2016届高考化学一轮复习 物质结构与性质 第3讲 物质的聚集状态与物质性质课件(选修3)鲁科版

B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子
序数相差为2。A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为
;D的配位数为
;
②列式计算该晶体的密度
g/cm3。
(2)(2013年江苏化学)元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满 电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的 原子最外层电子数是其内层的3倍。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图 所示。
2.确定晶体类型的方法 (1)据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行 判断。 (2)据各类晶体的特征性质判断,一般来说, ①低熔、沸点的化合物属于分子晶体。 ②熔、沸点较高,且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体。 ③熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质为原子晶体。 ④能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。 (3)据物质的分类判断 ①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子 晶体。 ②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、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固体金属单质(注:汞在常温为液体)是金属晶体。
【特别提示】 利用切割法计算晶胞含有的微粒时,要具体分析晶胞中微粒 的共用性,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱分别被6、3、4个晶胞 共用。
典型例题
(1)(2013年新课标全国理综Ⅱ)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、
D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子相差为8;与
粒子—
4
位于面上 同为2个晶胞所共有，1 粒子属于该晶胞 2
位于内部 整个粒子都属于该晶胞
2.晶胞各物理量的计算 对于立方晶胞,可简化成下面的公式进行各物理量的计算:a3×ρ×NA=n×M, a表示晶胞的棱长,ρ表示密度,NA表示阿伏加德罗常数的值,n表示1 mol晶 胞中所含晶体的物质的量,M表示晶体的摩尔质量。
②离子晶体 a.一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就 越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl。 b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体 越稳定,熔点越高,硬度越大。
③分子晶体 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 常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。 组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸 点越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。 ④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:Na<Mg<Al。
(5)常见金属晶体的原子堆积模型
结构型式 简单立方
堆积 面心立方 最密堆积 A1 体心立方 堆积 A2 六方最密 堆积 A3
常见金属 Po
Cu、Ag、Au Na、K、Fe Mg、Zn、Ti
配位数 6 12 8 12
晶胞
【断一断】 (1)分子晶体中都含有分子间作用力和共价键。( ) (2)原子晶体中一定有共价键,熔、沸点比分子晶体高的多。( ) (3)金属阳离子只存在于离子晶体内。( ) (4)金属晶体熔、沸点一定高于分子晶体。( ) (5)石墨熔点高于金刚石,属于原子晶体。( ) (6)多数离子晶体易溶于极性溶剂。( )
3.(2014·衡水高三四调)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答
下列问题。
(1)如图是石墨的结构,其晶体中存在的作用力有
(填序号) 。
A.σ键 B.π键 C.氢键 D.配位键 E.分子间作用力 F.金属键 G.离子键
(2)CaF2结构如图Ⅰ所示,Cu形成晶体的结构如Ⅲ所示,Ⅱ为H3BO3晶体结 构图(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过
方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有
个未成对电子,Fe3+的电子排布式为
。可
用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为
。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙
醛中碳原子的杂化轨道类型为
课堂演练
基础题组
试身手 强素能
1.(2015·山西太原高三模拟)下列说法中,正确的是( B ) A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂 B.原子晶体中,共价键越强,熔点越高 C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔沸点一定越高 D.分子晶体中 ,分子间作用力越大,该物质越稳定
2.(2015·山东青岛高三模拟)下列判断错误的是( B ) A.熔点:Si3N4>NaCl>SiI4 B.沸点:NH3>PH3>AsH3 C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 D.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
【练一练】 下列说法正确的是( B ) A.凡是有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性 C.熔融态物质冷却凝固就得到晶体 D.区分晶体和非晶体最可靠的方法:测定其是否有固定熔、沸点
二、常见晶体类型 1.四种晶体类型比较 见附表 2.典型晶体模型 (1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
归纳总结
1.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。 ②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸 点很低。 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较 ①原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 熔、沸点越高 如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
高考题组
1.(2012年上海化学)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料, 下列描述错误的是( )D A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON和石英晶体类型相同 C.AlON和Al2O3的化学键类型不同 D.AlON和Al2O3晶体类型相同
≈3.4
(2)①4 ②ZnS (3)2 BN
【方法指导】 有关晶胞计算的思路 (1)确定晶体化学式
(2)计算晶体密度
1mol 1个晶胞的质量：m
=晶体的密度:ρ
1mol1个晶胞的体积：V
变式练
(2014年新课标全国理综Ⅰ)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、
Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:
(3)离子晶体
①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引 6 个Cl-,每个Cl-同时吸引 6 个 Na+,配位数为 6 。每个晶胞含 4 个Na+和 4 个Cl-。 ②CsCl型:在晶体中,每个Cl-吸引 8 个Cs+,每个Cs+吸引 8 个Cl+,配位 数为 8 。 (4)石墨晶体 石墨层状晶体中,层与层之间的作用是 范德华力 ,平均每个正六边形拥有的 碳原子个数是 2 ,C原子采取的杂化方式是 sp2 。
,1 mol乙醛分子中含有的σ键的数
目为
,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是
。Cu2O
为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,
则该晶胞中有
个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数
为
。列式表示Al单质的密度 g·cm-3(不必计算出结果)。
①在1个晶胞中,X离子的数目为
。
②该化合物的化学式为
。
(3)(2013年山东理综)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,
如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为
.
,该功能陶瓷的化学式为
。
答案:(1)①K2NiF4 6
②
39 4 59 2 19 8 g
6.02 1023 4002 1308 1030 cm3
答案: (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
自主整理
1.两种原子晶体的结构特征:二氧化硅晶体、金刚石。 2.两种分子晶体的配位数不同的原因:冰和干冰。 3.两种离子晶体的晶胞类型和配位数:氯化钠、氯化铯。 4.四种金属晶体的晶胞类型和配位数:Po、Na、Mg和Cu。
考点突破
(2)分子晶体 ①分子密堆积:如果分子间作用力只是范德华力,若以一个分子为中心,其周 围通常可以有12个紧邻的分子。 ②干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 12个。
③冰的结构模型中,每个水分子与相邻的 4个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成 2 mol“氢键”。
热点导学
1.四类晶体的结构与性质。 2.有关晶胞的计算。
基础梳理
考点突破
课堂演练
基础梳理
知识梳理
抓主干 固双基
一、晶体常识 1.晶体与非晶体
结构特征
性质 特征
两者区 别方法
自范性 对称性 异同表现 间接方法 科学方法
晶体
非晶体
结构微粒周期
性有序排列 _有__
结构微粒无序 排列
无
__有__
无
各向异性
第3讲 物质的聚集状态与物质性质
考纲导向
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、微粒 间作用力的区别。 3.了解金属晶体常见的堆积方式。 4.能根据晶胞确定晶体的组成并进 行相关的计算。 5.了解晶格能的概念及其对离子晶 体性质的影响。
考点一 晶体的结构分析与计算 考点剖析
解疑难 提知能
1.晶体化学式的确定 (1)切割法:晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有,那么,每个 晶胞对这个原子分得的份额就是 1 。
n
(2)平行六面体晶胞的粒子数计算 位于定点 同为8个晶胞所共有，1 粒子属于该晶胞 8
位于棱上 同为4个晶胞所共有，1 粒子属于该晶胞
①图Ⅰ所示的晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为
,图Ⅲ中未
标号的Cu原子形成晶体后周围最紧邻的Cu原子数为
晶体中B原子杂化方式
;CNO-的形状为
;②H3BO3 ;
③三种晶体中熔点高低的顺序为 体受热熔化时,克服的微粒之间的相互作用为
(填化学式),H3BO3晶 。
答案: (1)ABEF (2)①12 12 ②sp2 直线形 ③CaF2>Cu>H3BO3 氢键和范德华力
答案:(1)X-射线衍射 (2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色
(3)sp3、sp2 6NA CH3COOH 存在分子间氢键 16
(4)12
4 27
6.02 1023 0.405107 3
考点二 四种晶体的性质比较与判别 典例引领
(2013年上海化学)下列变化需克服相同类型作用力的是( A ) A.碘和干冰的升华 B.硅和C60的熔化 C.氯化氢和氯化钠的溶解 D.溴和汞的气化
①金刚石晶体中,每个C与另外 4 个C形成共价键,C—C键之间的夹角是 109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有
2 mol。 ②SiO2晶体中,每个Si原子与 4 个O原子成键,每个O原子与 2 个硅原子成键, 最小的环是 12 元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是 Si 原子。
【特别提示】 (1)分子晶体中通常都含有共价键,但分子间通过范德华 力结合。 (2)离子晶体不一定含有金属阳离子,如铵盐;含有金属阳离子的也不一定 是离子晶体,如金属阳离子也存在于金属晶体。
跟踪训练
下列物质的熔、沸点高低顺序中排列正确的是( D ) A.金刚石>晶体硅>碳化硅 B.CI4>CBr4>CCl4>CH4 C.MgO>O2>N2>H2O D.金刚石>生铁>纯铁>钠
各向同性
看是否有固定的熔点
对固体进行X-射线衍射实验
2.晶胞 (1)概念:描述晶体结构的 基本单元 。 (2)形状:一般而言晶胞都是平行六面体。 (3)与晶体关系:晶胞上、下、前、后、左、右并置起来,构成整个晶体。
3.晶格能 (1)定义 将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。 (2)影响因素 ①离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。 ②离子的半径:离子的半径越小,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 稳定 ,且熔点越 高 ,硬度越 大 。