晶体结构与性质1.docx

1、晶体结构与性质1精品 晶体结构与性质1适用学科高中化学适用年级高中三年级适用区域全国课时时长（分钟）60分钟知识点(1)晶体,晶胞的概念，晶胞的相关计(2)晶体类型，常见的晶胞结构 教学目标(1)掌握晶胞的概念，掌握常见晶体的分类(2)掌握常见的晶胞结构，能够熟练的进行相关计算 教学重点(1)掌握常见的晶胞结构，能够熟练的进行相关计算 教学难点(1)掌握常见的晶胞结构，能够熟练的进行相关计算 教学过程一、 课堂导入晶体的知识是选修三中难度比较大的一部分，对于常见的晶体的分类，尤其是晶体中常见的晶胞的结构，都是考查频率非常高的知识部分，今天，我们来共同复习相关的知识模块。二、复习预习1晶体的概念

2、，晶胞的概念 2常见的晶体的分类 3晶胞密度计算，配位数的概念三、知识讲解考点1：晶胞1晶胞是描述晶体结构的最基本单元。多是平行六面体。2晶体与晶胞的关系：晶体是由数量巨大的晶胞无隙并置堆砌而成。无隙并置的条件：(1)相邻晶胞之间没有任何空隙；(2)晶胞都是平行排列，取向相同（相邻晶胞能共顶点相连接）3计算晶体化学式或晶胞中粒子数的一般方法均摊法(1)顶点同时为8个晶胞甩共有1/8(2)棱上同时为4个晶胞甩共有1/4(3)面上同时为2个晶胞甩共有1/2(4)内部同时为1个晶胞甩共有1考点2：常见晶体的分类 类型比较分子晶体原子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、阳离子中

3、教网粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O

4、、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)考点3： 几种常见的晶体模型1原子晶体(金刚石和二氧化硅)(1)金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，CC 键之间的夹角是10928，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。(2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。2分子晶体 (1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成

5、2 mol“氢键”。3离子晶体 (1)NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引6个Cl，每个Cl同时吸引6个Na，配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl。(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引8个Cs，每个Cs吸引8个Cl，配位数为8。4石墨晶体 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。5常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积A1Cu、Ag、Au12体心立方堆积A2Na、K、Fe8六方最密堆积A3Mg、Zn、Ti12特别提醒(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象

6、法。如NaCl晶体中，Na周围的Na数目(Na用“”表示)：每个面上有4个，共计12个。(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。四、例题精析【例题1】【题干】下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( )A存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角B最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C最小的环上，Si和O原子数之比为1：2D最小的环上，有6个Si原子和6个O原子【答案】D 【解析】二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于

7、中心，氧处于4个顶角所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环（最小环），所以D对，B、C都错误。【例题2】【题干】（1）下图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有_个与之紧邻且等距离的CO2分子。在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，在盖上另一块干冰，出现的现象为 ，该反应的化学方程式是 。（2）下列三种晶体CO2CS2SiO2的熔点由高到低的顺序是_ _ _(用序号填空)，其原因是_ 。【答案】（1）12镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成2MgCO22MgOC（2）SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔

8、点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2【解析】（1）以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO2分子等距离的CO2分子，但是这些CO2分子与坐标原点上的CO2分子的距离并不是最近的。与坐标原点上的CO2分子最近的CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，其距离应是前者的，每个CO2分子周围共有12个这样的CO2分子。（2）一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破

9、坏共价键，而分子晶体熔化时只需克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。【例题3】【题干】NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体，根据下列数据，这三种晶体的熔点高低顺序是（ ）。物质NaFNaIMgO离子电荷数112离子间距离/10-10m2.313.182.10A B C D【答案】B【解析】离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量。晶格能，即离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。故答案为B。【例题4】【题干】科学家发现的C60是一种新的分

10、子，它具有空心、类似于足球的结构。最近科学家又确认存在着另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。下列关于N60的说法中正确的是()AN60是由共价键结合而成的空心球状结构，是一种原子晶体BN60和14N都是氮的同位素CN60与NO2互为同素异形体DN60的发现开发出了新的能源，可能成为很好的火箭燃料【答案】C【解析】非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；而金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。故C正确。五、课堂运用【基础】1下列有关晶胞的叙述正确的是（ ）A晶胞是晶体中的最小的结构重复单元B不同的晶体中晶胞的大

11、小和形状都相同C晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D晶胞都是正方体【答案】A【解析】相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中的晶胞的大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中有的粒子被若干个晶胞所共有，而不专属于某个晶胞，C选项错误；晶胞一般是平行六面体，但不一定是正方体，D错误。2关于晶体的自范性，下列叙述正确的是（ ）A破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块C圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性D由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性【答案】B 【解析】晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规

12、则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件，A选项所述过程不可能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D选项中玻璃是非晶体。3下列物质中属于晶体的是（ ）A玻璃B水晶C水泥D橡胶【答案】B【解析】晶体是能自发形成规则几何外形的固体，玻璃、水泥、橡胶尽管可以塑造成为规则的几何体，但不是自发的，所以它们不是晶体。【巩固】1在“石蜡液体石蜡石蜡蒸气裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是（ ）A范德华力、范德华力、范德华力B范德华力、范德华力、共价键C范德华力、共价键、共价键D共价键、共价键、共价键【答案】B 【解析】石蜡液体石蜡石蜡蒸气属于物

13、质的三态变化，属于物理变化，破坏了范德华力，石蜡蒸气裂化气发生了化学变化，破坏了共价键；所以在“石蜡液体石蜡石蜡蒸气裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是范德华力、范德华力、共价键。2某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么它（ ）A一定是晶体B一定是非晶体C一定是多晶体D不一定是非晶体【答案】D 【解析】晶体具有各向异性，A错误；固体在不同方向上的物理性质相同，该固体可能是非晶体，也可能是其他聚集状态的物质，如纳米材料，综上所述，只有D正确。3下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是（）A物质只有气、液、固三种聚集状态B气态是高度无序的体系存在状态C固态中的原子或者分子结合得较紧凑，相

14、对运动较弱D液态物质的微粒间距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性【答案】A【解析】物质的聚集状态除了气、液、固三态外，还有非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等；物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速度快，体系处于高度无序状态；对于固态物质，原子或分子相距很近，分子难以平动和转动，但能够在一定的位置上做不同程度的振动；对液态物质而言，分子间距离比固态中的大一些，分子间作用力也比固态中的小一些，分子的转动明显活跃，平动也有所增加，使之表现出明显的流动性。【拔高】1某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0 gcm-3，用X射线研究该固体的结构时得知：在边长10-7 cm的正方体中含

15、有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的（）A32 B120 C150 D180【答案】C【解析】C M=Vm=6.021023 mol-15.0 gcm-3=150 gmol-1,故 Mr=150。2金和铜可以形成多种金属化合物，其中一种的晶体结构如图所示（为面心立方结构）。（1）该金属化合物的化学式_。（2）已知Au的相对原子质量为197，Cu的相对原子质量为64,阿伏加德罗常数为Na mol-1，若该化合物的密度为d gcm-3，试计算两个最近金原子的核间距。【答案】（1）AuCu3 (2)两个最近金原子的核间距即该晶胞的棱长为： 【解析】（1）处于顶点的离子为8个晶胞共有，每个原子有属于该晶胞，则Au原子数=8=1；处于面上的离子，同时为两个晶胞共有，每个原子有属于该晶胞，则Cu原子数=6=3,原子数比CuAu=31,则化学式为AuCu3。 （2）1个晶胞占有的体积= (设a为棱长），则。 课程小结1晶体的概念，晶胞的概念 2晶体的类型3常见的晶胞的结构 4与晶胞相关的计算