2024-2025學年高中化學第三章晶體結構與性質本章知識整合學案新人教版選修3

PAGE7-本章學問整合[本章學問體系][專題歸納拓展]一、四種晶體類型比較【例1】下列關于晶體的說法正確的是()①分子晶體中都存在共價鍵②在晶體中只要有陽離子就確定有陰離子③金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低④離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中確定沒有離子鍵⑤CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)每個Ti4＋和12個O2－相緊鄰⑥SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合⑦晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定⑧氯化鈉熔化時離子鍵被破壞A．①②③⑥ B．①②④C．③⑤⑦ D．③⑤⑧【解析】稀有氣體的晶體內不含化學鍵；金屬晶體中含陽離子和自由電子，無陰離子；離子晶體內可能有共價鍵；SiO2晶體中每個硅原子與四個氧原子以共價鍵相結合；分子的穩(wěn)定性由共價鍵的鍵能確定，與分子間作用力無關。【答案】D二、推斷晶體類型的方法如何依據(jù)題目信息快速推斷晶體的類型呢？駕馭常見推斷晶體類型的方法是制勝的法寶?，F(xiàn)將常用的推斷晶體類型的方法歸納如下：1．依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力推斷原子晶體的構成微粒是原子，微粒間作用力是共價鍵；分子晶體的構成微粒是分子，微粒間作用力是分子間作用力(范德華力和氫鍵)；金屬晶體的構成微粒是金屬離子和自由電子，微粒間作用力是金屬鍵；離子晶體的構成微粒是陰、陽離子，微粒間作用力是離子鍵。2．依據(jù)物質的分類進行推斷大多數(shù)非金屬單質(除金剛石、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除二氧化硅外)、酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽類外)是分子晶體；常見的原子晶體有：(1)單質，如金剛石、晶體硅、晶體硼等，(2)化合物，如SiO2、SiC、BN、Si3N4、C3N4等；離子化合物均為離子晶體；金屬單質和合金均為金屬晶體。3．依據(jù)晶體的熔、沸點推斷原子晶體的熔點很高，常在1000℃以上，而分子晶體的熔點很低，常在300℃以下，金屬晶體的熔點有高有低，離子晶體的熔點一般也比較高。假如常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質，表明其熔、沸點較低，其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。4．依據(jù)導電性推斷分子晶體不能導電，但部分分子晶體溶于水后能導電；原子晶體大多不導電，但晶體鍺、晶體硅為半導體；離子晶體在熔融狀態(tài)或水溶液中能導電；金屬晶體是電的良導體。5．依據(jù)硬度和機械性能推斷原子晶體硬度大，分子晶體硬度小，離子晶體硬度較大，金屬晶體延展性好，但有的金屬晶體硬度也很大。6．推斷晶體類型，既可以從結構入手，也可以從物理性質入手(1)由非金屬元素組成的二元化合物不是離子晶體(二元以上未必正確，如NH4Cl、NH4NO3)。(2)熔點在1000℃以下的不是原子晶體。(3)固態(tài)不導電，熔融態(tài)導電的是離子晶體。(4)熔點低、能溶于有機溶劑的晶體是分子晶體。(5)金屬元素與非金屬元素組成的化合物未必都是離子晶體，一般用電負性差值來推斷。電負性差值大于1.7的一般是離子晶體，但不完全符合，還與化合價有關。7．晶體中的特別狀況晶體中有一些特別狀況，與一般的規(guī)律不同，現(xiàn)總結特別狀況如下：(1)化學鍵類型相同，晶體類型不確定相同。如CO2和SiO2中所含化學鍵相同，但CO2晶體是分子晶體，而SiO2晶體是原子晶體。(2)分子晶體的熔點不確定比金屬晶體的熔點低。如許多分子晶體的熔點都高于金屬汞的熔點。(3)由共價化合物所形成的晶體不確定是分子晶體。如SiO2、SiC等都是原子晶體。(4)由金屬元素和非金屬元素所形成的化合物不確定是離子化合物，其晶體也不確定是離子晶體。如AlCl3是共價化合物，AlCl3晶體是分子晶體。(5)含有陰離子的晶體中確定含有陽離子，含有陽離子的晶體中不確定含有陰離子。如金屬晶體中含有金屬陽離子，但不含陰離子。(6)離子晶體中不確定含有金屬陽離子。如NH4Cl中含有的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。(7)離子晶體中除含離子鍵外，可能含有其他化學鍵。如Na2O2中除含離子鍵外，還含有非極性鍵。(8)分子晶體中不確定存在共價鍵。如He、Ne、Ar等稀有氣體晶體中就不存在共價鍵。(9)原子晶體的熔點不確定比離子晶體的熔點高。如SiO2的熔點(1710℃)低于MgO的熔點(2852℃)?！纠?】(1)分析下列物質的物理性質，推斷其晶體類型：A．碳化鋁，黃色晶體，熔點2200℃，熔融態(tài)不導電________；B．溴化鋁，無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電________；C．五氟化釩，無色晶體，熔點19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中________；D．溴化鉀，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導電________。(2)三氯化鐵常溫下為固體，熔點282℃，沸點315℃，在300℃以上易升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。據(jù)此推斷三氯化鐵晶體為________。(3)金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種積累方式，晶胞分別如下圖所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數(shù)之比為________?！窘馕觥?1)晶體的熔點凹凸、熔融態(tài)能否導電及溶解性等性質相結合，是推斷晶體類型的重要依據(jù)。原子晶體和離子晶體的熔點都很高或較高，兩者最大的差異是熔融態(tài)的導電性不同。原子晶體熔融態(tài)不導電，離子晶體熔融時或其水溶液都能導電。原子晶體和分子晶體的區(qū)分則主要在于熔、沸點有很大差異。一般原子晶體和分子晶體熔融態(tài)時都不能導電。另外易溶于一些有機溶劑的物質往往也是分子晶體的特征之一。(2)依據(jù)題目中的信息知，F(xiàn)eCl3的熔、沸點低，易溶于水等，它符合分子晶體的特征。(3)此處考查晶胞的數(shù)法，面心立方中鐵原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個，體心立方中鐵原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2個，即兩晶胞中實際含有的鐵原子個數(shù)之比為21?！敬鸢浮?1)原子晶體分子晶體分子晶體離子晶體(2)分子晶體(3)21三、晶體熔、沸點凹凸的比較規(guī)律物質熔、沸點的凹凸與構成該物質的晶體類型及晶體內部粒子間的作用力有關，其規(guī)律如下：1．不同狀態(tài)物質熔、沸點的比較規(guī)律在相同條件下，不同狀態(tài)物質的熔、沸點的凹凸是不同的，一般有固體>液體>氣體。如NaBr(固)>Br2(液)>HBr(氣)。2．不同類型晶體熔、沸點的比較規(guī)律一般來說，不同類型晶體的熔、沸點的凹凸依次為原子晶體>離子晶體>分子晶體，而金屬晶體的熔、沸點有高有低。這是由于不同類型晶體的微粒間作用力不同，其熔、沸點也不相同。原子晶體間通過共價鍵結合，一般熔、沸點最高；離子晶體陰、陽離子間通過離子鍵結合，一般熔、沸點較高；分子晶體分子間通過范德華力結合，一般熔、沸點較低；金屬晶體中金屬鍵的鍵能有大有小，因而金屬晶體熔、沸點有高(如W)有低(如Hg)。3．同種類型晶體熔、沸點的比較規(guī)律(1)原子晶體：熔、沸點的凹凸取決于共價鍵的鍵長和鍵能，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質的熔、沸點越高，反之越低。如晶體硅、金剛石和碳化硅三種晶體中，因鍵長C—C鍵<C—Si鍵<Si—Si鍵，所以熔、沸點：金剛石>碳化硅>晶體硅。(2)離子晶體：熔、沸點的凹凸取決于離子鍵的強弱。一般來說，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵就越強，熔、沸點越高，反之越低。如熔、沸點：MgO>CaO，NaF>NaCl>NaBr>NaI。(3)金屬晶體：金屬晶體中金屬離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬離子與自由電子之間的靜電作用越強，金屬鍵越強，熔、沸點越高，反之越低。如熔、沸點：Na<Mg<Al，Li>Na>K。合金的熔、沸點一般比它各組分的熔、沸點低。如鋁硅合金<純鋁(或純硅)。(4)分子晶體：熔、沸點的凹凸取決于分子間作用力的大小。分子晶體中分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高，反之越低(能形成分子間氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常地高)。如熔、沸點：H2O>H2Te>H2Se>H2S，C2H5OH>CH3—O—CH3。①組成和結構相像的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越強，物質的熔、沸點越高。如熔、沸點：CH4<SiH4<GeH4<SnH4。②組成和結構不相像的物質(相對分子質量相近)，分子極性越大，其熔、沸點越高。如熔、沸點：CO>N2，CH3OH>CH3—CH3。③在高級脂肪酸形成的油脂中，不飽和程度越大，熔、沸點越低。如熔、沸點：C17H35COOH(硬脂酸)>C17H33COOH(油酸)。④烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨著分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點上升，如熔、沸點：C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。⑤同分異構體：鏈烴及其衍生物的同分異構體隨著支鏈的增多，熔、沸點降低。如熔、沸點：CH3(CH2)3CH3>CH3CH2CH(CH3)2>(CH3)4C【例3】(1)下列物質性質的改變規(guī)律，與共價鍵的鍵能大小有關的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點漸漸上升B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱C．金剛石的硬度、熔點、沸點都高于晶體硅D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次降低(2)現(xiàn)有四種晶體：①NaCl晶體；②HCl晶體；③冰；④金剛石。晶體的熔點大小依次為________?！窘馕觥?1)A中F2、Cl2、Br2、I2均為分子晶體，它們熔、沸點的凹凸與分子間作用力的大小有關；物質的穩(wěn)定性與化學鍵的鍵能的大小有關，HF、HCl、HBr、HI均為共價化合物，共價鍵的鍵能越大，分子的熱穩(wěn)定性越高，因為鍵能H—F>H—Cl>H—Br>H—I，B正確；金剛石和晶體硅均為原子晶體，原子間共價鍵的鍵能越大，該原子晶體的硬度、熔點、沸點就越大，金剛石中的C—C鍵的鍵能大于晶體硅中的Si—Si鍵的鍵