【志鴻優(yōu)化設計】2014屆高考化學一輪復習 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教學案 新人教版選修3

第3節(jié)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考綱點擊1．理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。2．了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系。3．理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。4．了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。一、晶體常識1．晶體與非晶體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒在三維空間里呈周期性____序排列結(jié)構(gòu)微粒____序排列性質(zhì)特征自范性熔點異同表現(xiàn)各向異性無各向異性區(qū)別方法熔點法有固定熔點無固定熔點X射線對固體進行X射線衍射實驗特別提示：具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。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。①無隙：相鄰晶胞之間沒有____________；②并置：所有晶胞________排列、________相同。即時訓練1下列有關晶體的說法中正確的是__________。①凡是有規(guī)則外形的固體一定是晶體②晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性③熔融態(tài)物質(zhì)凝固就得到晶體④晶體有一定的熔沸點⑤區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學方法：是否具有固定的熔沸點⑥晶胞為的示意圖：為陽離子，為陰離子。以M代表陽離子，N代表陰離子?；瘜W式為MN2二、分子晶體和原子晶體1．分子晶體(1)結(jié)構(gòu)特點①晶體中只含分子。②分子間作用力為范德華力，也可能有氫鍵。③分子密堆積：一個分子周圍通常有12個緊鄰的分子。(2)典型的分子晶體①冰：水分子之間的主要作用力是__________，也存在______________，每個水分子周圍只有______個緊鄰的水分子。②干冰：CO2分子之間存在____________，每個CO2分子周圍有____個緊鄰的CO2分子。2．原子晶體(1)結(jié)構(gòu)特點①晶體中只含原子。②原子間以____________結(jié)合。③____________________結(jié)構(gòu)。(2)典型的原子晶體——金剛石①碳原子取________雜化軌道形成共價鍵，碳碳鍵之間夾角為________。②每個碳原子與相鄰的____個碳原子結(jié)合。即時訓練2下列說法中正確的是________。①干冰(CO2)晶體中包含的作用力為分子間力和共價鍵②SiO2晶體中包含的作用力只有共價鍵③CO2表示一個二氧化碳分子是由一個碳原子和兩個氧原子構(gòu)成的④SiO2表示一個二氧化硅分子是由一個硅原子和兩個氧原子構(gòu)成的⑤原子晶體比分子晶體的熔沸點高得多⑥冰、干冰、水晶均屬于分子晶體特別提示：(1)原子晶體一定含有共價鍵，分子晶體可能不含有共價鍵，如稀有氣體；(2)分子晶體的熔沸點的比較要注意氫鍵的影響。三、金屬晶體1．“電子氣理論”要點(1)該理論把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的____________形成遍布_____________的“電子氣”，被______________所共用，從而把________________維系在一起。(2)金屬晶體是由______________、______________通過__________形成的一種“巨分子”。(3)金屬鍵的強度______________。2．金屬晶體的構(gòu)成、通性及其解釋金屬晶體結(jié)構(gòu)微粒作用力名稱導電性導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____________形成電流電子氣中的自由電子在____的作用下與金屬原子____________而導熱當金屬受到外力作用時，金屬晶體中的各原子層就會__________，但不會改變其______________，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________的作用即時訓練3下列說法中正確的是____________。①含有陽離子的物質(zhì)一定含有陰離子②含有陰離子的物質(zhì)一定含有陽離子③金屬晶體易導電是因為有自由移動的金屬陽離子④金屬晶體能導電是因為金屬晶體在外加電場作用下可失去電子⑤金屬晶體的熔沸點一定比分子晶體的高四、離子晶體1．離子晶體(1)概念①離子鍵：__________間通過____________(指__________和__________的平衡)形成的化學鍵。②離子晶體：由__________和____________通過__________結(jié)合而成的晶體。(2)決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素①幾何因素：即________________________________。②電荷因素：即正負離子________________________。③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熔點和沸點，較大的硬度、難于壓縮。這些性質(zhì)都是因為離子晶體中存在著較強的離子鍵。若要破壞這種作用需要較多的能量。2．晶格能(1)定義____________形成1mol離子晶體__________的能量，單位________________，通常取________值。(2)大小及與其他量的關系①晶格能是最能反映離子晶體____________的數(shù)據(jù)。②在離子晶體中，離子半徑越______，離子所帶電荷數(shù)越______，則晶格能越大。③晶格能越大，形成的離子晶體就越__________，而且熔點越______，硬度越________。即時訓練4下列說法中正確的是__________。①NaCl表示一個氯化鈉分子是由一個鈉離子和一個氯離子構(gòu)成的②離子晶體不導電，熔融或溶于水后能導電③多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑④離子晶體晶格能越大，熔沸點越高⑤NaCl的晶格能大于NaF的晶格能一、晶體結(jié)構(gòu)的計算1．晶體化學式的求法晶體的化學式的確定常用分攤法，其核心為若晶體中某位置上粒子被n個重復單元共用，那該粒子有eq\f(1,n)屬于這個晶胞。如由立方晶胞中：(1)處于頂點上的粒子被8個晶胞共用，該粒子有eq\f(1,8)屬于這個晶胞；(2)處于棱上的粒子被4個晶胞共用，該粒子有eq\f(1,4)屬于這個晶胞；(3)處于面心上的粒子被2個晶胞共用，該粒子有eq\f(1,2)屬于這個晶胞；(4)處于晶胞內(nèi)部的粒子，該粒子完全屬于這個晶胞。2．有關晶胞各物理量的關系對于立方晶胞，可簡化成下面的公式進行各物理量的計算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱長，ρ表示密度，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，n表示1mol晶胞中所含晶體的物質(zhì)的量，M表示相對分子質(zhì)量，a3×ρ×NA表示1mol晶胞的質(zhì)量?！纠?】Ⅰ.鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是：Pb4＋處于立方晶胞頂點，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心。該化合物化學式為______________________，每個Ba2＋與______個O2－配位。Ⅱ.CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如下圖所示)，但CaC2晶體中啞鈴形Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一個方向拉長。CaC2晶體中1個Ca2＋周圍距離最近的Ceq\o\al(2－,2)數(shù)目為____________。特別提醒要記住一些常見晶體的晶胞，如晶胞名稱NaClCsClCaF2銅鎂金剛石干冰一個晶胞中含Na＋、Cl－各4個Cs＋、Cl－各1個4個Ca2＋、8個Cl－4個Cu284配位數(shù)688、4128……12二、四種晶體的比較與判斷晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體晶體粒子陰、陽離子分子原子金屬陽離子、自由電子粒子間相互作用離子鍵分子間作用力共價鍵金屬鍵熔沸點較高很低很高無規(guī)律硬度較硬一般很軟很硬無規(guī)律溶解性易溶于極性溶劑相似相溶難溶難溶(部分與水反應)導電情況晶體不導電，熔融狀態(tài)下導電晶體和熔融狀態(tài)下都不導電一般不導電，個別導電，還有半導體晶體導電導熱性不良不良不良良物質(zhì)類別離子化合物多數(shù)非金屬單質(zhì)及化合物金剛石、SiC、晶體硅、SiO2等少數(shù)非金屬單質(zhì)和化合物金屬單質(zhì)【例2】碳化硅SiC是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各種晶體：①晶體硅②硝酸鉀③金剛石④碳化硅⑤干冰⑥冰，它們的熔點由高到低的順序是()。A．①②③④⑤⑥ B．①④③②⑥⑤C．③④①②⑥⑤ D．③④①②⑤⑥方法歸納(1)比較晶體的熔點，首先要判斷晶體的類型，一般是原子晶體的熔點＞離子晶體＞分子晶體。若有相同類型的晶體，則比較這些晶體中粒子間的作用力強弱。①原子晶體熔化時斷開的是共價鍵，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點越高；②離子晶體熔化時斷開的是晶格能，離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，晶格能越大，熔沸點越高；③分子晶體熔化時斷開的是分子間作用力，分子間作用力越大，熔沸點越高，具有氫鍵的分子晶體，熔沸點反常的高；④金屬晶體熔化時斷開的是金屬鍵，金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，熔沸點越高。(2)注意原子晶體的熔點不一定比離子晶體的熔點高，金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高。

1．(高考集萃)(1)(2012課標全國理綜)ZnS在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其晶胞邊長為540.0pm。密度為__________________(列式并計算)，a位置S2－與b位置Zn2＋之間的距離為__________pm(列式表示)。(2)(2012海南化學)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結(jié)果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm－3，則銅晶胞的體積是________cm3、晶胞的質(zhì)量是________g，阿伏加德羅常數(shù)為________________[列式計算，已知Ar(Cu)＝63.6]。(3)(2012山東理綜)下列關于金屬及金屬鍵的說法中正確的是________。a．金屬鍵具有方向性與飽和性b．金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的相互作用c．金屬導電是因為在外加電場作用下產(chǎn)生自由電子d．金屬具有光澤是因為金屬陽離子吸收并放出可見光2．立方氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有________個氮原子、________個硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA)。3．有下列幾種晶體：A.水晶B．冰醋酸C．白磷D．金剛石E．晶體氬F．干冰G．NaOH(1)屬于分子晶體的是________，直接由原子構(gòu)成的分子晶體是________。(2)屬于原子晶體的化合物是________，由非極性鍵構(gòu)成的原子晶體是______。(3)直接由原子構(gòu)成的晶體是________。(4)受熱熔合時，晶體內(nèi)的化學鍵不發(fā)生變化的是________，需克服共價鍵的是________。(5)既含離子鍵又含共價鍵的是________。(6)下圖是干冰晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀察此圖，試說明每個CO2分子周圍有________個與之緊鄰等距的CO2分子。4．金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應用廣泛。請回答下列問題：(1)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉相同，Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點NiO________FeO(填“＜”或“＞”)。(2)NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為________、_____________________________。(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。該合金的化學式為________________。

參考答案基礎梳理整合一、1.有無有無固定不固定2．(1)基本單元(2)任何間隙平行取向即時訓練1答案：②④⑥二、1.(2)氫鍵范德華力4范德華力122．(1)共價鍵三維空間網(wǎng)狀(2)sp3109°28′4即時訓練2答案：①②③⑤三、1.(1)價電子整塊晶體所有原子所有的金屬原子(2)金屬陽離子自由電子金屬鍵(3)差別很大2．定向移動熱頻繁碰撞相對滑動體系的排列方式潤滑劑即時訓練3答案：②四、1.(1)陰、陽離子靜電作用相互排斥相互吸引陽離子陰離子離子鍵(2)晶體中正負離子的半徑比決定晶體結(jié)構(gòu)電荷不同，配位數(shù)必然不同2．(1)氣態(tài)離子釋放kJ·mol－1正(2)穩(wěn)定性小多穩(wěn)定高大即時訓練4答案：②③④核心歸納突破【例1】答案：Ⅰ.BaPbO312Ⅱ.4解析：Ⅰ.每一個晶胞中Ba2＋的個數(shù)為1，Pb4＋的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，O2－的個數(shù)為12×eq\f(1,4)＝3，所以其化學式為BaPbO3；立方體的12個棱邊中心上的O2－離中心Ba2＋最近且相等，所以每個Ba2＋與12個O2－配位；Ⅱ.因為晶胞為長方體，所以處于6個面心的Ceq\o\al(2－,2)有兩個離的比另外四個遠，所以最近的Ceq\o\al(2－,2)數(shù)目為4?！纠?】C解析：這些晶體屬于原子晶體的有①③④、離子晶體的有②、分子晶體的有⑤⑥。一般來說，原子晶體的熔點＞離子晶體的熔點＞分子晶體的熔點；對于原子晶體，鍵長Si—Si＞Si—C＞C—C，相應鍵能Si—Si＜Si—C＜C—C，故它們的熔點：金剛石＞碳化硅＞晶體硅。演練鞏固提升1．答案：(1)eq\f(\f(4×(65＋32)g·mol－1,6.02×1023mol－1),(540×10－10cm)3)＝4.1g·cm－3eq\f(270,\r(1－cos109°28′))或eq\f(135\r(2),sin\f(109°28′,2))或135eq\r(3)(2)4.70×10－