现行人教社高中化学必修一~三册课本人教社必修第三册1-11-1

第一单元  晶体的类型与性质   在日常生活中，我们接触和使用到许多固态物质，在这些固态物质中，有许多是晶体。例如，自然界中纷飞的雪花、晶莹透亮的水晶，调味用的食盐、味精，以及常作甜味剂的冰糖，等等。这些物质虽然都以晶体形式存在，但它们的晶体类型和性质却并不相同。在晶体里，构成晶体的粒子（如分子、原子、离子等）是有规则排列的，根据构成晶体的粒子种类及粒子之间的相互作用不同，可将晶体分为若干类型，如离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体等。 研究晶体的类型与性质的关系，对于我们认识物质，以及制造新物质都很有意义。在这一单元我们将介绍一些有关晶体的知识。 第一节  离子晶体、分子晶体和原子晶体   一、离子晶体 我们知道，NaCl是离子化合物，在NaCl中，Na+和Cl－是以离子键相结合的。在化合物中，像NaCl这样以离子键相结合的离子化合物还有很多，如CaF2、KNO3、CsCl、Na2O等，它们在室温下都以晶体形式存在。像这样离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。 在离子晶体中，阴、阳离子是按一定规律在空间排列的。下面，我们就以NaCl和CsCl晶体为例来探讨在离子晶体中阴、阳离子是怎样排列的。 在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引着6个Cl－，每个Cl－也同时吸引着6个Na+，Na+和Cl－以离子键相结合（如图1－2）。在CsCl晶体中，每个Cs+同时吸引着8个Cl－，每个Cl－也同时吸引着8个Cs+，Cs+和Cl－以离子键相结合（如图1－3）。可以看出，在离子晶体中，构成晶体的粒子是离子。 在NaCl晶体或CsCl晶体中，都不存在单个的NaCl分子或单个的CsCl分子，但是，在这两种晶体里阴、阳离子的个数比都是1∶1。所以，NaCl和CsCl是表示离子晶体中离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。 在离子晶体中，离子间存在着较强的离子键，使离子晶体的硬度较大、难于压缩；而且，要使离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏这些较强的离子键，因此，一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，如 NaCl的熔点为801℃，沸点为1413℃；CsCl的熔点为645℃，沸点为1290℃。 在初中我们曾经做过物质导电性实验，通过实验我们知道，NaCl晶体不导电，但在熔融状态或在水溶液中却能导电，这是为什么呢？在了解了离子晶体的结构之后，我们就可对这一性质作出简单解释了。 当离子晶体受热熔化时，由于温度的升高，离子的运动加快，克服了阴、阳离子间的引力，产生了能自由移动的阴、阳离子，所以，熔融的NaCl能导电。 NaCl晶体易溶于水，当NaCl溶解在水中时，由于水分子的作用，使Na+和Cl－之间的作用力减弱，NaCl电离成能自由移动的水合钠离子和水合氯离子，所以，NaCl水溶液也能导电。 在离子晶体中，有些晶体易溶于水，而有些晶体却很难溶于水，如20℃时 NaCl的溶解度为36g，而BaSO4仅为0.00024g，各种离子晶体的溶解度相差很大。例如，钾盐、钠盐、铵盐和硝酸盐都易溶于水，碳酸盐、磷酸盐大多不溶于水，等等。 二、分子晶体 我们学过的一些物质，如H2O、CO2、NH3、CH4 等，在固态时也以晶体的形式存在，但与NaCl和CsCl晶体不同，它们是由分子通过分子间作用力结合而成的。在这些晶体中，构成晶体的粒子是分子，像这样分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体。图1－4所示的是CO2的晶体结构模型。此外，卤素、稀有气体、O2、CO等，也都能形成分子晶体。 由于分子间作用力很弱，要破坏它使晶体变成液体或气体就比较容易，所以，分子晶体具有较低的熔点和沸点，如CO的熔点为－199℃，沸点为－191.5℃。并且分子晶体的硬度也较小。对于分子晶体来说，分子间作用力的大小对其熔点、沸点等都有影响。例如，分子间作用力越大，克服分子间作用力使分子晶体熔化和汽化就需要越多的能量，分子晶体的熔点和沸点也就越高。 由于分子晶体是由分子构成的，所以，它们在固态和熔融状态时都不导电。 组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不同，如在溶解性上，不同的分子晶体存在着较大差异。 【实验1－1】  在水、四氯化碳中分别加入蔗糖、磷酸、碘和萘（C10H8）晶体，试观察这四种分子晶体在上述两种溶剂中的溶解性，并填写下表。 几种分子晶体在水和四氯化碳中的溶解情况：   蔗糖 磷酸 碘 萘 水         四氯化碳         可以看出，蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳；而萘和碘却易溶于四氯化碳，不易溶于水。这说明，有些分子晶体在溶解性上差异很大，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解性也有很大的差别。若分析这几种晶体和溶剂的结构就可以知道，蔗糖、磷酸、水是极性分子，而碘、萘和四氯化碳是非极性分子。通过对该实验和其他许多实验的观察和研究，人们得出了一个经验性的“相似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂。 三、原子晶体 我们已经知道，固态CO2是分子晶体，它的熔、沸点都很低。我们也知道，Si与C同属于第ⅣA族，那么SiO2晶体与CO2晶体是否具有相似的结构和性质呢？   讨论 CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。   熔点 ℃沸点 ℃状态（室温） CO2 －56.2 －78.4 气态 SiO2 1723 2230 固态 通过比较可以知道，SiO2与CO2在熔点、沸点等物理性质上存在很大的差异，可以推断SiO2不属于分子晶体。这是为什么呢？ 研究发现，SiO2和CO2的晶体结构不同。在SiO2 晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2 晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状的晶体（如图1－5）。这种相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。 原子晶体中，构成晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间网状结构，要破坏它就需要很大的能量，所以，原子晶体的熔点和沸点高，如SiO2 晶体的熔点为1723℃，沸点为2 230℃。并且，原子晶体的硬度大，不导电，并难溶于一些常见的溶剂。 我们知道，金刚石是天然存在的最硬的物质，它也是一种原子晶体，其晶体结构与SiO2 晶体相似。在金刚石的晶体中，C原子的排列与Si原子相同，只是碳原子之间没有O原子，即每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以共价键与这4个碳原子结合，成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状晶体（如图1－6）。金刚石的熔点（＞3 550℃）和沸点（4 827℃）都很高。   家庭小实验 制作晶体模型 利用容易得到的材料制作下列晶体模型： NaCl晶体、SiO2晶体、金刚石晶体。 可利用的材料：胶泥、橡皮泥、马铃薯、萝卜（可做成球状，代表构成晶体的粒子）；火柴棍、竹签（可代表化学键）；等等。   资料 莫氏硬度 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准，1824年由德国矿物学家莫斯（Frederich Mohs）首先提出。确定这一标准的方法是，用棱锥形金刚石钻针刻划所试矿物的表面而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。 矿物 硬度 矿物 硬度 滑石 1 正长石 6 石膏 2 石英 7 方解石 3 黄玉 8 萤石 4 刚玉 9 磷灰石 5 金刚石 10     资料 石墨晶体 石墨和金刚石都是由碳原子形成的单质，但它们的性质却不相同，这是由于它们的晶体结构不同的缘故。石墨晶体是层状结构（如图1－7），在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构（如图1－8）。在层与层之间，是以分子间作用力相结合的。由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于层与层间的分子间作用力较弱，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。   习  题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一、填空题 1．BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃。根据熔点分析，BBr3可能属于______晶体，KBr可能属于______晶体。 2．BaCl2是无色晶体，熔点963℃，沸点1560℃，溶于水，水溶液能导电。它可能属于______晶体。 3．SiC和CO2分子中的化学键均为共价键，SiC的熔点高且硬度大，而CO2的晶体干冰却松软而且极易汽化。由此可判断，CO2是______晶体，而SiC可能是______晶体。 4．X、Y、Z是三种短周期元素。已知三种元素的原子序数按X、Y、Z的顺序依次增大，且原子序数之和为33，最外层电子数之和为11。在周期表中，X、Z上下相邻，Y、Z左右相邻。 （1）X、Y、Z的元素符号分别为______、______、______。 （2）Y的氧化物是______性氧化物。 （3）X和Z分别能与氧形成XO2和ZO2，XO2在固态时属于______晶体，ZO2在固态时属于______晶体。 二、选择题 1．下列物质中，含有共价键的离子晶体是                                  [    ] A．KBr          B．NaOH         C．HCl           D．I2 2．下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是                               [    ] A．O2和SiO2                                                          B．Nal和I2 C．CO2和H2O                           D．CCl4和NaCl 3．下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是[    ] A．具有较高的熔点               B．固态不导电，水溶液能导电 C．可溶于水                         D．固态不导电，熔融状态能导电 4．X元素的1个原子失去2个电子，被Y元素的2个原子各获得1个电子，形成离子化合物Z，下列说法中不正确的是                                                                                        [    ] A．固态Z是离子晶体             B．Z可以表示为X2Y C．固态Z熔化后能导电 D．X可形成+2价阳离子 5．X是第二周期元素，能与氧形成X2O5。则有关X的叙述正确的是       [    ] A．X的单质在常温下以分子晶体形式存在 B．X2O5的水化物是一种强酸 C．X的氢化物在固态属于分子晶体 D．X所在族元素的单质在固态时属于同一晶体类型 三、问答题 1．以 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 的形式简要回答组成离子晶体、分子晶体、原子晶体的粒子各是什么？这些粒子通过什么键或作用力结合成晶体？ 2．单质氯的熔点和沸点都很低，而氯化钠的熔点和沸点却很高，为什么？