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1 . 知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子,粒子间作用力的区别。 2 .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。 3 .了解晶格能的应用,知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。 4 .知道金属键的涵义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 5 .能列举金属晶体的基本堆积模型。. 1 . 以 NaCl 、 CsCl 、金刚石、二氧化硅、二氧化碳、冰、石墨为代表物质,复习各类晶体的结构特点。 2 .要用比较的方法,将各类晶体的组成粒子、粒子间的相互作用、性质、粒子的空间分布特点等列表比较。
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1.知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子,粒子间作用力的区别。1.知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子,粒子间作用力的区别。 • 2.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。 • 3.了解晶格能的应用,知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。 • 4.知道金属键的涵义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 • 5.能列举金属晶体的基本堆积模型。
1.以NaCl、CsCl、金刚石、二氧化硅、二氧化碳、冰、石墨为代表物质,复习各类晶体的结构特点。1.以NaCl、CsCl、金刚石、二氧化硅、二氧化碳、冰、石墨为代表物质,复习各类晶体的结构特点。 • 2.要用比较的方法,将各类晶体的组成粒子、粒子间的相互作用、性质、粒子的空间分布特点等列表比较。 • 3.借助数学工具,进行晶胞中粒子数目、摩尔质量、阿伏加德罗常数等的计算。
一、晶体的常识 • 1.晶体与非晶体的区别 不规则 周期性重复排列 无
无 固定
2.晶胞 • (1)定义:在晶体微观空间里取出一个,这个描述晶体的基本单元叫做晶胞。 • (2)结构:一般来说,晶胞都是,晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元,在它的上下左右前后无隙并置地排列着无数个晶胞,而且所有晶胞的形状及其内部的、及是完全相同的。 最小的重复单元 结构 平行六面体 数目 微粒种类 微粒所处的空间位置
二、分子晶体和原子晶体 • 1.分子晶体 • (1)结构特点 • ①晶体中只含。 • ②分子间作用力为,也可能有。 • ③分子密堆积:一个分子周围通常有个紧邻的水分子。 分子 范德华力 氢键 4
(2)典型的分子晶体 • ①冰 • 水分子之间的主要作用力是,也存在,每个水分子周围只有个紧邻的水分子。 • ②干冰 • CO2分子之间存在,每个CO2分子周围有个紧邻的CO2分子。 范德华力 氢键 4 范德华力 12
2.原子晶体 • (1)结构特点 • ①晶体中只含原子。 • ②原子间以结合。 • ③结构。 • (2)典型的原子晶体——金刚石 • ①碳原子以杂化轨道形成共价键,碳碳键之间夹角为。 • ②每个碳原子与相邻的个碳原子结合。 共价键 空间网状 sp3 109.5° 4
三、金属晶体和离子晶体 • 1.金属键 • (1)“电子气理论”要点 • ①该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的形成遍布的“电子气”,被所共用,从而把维系在一起。 • ②金属晶体是由、通过形成的一种“巨分子”。 • ③金属键的强度。 价电子 整块晶体 所有原子 所有原子 金属阳离子 价电子 金属键 较大
(2)金属晶体的构成、通性及其解释 发生相对滑动 外界能量 原来的排列方式 定向移动 相互碰 撞 润滑剂
四、金属晶体的原子堆积模型 • 1.二维空间模型 • (1)非密置层,配位数为。 • (2)密置层,配位数为。 • 2.三维空间模型 • (1)简单立方堆积 • 相邻非密置层原子的原子核在同一直线上,配位数为。只有采取这种堆积方式。 4 6 6 Po(钋)
(2)钾型 • 将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的,每层都照此堆积。如、、等是这种堆积方式,配位数为。 • (3)镁型和铜型 • 密置层的原子按型堆积方式堆积。若按……的方式堆积为型,按……的方式堆积为型。这两种堆积方式都是金属晶体的,配位数均为12,空间利用率均为。 凹穴中 Fe Na K 8 最密 镁 ABCABC ABAB 铜 最密堆积 74%
五、离子晶体 • 1.概念 • (1)离子键:间通过 (指和的平衡)形成的化学键。 • (2)离子晶体:由和通过结合而成的晶体。 • 2.决定离子晶体结构的因素 • (1)几何因素:。 • (2)电荷因素:即正负离子。 • (3)键性因素:离子键的。 阴、阳离子 静电作用 异性电荷间的吸引力 电子与电子、原子核与原子核间 的排斥力 阳离子 离子键 阴离子 正负离子的半径比 电荷比 极化程度
3.一般物理性质 • 一般地说,离子晶体具有较高的点和点,较大的。这些性质都是因为离子晶体中存在着。若要破坏这种作用需要。 熔 沸 硬度 离子键 一定的能量
六、晶格能 • 1.定义 • 形成1摩离子晶体的能量,单位,通常取。 • 2.大小及其他量的关系 • (1)晶格能是最能反映离子晶体的数据。 • (2)在离子晶体中,离子半径越,离子所带的电荷数越,则晶格能越大。 • (3)晶格能越大,阴、阳离子间的离子键就越,形成的离子晶体就越,而且熔点越,硬度越。 所释放 气态离子 kJ·mol-1或J·mol-1 kJ·mol-1 稳定性 小 多 强 稳定 高 大
考点一 晶体类型和晶体类型的判断 • [例1](2008·全国Ⅰ)下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 () • A.SiO2CsClCBr4CF4 • B.SiO2CsClCF4CBr4 • C.CsClSiO2CBr4CF4 • D.CF4CBr4CsClSiO2
[解析]本题考查了晶体的类型和熔沸点的问题:四种物质中只有SiO2为原子晶体,熔沸点最高;而CsCl为离子晶体,熔沸点比SiO2的低;CF4和CBr4均为分子晶体,而分子晶体熔沸点高低与相对分子质量有关,相对分子质量越大熔沸点越高。[解析]本题考查了晶体的类型和熔沸点的问题:四种物质中只有SiO2为原子晶体,熔沸点最高;而CsCl为离子晶体,熔沸点比SiO2的低;CF4和CBr4均为分子晶体,而分子晶体熔沸点高低与相对分子质量有关,相对分子质量越大熔沸点越高。 • [答案]A
2.判断晶体类型的方法 • (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体的微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键;原子晶体的微粒是原子,微粒间的作用是共价键;分子晶体的微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力;金属晶体的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。金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如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、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、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(除汞外)与合金是金属晶体。(2)依据物质的分类判断。金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如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、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、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(除汞外)与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高,常在数百至1000℃;原子晶体熔点高,常在1000℃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。(3)依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高,常在数百至1000℃;原子晶体熔点高,常在1000℃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。 • (4)依据导电性判断。离子晶体水溶液及熔化时能导电;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(主要是酸和强非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电;金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大或较硬、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。(5)依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大或较硬、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。
3.晶体熔、沸点高低的比较规律 • (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。 • 金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,而汞、镓、铯等熔、沸点很低。 • (2)原子晶体 • 由共价键形成的原子晶体中,原子半径越小的键长越短,键能越大,晶体的熔、沸点越高,如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
(3)离子晶体 • 一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。 • (4)分子晶体 • ①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;分子间具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。 • 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SnH4>GeH4>SiH4>CH4.
③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。③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对于互为同分异构体的分子晶体,支链越多,熔、沸点越低,如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
(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:Na<Mg<Al。 • 合金的熔、沸点一般来说比它各组分纯金属的熔、沸点低。
1.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出如下推测,其中不正确的是 • () • A.SiCl4晶体是分子晶体 • B.常温、常压下SiCl4是气体 • C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 • D.SiCl4熔点高于CCl4
[解析]由于CCl4是分子晶体,所以SiCl4也是分子晶体,由于SiCl4的相对分子质量比CCl4的相对分子质量大,分子间作用力也应比CCl4的分子间作用力大,所以SiCl4的熔、沸点应比CCl4高,而CCl4在常温、常压下是液体,所以SiCl4在常温、常压下绝不是气体。[解析]由于CCl4是分子晶体,所以SiCl4也是分子晶体,由于SiCl4的相对分子质量比CCl4的相对分子质量大,分子间作用力也应比CCl4的分子间作用力大,所以SiCl4的熔、沸点应比CCl4高,而CCl4在常温、常压下是液体,所以SiCl4在常温、常压下绝不是气体。 • [答案]B
2.(2008·天津理综)下列叙述正确的是 () • A.一个甘氨酸分子中存在9对共用电子 • B.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构 • C.H2S和CS2分子都是含极性键的极性分子 • D.熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅 • [解析]采用排除法,A项中应存在10对共用电子,B中BCl3分子中B原子最外层未达到8个电子的稳定结构,C项中CS2同CO2一样应为含有极性键的非极性分子,故A、B、C错误,D项正确。 • [答案]D
3.(2008·四川理综)下列说法中正确的是 () • A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子 • B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子,电子定向运动 • C.分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态 • D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
[解析]本题考查的知识点是晶体的结构和性质。A项中在NaCl晶体中,每个Na+吸引着6个Cl-,同时每个Cl-吸引着6个Na+,而在CsCl晶体中每个离子吸引着8个带相反电荷的离子,故A错,B项中金属晶体内部存在自由电子,并不是在外电场作用下产生的,故B错。C项中分子晶体常温下有的是固体,例如,硫单质、磷单质、碘单质等,D项正确。[解析]本题考查的知识点是晶体的结构和性质。A项中在NaCl晶体中,每个Na+吸引着6个Cl-,同时每个Cl-吸引着6个Na+,而在CsCl晶体中每个离子吸引着8个带相反电荷的离子,故A错,B项中金属晶体内部存在自由电子,并不是在外电场作用下产生的,故B错。C项中分子晶体常温下有的是固体,例如,硫单质、磷单质、碘单质等,D项正确。 • [答案]D
考点二 晶体的空间结构 • [例2]下图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分:
(1)代表金刚石的是(填编号字母,下同)________,其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。(1)代表金刚石的是(填编号字母,下同)________,其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。 • (2)代表石墨的是________,每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。 • (3)代表NaCl的是________,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有________个。 • (4)代表CsCl的是________,它属于________晶体,每个Cs+与________个Cl-紧邻。 • (5)代表干冰的是________,它属于________晶体,每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。
[解析]根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单的立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察Na+与最近距离且等距离的Na+数时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+,即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs+、Cl-分别构成立方结构,但Cs+组成立方的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方体中心又镶入一个Cs+,可称为“体心立方”结构,Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-。干冰也是立方结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子,称为“面心立方”。实际上各面中央的CO2分子也组成立方体结构,彼此相互套入面的中心。[解析]根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体是简单的立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,但观察Na+与最近距离且等距离的Na+数时要抛开Cl-,从空间结构上看是12个Na+,即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。CsCl晶体由Cs+、Cl-分别构成立方结构,但Cs+组成立方的中心有1个Cl-,Cl-组成的立方体中心又镶入一个Cs+,可称为“体心立方”结构,Cl-紧邻8个Cs+,Cs+紧邻8个Cl-。干冰也是立方结构,但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子,称为“面心立方”。实际上各面中央的CO2分子也组成立方体结构,彼此相互套入面的中心。
所以每个CO2分子三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2,共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,即每个六边形占有1个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×1/3=2个。所以每个CO2分子三维空间里x、y、z三个面各紧邻4个CO2,共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,即每个六边形占有1个碳原子的1/3,所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×1/3=2个。 • [答案](1)D4 原子 (2)E2(3)A12(4)C 离子 8(5)B 分子 12
3.典型晶胞结构 • (1)比较氯化钠与氯化铯晶体