高中人教版 (2019)第三章 晶体结构与性质本章综合与测试集体备课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)第三章 晶体结构与性质本章综合与测试集体备课课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了晶体和非晶体，二氧化硅晶体结构，沸点比较，晶体分子结构特征，原子晶体，离子晶体等内容，欢迎下载使用。
1、结构特征：晶体——结构微粒在微观空间里呈周期性有序排列 非晶体——结构微粒无序排列
2 、 晶体与非晶体的性质特征
①有固定的熔沸点（非晶体有固定的熔沸点）（常用于区分晶体和非晶体）②各向异性（强度、导热性、光学性质等）（不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。）③当一波长的ｘ－射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者普线．
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是： 对固体进行X—射线衍射实验
构成晶体的粒子种类及粒子间的相互作用。
判断晶体类型的依据——三看
一看构成晶体的粒子（原子、离子、分子等）二看离子间的相互作用 （离子键、共价键、金属键、分子间作用力）三看晶体的物理性质 （硬度、熔点、沸点、导电性等）
NaCl的晶体结构示意图
晶胞是整个晶体中最小的结构重复单位，则NaCl晶体中每个晶胞中有Na+4个。
NaCl是无色立方形晶体如下图。 晶体中，每个Na+周围有6个Cl–；每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+共有12个。
CsCl的晶体结构示意图
在立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，处于体心的金属原子全部属于该晶胞。微粒数为：8×1/8 + 1 = 2
在金刚石结构中，最小的环为6元环。
在二氧化硅晶体结构中，最小的环为12元环。
在干冰晶体中，与每个CO2分子等距离且紧邻的CO2分子有12个。
如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为2，每个C完全拥有C－C数为3。
石墨中C－C夹角为120☉， C－C键长为 1.42×10－10 m层间距3.35× 10－10 m
四种晶体熔、沸点的高低,取决于组成晶体的粒子间作用力的大小,粒子间作用力越大,晶体的熔、沸点就越高;粒子间的作用力越小,其熔、沸点就越低,具体有以下规律:一般来说,不同晶体类型的物质的熔、沸点存在如下关系:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
同类晶体熔、沸点的比较如下:(1)分子晶体。熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小,而分子间作用力与其相对分子质量的大小及分子的极性有关。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、沸点就越高。②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近),分子的极性越大,其熔、沸点就越高。③同分异构体的比较。一般是支链越多,熔、沸点越低。结构越对称,沸点越低。例如,沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。④氢键的影响。若分子间可以形成氢键,则分子间作用力比结构相似的同类物质大,熔、沸点较高。例如,沸点:HF>HI>HBr>HCl。
(2)共价晶体。熔、沸点的高低取决于共价键的强弱,键能越大,键长越小,共价键越强,熔、沸点就越高。例如,熔、沸点:金刚石>金刚砂(SiC)>晶体硅。(3)离子晶体。一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)金属晶体。①熔、沸点的高低取决于金属键的强弱,离子半径越小,阳离子所带的电荷越多,金属键越强,其熔、沸点就越高。例如,熔点:Al>Mg>Na。②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
1.晶胞的定义：晶体结构的最小重复(或基本单元)单元
通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最小单元（即晶胞）完全重合
二、晶 胞
3.晶体和晶胞的关系：晶体可以看作是完全等同数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.
“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“完全等同”指所有晶胞的形状、内部的原子种类、个数及几何排列完全相同
4.晶胞的化学组成与有关计算
均摊法：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x
(2)类型:①长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
(1)方法:晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个原子对这个晶胞的贡献就是 。
②非长方体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为 。再如图所示的正三棱柱形晶胞中:
1.定义：只含分子的晶体称为分子晶体如碘晶体只含I2分子，属于分子晶体。构成粒子：分子
构成晶体中粒子间的相互作用：分子间作用力(范德华力和氢键)
注：分子内原子间以共价键结合，除稀有气体因为 稀有气体分子为单原子分子，无共价键。
分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力,不破坏化学键,也有例外,如S8
2、属于分子晶体的化合物类别举例（1）所有非金属氢化物 H2O,H2S,NH3,CH4,HX（2）部分非金属单质 X2,O2,H2, S8,P4, C60 除金刚石 ,石墨,晶体硅,晶体硼等（3）部分非金属氧化物 CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10除碳化硅（4）几乎所有的酸 H2SO4,HNO3,H3PO4（5）绝大多数有机物晶体 乙醇，冰醋酸，蔗糖(6)其他的:氯化铝,氯化铍
3、分子晶体的物理特性：较低的熔点和沸点（为什么？）较小的硬度（多数分子晶体在常温时为气态或液态）一般都是绝缘体，固态或熔融状态也不导电,部分溶于水后导电(举例)。溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶(讲)。
原因：分子间作用力很弱
（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ）
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（若以一个分子为中心,其该分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）
1.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。
3.粒子之间的作用：共价键
4.熔化时需克服的作用：共价键
原子晶体中，成键元素原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高。
5、常见原子晶体（1）某些非金属单质：硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等（2）某些非金属化合物：SiC、BN等（3）某些氧化物：SiO2、 等
6、原子晶体的物理性质
熔点和沸点很高硬度很大一般不导电（硅和锗是半导体）且难溶于一些常见的溶剂
原因：在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构
1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2、成键粒子：阴、阳离子3、相互作用力：离子键4、离子键的特征：无饱和性和方向性
5、常见的离子晶体： 强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
6、离子晶体的物理性质
熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。
1.完成下列空白:(1)单质铜及镍都是由　　　　　键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·ml-1、INi=1 753 kJ·ml-1,ICu>INi的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是　　　　　　　　　。 (3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因　　　　　　　　。 
(4)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子层结构;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:单质A有两种同素异形体,其中沸点较高的是　　　(填分子式),原因是　　　　　　　　;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为　　　　　　和　　　　　　。
铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体
GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高,原因是锗的卤化物分子结构相似,随相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增强
O3相对分子质量较大且分子具有弱极性,分子间范德华力大
2.下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是(　　)A.食盐和蔗糖熔化B.钠和硫熔化C.碘和干冰升华D.二氧化硅和氧化钠熔化解析:根据构成晶体的粒子种类(离子、原子、分子等),以及粒子之间相互作用的强弱不同来判断。A项中食盐为离子晶体,蔗糖为分子晶体;B项中钠为金属晶体,硫为分子晶体;D项中SiO2为共价晶体,Na2O为离子晶体,以上三组物质均不属于同类晶体,其粒子间相互作用也就不属于同种类型。选项C,碘和干冰均属于分子晶体,二者升华都是克服范德华力,属于同种类型。
3.四种物质的某些性质如下表所示:晶体类型:单质硫是　　　　晶体;单质硼是　　　晶体;氯化铝是　　　　晶体;苛性钾是　　　　晶体。 
解析:单质硫为非金属单质,由于其熔、沸点都较低,则晶体为分子晶体;单质硼为非金属单质,其熔、沸点都很高,则晶体为共价晶体;氯化铝为化合物,其熔、沸点都较低,并能在较低温度下升华,则晶体为分子晶体;苛性钾为化合物,其熔、沸点较高,晶体不导电,熔融态导电,则晶体为离子晶体。
4.完成下列空白:(1)氧与钠所形成的一种离子化合物Na2O晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是　　　　(填离子符号)。 
(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为　　　　。 ②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a=　　　　 nm。 
解析:(1)由“均摊法”可知晶胞中白球有4个,黑球有8个,由化学式Na2O可知黑球代表钠离子。
(3)GaAs的熔点为1 238 ℃,密度为ρ g·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。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·ml-1和MAs g·ml-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为　　　　。 
(4)晶胞有两个基本要素:①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为 。则D原子的坐标参数为　　　　。 ②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。 
5.完成下列空白:(1)元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p能级上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。X与Y所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。①在1个晶胞中,X离子的数目为　　　　。 ②该化合物的化学式为　　　　。 
(2)RCl可用作有机合成催化剂,并用于颜料、防腐等工业。R+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与Cl-形成的晶体结构如图所示。R的元素符号是　　　,与同一个Cl-相连的R+有　　　个。 
解析:(1)X的核外电子排布式为[Ar]3d104s2,为Zn;Y的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,为S;Z为O。一个晶胞中Zn2+的数目=1(8个顶点)+3(6个面心)=4,S2-的数目=4(4个S2-在晶胞内部)。(2)R+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,说明R+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,是铜元素,从图中看出,一个R+与4个Cl-相连,同理与同一个Cl-相连的R+有4个。
(3)已知M元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子,且M元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式,则这种堆积模型的配位数为　　　。 如果M的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则计算此单质的密度表达式为　　　　 g·cm-3(不必化简)。 
(4)ZnS的晶胞结构如图所示,其晶胞边长为x pm,则ZnS晶体的密度为　　　　 g·cm-3(列式即可,NA表示阿伏加德罗常数的值);a与b之间的距离为　　　　 pm(用含x的式子表示)。