高中化学04晶体结构学生.docx
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高中化学04晶体结构学生
一、晶体
1.定义:
晶体是指具有规则的几何外形的固体,它具有固定的熔点。
2.类型:
根据化学键的种类不同,我们把晶体分为_________________________
2、离子晶体
1.定义:
由_______形成的晶体是离子晶体,主要包括______________________________
2.代表物
(1)氯化钠晶体
由图可知,在氯化钠晶体中,每个Na+周围有_____个Cl-,而每个Cl-周围也有____个Na+,它们之间通过离子键的作用结合,并在空间有规律地排列,形成规则的几何形状。
注:
NaCl指的是化学式,而不是分子式,其晶体中不存在NaCl分子
(2)CsCl晶体
CsCl晶体是立方体结构,每个Cs+周围有____个Cl-与它距离相等且最近;每个Cl-周围有
____个Cs+与它距离相等且最近;每个Cl-周围有_____个Cl-与它距离相等且最近。
【思考】构成氯化钠晶体和氯化铯晶体的微粒是什么?
3.离子晶体的构成微粒:
____________________
4.离子晶体的特点
在离子晶体中,由于阴阳离子间存在较强的离子键,所以离子晶体的结构一般比较____,密度____,且具有较_____的熔点、沸点和硬度。
【思考】如何判断某物质属于离子晶体?
三、分子晶体
1.定义
分子晶体的基本结构微粒是__________,是分子间通过___________形成的晶体。
主要包括:
__________________________________________________________________________________
2.代表物
(1)干冰
干冰晶体中,二氧化碳分子分布于立方体的每个顶点和每个面心上。
与每个二氧化碳分子最相邻的二氧化碳分子共有_____个。
(2)C60(富勒烯):
1985年发现,荣获1996年度诺贝尔化学奖
分子中碳原子组成12个五元环和20个六元环,被称为足球烯。
3.分子晶体的特点
(1)由于范德华力很弱,所以分子晶体的熔沸点_____,硬度______。
(2)规律:
对于__________________的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越___,熔沸点越____,硬度也越____。
(3)有的分子晶体中,不仅存在分子间作用力,还存在一种氢键。
由于氢键的存在,往往使物质的熔沸点比其他组成和结构相似的物质高。
如水中存在氢键的作用,水的沸点高于硫化氢等。
注意:
构成分子晶体的微粒是分子,分子内部往往存在共价键,分子之间存在分子间作用力。
但分子内有无共价键与能否形成分子晶体无关。
如稀有气体形成的晶体是分子晶体,构成的分子晶体中不存在任何共价键。
四、原子晶体
1.定义
原子晶体中,构成晶体的微粒是______,原子间通过______的作用,构成了一个坚实的、彼此连结的空间网状的结构。
如:
___________________________________________
2.代表物
(1)金刚石(或晶体硅)
在金刚石晶体中,每个C原子跟另外_____个C原子形成共价键。
同一个C原子形成的4个共价键中,任意2个共价键之间的夹角为______。
由某个C原子相邻的4个C原子构成一个________,而该C原子位于正四面体的中心。
金刚石中,每个C原子上连接4个共价键,但任意1个共价键由2个C原子分享,故每个C原子上相当于连接了4个共价键的1/2。
因此金刚石中C原子与共价键的个数比为_________
(2)二氧化硅
硅原子在正四面体中心,氧原子在正四面体顶点。
二氧化硅中硅原子与共价键的个数比为______,又称为石英、水晶等。
用于制造玻璃、逛到纤维,具有压电性的单晶石英可制超声波元件等。
3.原子晶体的特点
(1)原子晶体中,原子之间以__________强烈的结合,其熔沸点_______,硬度_______。
(2)原子晶体的熔沸点取决于共价键的强弱,一般共价键的键长越____,键能越______,熔沸点越_______;
五、金属晶体
1.定义
金属晶体是由___________和___________构成的。
在金属晶体中,金属阳离子通过金属键的作用相互结合在一起,自由电子在整个晶体内部作自由移动,这决定了金属具有导电、导热和延展性。
2.金属晶体的特点
(1)不同的金属晶体中,金属键的强弱差异非常显著,因而其熔点和硬度的差异很大。
(2)影响因素:
金属阳离子半径越____,金属键越_____;金属阳离子所带的电荷越____,金属键越_____。
六、其他-石墨
层内碳原子以_______结合成六边形,层间碳原子以___________结合。
有____________________的特征。
【小结】:
性质比较
晶体类型
离子晶体
分子晶体
原子晶体
金属晶体
结构
组成粒子
粒子间作用
物质(从物质的组成上分析)
物理性质
熔沸点
七、物质熔沸点高比较规律
1.不同类型晶体
熔沸点高低规律一般为:
_________________________________________________
注:
金属晶体的熔沸点要视情况而定,有的很高,有的很低,不参与比较。
【例1】已知下列晶体的熔点:
NaCl:
801℃、AlF3:
1291℃、AlCl3:
190℃、BCl3:
107℃、Al2O3:
2045℃、CO2:
-56.6℃、SiO2:
1723℃,据此判断下列说法错误的是()
A.元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体
B.以上给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体
C.同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体
2.相同类型的晶体熔沸点比较
(1)原子晶体:
取决于共价键的键能和键长;一般地说,原子半径越____,形成的共价键的键长越____,键能越____,其晶体的熔沸点越____。
如:
___________________________
离子晶体:
取决于离子键的强弱;一般地说,阴阳离子的电荷数越____,离子半径越_____,则离子间的作用就越_____,其离子晶体的熔沸点就越_____。
如:
________________________________________
(3)分子晶体:
a.组成和结构相似的物质,其相对分子质量越_____,熔沸点越______(有氢键的分子反常)
如:
________________________________________
b.组成和结构不相似的物质,分子极性越_____,其熔沸点就越_____;
如:
________________________________
c.在同分异构体中,一般地说,支链数越____,熔沸点越____;
如:
_____________________________________
d.同分异构体的芳香烃及其衍生物,其熔沸点高低顺序是:
__________________________
(4)金属晶体:
金属离子半径越____,离子电荷数越____,其金属键越_____,金属的熔沸点越_____。
如:
_______________________________
(5)元素周期表中的规律
a.卤族:
熔沸点逐渐_______;
b.碱金属:
熔沸点逐渐_______。
3.看物质的状态
在相同条件下:
______________________________
八、电子式的书写
1.离子化合物
①离子化合物电子式的书写(将阴阳离子的电子式组合起来)
氧化钠:
___________________氢氧化钠:
______________________
氯化钠:
___________________过氧化钠:
____________________
氯化铵:
__________________氯化镁:
______________________
氢化锂:
___________________氮化钠:
_____________________
注:
用电子式表示物质时,如果有相同的原子,不能将其合并。
②离子化合物形成过程电子式的书写
MgCl2________________________________________________________________________________________________________________
2.共价化合物或单质
①共价分子电子式的书写
氢气:
_____________________氮气:
_______________________
氯气:
______________________氯化氢:
_______________________
甲烷:
_____________________二氧化碳:
__________________________
水:
________________________过氧化氢:
_____________________
次氯酸:
_________________四氯化碳:
________________________
②共价分子形成过程电子式的书写
HCl___________________________________________________
H2O_____________________________________________________
③结构式
共价键可用电子式和结构式两种方式表示。
结构式就是用一条短线来表示一对共用电子对,如两成键原子间有两对共用电子对,则用两条短线表示,以此类推。
Cl2:
_____________________H2O:
_______________________
CO2:
_____________________HClO:
____________________
知识点1:
晶体的判断
【例1】根据下表给出的几种物质的熔点和沸点数据,判断下列有关说法中错误的是()
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点
810℃
719℃
180℃
-68℃
2300℃
沸点
1465℃
1418℃
160℃
57℃
2500℃
A.SiCl4是分子晶体B.单质B是原子晶体
C.AlCl3加热能升华D.MgCl2的键的强度比NaCl的大
变式1:
(2016虹口一模19)某晶体中同时含有非极性键和极性键,关于该晶体的说法正确的是()
A.不可能是有机物B.一定是极性分子
C.可能是离子晶体D.一定是分子晶体
变式2:
(2016普陀一模8)下列各组物质均属于分子晶体且均为化合物的是()
A.NH3、HD、C10H8B.PCl3、CO2、AlCl3
C.SO2、SiO2、P2O5D.CCl4、H2O2、Na2S
【方法提炼】
晶体判断:
物质的分类如离子晶体:
强碱、金属氧化物及绝大部分的盐;分子晶体:
酸、非金属氧化物、气体(包括稀有气体)、有机物及极少部分的盐(如氯化铝、醋酸铅、氯化汞及氯化亚汞等);原子晶体较少,只需记下一些代表物即可3物质的熔沸点。
一般分子晶体熔沸点较低,原子晶体和离子晶体熔沸点都较高。
知识点2:
熔沸点高低的判断
【例2】下列物质的熔沸点均是由高到低排列的是()
①金刚石、晶体硅、碳化硅②MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
③金刚石、生铁、纯铁、钠④Al>Mg>Na
⑤正庚烷、2-甲基己烷、3,3-二甲基戊烷、正丁烷
A.②③④⑤B.③④⑤C.①③④D.②④⑤
变式1:
右图是部分卤素单质和XX’型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。
试推测ICl的沸点所处的最小范围是()
A.Cl2至BrCl
B.Br2至IBr
C.BrCl至Br2
D.IBr至I2
变式2:
参考下表中物质的熔点,回答有关问题。
物质
NaF
NaCl
NaBr
NaI
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔点/℃
995
801
755
651
801
776
715
646
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
SiCl4
GeCl4
SnCl4
PbCl4
熔点/℃
-90.2
-70.4
5.2
120.5
-70.4
-49.5
-36.2
-15.0
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与_________________有关,随着_________________增大__________________减小,故熔点依次降低。
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________________有关,随着______________________增大___________________________增大,故熔点依次升高。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅卤化物的熔点高得多,这与____________________,因为_________________________________,故前者的熔点远远高于后者。
【方法提炼】
首先判断出是哪种晶体类型,然后根据不同类型的判断标准进行判断。
若晶体类型不同,再综合判断。
知识点3:
晶体和化学键
【例3】(14崇明二模)以下结论可靠的是()
A.核电荷数大的原子,半径更小B.金属键强的金属,化学活动性更强
C.共价键强的化合物,沸点更高D.容易升华的固体,不会是离子晶体
变式1:
(14黄埔二模)元素之间通过不同的化学键可以组成不同的晶体和化合物。
有关化学键与晶体的说法正确的是()
A.两种元素组成的分子中一定只有极性键
B.熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体
C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.分子晶体的熔沸点随着共价键的增强而升高
变式2:
(14闵行二模)有关物质结构的叙述中,正确的是()
A.只含有共价键的物质不一定是共价化合物
B.由电子定向移动而导电的物质一定是金属晶体
C.有键能很大的共价键存在的物质熔沸点一定很高
D.原子晶体中只存在非极性共价键
【方法提炼】该部分知识涉及了很多上节课的知识,在做此类题之前可以先回顾下上节课的主要知识点,然后再进行判断。
知识点4:
根据代表物综合考察晶体
【例4】(2016崇明一模11)北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质熔融状态下能导电。
下列有关分析正确的是()
A.K3C60和C60中都含有共价键B.K3C60中,阴、阳离子数之比为
C.K3C60是离子晶体,C60是原子晶体D.C60与12C互为同素异形体
变式1:
(2016黄浦一模4)氮氧化铝(AlON)属于原子晶体,是一种超强透明材料,下列描述
错的是()
A.AlON和石英的化学键类型相同B.电解熔融AlON可得到A
l
C.AlON的N元素化合价为-1D.AlON和石英晶体类型相同
变式2:
(2015长宁一模12)最近有科学家成功地在高压下将CO2转化具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2的原子晶体说法正确的是()
A.在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化
B.CO2的原子晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质
C.在CO2的原子晶体中,每个C原子周围结合4个O原子,每个O原子跟两个C原子相结合
D.CO2的原子晶体和分子晶体组成相同,实际上是同一种物质
【方法提炼】
认真审题,找出题设中的关键性字眼,然后再结合不同晶体的代表物进行做题。
知识点5:
综合运用题
【例5】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)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)________,其中每个碳原子与______个碳原子最近且距离相等。
金刚石属于__________晶体。
(2)其中代表石墨的是___________,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为_________个。
(3)其中表示NaCl的是_________,每个Na+周围与它最近且距离相等的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。
(6)上述五种物质的熔点由高到低的顺序为____________________________。
变式1:
有下列八种晶体:
A.水晶B.冰醋酸C.氧化镁D.白磷E.晶体氩F.氯化铵G.铝H.金刚石
(1)属于原子晶体的是____,属于分子晶体的是____,属于离子晶体的是____,属于金属晶体的是____。
(用字母表示,下同)
(2)由极性分子构成的晶体是___,含有共价键的离子晶体是_____,属于分子晶体的单质___。
(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是____,受热熔化后化学键不发生变化的是_______,需克服共价键的是________,需要克服离子键的是:
_____,既克服离子键,又克服共价键的是____。
变式2:
(浦东三模)现有部分短周期主族元素的有关信息,如下表:
元素编号
T
X
Y
Z
W
元素的性质或原子结构情况
短周期主族元素中原子半径最大
最外层上的电子数比次外层少1个且单质是气体
核外共有13种运动状态不同的电子
若低温蒸发液态空气,因其沸点较低可先获得它的单质
核外有5种不同能量的电子且其中有两个未成对的电子
(1)Y的最外层电子排布式是___________________,它的单质与碳生成的化合物与水反应生成甲烷和白色沉淀。
写出该反应的化学方程式_______________________________________。
(2)元素T的单质与水反应的离子方程式是_________________________________________,
在短周期主族元素中,X元素与其相邻元素的原子半径从小到大的顺序是__________________
(写元素符号)。
(3)W形成的一种单质,其式量为256,易溶于CS2,该单质的化学式为_________,它属于__________晶体(写晶体类型)。
(4)右图为Z元素所在周期气态氢化物R-H键的键能大小,则该周期元素气态氢化物键能大小与键长的关系为_________________________
___________________________________________________________
(用文字简述)。
【方法提炼】
此类题综合度较高,做之前可就每题所涉及的主要知识点回顾下,再进行做题。
课后作业
1.下列关于晶体的说法中,正确的是()
A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
2.下列各组晶体中,晶体类型相同,化学键类型也相同的是()
A.SO3和SiO2B.CO2和I2C.NaCl和HClD.K和KCl
3.下列关于物质结构的说法中,正确的是()
A.物理变化中可能有化学键被破坏
B.由原子直接构成的晶体一定是原子晶体
C.含有离子的晶体一定是离子晶体
D.含有阴阳离子的物质中不一定存在离子键
4.关于晶体的叙述中,正确的是()
A.原子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高
B.分子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定
C.分子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高
D.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体
5.有关化学键和晶体的说法中正确的是()
A.离子键的本质是静电作用,阴阳离子电荷越大、离子半径越小,静电作用越强
B.共价键的本质是共用电子对,因此必须由成键的两原子各提供一个电子形成
C.分子晶体的基本微粒是分子,分子晶体熔沸点由分子内部共价键强弱决定
D.原子晶体由于是空间网状结构,因此只能由碳、硅两元素构成
6.目前人类正在研究发展从海底开采可燃冰(CH4•nH2O)的技术,以解决能源问题。
下列有关说法错误的是()
A.可燃冰是分子晶体,熔沸点低
B.CH4分子结构是对称的
C.H2O是非极性分子
D.使用可燃冰替代煤和石油,可以解决酸雨问题
7.根据有关概念,推断下列说法中正确的是()
A.离子晶体发生状态变化时,一定会破坏离子键
B.元素的非金属性越强,单质的活泼性一定越强
C.分子晶体中分子间的作用力越大,分子越稳定
D.分子中含有两个氢原子的酸,一定就是二元酸
8.下列化学式既能表示物质的组成,又能表示物质分子式的是()
A.NH4NO3B.SiO2C.C6H5NO2D.Cu
9.下列化学式能真实地表示物质分子的是()
A.Na2SO4B.SiO2C.H2SO4D.Al
10.能说明某晶体属于离子晶体的是()
A.一定溶于水B.固态不导电,水溶液能导电
C.有较高的熔点D.固态不导电,熔融时能导电
11.有关晶体的下列说法中正确的是()
A.分子晶体的稳定性决定于分子间作用力的大小
B.原子晶体的熔点一定高于其它晶体
C.氯化钠溶于水时离子键被破坏
D.金属晶体中金属键越强,金属的活泼性越差
12.下列物质中,属于原子晶体的化合物是()
A.金刚石B.刚玉C.二氧化硅D.干冰
13.下列物质按熔点由高到低的顺序排列的是()
A.F2、Cl2、Br2、I2B.Li、Na、K、Rb
C.HF、HCl、HBr、HID.Si、SiC、金刚石
14.下列各组物质中,按熔点由低到高顺序排列正确的是()
A.O2、I2、HgB.CO、KCl、SiO2
C.Na、K、RbD.SiC、NaCl、SO2
15.下列物质的熔点由低到高顺序排列的是()
A.CH4、H2O、H2S、Na、NaClB.CH4、Na、H2S、H2O、NaCl
C.NaCl、Na、H2O、H2S、CH4D.CH4、H2S、H2O、Na、NaCl
16.下列物质的熔沸点高低顺序正确的是()
A.金刚石>晶体硅>碳化硅B.CI4>CB
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