2014高考化学一轮复习技能突破课件第12章第2讲《晶体结构与物质性质》.ppt

1了解原子晶体的特征，能描述金刚石 、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关 系。 2了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、 金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力 的区别。 第二讲 晶体结构与物质性质 1晶体的组成、结构以及晶体类型的判断 。 2同种和不同种晶体类型性质的比较。 一、晶体常识 1晶体与非晶体 晶体非晶体 结结构特征 结结构微粒 _排列 结结构微粒 排列 性质质 特征 自范性 熔点 异同表现现 两者 区别别 方法 间间接方法看是否有固定的_ 科学方法对对固体进进行 实验实验 周期性有序无序 有无 固定不固定 各向异性各向同性 熔点 X 射线线衍射 2.晶胞 (1)概念：描述晶体结构的基本单元。 (2)晶胞的排列特征 无隙：相邻晶胞之间没有 。 并置：所有晶胞都是 排列的， 相同。 任何间间隙 平行取向 3晶格能 (1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体 释放的能量，通常取正值，单位： 。 (2)影响因素 离子所带电 荷数：离子所带电 荷数越 多，晶格能越 。 离子的半径：离子的半径越 ，晶格 能越大。 (3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越 ， 且熔点越 ，硬度越 。 kJmol1 大 小 稳稳定高 大 固体物质都是晶体吗？ 玻璃属于晶体吗？ 提示 不是。固体物质可分为晶体与非 晶体。玻璃属于一种特殊的固体叫做玻璃 态物质。 二、四种晶体的比较 类类型 比较较 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体 构成粒 子 粒子间间 的相互 作用力 硬度较较小很大 有的很大， 有的很小 较较大 熔、沸 点 较较低很高 有的很高， 有的很低 较较高 溶解性相似相溶难难溶于任何 溶剂剂 难难溶于常见见 溶剂剂 大多易溶于 水等极性溶 剂剂 分子原子 金属阳离子、 自由电电子 阴、阳离子 分子间间作用力共价键键金属键键 离子键键 类类型 比较较 分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体 导电导电 、传传 热热性 一般不导电导电 ， 溶于水后有的 导电导电 一般不具有 导电导电 性，个 别为别为 半导导体 电电和热热的良 导导体 晶体不导电导电 ，在 _ _态态下导电导电 物质类别质类别 及举举例 _ _ _、 、 、 _氧化 物(SiO2除外)、 绝绝大多数 _(有机 盐盐除外) 部分非金属 单质单质 (如金 刚刚石、硅、 晶体硼)，部 分非金属化 合物(如SiC 、SiO2) 金属单质单质 与 合金(如Na、 Al、Fe、青 铜铜) 金属氧化物( 如K2O、 Na2O)、强碱( 如KOH、 NaOH)、绝绝 大部分盐盐(如 NaCl) 大多数非金属 单质单质 气态氢态氢 化物 酸 非金属 有机物 水溶液中或熔 融 CO2和SiO2在物理性质 上有较大差异，而在化学性质上却有较多 相似，你知道原因吗？ 提示 决定二者物理性质的因素：晶体 类型及结构微粒间的作用力，CO2是分子晶 体，其微弱的分子间作用力是其决定因素 ，SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是其决 定因素。二者的化学性质均由其内部的化 学键决定，而CO与SiO键都是极性键。 三条途径 获得晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。 两个概念 晶体和晶胞 晶体是宏观物质，晶胞是微观结构；晶 胞的空间构型不一 定等同于晶体的几何外形。 两种关系 1在金属晶体中，由于具有自由电子使金 属具有良好导电 性和导热 性；由于金属键 无方向性和饱和性使金属具有良好的延展 性。 2由于离子晶体中具有阴阳离子，因而熔 融状态或其水溶液具有导电 性。 一条规则 晶格能与岩浆晶出规则 一般地，晶格能高的矿物先晶出，晶 格能小的矿物后晶出，即晶格能越大，岩浆 中的矿物越易结晶析出。 我的警示 1具有规则 几何外形的固体不一定是晶体 ，如玻璃； 2原子晶体的熔点不一定比离子晶体高， 如石英的熔点为 1 710 ，MgO的熔点为2 852 。 3金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔 点高，如Na的熔点为97 ，尿素的熔点为 132.7 。 问题征解 为什么石墨的熔沸点很高，而且质软易 滑？ 提示 石墨的晶体结构如图：同一层 的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的 熔沸点很高。层与层间分子间作用力较弱 ，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这 样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体 。 必考点88 晶体类型的判断方法 1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判 断 (1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子， 微粒间的作用是离子键。 (2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间 的作用是共价键。 (3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间 的作用为分子间作用力。 (4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和 自由电子，微粒间的作用是金属键。 2依据物质的分类判断 (1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH 、KOH等)和绝大多数的盐类 是离子晶体。 (2)大多数非金属单质 (除金刚石、石墨 、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化 物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有 机物(除有机盐外)是分子晶体。 (3)常见的原子晶体单质 有金刚石、晶 体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物 有碳化硅、二氧化硅等。 (4)金属单质 是金属晶体。 3依据晶体的熔点判断 (1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一 千摄氏度以上。 (2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至 几千摄氏度。 (3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以 下至很低温度。 (4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低 的。 4依据导电性判断 (1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状 态时 能导电 。 (2)原子晶体一般为非导体。 (3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的 电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物) 溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由 移动的离子，也能导电 。 (4)金属晶体是电的良导体。 5依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大且脆。 原子晶体硬度大。 分子晶体硬度小且较脆。 金属晶体多数硬度大，但也有较低的， 且具有延展性。 【典例1】 (2013重庆名校联考)现有几组物质的熔 点( )数据： A组组B组组C组组D组组 金刚刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题 ： (1)A组属于_晶体，其熔化时克服的 微粒间的作用力是_。 (2)B组晶体共同的物理性质是_(填序 号)。 有金属光泽 导电 性 导热 性 延展性 (3)C组中HF熔点反常是由于 _。 (4)D组晶体可能具有的性质是_(填序 号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为 NaClKClRbClCsCl，其原因为 _。 解析 (1)根据A组熔点很高，属原子晶体， 是由原子通过共价键形成的；(2)B组为金属 晶体，具有四条共性；(3)HF中含有 分子间氢键，故其熔点反常；(4)D组属于离 子晶体，具有两条性质；(5)D组属于离 子晶体，其熔点与晶格能有关。 答案 (1)原子 共价键 (2) (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消 耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键 即可) (4) (5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、 铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低 ，金属晶体一般不参与比较。 2原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径 小的键长 短，键能大，晶体的熔、沸点高 。如熔点：金刚石碳化硅硅。 3离子晶体 一般地说，阴、阳离子所带电 荷数越多 ，离子半径越小，则离子间的作用就越强 ，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点 ：MgOMgCl2NaClCsCl。 4分子晶体 (1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点 越高；具有氢键 的分子晶体，熔、沸点反 常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。 (2)组成和结构相似的分子晶体，相对分 子质量越大，熔、沸点越高，如 SnH4GeH4SiH4CH4，F2N2，CH3OHCH3CH3。 5金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多， 其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如 熔、沸点：NaNaKRbCs。 【典例2】 (2012铜梁期末)根据下表给出的几种物 质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法 中错误 的是 ( )。 A. SiCl4是分子晶体 B单质 B可能是原子晶体 CAlCl3加热能升华 DNaCl的键的强度比KCl的小 晶体NaClKClAlCl3SiCl4单质单质 B 熔点/ 810776190682 300 沸点/ 1 4651 418180572 500 解析 由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4 应为分子晶体，A项正确；单质B可能为原子 晶体，B项正确；AlCl3的沸点低于熔点，它 可升华，C项也正确；NaCl的熔、沸点高于 KCl的，表明Na与Cl键断裂较K与Cl键 断裂难，即NaCl的键的强度大于KCl的，D项 错误。 答案 D (1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应 属于分子晶体(Hg除外)。 (2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之 间碳碳共价键的键长为1.421010 m，比金刚 石中碳碳共价键的键长 (键长为 1.541010 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。 (3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分 子晶体，其熔、沸点低(熔点190 )。 (4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点 比成分金属低。 【应用2】 下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确 的是 ( )。 A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅 BCI4CBr4CCl4CH4 CMgOH2OO2Br2 D金刚石生铁纯铁钠 解析 对于A选项，同属于原子晶体，熔沸 点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而 言，晶体硅离 子晶体分子晶体，MgO(H2O、O2、Br2)， H2O(Br2、O2)，Br2O2，错误；D选项，生 铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。 答案 B Hold住考向 名师揭秘 本讲是高考重点考查的内容，要求熟悉 常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和 微观两个方面理解应用晶体知识的能力， 2014高考会以新颖的命题情境，考查晶体基 本知识的应用。 考向1晶体的类类型与性质质5年5考 1(2010重庆理综，26)用于金属焊接的某种 焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而 成。 (1)Al的原子结构示意图为 _；Al： 与NaOH溶液反应的离子方程式为 _。 (2)30Si原子的中子数为_；SiO2的晶 体类型为_。 (3)Al3与Yn的电子数相同，Y所在族各元 素的氢化物的水溶液均显酸性，则该 族氢化 物中沸点最低的是_。 晶体的类类型与性质质 (4)焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使 金属不被氧化的气体，该气体是_。 (5)经处 理后的熔渣36.0 g(仅含Fe2O3、Al2O3、 SiO2)，加入足量稀盐酸，分离得到11.0 g固体； 滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4 g固体 ；则此熔渣中Al2O3的质量分数为_ 。 2(2012上海，四)2009年自然杂志报 道了我国科学家通过测 量SiO2中26Al和10Be 两种元素的比例确定“北京人”年龄的研 究结果，这种测量方法叫“铝铍测 年法” 。完成下列填空： (1)10Be和9Be_。 a是同一种原子 b具有相同的中子数 c具有相同的化学性质 d具有恒定 的丰度 Be所在的周期中，最外层有2个未成对 电子的元素相互组成的化合物属于 _晶体。 (2)Al和Be具有相似的化学性质，写出 BeCl2水解反应的化学方程式 _ 。 (3)研究表明26Al可以衰变为 26Mg，可以 比较这 两种元素金属性强弱的方法是 _。 a比较这 两种元素的单质 的硬度和熔点 b在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加 过量的氢氧化 钠溶液 c将打磨过的镁带 和铝片分别和热水作 用，并滴入酚 酞溶液 d将空气中放置已久的这两种元素的单 质分别和热水 作用 (4)目前还有一种测量方法叫“钾氩测 年法 ”。写出和Ar核外电子排布相同的阴离子的 半径由大到小的顺序_(用化学符号表 示)；其中一种离子与钾相邻元素的离子所形 成的化合物可用做干燥剂，此化合物的电子 式是_。 (3)比较两种元素金属性强弱有如下方法： 比较两种元素最高价氧化物对应的水化物的 碱性强弱，碱性越强，对应的元素的金属性 越强；比较两种金属单质与H2O或酸反应的 剧烈程度，反应越剧烈，其金属性越强。故a 错误，c正确。b项，Al3与NaOH反应生成的 沉淀又能溶于NaOH溶液，知Al为两性金属， Mg2与NaOH反应生成的沉淀不溶于NaOH溶 液，推出Mg的金属性强于Al，故b正确。d项 ，因两种单质久置于空气中已形成氧化物， 所以和热水反应的现象不能用于比较两元素 的金属性的强弱，故d错误。(4)比较核外电子 排布相同的离子半径大小的方法：核电荷数 越大，半径越小。 3(2012全国，27)原子序数依次增大的短 周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电 子数为其周期数的二倍；b和d的A2B型氢化 物均为V形分子，c的1价离子比e的1价 离子少8个电子。 回答下列问题 ： (1)元素a为_，c为_。 (2)由这些元素形成的双原子分子为 _。 (3)由这些元素形成的三原子分子中，分 子的空间结 构属