第三章 晶体结构与性质（复习课件）化学人教版选择性必修2

第3章 晶体结构与性质 人教版选择性必修2 考点串讲 单元复习课件 常见的几种晶体 2 物质的聚集状态与晶体的常识 1 知识导航 有关晶胞的计算 3 配合物与超分子 4 知识导航 明·复习目标 1.了解晶体与非晶体的本质区别（如自范性、各向异性等），认识晶胞是晶体的基本结构单元。 2.掌握分子晶体（如冰、干冰）和共价晶体（如金刚石、二氧化硅）在构成粒子、粒子间作用力和典型物理性质（熔沸点、硬度等）上的根本差异。 3.理解金属键的本质和“电子气理论”，掌握金属晶体的共性；掌握离子晶体（如NaCl、CsCl）的构成和性质，理解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。 4.知道配位键的特点，认识简单配合物的成键方式，能举例说明其性质与应用；了解超分子的基本特征，能从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。 晶体结构与性质 物质聚集状态与晶体常识 常见的几种晶体 物质的聚集状态 分子晶体 共价晶体 理·核心要点 配合物与超分子 配位键 配合物及其应用 晶体与非晶体 有关晶胞的计算 晶体密度的计算 金属晶体 离子晶体 晶体化学式的计算 超分子 01 物质的聚集状态与晶体的常识 考点1 物质的聚集状态 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 物质的常见聚集状态是指 、 和 ，物质三态的转化只是分子间 发生变化，分子在固态时只能 ，在气态时能 ，在液态时则介于二者之间。 固态　 液态　 气态　 距离　 振动　 自由移动　 考点1 物质的聚集状态 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 应用 运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器； 利用等高子体可以进行化学合成； 核聚变也是在等离子态下发生的等。 1.等离子体 日光灯 霓虹灯 极光 雷电 考点1 物质的聚集状态 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 2.液晶 概念：物质加热到达到熔点后，先呈浑浊态，再加热达到一定温度时，浑浊态变透明清亮态，将熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为液晶。 固体 液体 液晶的温度范围 液晶 T1(熔点) T2(澄清点) 温度逐渐升高 考点1 物质的聚集状态 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 2.液晶 特征：液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、性变形等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等。 考点1 物质的聚集状态 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 2.液晶 应用 液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图像。再如，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。 液晶显示器 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。 分类：根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 自范性 概念：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长的速率适当。如熔融物质冷却凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则的外形的块状物。 晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。 特点： 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 晶体的自范性是晶体内部微粒在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 各向异性 同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，如硬度 、导热性、导电性、光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。 特点： 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 熔点 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点。 晶体加热至熔点开始熔化， 熔化过程中温度保持不变， 熔化成液态后温度才继续上升。 非晶体在加热时，由开始软化到完全熔化，整个过程中温度不断的变化，没有温度停顿的时候，很难指出哪一点是熔点。 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 晶体能使X-射线产生的衍射 晶体物质能使X-射线产生衍射，非晶体只有散射效应。这是测定晶体结构的重要实验方法。 X-射线衍射实验区分晶体和非晶体最可靠的科学方法。 考点2 晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 晶体的应用 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 考点2 晶体 获得晶体的三条途径： ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 ③溶质从溶液中析出。 考点3 非晶体 物质的聚集状态与晶体的常识 汇·考点梳理 概念：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。 应用： 非晶态合金强度、硬度比相应晶态合金的高5-10倍 非晶态合金在中性或酸性溶液中耐腐蚀性能比不锈钢好的多 【典例01-1】下列关于物质的聚集状态的叙述，正确的是 A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向同性 B．固态物质由离子构成，气态和液态物质由分子构成 C．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物 质聚集体 D．大多数离子液体含有体积较小的阴阳离子，因其良好的导电性，常用作原电池的电解质 C 析·典型范例 20 【典例01-2】将一块缺角的胆矾晶体置于饱和的硫酸铜溶液中，一段时间后(浓度不变)，发现缺角晶体变完整了。若溶剂不挥发，则这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是 A．晶体的质量变小，溶液的质量变大 B．晶体的质量变大，溶液的质量变小 C．晶体和溶液的质量都不变 D．无法确定 析·典型范例 C 21 【演练01】下列说法不正确的是 A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体 B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定 C．等离子体不具有能自由运动的带电粒子，故不具有导电性和流动性 D．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态 C 练·技能实战 22 【演练02】下列关于物质聚集状态的描述不正确的是 A．等离子体中可以含有电中性粒子 B．离子液体是难挥发的物质 C．合金都是非晶体 D．液晶和液态是物质的不同的聚集状态 练·技能实战 C 23 02 有关晶胞的计算 汇·考点梳理 考点1 均摊法 有关晶胞的计算 1.计算原则 晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞分得该粒子的份额是 。 汇·考点梳理 有关晶胞的计算 2.典型晶胞分析 (1)正方体或长方体晶胞示意图 微粒位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 每个晶体结构分摊的微粒数 1 考点1 均摊法 汇·考点梳理 有关晶胞的计算 考点1 均摊法 2.典型晶胞分析 (2)正六棱柱晶体结构示意图 微粒位置 顶角 面上 棱上 内部 侧棱 上下棱 每个晶体结构分摊的微粒数 1 汇·考点梳理 有关晶胞的计算 考点1 均摊法 2.典型晶胞分析 （3）团簇分子或纳米颗粒与晶胞不同，这两类物质是独立的分子，所有原子均为该分子所有。与晶体中多个晶胞共用原子不相同。 汇·考点梳理 有关晶胞的计算 考点2 晶体密度的计算 1.计算思路 2.计算公式 汇·考点梳理 有关晶胞的计算 考点2 晶体密度的计算 ②1个微粒的质量m=(M为摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数)。 ③晶胞的体积V=a3(立方体)=abc(长方体)。 特别提醒　 计算时注意单位的换算，1 pm=10-3 nm=10-10 cm=10-12 m。 【典例02-1】现有四种晶体的晶胞，原子的排列方式如图所示，化学式为MN3的是 A． B． C． D． B 析·典型范例 31 【典例02-2】Cs＋核间距为acm，氯化铯的相对分子质量为Mr，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铯晶体的密度是 A 练·技能实战 32 【演练01】金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为 A．3∶2∶1 B．11∶8∶4 C．9∶8∶4 D．21∶14∶9 A 析·典型范例 33 【演练02】Cu、Ni、Sb组成的金属互化物是重要的合金超导体，其晶胞结构如下图所示，若该晶胞的空间几何构型为正方体，其晶胞密度为，下列说法正确的是 A．该晶胞中含有8个Cu原子、4个Ni原子、 2个Sb原子 B．Cu和Ni都位于周期表中ds区 C．基态Cu、Ni、Sb原子中未成对电子数目：Cu>Ni>Sb D．相邻Cu和Ni的最短距离(L)为 D 练·技能实战 34 03 常见的几种晶体 汇·考点梳理 考点1 分子晶体 常见的几种晶体 1. 概念：只含分子的晶体称为分子晶体。 2.粒子间的相互作用力： 构成分子晶体的微粒是分子， 分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引， 分子内原子之间以共价键结合。 碘晶胞示意图 干冰晶胞示意图 汇·考点梳理 考点1 分子晶体 常见的几种晶体 1.所有非金属氢化物：H2S， CH4 ， NH3等； 2.部分非金属单质：O2， N2 ，白磷等； 3.部分非金属氧化物：CO2，NO2，P4O6 等； 4.几乎所有的酸； 5.绝大多数有机物。 常见的分子晶体 汇·考点梳理 考点1 分子晶体 常见的几种晶体 1.密堆积 只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。 与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 干冰 堆积方式 汇·考点梳理 考点1 分子晶体 常见的几种晶体 有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。 2.非密堆积 堆积方式 汇·考点梳理 考点1 分子晶体 常见的几种晶体 分子晶体的性质 1.分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。 2.分子晶体不导电。 3.分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 汇·考点梳理 考点2 共价晶体 常见的几种晶体 1.定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 2.构成微粒：原子。 3.微粒之间的作用：共价键。 4.气化或熔化时破坏的作用：共价键。 汇·考点梳理 考点2 共价晶体 常见的几种晶体 常见的共价晶体 1.某些单质：如金刚石（C）硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）等。 2.某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)等极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3) 汇·考点梳理 考点2 共价晶体 常见的几种晶体 判断分子晶体与共价晶体的方法 1.依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。 2.依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔沸点高，常在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。 汇·考点梳理 考点2 共价晶体 常见的几种晶体 判断分子晶体与共价晶体的方法 3.依据导电性判断 共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)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。 4.依据物质的状态判断 一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。 汇·考点梳理 考点2 共价晶体 常见的几种晶体 判断分子晶体与共价晶体的方法 5.依据硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 6.依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； 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、大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 汇·考点梳理 考点3 金属晶体 常见的几种晶体 金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体 在金属晶体中，原子之间以________相互结合 金属键 金属晶体中，除了纯金属，还有大量的_______。 大多数合金是以一种金属为主要组成， 如以铁为主要成分的碳钢、锰钢、不锈钢等， 以铜为主要成分的黄铜、青铜、白铜等。 合金 汇·考点梳理 常见的几种晶体 考点3 金属晶体 金属键：在金属晶体中金属阳离子（由金属原子脱落价电子后形成）与电子气之间强烈的相互作用。 成键本质：金属原子半径大，价电子少，这些价电子容易从金属原子上“脱落”下来，形成遍布整个晶体的“电子气”，被所有原子所共用，成为把所有金属原子维系在一起的作用力，这种作用力称为“金属键”，这种描述金属键本质的简单理论称为“电子气理论”。 汇·考点梳理 常见的几种晶体 考点3 金属晶体 1.电子气不是专属于某个特定的金属阳离子，而是在整块固态金属中自由移动。 2.金属键既没有方向性，也没有饱和性。 3.金属键的成键粒子是金属阳离子和电子气。 金属键的特征 汇·考点梳理 常见的几种晶体 考点3 金属晶体 金属键 金属的物理性质 决定 原子半径 价电子数 原子半径越大，价电子数越少， 金属键越弱，反之，金属键越强 延展性 导电性 导热性 金属光泽 金属键越强，金属的熔沸点越高，硬度越大 熔沸点 汇·考点梳理 常见的几种晶体 考点4 离子晶体 强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐 由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。 常见的离子晶体 离子晶体的性质 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩，水溶液或者熔融状态下导电。 汇·考点梳理 常见的几种晶体 考点4 离子晶体 阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。 成键粒子 键的本质 静电引力和斥力 离子键没有方向性和饱和性。 一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 【典例03-1】分子晶体具有的本质特征是 A．晶体硬度小 B．熔融时不导电 C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合 D．熔点一般比共价晶体低 C 析·典型范例 52 【典例03-2】下列有关共价晶体的叙述错误的是 A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体具有三维骨架结构 C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键 D 析·典型范例 53 【典例03-3】下列有关金属晶体的说法正确的是 A．金属晶体所有性质均与金属键有关 B．最外层电子数少于3个的原子一定都是金属 C．任何状态下都有延展性 D．都能导电、传热 D 析·典型范例 54 【典例03-4】武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是 A．Au具有良好的延展性 B．密度：Cu＞Hg＞Au C．常温下，Hg不是金属晶体 D．Cu的电导率随温度升高而降低 B 析·典型范例 55 【演练01】下列有关分子晶体的说法中正确的是 A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定不能由原子直接构成 B 练·技能实战 56 【演练02】下列表述不正确的是 A．熔点：金刚石 >金刚砂 >晶体硅 B．键能：C≡C > C=C > C- C C．沸点：H2Se > H2S > H2O D．水中溶解性：NH3 > CO2 >CO C 练·技能实战 57 【演练03】青铜是重要的铜合金，下列关于铜和铜合金的说法错误的是 A．青铜比纯铜熔点低 B．青铜比纯铜硬度大 C．铜属于金属晶体，具有良好的导电性和导热性 D．金属铜中含有金属键，具有方向性和饱和性 D 练·技能实战 58 【演练04】下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点：AlCl3>MgCl2>NaCl B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO>CaO>BaO A 练·技能实战 59 汇·考点梳理 常见的几种晶体 总结 晶体类型 金属晶体 离子晶体 分子晶体 共价晶体 构成微粒 物质类别 物理性质 决定熔沸点高低的因素 导电性 金属阳离子、 自由电子 阴、阳离子 分子 原子 金属单质、合金 非金属氢化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、酸、大多数有机物 某些单质如硅、锗等，某些非金属化合物如二氧化硅、碳化硅等 硬度和密度较大，熔沸点较高 硬度和密度较大，熔沸点较高 硬度和密度较小，熔沸点较低 硬度和密度大， 熔沸点高 金属键强弱 离子键强弱 范德华力（或氢键）的强弱 共价键的强弱 固态、熔融均可导电 熔融或溶于水能导电 某些溶于水能导电 不导电（硅、锗是 半导体） 强碱、活泼金属 氧化物、大部分盐 04 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 考点1 配位键 配合物与超分子 1.概念：一方提供孤电子对，另一个方接受孤电子对，形成“电子对给予—接受”键称为“配位键”。 通过形成配位键可以让元素的原子突破常见的成键数目。 [Cu(H2O)4]2＋ 有空轨道接受孤电子对 提供孤电子对 电子对给予体 电子对接受体 Cu2+ H2O 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点1 配位键 2.形成条件： ①成键原子一方要有孤电子对（如H2O、NH3 、 CO、OH-、Cl-等）； ②成键原子另一方有空轨道（如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子） 。 3.表示方法： A—B 电子对给予体 电子对接受体 （或A B） 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点1 配位键 4.特征：饱和性与方向性。 Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 H N H H H [ ] + 四个 N－H 键性质完全相同 [Cu(H2O)4]2＋ NH4＋ 请根据提供的球棍模型尝试画出以下两个微粒中的配位键 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点2 配合物 1. 配位化合物：通常由金属离子或原子 与某些分子或离子 以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 [Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4] SO4 2.组成结构：一般是由内界和外界构成，内界由中心离子（或原子）、配位体构成。 [Cu(NH3)4] SO4 外界 内界 （配离子） 中心离子 配位体 配位数 配位原子：配位体中提供孤电 子对的原子。常见的配位原子 有 X、O、S、N、P 等 （称为中心离子或原子） （称为配位体或配体） 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点3 配合物的应用 1.配合物可以促进沉淀的溶解 例：硫酸铜与氨水的反应；氯化银与氨水的反应。 2.配合物可以用于某些离子的检验 例：用KSCN溶液检验Fe3+。 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点4 超分子 两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 2. 超分子内部分子之间通过非共价键结合 1. 概念 主要是静电作用、范德华力和氢键以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点4 超分子 3. 大小 有的是有限的 有的是无限伸展的 汇·考点梳理 配合物与超分子 汇·考点梳理 配合物与超分子 考点4 超分子 4. 超分子的应用 （1）分子识别 （2）自组装 【典例04-1】下列叙述与形成配合物无关的是 A.AgCl可溶于氨水 B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,溶液呈绿色,再加水,溶液呈蓝色 C.Cu与浓HNO3反应后,溶液呈绿色;Cu与稀HNO3反应后,溶液呈蓝色 D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失 C 析·典型范例 70 【典例04-2】向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是 A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液 B．开始生成Cu(OH)2，它不溶于水，但溶于浓氨水，生成深蓝色溶液 C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解生成深蓝色溶液 D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物 A 析·典型范例 71 【典例04-3】“杯酚”能够分离提纯和，其原理如图所示。下列说法错误的是 A．过程①中C60进入“杯酚”是因为C60的 “个头”比C70的“个头”小 B．过程②中操作1是蒸馏，过程③中操作2是过滤 C．该过程体现了超分子的“分子识别”功能 D．该过程中“杯酚”可循环使用 B 析·典型范例 72 【演练01】化学式为K4[Fe(CN)6]的配合物常用作为抗结剂少量添加在食盐中，而KCN却是一种极具毒性的盐类，下列说法错误的是 A．K4[Fe(CN)6]配合物在水中溶解并能完全解离出K+、Fe2+和CN- B．K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN-，配位数是6，其晶体中有离子键、共价键和配位键 C．[Fe(CN)6]4-配离子的中心离子Fe2+提供6个空轨道，配体CN-提供孤电子对 D．KCN的剧毒性是由CN-引起 A 练·技能实战 73 【演练02】关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是 A．配位体是Cl-和H2O，配位数是9 B．配离子是[TiCl(H2O)5]2+，中心离子是Ti4+ C．内界和外界中的Cl-的数目比是1：2 D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl-均被完全沉淀 C 练·技能实战 74 感谢 您的聆听 THANKS 人教版选择性必修2 ①晶体密度：ρ＝ ＝ $