高Cu2O與Cu2S相比，陽離子相同、陰離子所帶電荷也相同，但O2的半徑比S2小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點(diǎn)更高晶體類型金屬晶體離子晶體分子晶體原子晶體定義金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體分子間通過分子間作用力形成的晶體相鄰原子間通過共價(jià)鍵結(jié)合而形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體基本微粒金屬陽離子、電子陰離子、陽離子分子原子物理性質(zhì)硬度和密度較大，熔、沸點(diǎn)較高，有延展性，有光澤硬度和密度較大，熔、沸點(diǎn)較高硬度和密度較小，熔、沸點(diǎn)低硬度和

10、密度大，熔、沸點(diǎn)高決定熔、沸點(diǎn)高低的因素金屬鍵強(qiáng)弱離子鍵強(qiáng)弱(或晶格能大小)范德華力(或氫鍵)的強(qiáng)弱共價(jià)鍵的強(qiáng)弱 【例2】 (2009山東理綜，32)C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)寫出Si的基態(tài)原子核外電子排布式_。從電負(fù)性角度分析，C、Si和O元素的非金 屬 活 潑 性 由 強(qiáng) 至 弱 的 順 序 為_。(2)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為_，微粒間存在的作用力是_。(3)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為_(填元素符號)。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。M O 的 熔 點(diǎn) 比 C a O 的 高 ， 其 原 因 是_。(

11、4)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大不同。CO2中C與O原子間形成鍵和鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述鍵。從原子半徑大小的角度分析，為何C、O原子間能形成，而 S i 、 O 原 子 間 不 能 形 成 上 述 鍵 。_。解析：(1)根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)律去寫；在C、Si和O元素中，吸引電子的能力由強(qiáng)到弱的順序是OCSi。(2)在SiC晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)C原子與Si原子形成四個(gè)完全相同的CSi鍵，所以C原子的雜化方式為sp3雜化。微粒間存在的作用力是共價(jià)鍵。(3)SiC的電子總數(shù)為20，所以M的電子數(shù)為(208)12個(gè)，故M為Mg；MgO和C

12、aO均屬于離子晶體，Mg2半徑比Ca2小，MgO中離子鍵強(qiáng)，晶格能大，故熔點(diǎn)高。(4)鍵是由pp軌道肩并肩重疊而形成的，且鍵強(qiáng)弱與重疊的程度成正比。而Si原子的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的鍵。答案：(1)1s22s22p63s23p2OCSi(2)sp3共價(jià)鍵(3)MgMg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大(4)C的原子半徑較小，C、O原子能充分接近，pp軌道肩并肩重疊程度較大，能形成穩(wěn)定的鍵Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵 一、用均攤法解析晶體的計(jì)算 1晶體：通過結(jié)晶得到的有規(guī)則幾何

13、外形的固體。其外形的規(guī)則是由其內(nèi)在的粒子有序排列所決定的。 2晶胞：從晶體中“截取”出來具有代表性的最小重復(fù)單位。 3均攤法：是指每個(gè)晶胞平均擁有的粒子數(shù)目。如某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子有 屬于一個(gè)晶胞。(1)長方體形(正方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻(xiàn)：處于頂點(diǎn)的粒子，同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對晶胞的貢獻(xiàn)為 。處于棱上的粒子，同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對晶胞的貢獻(xiàn)為 。處于面上的粒子，同時(shí)為2個(gè)晶胞共有，每個(gè)粒子對晶胞的貢獻(xiàn)為 。處于體內(nèi)的粒子，則完全屬于該晶胞，對晶胞的貢獻(xiàn)為1。(2)非長方體形(非正方體)晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排

14、成六邊形，其頂點(diǎn)(1個(gè)碳原子)對六邊形的貢獻(xiàn)為1/3。 二、晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較 1不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律原子晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等沸點(diǎn)很高，如汞、鎵、銫等沸點(diǎn)很低。 2原子晶體由共價(jià)鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高。如熔點(diǎn)：金剛石石英碳化硅硅。 3. 離子晶體一般地說，陰陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgONaClCsCl。 4分子晶體(1)分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。

15、(2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。(3)組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。 (4)同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。 例如 CH3CH2CH2CH2CH3 5金屬晶體金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：NaMgAl。 1同類晶體物質(zhì)熔沸點(diǎn)的變化是有規(guī)律的，試分析下列兩組物質(zhì)熔點(diǎn)規(guī)律性變化的原因：A組物質(zhì)NaClKClCsCl熔點(diǎn)/K 1 074 1 049 918B組物質(zhì) Na Mg Al熔點(diǎn)/K 317 9

16、23 933晶體熔沸點(diǎn)的高低，決定于組成晶體微粒間的作用力的大小。A組是_晶體，晶體微粒之間通過_相連，由庫侖定律F_可知，離子鍵由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開。B組晶體屬_晶體，價(jià)電子數(shù)由多到少的順序是_，粒子半徑由大到小的順序是_，金屬鍵強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)開。解析：A組為離子晶體，陰、陽離子之間通過離子鍵結(jié)合，強(qiáng)度可借助庫侖定律比較：Fk ，由于NaCl、KCl、CsCl中的陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等，而r(Na)r(K)r(Cs)，所以F(NaCl)F(KCl)F(CsCl)，故熔點(diǎn)是逐漸降低的。B組為金屬晶體，是由金屬鍵相結(jié)合而成的，因?yàn)閝(Na)q(Mg2)q(Al3)，而r(Na)r(Mg2)

17、r(Al3)，所以金屬鍵強(qiáng)弱順序?yàn)镹aMgAl，故其熔點(diǎn)是逐漸升高的。答案：離子離子鍵 NaClKClCsCl金屬AlMgNaNaMgAl AlMgNa 2已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190(2.02105 Pa)，但它在180時(shí)開始升華。(1)氯化鋁是_(填“離子化合物”、“共價(jià)化合物”)。(2)在500 K和1.01105 Pa時(shí)，它的蒸氣密度(換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí))為11.92 gL1，試確定氯化鋁在蒸氣狀態(tài)時(shí)的化學(xué)式為_，是_晶體。(3)無水氯化鋁在空氣中劇烈“發(fā)煙”，其原因是_。(4)設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)，判斷氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是_。解析：(1)因氯化鋁晶體的熔點(diǎn)低，并在180時(shí)開始升華，表明構(gòu)成晶體的微粒間載體的作用較弱，可推斷氯化鋁為共價(jià)化合物。若為離子化合物，陰陽離子間的離子鍵較強(qiáng)，破壞離子鍵耗能量較多，熔沸點(diǎn)高。(2)氯化鋁蒸氣的相對分子質(zhì)量為： (AlCl3)11.9 gL122.4 Lmol1267 gmol1，即相對