高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)分子晶體與共價晶體課件

第五單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)元素周期律第4講《晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》基于大單元教學(xué)設(shè)計下的一輪復(fù)習(xí)情景再現(xiàn)——晶體的形成教學(xué)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.能說出晶體與非晶體的區(qū)別2.能結(jié)合實例描述晶體中微粒排列的周期性規(guī)律3.能借助分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等模型說明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用1.宏觀辨識與微觀探析：能從晶胞結(jié)構(gòu)、晶體測定方法等不同層次認(rèn)識晶體，能從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析晶胞結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能根據(jù)不同晶體的性質(zhì)辨析不同的晶體【環(huán)節(jié)一】認(rèn)識晶體和晶胞【活動1】自主測評1、判斷正誤(1)冰和碘晶體中相互作用力相同。()(2)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性排列。()(3)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。()(4)晶胞是晶體中最小的“平行六面體”。()(5)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進(jìn)行X射線衍射實驗。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√【環(huán)節(jié)一】認(rèn)識晶體和晶胞【活動2】必備知識梳理1、晶體與非晶體：(1)晶體與非晶體的區(qū)別固體晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子無序排列性質(zhì)特征自范性有無熔點固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法測定其是否有固定的熔點科學(xué)方法對固體進(jìn)行X射線衍射實驗(2)獲得晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。2、晶胞：(1)概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。(2)晶體中晶胞的排列——無隙并置。①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。3、晶胞組成計算——均攤法晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份額就是。4、晶體結(jié)構(gòu)的測定：晶胞組成的計算——均攤法(1)其他結(jié)構(gòu)單元的粒子數(shù)的計算分析①三棱柱晶胞組成的計算——均攤法(1)其他結(jié)構(gòu)單元的粒子數(shù)的計算分析②六棱柱晶胞組成的計算——均攤法(2)立方體中粒子周圍粒子的個數(shù)A周圍有4個B，B周圍有12個AA周圍有2個C，C周圍有6個AB周圍有6個D，D周圍有2個BB周圍有8個C，C周圍有8個BC周圍有12個D，D周圍有4個CA周圍有4個D，D周圍有4個A【易錯警示】(1)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。(3)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。(4)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。(5)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。(6)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的基本重復(fù)單元，習(xí)慣上采用的晶胞都是平行六面體，但不一定是最小的平行六面體?！经h(huán)節(jié)一】認(rèn)識晶體和晶胞【活動3】能力特訓(xùn)2、CaTiO3的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，金屬離子與氧離子間的作用力為________，Ca2＋的配位數(shù)是________。解析：陰、陽離子間的作用力為離子鍵；距離Ca2＋最近的為O2－，共有12個O2－與位于體心處的Ca2＋距離相等且最近，故Ca2＋的配位數(shù)為12。真題體驗3、(2022·湖北卷)某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()A．Ca2＋的配位數(shù)為6B．與F－距離最近的是K＋C．該物質(zhì)的化學(xué)式為KCaF3D．若F－換為Cl－，則晶胞棱長將改變解析：Ca2＋配位數(shù)為與其距離最近且等距離的F－的個數(shù)，如圖所示，Ca2＋位于體心，F(xiàn)－位于面心，所以Ca2＋配位數(shù)為6，A正確；F－與K＋的最近距離為棱長的，F(xiàn)－與Ca2＋的最近距離為棱長的，所以與F－距離最近的是Ca2＋，B錯誤；K＋位于頂點，所以K＋個數(shù)＝

×8＝1，F(xiàn)－位于面心，F(xiàn)－個數(shù)＝×6＝3，Ca2＋位于體心，所以Ca2＋個數(shù)＝1，綜上，該物質(zhì)的化學(xué)式為KCaF3，C正確；F－與Cl－半徑不同，替換后晶胞棱長將改變，D正確。晶胞中粒子配位數(shù)的計算：一個粒子周圍最近的粒子的數(shù)目稱為配位數(shù)(1)晶體中原子(或分子)的配位數(shù)：若晶體中的微粒為同種原子或同種分子，則某原子(或分子)的配位數(shù)指的是該原子(或分子)最接近且等距離的原子(或分子)的數(shù)目。(2)離子晶體的配位數(shù)：指一個離子周圍最接近且等距離的異種電性離子的數(shù)目?！经h(huán)節(jié)二】掌握晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)【活動4】自主測評4、判斷正誤(1)SiO2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。()(2)1mol金剛石和SiO2中含有的共價鍵數(shù)目均為4NA。()(3)干冰晶胞中位于頂點的分子和位于面心的分子配位數(shù)不同。()(4)金屬晶體能導(dǎo)電是因為金屬晶體在外加電場作用下可失去電子。()(5)在NaCl晶體中，將一個Na＋周圍距離最近的Cl－連起來，是一個正八面體。()(6)1mol干冰、NaCl、金剛石中含有的晶胞數(shù)均為0.25NA。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×【環(huán)節(jié)二】掌握晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)【活動5】必備知識梳理1、四種晶體類型的概念與特點：(1)分子晶體：分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體，此類晶體熔點、沸點低，硬度小。(2)共價晶體：原子通過共價鍵形成的晶體，整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀(立體網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)；其物理性質(zhì)的突出特點是高硬度、高熔點、高沸點。(3)離子晶體：①陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體，此類晶體的熔點、沸點較高。②配位數(shù)：指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目，晶體陰離子、陽離子的配位數(shù)之比等于組成中的陰離子與陽離子數(shù)目的反比。(4)金屬晶體：①含義：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體，金屬單質(zhì)形成的晶體就是金屬晶體。②金屬鍵的形成：晶體中金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而將所有的金屬原子維系在一起；金屬鍵無飽和性和方向性。2、四種晶體類型的比較：類型比較分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽離子和自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電3、認(rèn)識幾種常見的晶體模型：(1)共價晶體(金剛石和二氧化硅)①金剛石晶體中，每個C原子與另外4個C原子形成共價鍵，C—C鍵之間的夾角是109°28′，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價鍵有2mol。②SiO2晶體中，每個Si原子與4個O原子成鍵，每個O原子與2個硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O鍵。(2)分子晶體①干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的CO2分子有12個。②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氫鍵。(3)離子晶體①NaCl型：在晶體中，每個Na＋同時吸引6個Cl－，每個Cl－同時吸引6個Na＋，配位數(shù)為6。每個晶胞含4個Na＋和4個Cl－。②CsCl型：在晶體中，每個Cl－吸引8個Cs＋，每個Cs＋吸引8個Cl－，配位數(shù)為8。(4)石墨晶體石墨層狀晶體中，層與層之間的結(jié)合力是范德華力，平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。4、金屬晶體及其堆積模型：金屬晶體簡單立方堆積典型代表為Po，配位數(shù)為6，空間利用率52%金屬晶體面心立方最密堆積典型代表為Cu、Ag、Au，配位數(shù)為12，空間利用率74%體心立方堆積典型代表為Na、K、Fe，配位數(shù)為8，空間利用率68%六方最密堆積典型代表為Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為12，空間利用率74%【環(huán)節(jié)二】掌握晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)【活動6】能力特訓(xùn)5、硫的一種立方晶系的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶胞邊長為dpm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。①該含硫化合物的化學(xué)式為________；S2－的配位數(shù)為________。②2個Li＋間的最短距離為________pm。③該晶體的密度為________g·pm－3

；S6屬于

晶體。解析：①Li＋在體內(nèi)，有8個，S2－在8個頂點和6個面心，有8×＋6×＝4個，則該含硫化合物的化學(xué)式為Li2S；據(jù)圖可知，在一個晶胞中距離面心S2－最近的Li＋有4個，面心上的S2－為兩個晶胞共用，所以S2－的配位數(shù)為8。②Li＋在體心對角線四分之一處，則兩個最近的Li＋的距離為晶胞邊長的一半，即pm。③據(jù)圖可知，一個晶胞的質(zhì)量是g，晶胞的體積是d3pm3，則晶胞的密度是ρ＝＝g·pm－3;S6是由分子構(gòu)成屬于分子晶體。方法指導(dǎo)2、判斷晶體類型的兩種常用方法：(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間作用力判斷由陰、陽離子形成離子鍵構(gòu)成的晶體為離子晶體；由原子形成的共價鍵構(gòu)成的晶體為共價晶體；由分子依靠分子間作用力形成的晶體為分子晶體；由金屬陽離子、自由電子以金屬鍵形成的晶體為金屬晶體。(2)依據(jù)晶體的熔點判斷不同類型晶體熔點的一般規(guī)律：共價晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔點差別很大，如鎢、鉑等熔點很高，銫等熔點很低。1、宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關(guān)系：3、金屬晶體空間利用率的計算方法：(1)空間利用率的定義空間利用率＝×100%(2)金屬晶體空間利用率分類簡析①簡單立方堆積設(shè)原子半徑為R，由于原子在晶胞棱的方向上相切，可以計算出晶胞參數(shù)：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每個晶胞中包含一個原子。η＝×100%＝×100%≈52.36%。(2)金屬晶體空間利用率分類簡析②體心立方堆積設(shè)原子半徑為R，由于原子在晶胞體對角線方向上相切，可以計算出晶胞參數(shù)：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每個晶胞中包含兩個原子。η＝×100%＝×100%≈68.02%。(2)金屬晶體空間利用率分類簡析③面心立方最密堆積設(shè)原子半徑為R，由于原子在晶胞面對角線方向上相切，可以計算出晶胞參數(shù)：a＝b＝c＝2R，α＝β＝γ＝90°。每個晶胞中包含四個原子。η＝×100%＝×100%≈74.05%?！经h(huán)節(jié)三】素養(yǎng)特訓(xùn)【活動7】真題體驗6、[2021·山東卷，16(4)]XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有________個XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(，，)。已知Xe—F鍵長為rpm，則B點原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________；晶胞中A、B間距離d＝________pm。解析：圖中大球的個數(shù)為8×1/8＋1＝2，小球的個數(shù)為8×1/4＋2＝4，根據(jù)XeF2的原子個數(shù)比可知，大球是Xe原子，小球是F原子，該晶胞中有2