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鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质本章综合与测试复习ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质本章综合与测试复习ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了晶体的基础知识，晶体的特性，晶体形成的途径，知识拓展，练习4，晶体的复杂性，O+PO3n，分子晶体，共价晶体，金属晶体等内容，欢迎下载使用。
⑴具有规则的几何外形。
⑶各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
⑷对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
⑸固定的熔点：晶体有固定的熔点而非晶体没有。
⑵自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
（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
3. 晶胞中微粒数目的计算
体内：体内部个数×1面上：面上个数×1/2底棱上：底棱上个数×1/4侧棱上：侧棱棱上个数×1/3顶点上：顶点上个数×1/6
练习1：某晶体的一部分如右图，晶体中A、B、C三种粒子之比是 。
练习2、如图所示，由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，则分子式可表示为 。
是气态团簇分子，不是晶胞，不能用切割法
M14N13或N13M14
练习3. 纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为( )
A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27
看清研究对象！纳米材料颗粒，不是晶胞，不能用切割法
4. 常见金属晶体的结构
5.常见离子晶体的结构
每个Na+周围最近且等距离的Cl-有几个？每个 Cl- 周围最近且等距离的 Na+呢？与一个Cl-(Na+ )相邻最近且距离相等的Cl-(Na+ )有多少个？
6个，Na+配位数为6
6个，Cl-配位数为6
12个，面心立方中相距最近的同种粒子均为12
每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有几个？每个 Cl- 周围最近且等距离的Cs+呢？与一个 Cl-（ Cs+ ）相邻最近且距离相等的 Cl- （ Cs+ ）有多少个？
8个， Cs+配位数为8
8个, Cl-配位数为8
ABn型A、B的配位数比为n：1
每个Zn2+周围最近且等距离的S2-有几个？每个 S2- 周围最近且等距离的Zn2+呢？与一个S2-(Zn2+)相邻最近且距离相等的S2-(Zn2+)有多少个？
4个, Zn2+配位数为4
4个, S2-配位数为4
每个Ca2+ 周围最近且等距离的 F▬有几个？每个 F▬周围最近且等距离的Ca2+ 呢？与一个 Ca2+ 相邻最近且距离相等的Ca2+有多少个？与一个 F▬相邻最近且距离相等的 F▬有多少个？
6.常见共价晶体的结构
金刚石晶胞的参数(边长)为a，C半径为r 。
立方体体对角线长度就是C—C键的键长(2r)的4倍。
思考：在金刚石晶体中每个碳原子被几个六元环共用？
每个碳原子成4个碳碳键a、b、c、d，四个碳碳键中任选2个，有六种情况：ab、ac、ad、bc、bd、cd。
每两个碳碳键被两个六元环公用，所以四个碳碳键被12个六元环共用。所以个碳原子被12个六元环共用。
7.常见分子晶体的结构
(1)一方面,物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。
金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等模型都是典型的晶体结构模型，大多数实际晶体结构要复杂得多。
在Na2SiO3固体中并不存在单个的简单SiO32－，Si通过共价键与4个O原子相连，形成硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元(如图所示)，带负电的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元与金属阳离子以离子键相互作用。
(2)另一方面，金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡晶体。
示例、[2019·全国Ⅲ，35(5)](5)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)。
(PnO3n＋1)(n＋2)－
9、、晶体类型的判断方法:
①根据构成晶体的粒子种类和化学键
②根据晶体的性质来判断
示例、(1)判断下列晶体类型：①SiI4：熔点为120.5 ℃，沸点为271.5 ℃，易水解，为 。②硼：熔点为2 300 ℃，沸点为2 550 ℃，硬度大，为 。③硒：熔点为217 ℃，沸点为685 ℃，溶于氯仿，为 。④锑：熔点为630.74 ℃，沸点为1 750 ℃，可导电，为 。
(2)三氯化铁常温下为固体，熔点为282 ℃，沸点为315 ℃，在300 ℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为__________(填晶体类型)。
⑵根据物质不同结构特点判断
⑴根据物质状态判断即物质沸点高低按常温下的状态：固体＞液体＞气体。如：NaCl＞H2O＞CO2。
10、各类晶体的熔点大小比较
共价晶体>离子晶体>分子晶体
⑷分子晶体：分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。②因为氢键＞范德华力，所以存在分子间氢键的物质沸点高于只存在范德华力的物质。如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。
⑵离子晶体：阴、阳离子半径越小，电荷数越多，则离子键越强，晶格能越大，熔、沸点越高，反之越低。如KCl＞KBr。
⑶共价晶体：半径越小，键长越短、键能越大,共价键越稳定,物质熔、沸点越高,反之越低。如：金刚石(C—C)＞晶体硅(Si—Si)。
⑴金属晶体：原子半径越小,价电子数越多,金属键越强,晶体熔、沸点越高,硬度越大,反之越低。如：熔点、硬度：钠＜镁＜铝。
11、有关晶胞计算的思维流程
确定晶胞参数时就转化好长度单位！
1nm=10-7cm=10 -9m 1pm=10-10cm=10-12m
示例、碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为____________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_____、_______。
(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的_____共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在_____共价键，还有____键。
(5)C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为________g(用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。
(6)金刚石晶胞含有____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝ a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (列出计算式即可)。
(7)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 ml硅晶体中含有硅硅单键的数目约是____NA个(NA为阿伏加德罗常数的值)
12、晶体粒子配位数的考查配位数的考查主要有金刚石或CaF2的4配位，NaCl或简单立方的6配位，CsCl、CaF2或体心立方的8配位，面心立方或六方的12配位。其中六方的12配位需要用六棱柱判断，如用下图中上面的面心的黄球来推理。
示例：(2020·高考全国卷Ⅱ)CaTiO3的晶胞如图所示，Ca2+的配位数是___。
示例：据报道,只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体的晶胞结构如图所示,试写出该晶体的化学式:___________。 晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有______个。
示例：下图为CuCl的晶胞。
原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置，图中各原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(0，1，1)；C为(1，0，0)；则D原子的坐标参数为_______________。
(3/4，1/4，1/4)
13、晶胞中原子坐标问题的考查
示例、(2020年山东高考试题17题)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。
示例：(2020高考山东等级考)（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示， 1ml该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 ml，该螯合物中N的杂化方式有 种。
14、杂化方式种类的考查
示例：(2020高考全国卷Ⅲ)⑴NH3BH3分子中，N-B化学键称为_____键,其电子对由___提供。⑵氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH4+＋B3O63-＋9H2↑，B3O63-的结构为
在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_______变为________。
15、大π键分析的考查
N5-中价电子总数：5×5＋1＝26
N5－是平面结构，sp2杂化，5个σ键，5对孤对电子。价层电子总数：20个。
示例：(2019全国卷Ⅰ)下图是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。
16、晶胞中正八面体空隙、正四面体空隙的观察与计算的考查
3d 4s
⑴具有规则的几何外形。
⑶各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
⑷对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
⑸固定的熔点：晶体有固定的熔点而非晶体没有。
⑵自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
（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
3. 晶胞中微粒数目的计算
体内：体内部个数×1面上：面上个数×1/2底棱上：底棱上个数×1/4侧棱上：侧棱棱上个数×1/3顶点上：顶点上个数×1/6
练习1：某晶体的一部分如右图，晶体中A、B、C三种粒子之比是 。
练习2、如图所示，由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，则分子式可表示为 。
是气态团簇分子，不是晶胞，不能用切割法
M14N13或N13M14
练习3. 纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示)，则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为( )
A．7∶8 B．13∶14 C．1∶1 D．26∶27
看清研究对象！纳米材料颗粒，不是晶胞，不能用切割法
4. 常见金属晶体的结构
5.常见离子晶体的结构
每个Na+周围最近且等距离的Cl-有几个？每个 Cl- 周围最近且等距离的 Na+呢？与一个Cl-(Na+ )相邻最近且距离相等的Cl-(Na+ )有多少个？
6个，Na+配位数为6
6个，Cl-配位数为6
12个，面心立方中相距最近的同种粒子均为12
每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有几个？每个 Cl- 周围最近且等距离的Cs+呢？与一个 Cl-（ Cs+ ）相邻最近且距离相等的 Cl- （ Cs+ ）有多少个？
8个， Cs+配位数为8
8个, Cl-配位数为8
ABn型A、B的配位数比为n：1
每个Zn2+周围最近且等距离的S2-有几个？每个 S2- 周围最近且等距离的Zn2+呢？与一个S2-(Zn2+)相邻最近且距离相等的S2-(Zn2+)有多少个？
4个, Zn2+配位数为4
4个, S2-配位数为4
每个Ca2+ 周围最近且等距离的 F▬有几个？每个 F▬周围最近且等距离的Ca2+ 呢？与一个 Ca2+ 相邻最近且距离相等的Ca2+有多少个？与一个 F▬相邻最近且距离相等的 F▬有多少个？
6.常见共价晶体的结构
金刚石晶胞的参数(边长)为a，C半径为r 。
立方体体对角线长度就是C—C键的键长(2r)的4倍。
思考：在金刚石晶体中每个碳原子被几个六元环共用？
每个碳原子成4个碳碳键a、b、c、d，四个碳碳键中任选2个，有六种情况：ab、ac、ad、bc、bd、cd。
每两个碳碳键被两个六元环公用，所以四个碳碳键被12个六元环共用。所以个碳原子被12个六元环共用。
7.常见分子晶体的结构
(1)一方面,物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。
金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等模型都是典型的晶体结构模型，大多数实际晶体结构要复杂得多。
在Na2SiO3固体中并不存在单个的简单SiO32－，Si通过共价键与4个O原子相连，形成硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元(如图所示)，带负电的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元与金属阳离子以离子键相互作用。
(2)另一方面，金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡晶体。
示例、[2019·全国Ⅲ，35(5)](5)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)。
(PnO3n＋1)(n＋2)－
9、、晶体类型的判断方法:
①根据构成晶体的粒子种类和化学键
②根据晶体的性质来判断
示例、(1)判断下列晶体类型：①SiI4：熔点为120.5 ℃，沸点为271.5 ℃，易水解，为 。②硼：熔点为2 300 ℃，沸点为2 550 ℃，硬度大，为 。③硒：熔点为217 ℃，沸点为685 ℃，溶于氯仿，为 。④锑：熔点为630.74 ℃，沸点为1 750 ℃，可导电，为 。
(2)三氯化铁常温下为固体，熔点为282 ℃，沸点为315 ℃，在300 ℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为__________(填晶体类型)。
⑵根据物质不同结构特点判断
⑴根据物质状态判断即物质沸点高低按常温下的状态：固体＞液体＞气体。如：NaCl＞H2O＞CO2。
10、各类晶体的熔点大小比较
共价晶体>离子晶体>分子晶体
⑷分子晶体：分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。②因为氢键＞范德华力，所以存在分子间氢键的物质沸点高于只存在范德华力的物质。如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。
⑵离子晶体：阴、阳离子半径越小，电荷数越多，则离子键越强，晶格能越大，熔、沸点越高，反之越低。如KCl＞KBr。
⑶共价晶体：半径越小，键长越短、键能越大,共价键越稳定,物质熔、沸点越高,反之越低。如：金刚石(C—C)＞晶体硅(Si—Si)。
⑴金属晶体：原子半径越小,价电子数越多,金属键越强,晶体熔、沸点越高,硬度越大,反之越低。如：熔点、硬度：钠＜镁＜铝。
11、有关晶胞计算的思维流程
确定晶胞参数时就转化好长度单位！
1nm=10-7cm=10 -9m 1pm=10-10cm=10-12m
示例、碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为____________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_____、_______。
(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的_____共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在_____共价键，还有____键。
(5)C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为________g(用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。
(6)金刚石晶胞含有____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝ a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (列出计算式即可)。
(7)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 ml硅晶体中含有硅硅单键的数目约是____NA个(NA为阿伏加德罗常数的值)
12、晶体粒子配位数的考查配位数的考查主要有金刚石或CaF2的4配位，NaCl或简单立方的6配位，CsCl、CaF2或体心立方的8配位，面心立方或六方的12配位。其中六方的12配位需要用六棱柱判断，如用下图中上面的面心的黄球来推理。
示例：(2020·高考全国卷Ⅱ)CaTiO3的晶胞如图所示，Ca2+的配位数是___。
示例：据报道,只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体的晶胞结构如图所示,试写出该晶体的化学式:___________。 晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有______个。
示例：下图为CuCl的晶胞。
原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置，图中各原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(0，1，1)；C为(1，0，0)；则D原子的坐标参数为_______________。
(3/4，1/4，1/4)
13、晶胞中原子坐标问题的考查
示例、(2020年山东高考试题17题)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。
示例：(2020高考山东等级考)（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子（或原子）通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示， 1ml该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 ml，该螯合物中N的杂化方式有 种。
14、杂化方式种类的考查
示例：(2020高考全国卷Ⅲ)⑴NH3BH3分子中，N-B化学键称为_____键,其电子对由___提供。⑵氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH4+＋B3O63-＋9H2↑，B3O63-的结构为
在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_______变为________。
15、大π键分析的考查
N5-中价电子总数：5×5＋1＝26
N5－是平面结构，sp2杂化，5个σ键，5对孤对电子。价层电子总数：20个。
示例：(2019全国卷Ⅰ)下图是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。
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