屆高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

高三化學(xué)總復(fù)習(xí)基本理論晶體結(jié)構(gòu)第1頁(yè)觀察1細(xì)細(xì)品味，慢慢數(shù)數(shù)。面數(shù)

頂點(diǎn)數(shù)棱數(shù)612123030探索1好好想想，找出聯(lián)絡(luò)。4＋4－66＋8－128＋6－1212＋20－3020＋12－30規(guī)律1總結(jié)歸納，敘述規(guī)律。面數(shù)＋頂點(diǎn)數(shù)－棱數(shù)＝2歐拉定律！適用范圍：凸多面體四、正多面體數(shù)學(xué)特征46812204862012第2頁(yè)觀察2各種正多面體中每條棱被幾個(gè)面共用？探索2各種正多面體中二面角度數(shù)必須滿足什么條件？每條棱被2個(gè)面共用雙面角(資料)70°32′90°109°28′116°34′138°12′規(guī)律2凸多面體雙面角必小于180°！四、正多面體數(shù)學(xué)特征第3頁(yè)觀察3面邊數(shù)會(huì)聚于頂點(diǎn)棱數(shù)33435探索3正多面體每一個(gè)面只能是正三角形或正方形或正五邊形？可否是正六邊形或正七邊形等？為何？規(guī)律3凸多面體每一個(gè)頂點(diǎn)面角之和必須小于360°！正多面體每一個(gè)面只能是正三角形或正方形或正五邊形！頂點(diǎn)面角之和四、正多面體數(shù)學(xué)特征3×60°3×90°4×60°3×108°5×60°34353第4頁(yè)SF6是一個(gè)無(wú)色氣體，含有很強(qiáng)穩(wěn)定性，可用于滅火。SF6分子結(jié)構(gòu)下列圖所表示，呈正八面體型。假如F元素有兩種穩(wěn)定同位素，則SF6不一樣分子種數(shù)為

。

FFFFFFS分析設(shè)F元素兩種穩(wěn)定同位素為A和B，則6個(gè)F原子組合有幾個(gè)？A6A5BA4B2A3B3A2B4AB5B6它們?cè)谡嗣骟w頂點(diǎn)上分布方式分別有幾個(gè)？1種1種

七種102種2種2種1種1種

第5頁(yè)AAAASAAAAAASAAAAAASAAAAS等邊三角形等腰直角三角形AABBAABBBBBBBB第6頁(yè)想想：下列圖是十二面體烷空間構(gòu)型，寫(xiě)出它化學(xué)式并計(jì)算它一氯取代物和二氯取代物數(shù)目?；瘜W(xué)式：C20H20一氯取代物：1種二氯取代物：5種第7頁(yè)練練：?jiǎn)钨|(zhì)硼有沒(méi)有定形和晶體兩種，參考以下數(shù)據(jù)：

(1)晶體硼晶體類型屬于

晶體。(2)已知晶體硼基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成正二十面體（如圖所表示），其中有二十個(gè)等邊三角形面和一定數(shù)目標(biāo)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子。經(jīng)過(guò)觀察圖形及推算得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由

個(gè)硼原子組成；共有

個(gè)B－B鍵，其中B－B鍵鍵角為

。金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)(K)382316832573沸點(diǎn)(K)510026282823硬度(Moh)107.09.5原子123060°第8頁(yè)想想：

SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，為C、Si兩原子依次相間排列正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如圖所表示為兩個(gè)中心重合，各面分別平行大小兩個(gè)正方體，其中心為一個(gè)硅原子，試在小正方體頂點(diǎn)上畫(huà)出與該Si最近C位置，在大正方體棱上畫(huà)出與該Si最近Si位置。SiC第9頁(yè)通常人們把拆開(kāi)1mol某化學(xué)鍵所吸收能量看成該化學(xué)鍵鍵能。鍵能大小能夠衡量化學(xué)鍵強(qiáng)弱，也能夠估算化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱（△H），化學(xué)反應(yīng)△H等于反應(yīng)中止裂舊化學(xué)鍵鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵鍵能之和差?；瘜W(xué)鍵Si－OSi－ClH－HH－ClSi－SiSi－C鍵能/kJ·mol－1460360436431176347請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）比較以下兩組物質(zhì)熔點(diǎn)高低（填“＞”或“＜”）SiC______Si；SiCl4_________SiO2第10頁(yè)（2）右圖立方體中心“●”表示硅晶體中一個(gè)原子，請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w頂點(diǎn)用“●”表示出與之緊鄰硅原子。（3）工業(yè)上用高純硅可經(jīng)過(guò)以下反應(yīng)制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)該反應(yīng)反應(yīng)熱△H＝_____________kJ/mol第11頁(yè)碘元素有各種價(jià)態(tài)，能夠形成各種含氧陰離子IxOyn-。由兩個(gè)IO62-正八面體共用一個(gè)面形成IxOyn-化學(xué)式為A、I2O94-B、I2O106-C、I2O118-D、I2O1210-第12頁(yè)例、已知氯化鋁熔點(diǎn)為90℃(2.02×105Pa)，但它在180℃即開(kāi)始升華。(1)氯化鋁是

(填“離子化合物”或“共價(jià)化合物”)。

(2)在500K和1.01×105Pa時(shí)，它蒸氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)情況時(shí))為11.92g/L，且已知它結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵，氯化鋁化學(xué)式為

，結(jié)構(gòu)式為

。(3)無(wú)水氯化鋁在空氣中強(qiáng)烈地“發(fā)煙”，其原因是

。

(4)怎樣經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)判別氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物？第13頁(yè)第14頁(yè)例．已知LiI晶體結(jié)構(gòu)為NaCl型，試驗(yàn)測(cè)得Li+和I-最鄰近距離為3.02×10-10m，假定Li+和I-都是剛性球。試回答以下各問(wèn)：⑴欲計(jì)算得到Li+和I-近似半徑，你還須做何假設(shè)？⑵計(jì)算Li+、I-近似半徑⑶若用另一方法測(cè)得Li+半徑為6.0×10-11m~6.8×10-11m，試驗(yàn)證你假設(shè)是否正確。

bca⑶因?yàn)殡x子間并非接觸，即：3.02×10-10>R++R-R+<8.80×10-11m所以假設(shè)成立。

解：⑴因?yàn)殛庩?yáng)離子半徑為“接觸”半徑，所以還必須假設(shè)離子間相接觸。⑵在上述假設(shè)下，聯(lián)想晶胞結(jié)構(gòu)，并取其一個(gè)面來(lái)觀察，得如右圖所表示關(guān)系：在△abc中，因ac=×2×3.02×10-10m=4R-R-=2.14×10-10m故R+=8.80×10-11m第15頁(yè)例、（1）中學(xué)教材上圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO（氧化鎳）晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2+與最鄰近O2-核間距離為a×10-8cm，計(jì)算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1).（2）天然和絕大部分人工制備晶體都存在各種缺點(diǎn)，比如在某種NiO晶體中就存在如右圖所表示缺點(diǎn)：一個(gè)Ni2+空缺，另有兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O比值卻發(fā)生了改變。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O,試計(jì)算該晶體中Ni3+與Ni2+離子數(shù)之比

第16頁(yè)六、晶體常見(jiàn)題型（一）求晶體化學(xué)式確實(shí)定C例1（西安市競(jìng)賽題）右圖所表示晶體結(jié)構(gòu)是一個(gè)含有優(yōu)良?jí)弘?、鐵電、電光等功效晶體材料最小結(jié)構(gòu)單元（晶胞）。晶體內(nèi)與每個(gè)“Ti”緊鄰氧原子數(shù)和這種晶體材料化學(xué)式分別是（各元素所帶電荷均已略去）(A)8；BaTi8O12(B)8；BaTi4O9(C)6；BaTiO3(D)3；BaTi2O3第17頁(yè)例21987年2月，朱經(jīng)武教授等發(fā)覺(jué)釔鋇銅氧化物在90K下含有超導(dǎo)性，若該化合物晶胞結(jié)構(gòu)以下列圖所表示，則該化合物化學(xué)式可能為（）

A.YBa2CuO7-xB.YBa2Cu2O7-x

C.YBa2Cu3O7-xD.YBa2Cu4O7-x

計(jì)算晶胞中各原子數(shù)：Y：1Ba：2Cu：8×1/8+8×1/4=3C第18頁(yè)例：最近科學(xué)家發(fā)覺(jué)一個(gè)由鈦原子和碳原子組成氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所表示。頂角和面心原子是鈦原子，棱中心和體心原子是碳原子，則它化學(xué)式是（）A.TiCB.Ti6C7C.Ti14C13D.Ti13C14此題給出是分子簇結(jié)構(gòu)而非晶體結(jié)構(gòu)，故只需數(shù)出原子數(shù)目即可。均攤法是研究晶體結(jié)構(gòu)慣用方法，但要注意以下題型：第19頁(yè)已知物質(zhì)晶體類型判斷依據(jù)

（僅限于中學(xué)范圍）１．觀察有沒(méi)有金屬離子？(若有，普通是離子晶體)２．觀察是否屬于“原子晶體”？３．以上皆否定，則多數(shù)是分子晶體。第20頁(yè)例：以下性質(zhì)適合分子晶體是（）BCA.熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電；B.熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電；C.能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃D.熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g/cm3例2:據(jù)以下物質(zhì)性質(zhì)，判斷屬于原子晶體是（）A.微溶于水，硬度小，熔點(diǎn)-56℃，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電；B.熔點(diǎn)3410℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)；C.熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，不溶于水及有機(jī)溶劑，質(zhì)硬D.熔點(diǎn)800℃，易溶于水，熔化時(shí)能導(dǎo)電C第21頁(yè)2.同種晶體離子晶體：比較離子鍵強(qiáng)弱，離子半徑越小，電荷越多，熔 沸點(diǎn)越高M(jìn)gO>MgCl2>NaCl>KCl>KBr原子晶體：比較共價(jià)鍵強(qiáng)弱（看鍵能和鍵長(zhǎng)）

金剛石(C)>水晶(SiO2)>SiC>Si

分子晶體：比較分子間力1）組成和結(jié)構(gòu)相同時(shí)，分子量越大熔沸點(diǎn)越高 F2<Cl2<Br2<I2;HCl<HBr<HI; CF4<CCl4<CBr4<CI4;

N2<O2;同系物熔沸點(diǎn)比較2）同分異構(gòu)體：支鏈越多沸點(diǎn)越低 正戊烷>異戊烷>新戊烷金屬晶體：比較金屬鍵，熔沸點(diǎn)同族從上到下減小，同周期 從左到右增大。Li>Na>K>Rb>Cs;Na<Mg<Al物質(zhì)熔沸點(diǎn)普通規(guī)律1、不一樣晶型熔沸點(diǎn)：原子晶體>離子晶體>分子晶體（金屬晶體熔沸點(diǎn)有很高，如鎢、鉑等；有則很低，如汞等）第22頁(yè)[例1]右圖為NaCl晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。它向三維空間延伸得到完美晶體。試回答：（1）一個(gè)NaCl晶胞中有

個(gè)Na＋，有

個(gè)Cl－。（2）一定溫度下，用X射線衍射法測(cè)得晶胞邊長(zhǎng)為acm，求該溫度下NaCl晶體密度。（3）若NaCl晶體密度為ρg/cm3，則NaCl晶體中Na＋與Na十之間最短距離是多少？8×1/8＋6×1/2＝41＋12×1／4＝4ρ＝m/V＝n·M/V＝58.5×4／(NA·a3)（二）晶體密度、粒子間距離計(jì)算第23頁(yè)[例2]右圖為NaCl晶胞結(jié)構(gòu),已知FexO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，因?yàn)榫w缺點(diǎn)，x值小于1。測(cè)知FexO晶體密度為ρ＝5.71g/cm3，晶胞邊長(zhǎng)為4.28×10－10m。（1）FexO中x值（準(zhǔn)確至0.01）為

；（2）晶體雖Fen+分別為Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)（用小數(shù)表示）為

；（3）此晶體化學(xué)式為

；（4）與某個(gè)Fe2+或Fe3+距離最近且距離相等O2－離子圍成空間幾何形狀是

；（5）在晶體中鐵元素離子間最短距離為

m。0.920.826正八面體3.03×10－10Fe0.762+Fe0.163+O第24頁(yè)[例3]金晶體最小重復(fù)單元（也稱晶胞）是面心立方，即在立方體8個(gè)頂點(diǎn)上各有一個(gè)金原子，各個(gè)面面心上各有一個(gè)金原子（如圖），每個(gè)金原子被相鄰晶胞共用。金原子直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金摩爾質(zhì)量。(1)金晶體中每個(gè)晶胞中含有

個(gè)金原子；(2)欲計(jì)算一個(gè)晶胞體積，除假定金原子是剛性小球外，還應(yīng)假定

。(3)一個(gè)晶胞體積是多少？(4)金晶體密度是多少？4在立方體各個(gè)面對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切

第25頁(yè)（三）晶體中點(diǎn)、線、面關(guān)系[例1]C60是碳單質(zhì)家族中新組員，已知每個(gè)碳原子與其它三個(gè)碳原子相連。請(qǐng)依據(jù)碳成鍵方式計(jì)算C60分子中存在

________條C—C單鍵；

________條C=C雙鍵？

分析：碳原子成鍵方式：每個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)4條共價(jià)鍵與其它原子成鍵。其成鍵方式圖為：

由圖能夠看出：每個(gè)C—C單鍵為2個(gè)碳原子所擁有，故每個(gè)碳原子占有2×1/2=1條C－C單鍵，分子中共有1×60=60條C—C單鍵；每個(gè)C=C雙鍵為2個(gè)碳原子所擁有，故每個(gè)碳原子占有1×1/2=1/2條C=C雙鍵，分子中共有1/2×60=30條C=C雙鍵。

6030第26頁(yè)[例2]

石墨晶體層內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖所表示，每一層由無(wú)數(shù)個(gè)正六邊形組成，則:(1)平均每一個(gè)正六邊形所占碳原子數(shù)為

;(2)石墨晶體每一層內(nèi)碳原子數(shù)與碳一碳化學(xué)鍵之比是

；（3）ng碳原子可組成

個(gè)正六邊形。每個(gè)碳原子為三個(gè)正六邊形共用，每個(gè)正六邊形碳原子數(shù)為6×1/3=22又每個(gè)正六邊形所占C－C鍵數(shù)為：6×1/2=3∴碳原子數(shù)與碳一碳化學(xué)鍵之比是2∶32∶3(n/12)·NA2第27頁(yè)面數(shù)

頂點(diǎn)數(shù)棱數(shù)6121230304＋4－66＋8－128＋6－1212＋20－3020＋12－30規(guī)律1總結(jié)歸納，敘述規(guī)律。面數(shù)＋頂點(diǎn)數(shù)－棱數(shù)＝2歐拉定律！適用范圍：凸多面體七、正多面體數(shù)學(xué)特征46812204862012第28頁(yè)SF6是一個(gè)無(wú)色氣體，含有很強(qiáng)穩(wěn)定性，可用于滅火。SF6分子結(jié)構(gòu)下列圖所表示，呈正八面體型。假如F元素有兩種穩(wěn)定同位素，則SF6不一樣分子種數(shù)為

。

FFFFFFS分析設(shè)F元素兩種穩(wěn)定同位素為A和B，則6個(gè)F原子組合有幾個(gè)？A6A5BA4B2A3B3A2B4AB5B6它們?cè)谡嗣骟w頂點(diǎn)上分布方式分別有幾個(gè)？1種1種

七種102種2種2種1種1種

第29頁(yè)AAAASAAAAAASAAAAAASAAAAS等邊三角形等腰直角三角形AABBAABBBBBBBB第30頁(yè)想想：下列圖是十二面體烷空間構(gòu)型，寫(xiě)出它化學(xué)式并計(jì)算它一氯取代物和二氯取代物數(shù)目。化學(xué)式：C20H20一氯取代物：1種二氯取代物：5種第31頁(yè)練練：?jiǎn)钨|(zhì)硼有沒(méi)有定形和晶體兩種，參考以下數(shù)據(jù)：

(1)晶體硼晶體類型屬于

晶體。(2)已知晶體硼基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成正二十面體（如圖所表示），其中有二十個(gè)等邊三角形面和一定數(shù)目標(biāo)頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子。經(jīng)過(guò)觀察圖形及推算得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由

個(gè)硼原子組成；共有

個(gè)B－B鍵，其中B－B鍵鍵角為

。金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)(K)382316832573沸點(diǎn)(K)510026282823硬度(Moh)107.09.5原子123060°第32頁(yè)想想：

SiC是原子晶體，其結(jié)構(gòu)類似金剛石，為C、Si兩原子依次相間排列正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如圖所表示為兩個(gè)中心重合，各面分別平行大小兩個(gè)正方體，其中心為一個(gè)硅原子，試在小正方體頂點(diǎn)上畫(huà)出與該Si最近C位置，在大正方體棱上畫(huà)出與該Si最近Si位置。SiC第33頁(yè)通常人們把拆開(kāi)1mol某化學(xué)鍵所吸收能量看成該化學(xué)鍵鍵能。鍵能大小能夠衡量化學(xué)鍵強(qiáng)弱，也能夠估算化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱（△H），化學(xué)反應(yīng)△H等于反應(yīng)中止裂舊化學(xué)鍵鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵鍵能之和差?；瘜W(xué)鍵Si－OSi－ClH－HH－ClSi－SiSi－C鍵能/kJ·mol－1460360436431176347請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）比較以下兩組物質(zhì)熔點(diǎn)高低（填“＞”或“＜”）SiC______Si；SiCl4_________SiO2第34頁(yè)（2）右圖立方體中心“●”表示硅晶體中一個(gè)原子，請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w頂點(diǎn)用“●”表示出與之緊鄰硅原子。（3）工業(yè)上用高純硅可經(jīng)過(guò)以下反應(yīng)制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)＋4HCl(g)該反應(yīng)反應(yīng)熱△H＝_____________kJ/mol第35頁(yè)碘元素有各種價(jià)態(tài)，能夠形成各種含氧陰離子IxOyn-。由兩個(gè)IO62-正八面體共用一個(gè)面形成IxOyn-化學(xué)式為A、I2O94-B、I2O106-C、I2O118-D、I2O1210-第36頁(yè)例、已知氯化鋁熔點(diǎn)為90℃(2.02×105Pa)，但它在180℃即開(kāi)始升華。(1)氯化鋁是

(填“離子化合物”或“共價(jià)化合物”)。

(2)在500K和1.01×105Pa時(shí)，它蒸氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)情況時(shí))為11.92g/L，且已知它結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵，氯化鋁化學(xué)式為

，結(jié)構(gòu)式為

。(3)無(wú)水氯