第三章 晶体结构与性质 章末复习 课件1-2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件PPT（人教版2019）

章末复习 第三章 晶体结构与性质 化学 1.能够准确判断物质所属的晶体类型。 2.能够根据晶体类型判断晶体的性质。 3.准确认识常见晶胞,能够进行简单的晶胞计算。 学习目标 重点： 四大晶体的类型判断和性质比较。 难点： 常见晶胞的分析和计算。 学习重难点 一、晶体的结构与性质 [基础知识构建] 课堂探究 一、晶体的结构与性质 1.四种晶体类型的概念与特点 (1)分子晶体:分子间通过_____________结合形成的晶体,此类晶体熔、沸点低,硬度小。 (2)共价晶体:原子通过_______形成的晶体,整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构;其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。 分子间作用力 共价键 课堂探究 (3)离子晶体 ①阴、阳离子通过______形成的晶体,此类晶体的熔、沸点较高。 ②配位数:指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。 离子键 一、晶体的结构与性质 1.四种晶体类型的概念与特点 (4)金属晶体 ①含义:金属原子通过______形成的晶体,金属单质形成的晶体就是金属晶体。 ②金属键的形成:晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共用,从而将所有的金属原子维系在一起;金属键无_______________。 金属键 饱和性、方向性 课堂探究 晶体类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 较大 一般较大, 少部分小 熔、沸点 低 高 一般较高,少部分低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶(钠等可与水反应) 易溶于极性溶剂 导电、导热性 固体和熔融态都不导电,部分溶于水导电 不导电,个别为半导体 电和热的良导体 固体不导电,熔化或溶于水后导电 课堂探究 【例题1】 (1) CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于　　　　　晶体。  (2)氧和钠的氢化物所属的晶体类型分别为　　　　　　和　　　　　　　　。 (3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是　　　　　。 (4)Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在　　　　　　　　。 (5)Ge单晶具有金刚石型结构,其粒子之间存在的作用力是　　　　　。 (6)单质铜及镍都是由　　　　　键形成的晶体。 分子 分子晶体 离子键 离子晶体 离子键和π键 金属 共价键 典型例题 【例题2】 (1)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 (2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 = CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　 　　　　　,原因是____________________________________ 　　　　　　　　　 __________________________________________________________________________。 K的原子半径较大，且价电子数较少,金属键较弱 H2O>CH3OH>CO2>H2　 H2O与CH3OH均为极性分子, 水中氢键比甲醇中多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大 典型例题 (3)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)单质氧有两种同素异形体,其中沸点高的是　　　(填分子式),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体 O3 O3相对分子质量较大,范德华力较大 二、常见晶胞分析及计算 1.常见共价晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石 (1)每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构 (2)键角均为109°28' (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2 (5)密度=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 课堂探究 晶体 晶体结构 结构分析 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2 (3)最小环上有12个原子,即6个O,6个Si (4)密度=(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 1.常见共价晶体结构的分析 课堂探究 1.常见共价晶体结构的分析 课堂探究 晶体 晶体结构 结构分析 SiC、BP、AlN (1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构 (2)密度: ρ(SiC)=; ρ(BP)=; ρ(AlN)= (a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 2.常见分子晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)每8个CO2构成1个立方体，且在6个面的面心又各有1个CO2 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)密度=(a为晶胞边长, NA为阿伏加德罗常数的值) 白磷 密度=(a为晶胞边长, NA为阿伏加德罗常数的值) 课堂探究 3.常见离子晶体结构的分析 类型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞 配位数 6 8 4 F-:4;Ca2+:8 密度的计算(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数的值) 课堂探究 【总结】晶胞组成的计算——均摊法 课堂探究 (1)原则 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 (2)方法 ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。 【总结】晶胞组成的计算——均摊法 课堂探究 ②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 【例题3】 下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R为+2价,G为-2价,则Q的化合价为　　　　。 +3 典型例题 解析:晶胞中三种离子的个数分别为 R：8×+1=2 G：8×+8×+4×+2=8 Q： 8×+2=4 R、G、Q的个数之比为1∶4∶2,则其化学式为RQ2G4。由于R为+2价,G为-2价,所以Q为+3价。 【例题4】 已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图,则LaNin中n=　　　　。 5 典型例题 解析:根据晶胞结构可判断: La的个数：2×+12×=3； Ni的个数：12×+6×+6=15 所以n=5。 【例题5】 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。 一个晶胞中有　 个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn　 　　　(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有　　个。 原子 坐标 x y z Cd 0 0 0 Sn 0 0 0.5 As 0.25 0.25 0.125 4 (0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)　 4 典型例题 三、配位键 [基本概念回顾] 孤电子对、配位键、配位键的表示、配合物。 课堂探究 【例题6】 答案: [Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 典型例题 课堂练习 【练习1】 下列物质性质的变化规律与共价键的键能大小有关的是(　　) A.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 B.HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点顺序为HF>HI>HBr>HCl C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 C 【练习2】 下面有关晶体的叙述中,不正确的是(　　) A.金刚石网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子 B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有6个 C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl- D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子 课堂练习 B 课堂练习 【练习3】 (双选)石英晶体的平面示意图如图,它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个Si—Si中插入一个O),其中硅、氧原子数比是m∶n,有关叙述正确的是(　　) A.m∶n=2∶1 B.6 g该晶体中含有0.1NA个分子 C.原硅酸根)的结构为 , ,则二聚原硅酸根离子Si2中的x=7 D.石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为12 CD 【练习4】 Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为　　　　。 课堂练习 CuH 解析:根据晶胞结构可以判断: Cu的个数：2×+12×3=6； H的个数：6×+1+3=6， 所以化学式为CuH。 【练习5】 (2)胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下:下列有关胆矾的说法正确的是　　　　(填字母)。 A.所有氧原子都采取sp3杂化 B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键 C.Cu2+的价层电子排布式为3d84s1 D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去 课堂练习 D 铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。 (1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-型, [Cu(OH)4]2-结构可 用示意图表示为　　　　　　　　。 【高考题练习1】 Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题: CoO的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA, 则CoO晶体的密度为 　　 　　g·cm-3:三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的顺序为　　 　　。 课堂练习 ×1032　 NiO>CoO>FeO 解析:根据晶胞结构可以判断: 根据晶胞结构计算出O2-个数为8×+6×=4，Co2+个数为12×+1=4，设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为ρ== =×1032 g·cm-3；三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,离子半径大小为Fe2+>Co2+>Ni2+,NiO、CoO、FeO的离子键键长越来越长,键能越来越小,因此其熔点由高到低的顺序为NiO>CoO>FeO。 【高考题练习2】 课堂练习 正四面体形　 分子晶体 CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题: Sn为第ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间结构为　　　　　　,其固体的晶体类型为　　　　　　。 解析：Sn为第ⅣA族元素,由于常温下SnCl4为液体,故SnCl4为分子晶体; SnCl4分子中中心原子的孤电子对数= ×（4-4 × 1）=0, σ键电子对数为4,价层电子对数为4,故SnCl4分子的空间结构为正四面体形。 【高考题练习3】 课堂练习 Li2O、MgO为离子晶体, P4O6、SO2 为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间作用力(相对分子质量)P4O6>SO2 (1)一些氧化物的熔点如下表所示: 解释表中氧化物之间熔点差异的原因:___________________________________ ___________________________________________________________________。 氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5 【高考题练习3】 课堂练习 (2) 图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=　　　　　pm, Mg原子之间最短距离y=　　　　　pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　 　 g·cm-3(列出计算表达式)。 a　 a NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示: 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为　　 　　　(用n代表P原子数)。 【高考题练习4】 课堂练习 (PnO3n+1)(n+2)- 【高考题练习5】 （1）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为 nm，与K紧邻的O个数为____。 12 课堂练习 (2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。 体心 棱心 【高考题练习6】 课堂练习 3 碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： ①在石墨烯晶体中，每个C原子连接___个六元环，每个六元环占有___个C原子。 ②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接___个六元环，六元环中最多有___个C原子在同一平面。 2 12 4 课堂小结 一、基础知识构建 二、晶体的类型、组成与性质 1.四种晶体类型的概念与特点 [四大晶体类型的对比] 2.四种晶体类型的比较 课堂小结 (1)主要是根据各类晶体的特征性质判断 如低熔、沸点的化合物形成分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物形成离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质形成原子晶体；晶体能导电、传热、具有延展性的为金属晶体。 [判断晶体类型的方法] (2)根据物质的分类判断 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。常见的原子晶体中单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体中化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。 课堂小结 [比较物质的熔、沸点高低的方法] (1)首先看物质的状态，一般情况下：固体＞液体＞气体；二是看物质所属类型，一般是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 (2)同类晶体熔、沸点比较思路：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。 课堂小结 步骤 内容 操作要点 第一步 确定粒子位置 粒子在晶胞的内部、顶角、棱边、面心,分别由几个晶胞共用 第二步 计算粒子数 粒子共用情况均摊 第三步 确定化学式 晶胞中粒子数最简整数比,不是晶胞的粒子数 第四步 进行计算 依据晶体化学式、密度、晶胞参数间的关系进行计算 [晶体有关计算的步骤] 三、常见晶体结构及分析 1.常见共价晶体结构的分析 2.常见分子晶体结构的分析 3.常见离子晶体结构的分析 布置作业 完成“素养专练”。 谢谢大家 0.315(或×0.446) $$