第三章晶体结构与性质章末素能提升课件（新人教版选择性必修2）

第三章　晶体结构与性质\n章末素能提升\n知识网络整合提升真题体验\n知识网络\n\n\n\n整合提升\n一、晶体类型与微粒间作用力1．四种晶体特点的比较类别特点比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成微粒分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度小很大有的大，有的小较大熔沸点低很高有的高(如铁)，有的低(如汞)较高\n类别特点比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体溶解性极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂不溶于任何溶剂一般情况下，易溶于水等极性溶剂，难溶于有机溶剂导电性一般不能导电，部分溶于水后形成电解质溶液，可导电一般不能导电，少数(如锗、硅等)可导电优良溶于水或熔融状态时可导电\n类别特点比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体涉及的物质种类部分非金属单质、部分非金属氧化物、非金属氢化物、几乎所有的酸和大多数有机物某些单质(如金刚石、硅、硼)、某些非金属化合物(如SiC、SiO2、AlN、BP、GaAs)金属单质、合金活泼金属氧化物、过氧化物、强碱、大多数盐\n考向拓展延展性：金属晶体具有延展性，因为金属键无方向性；离子晶体无延展性，因为离子键虽然无方向性，但是发生形变后，同种电性粒子相邻，离子键被破坏；共价晶体无延展性，是因为共价键有方向性。\n2.晶体熔沸点的判断(1)先明确晶体的类型不同类型晶体熔沸点大小的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体。(2)对同一类型晶体进行分析①共价晶体：原子半径(越小)→键长(越短)→键能(越大)→熔沸点(越高)。如熔沸点：金刚石>碳化硅>晶体硅。②离子晶体：离子半径(越小)与离子所带电荷数(越多)→晶格能(越大)→熔沸点(越高)。如熔沸点：MgO>NaCl>CsCl。\n③分子晶体组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体的熔沸点反常地高。如熔沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S。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，如熔沸点：CO>N2。在同分异构体中，一般支链越多，熔沸点越低，如正戊烷>异戊烷>新戊烷。\n④金属晶体：金属离子半径(越小)与所带电荷数(越多)→金属键(越强)→熔沸点(越高)。如熔沸点：Na<Mg<Al。\n\n(2)方法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数目的计算：\n\n(1)两种硼氢化物的熔点如表所示。其熔点差异的原因是____________________________________________________________________________。典例1硼氢化物NaBH4Al(BH4)3熔点/℃400－64.5硼氢化钠是离子晶体，硼氢化铝是分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高\n离子的半径大，且所带电荷少，从而使形成的离子晶体的晶格能小，熔点低\n解析：(1)硼氢化钠属于离子晶体，而硼氢化铝属于分子晶体，离子晶体的熔点更高。(2)题给物质为离子化合物，常温下为液态，说明其熔点低，而离子晶体的熔点由离子半径和离子所带电荷数决定，故可推知题给物质中离子的半径大，离子所带电荷少，则晶格能小。\n二、分子晶体与共价晶体1．常见分子晶体的结构分析\n\n2.常见共价晶体的结构分析\n\n\n(1)(2018·天津)在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料___________(写化学式)。(2)(全国Ⅲ高考)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________________，Ga与As以___________键键合。(3)(新课标全国Ⅰ高考)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于____________晶体。典例2SiC共价晶体共价分子\n解析：(1)SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，显然该固体耐磨材料为共价晶体SiC。(2)由GaAs的熔点知，As原子与Ga原子以共价键键合，形成了具有三维骨架结构的共价晶体。(3)Fe(CO)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。\n三、金属晶体与离子晶体1．常见金属晶体的四种堆积模型\n\n堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积原子空间利用率52%68%74%74%采纳这种堆积的典型代表PoNa、K、FeMg、Zn、TiCu、Ag、u\n\n\n\n\n\n3．典型离子晶体模型\n\n\n\n\n(1)(全国I高考)①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446nm，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__________。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。典例30.31512体心棱心\n(2)(全国Ⅲ高考改编)MgO具有NaCl型结构(如图所示)，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r(O2－)为_________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448nm，则r(Mn2＋)为__________nm。0.1480.076\n(3)(海南高考改编)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的空间结构为______________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为_________。正四面体形NaVO3\n(4)(新课标全国高考)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为___________________________g·cm－3。(列式并计算)，a位置S2－与b位置Zn2＋之间的距离为___________________pm(列式表示)。\n\n\n\n\n四、配位键1．配位键形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道所形成的特殊共价键，存在于分子或离子中。表示方法：用“→”表示配位键，如A→B，A表示提供孤电子对的原子，B表示具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。\n\n考向拓展用配位键解释硼酸是一元酸硼酸分子中硼原子与3个羟基相连，硼原子最外层的3个电子各与1个氧原子形成1对共用电子对，则硼原子的最外层只有6个电子，属于缺电子原子。硼酸溶于水时，水电离出的氢氢根离子中的氧原子提供孤电子对并与硼原子共用而形成配位键：\n2．配位化合物概念：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。组成：配体能够提供孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－、SCN－等；能够提供空轨道的中心原子或离子一般是金属原子或离子，特别是过渡金属原子或离子，如Fe、Ni、Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。以[Cu(NH3)4]SO4为例，其组成分析如图所示：\n典例4166铍原子和硼原子均存在空轨道62\n\n\n易错警示：配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，通过实验及其数据可以确定配合物中的内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配体。\n真题体验\n1．(2020·山东卷)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成nCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4固体的晶体类型为______________。分子晶体分子晶体混合型晶体\n4．(2020·全国Ⅱ)CaTiO3的晶胞如图2所示，金属离子与氧离子间的作用力为______________。5．(2018·全国卷Ⅰ)LiAlH4中，存在__________(填标号)。A．离子键B．σ键C．π键D．氢键6．(2018·全国卷Ⅲ)ZnF2具有较高的熔点(872℃)，其化学键类型是______________。7．(2016·全国卷Ⅰ)Ge单晶具有金刚石型结构，微粒之间存在的作用力是______________。离子键AB离子键共价键\n8．(2016·全国卷Ⅱ)单质铜及镍都是由____________键形成的晶体。9．(2020·天津)Fe、Co、Ni三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到底的顺序为_____________________。金属NiO＞CoO＞FeO\n10．(2019·全国I)一个些氧化物的熔点如表所示：解释表中氧化物之间熔点差异的原因_______________________________________________________________________________________________________。Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O。分子间力(相对分子质量)P4O6＞SO2氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8－75.5\n11．(2017·全国Ⅱ)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_______________________________________________。K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱\n12．(2021·浙江卷，26)已知3种原子晶体的熔点数据如下表：金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是_____________________________________________________________。解析：原子半径的大小决定键长大小，键长越短键能越大，此时物质的熔、沸点越高，在C和Si组成的物质中原子半径C＜Si(或键长C－C＜Si－Si)，键能C－C＞Si－Si，故金刚石的熔点高于晶体硅的熔点。原子半径C＜Si(或键长C－C＜Si－Si)，键能C－C＞Si－Si金刚石碳化硅晶体硅熔点/℃＞355026001415\n13．(2020·山东)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表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125\n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。4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)4\n\n15．(2019·全国Ⅱ)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为_____________________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以SmFeAsO1－xFx\n\n\nAl\n\n六方最密堆积(A3型)\n\n配位N配位键NN、O、Cl6\n