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高考化学导学案《物质结构与性质》(选修)第三讲 晶体结构与性质.doc

高考化学导学案《物质结构与性质》(选修)第三讲 晶体结构与性质…

上传者: bruce闫 2017-10-12 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《高考化学导学案《物质结构与性质》(选修)第三讲 晶体结构与性质doc》,可适用于综合领域,主题内容包含高考化学导学案《物质结构与性质》(选修)第三讲 晶体结构与性质第三讲晶体结构与性质考试说明(理解离子键的形成能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质符等。

高考化学导学案《物质结构与性质》(选修)第三讲 晶体结构与性质第三讲晶体结构与性质考试说明(理解离子键的形成能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。(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。(理解金属键的含义能用金属键理论解释金属的一些物理性质。(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。一、晶体常识(晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列自范性有无性质特征熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性间接方法看是否有固定的熔点两者区别方法科学方法对固体进行射线衍射实验晶胞()概念:描述晶体结构的基本单元。()特征无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞都是平行排列的取向相同。(晶格能,()定义:气态离子形成摩离子晶体释放的能量通常取正值单位:kJmol。()影响因素离子所带电荷数:离子所带电荷数越多晶格能越大。离子的半径:离子的半径越小晶格能越大。()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。二、四种晶体的比较类分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体型比较金属阳离子、自由构成粒子分子原子阴、阳离子电子粒子间的相互作用分子间作用力共价键金属键离子键力有的很大有的很硬度较小很大较大小熔、沸有的很高有的很较低很高较高点低大多易溶于水溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂等极性溶剂导电、一般不导电溶于一般不具有导电晶体不导电水溶电和热的良导体传热性水后有的导电性个别为半导体液或熔融态导电大多数非金属金属氧化物部分非金属单单质、气态氢化O、NaO)、金属单质与合(如K质(如金刚石、硅、物质类物、酸、非金属氧强碱(如KOH、金(如Na、Al、Fe、晶体硼)部分非金别及举例化物(SiO除外)、NaOH)、绝大部分青铜)属化合物(如SiC、绝大多数有机物SiO)盐(如NaCl)(有机盐除外)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。三条途径获得晶体的三条途径()熔融态物质凝固。()气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。()溶质从溶液中析出。一种方法晶胞的计算方法在立方体形状的晶胞中~一个晶胞平均占有的原子数:顶点~棱心~面心~体心。我的心得()具有规则几何外形的固体不一定是晶体~如玻璃,()晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分~而不一定是最小的“平行六面体”,()在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时~要注意晶胞的形状~不同形状的晶胞~应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用~如六棱柱晶胞中~顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被、、、个晶胞所共有。图示闪记在NaCl的晶胞中如下图所示:N(Na),,,N(Cl),,。考点常见晶体类型的判断方法(依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断()离子晶体的构成微粒是阴、阳离子微粒间的作用是离子键。()原子晶体的构成微粒是原子微粒间的作用是共价键。()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。()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。(依据物质的分类判断()金属氧化物(如KO、NaO等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。()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SiO外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。()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。()金属单质是金属晶体。(依据晶体的熔点判断()离子晶体的熔点较高常在数百至一千摄氏度以上。()原子晶体熔点高常在一千摄氏度至几千摄氏度。()分子晶体熔点低常在数百摄氏度以下至很低温度。()金属晶体多数熔点高但也有相当低的。(依据导电性判断()离子晶体溶于水的溶液及熔融状态时能导电。()原子晶体一般为非导体。()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。()金属晶体是电的良导体。(依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或硬而脆。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】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()。晶体NaClMgClAlClSiCl单质B熔点,沸点ASiCl是分子晶体B(单质B可能是原子晶体C(AlCl加热能升华D(NaCl的键的强度比MgCl的小解析由表中所给熔、沸点数据可知~SiCl应为分子晶体~A项正确,单质B可能为原子晶体~B项正确,AlCl的沸点低于熔点~它可升华~C项也正确,NaCl的熔、沸点高于,,MgCl的~表明Na与Cl键断裂较Mg与Cl键断裂难~即NaCl的键的强度大于MgCl的~D项错误。答案D【应用】现有几组物质的熔点()数据:A组B组C组D组金刚石:Li:HF:,NaCl:硅晶体:Na:HCl:,KCl:硼晶体:K:HBr:,RbCl:二氧化硅:Rb:HI:,CsCl:据此回答下列问题:()A组属于晶体其熔化时克服的微粒间的作用力是。()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()C组中HF熔点反常是由于。()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()D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl其原因为。解析通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质~应用氢键解释HF的熔点反常~利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。答案()原子共价键()()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)()()D组晶体都为离子晶体r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)在离子所带电荷相同的情况下半径越小晶格能越大熔点就越高常见晶体熔沸点高低的一般规律考点(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。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。(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>石英>碳化硅>硅。(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:MgO>MgCl>NaCl>CsCl。(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、沸点反常得高。如HO>HTe>HSe>HS。()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SnH>GeH>SiH>CHF<Cl<Br<I。()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>NCHOH>CHCH。()同分异构体支链越多熔、沸点越低。例如:CHCHCHCHCH>CHCHCHCHCH>CCHCHCHCH。()同分异构体的芳香烃其熔、沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。(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:a<Mg<AlLi>Na>K>Rb>Cs。N【典例】(淄博模拟)下面的排序不正确的是()。A(晶体熔点的高低:COOHOH>OHCOOHB(硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C(熔点由高到低:Na>Mg>AlD(晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI解析A项形成分子间氢键的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质~正确,B项均为原子晶体~原子半径小的硬度大~半径有:CC<CSi<SiSi~故硬度相反~正确,C项均为金属晶体~熔点大小取决于原子半径大小以及阳离子所带电荷数~其规律是离子半径越小~所带电荷数越多~熔点越高~则熔点Al>Mg>Na~C不正确,晶格能越大~则离子键越强~而离子键大小与离子半径有关~半径越小~则离子键越强~D项正确。答案C【应用】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B(CI>CBr>CCl>CHC(MgO>HO>O>BrD(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<碳化硅~A错误,B选项~同为组成、结构相似的分子晶体~熔沸点高低要看相对分子质量大小~正确,C选项~对于不同晶体类型熔沸点高低一般为:原子晶体>离子晶体>分子晶体~MgO>(HO、O、Br)~HO>(Br、O)~Br>O~错误,D选项~生铁为铁合金~熔点要低于纯铁~错误。答案B晶体结构的分析与计算考点(几种典型的晶体结构分析晶体晶体结构晶体详解()每个碳与相邻个碳以共价键结合形成正四面体结构金刚石()键角均为′()最小碳环由个C组成且六原子不在同一平面内()每个C参与条CC键的形原子成C原子数与CC键之比为晶体()每个Si与个O以共价键结合形成正四面体结SiO构()每个正四面体占有个Si,个“O”n(Si)n(O),()最小环上有个原子即个O,个Si()个CO分子构成立方体且在个面心又各占据个分子干冰CO分子()每个CO分子周围等距紧邻的CO分子有晶体个,,()每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有个。NaCl型每个Na周围等距且紧邻的Na有个()每个晶胞中含,个Na和个Cl离子,()晶体每个Cs周围等距且紧邻的Cl有个每个Cs,,CsCl型()(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)有个()如图为,个晶胞每个晶胞中含个Cs、个Cl简单立典型代表Po空间利用率配位数为方堆积体心立典型代表Na、K、Fe空间利用率配位数为方堆积金属六方最典型代表Mg、Zn、Ti空间利用率配位数为晶体密堆积面心立典型代表Cu、Ag、Au空间利用率配位数为方最密堆积晶体中微粒的计算方法均摊法【典例】铜及其合金是人类最早使用的金属材料。()铜原子的核外电子排布式是。()铜的熔点比钙的高其原因是如图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图则该合金中Ca和Cu的原子个数之比为。,()Cu能与NH、HO、Cl等形成配位数为的配合物。Cu(NH)中存在的化学键类型有(填序号)。A(配位键B(金属键C(极性共价键D(非极性共价键E(离子键,Cu(NH)具有对称的空间构型Cu(NH)中的两个NH被两个Cl取代能得到两种不同结构的产物则Cu(NH)的空间构型为。解析()铜元素原子核外电子排布满足“半满、全满稳定”的原理。()金属的物理性质主要取决于金属键的强弱~一般金属键越强~金属的硬度越大、熔点越高,该晶胞中顶点的原子按计~面上的原子按计。()Cu(NH)中Cu和NH之间形成配位键~NH内形成极性共价键。Cu(NH)的空间构型可以参照甲烷的空间构型考虑~若为正四面体形~则,Cu(NH)中的两个NH被两个Cl取代后所得配合物只有一种。答案()sspspds()晶体中铜的金属键强度大于钙的()AC平面正方形【应用】()已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体其晶胞如右图所示则该化合物的化学式。()已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示请改正图中错误:。,()X中所有电子正好充满K、L、M三个电子层它与N形成的,晶胞结构如右图所示。X的元素符号是与同一个N相连的X有个。解析()利用均摊法计算~该晶胞中N(Z)N(X)N(Y),,~该化合物的化学式为ZXY。,()由于MgO晶体结构属于NaCl型~Mg与O应交替排列~结合MgO晶胞图示~,应为黑色~并且黑球应为Mg~白球为O。()X所含电子:,~则X为号铜元素。从图上看少多~结合XN可,知~为N~以顶角上的为中心~距离最近的X有个。构成一个完整的三维空间需,个这样的立方体晶胞~则每个N周围有X:,(个)(棱上原子为个晶胞所共用)。,答案()ZXY()应为黑色且黑球应为Mg白球为O()Cu考向(年考)晶体的类型与行质(江苏)原子序数小于的X、Y、Z、W四种元素其中X是形成化合物种类最多的元素Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的倍Z原子基态时p原子轨道上有个未成对的电子W的原子序数为。回答下列问题:()YX分子中Y原子轨道的杂化类型为molYX含有σ键的数目为。()化合物ZX的沸点比化合物YX的高其主要原因是。()元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体元素Z的这种氧化物的分子式是。()元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示该氯化物的化它可与浓盐酸发生非氧化还原反应生成配合物学式是HWCl反应的化学方程式为。n解析该题考查物质结构中原子轨道的杂化类型、σ键、等电子体、氢键及晶胞等知识点。由X是形成化合物种类最多的元素知X是H,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的倍~可推知Y是C,根据信息可写出Z的价电子排布式~知Z是N,号元素W是Cu。()YX是CH~其结构式为CHCH~C原子采取sp杂化~molCH中有N个σ键。A()ZX、YX分别是NH、CH~因NH存在分子间氢键~故NH的沸点高。()Y是C~Z是N~C的氧化物CO与N的氧化物NO是等电子体。()由图中晶胞知白球个数为,个~黑球个数也为个~故Cu的氯化物中Cu与Cl原子个数比为~其化学式是CuCl。CuCl与浓盐酸的反应为非氧化还原反应~故其生成物中Cu为价~可由化合价代数和为零知生成物的化学式应为HCuCl~即可写出反应CuClHCl(浓)===HCuCl。答案()sp杂化N或个()NH分子间存在氢键()NOA()CuClCuClHCl(浓)===HCuCl(或CuClHCl(浓)===HCuCl)((海南)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题:()Ni原子的核外电子排布式为()NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同Ni和Fe的离子半径分别为pm和pm则熔点NiOFeO(填“<”或“>”)()NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为、()金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料其晶胞结构示意图如右图所示。该合金的化学式为。解析()核外电子排布式与价电子排布式要区别开。()NiO、FeO都属于离子晶体~熔点高低受离子键强弱影响~离子半径越小~离子键越强~熔点越高。,()因为NiO晶体结构类型与NaCl相同~而NaCl晶体中Na、Cl的配位数都是~所以~,NiO晶体Ni、O的配位数也是。()根据晶胞结构可计算~一个合金晶胞中~La:,~Ni:,。所以该合金的化学式为LaNi。答案()Ards或sspspds()>()()LaNi((山东理综)C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。()写出Si的基态原子核外电子排布式。从电负性角度分析C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为。()SiC的晶体结构与晶体硅的相似其中C原子的杂化方式为微粒间存在的作用力是。()氧化物MO的电子总数与SiC的相等则M为(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高其原因是。()C、Si为同一主族的元素CO和SiO化学式相似但结构和性质有很大不同。CO中C与O原子间形成σ键和π键SiO中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析为何C、O原子间能形成而Si、O原子间不能形成上述π键:。解析()根据基态原子核外电子排布的规律去写,在C、Si和O元素中~吸引电子的能力由强到弱的顺序是O>C>Si。()在SiC晶体结构中~每个C原子与Si原子形成四个完全相同的CSi键~所以C原子的杂化方式为sp杂化。微粒间存在的作用力是共价键。()SiC的电子总数为~所以M的电子数为(,),个~故M为Mg,MgO和CaO均属于离子晶体~Mg半径比Ca小~MgO中离子键强~晶格能大~故熔点高。()π键是由轨道肩并肩重叠而形成的~且π键强弱与重叠的程度成正比。而Si原子的原子半径较大~Si、O原子间距离较大~轨道肩并肩重叠程度较小~不能形成稳定的π键。答案()sspspO>C>Si()sp共价键()MgMg半径比Ca小MgO晶格能大()C的原子半径较小C、O原子能充分接近轨道肩并肩重叠程度较大形成较稳定的π键Si的原子半径较大Si、O原子间距离较大轨道肩并肩重叠程度较小不能形成上述稳定的π键年考晶体的微观结构与计算考向((课标(、))()在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中层内B原子与N原子之间的化学键为层间作用力为()六方氮化硼在高温高压下可以转化为立方氮化硼其结构与金刚石相似硬度与金刚石相当晶胞边长为pm。立方氮化硼晶胞中含有个氮原子、个硼原子,立方氮化硼的密度是gcm(只要求列算式不必计算出数值。阿伏加德罗常数为N)。A解析()“与石墨结构相似”很好地解释了B原子与N原子之间的成键类型及层间作用力。()金刚石晶胞中有个C原子~则BN晶胞中也有个原子~B原子、N原子各个。BN,,的摩尔质量为gmol~一个晶胞的质量为g~除以一个晶胞的体积()NAcm~即为所求。答案()共价键(极性共价键)分子间作用力(),NA(山东理综()铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb处于立方晶胞,顶点Ba处于晶胞中心O处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为每个Ba,与个O配位。,解析根据共用关系~每个晶胞中含有Pb:,Ba:O:,~故化,学式为BaPbO。Ba处于晶胞中心~只有个~O处于晶胞棱边中心~共个~故每个,Ba与个O配位。答案BaPbO(江苏()CaC晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如右图所示),但CaC晶体中哑铃形C的存在使晶胞沿一个方向拉长。CaC晶体中个,Ca周围距离最近的C数目为。解析根据题中信息~在NaCl晶体中~距个Na距离最近且距离相等的,,,,Cl有个~而CaC晶体中~由于C存在~使得Ca周围的个C有个C距该Ca,距离比其他个C距该Ca较远。答案名师偈语晶体结构与性质的考查集中在晶体的类型与化学键的关系不同类型晶体的性质比较以及晶体中微粒数目的计算和判断。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从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力预测高考会以新颖的情境考查基本的应用。

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