资源简介

(共41张PPT)
第16讲 晶体结构与性质
2023.8.8
一、物质的聚集状态
电子、阳离子和电中性粒子（分子或原子）组成的整体上呈电中性的气态物质
晶态、非晶态、塑晶态、液晶态
液态
固态
气态
Q：还有哪些聚集状态？
等离子体
离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质
Q：气态、液态物质一定是由分子构成的吗？
离子液体
Q：纯H2SO4、熔融NaCl是离子液体吗？
1-己基-3-甲基咪 四氟硼酸
热致液晶
溶致液晶
二、晶体与非晶体
晶体：
非晶体：
结构微粒呈周期性有序排列而构成具有规则几何外形的固体
冰、碘、二氧化硅等
离子晶体
分子晶体
共价晶体
金属晶体
结构微粒无序排列，不具有规则几何外形的固体
玻璃、橡胶、塑料、玛瑙等
Q：具有规则几何外形的固体一定是晶体吗？
大本148 易错小练
1.晶体与非晶体的概念
2.晶体的性质
（1）自范性
①定义：
在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的几何多面体外形。
结构微粒周期性有序排列的宏观表现
②形成条件：晶体生长速率适当
P70-天然水晶球的形成
熔融态SiO2+地壳内空洞
外层：玛瑙
内层：水晶
（2）各向异性
晶体内部微粒的排列呈现周期性，而不同方向上的微粒排列情况是不同的。因此，在晶体中，不同方向上具有不同的物理性质，如导电性、导热性、硬度。
例：石墨在与层平行的方向上的电导率数值约为在与层垂直的方向上的电导率数值的1万倍。
（3）有固定的熔点
区分晶体和非晶体最好的方法：X-射线衍射
衍射：当入射光的波长与光栅缝隙大小相当时，能产生衍射现象。
产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
获得晶体的三条途径：
①溶质从溶液中析出
在饱和氯化钠溶液中滴入浓盐酸 P71 实验3-1
苯甲酸的重结晶
②气态物质冷却不经液态直接凝华
I2 + NaCl
③熔融态物质凝固
P71 资料卡片
3.四种常见晶体
分子晶体
共价晶体
离子晶体
金属晶体
构成微粒
分子
原子
阴、阳离子
金属阳离子和自由电子
微粒间相互作用力
分子间作用力
共价键
离子键
金属键
Q：在分子晶体中一定有范德华力和化学键。
在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。 大本P149
常见物质
非金属氢化物
大多数非金属单质
非金属氧化物
几乎所有酸、绝大多数有机物
金刚石 锗 硼
晶体硅 锡
碳化硅 氮化硼
二氧化硅
金属氧化物
强碱
绝大多数盐（AlCl3除外）
金属
尝试判断大本149 150出现的晶体为什么晶体？
主要集中在周期表哪个位置？
氮化硅是什么晶体？砷化镓呢？
判断下列物质的晶体类型：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩、铜。
2.(2021·天津，2)下列各组物质的晶体类型相同的是
A.SiO2和SO3 B.I2和NaCl
C.Cu和Ag D.SiC和MgO
√
FeCl3是什么晶体？
单子8题(4)问
3.四种常见晶体
分子晶体
共价晶体
离子晶体
金属晶体
硬度
熔沸点
大本P150
较小
大
较大
有的很大有的很小
较低
很高
较高
有的很高有的很低
不同类型
相同类型
共价>离子>分子
①分子晶体
氢键>范德华力
极性越大，熔点越高
CO>N2
②离子、共价、金属晶体
练习：P150 5题 6题
单子1题A、B选项
单子2题
单子7题
单子1题C选项
例1　(1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是 。
(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是 。
金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体
SiO2是共价晶体，而CO2是分子晶体
答题模板：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。
卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 。解释X的熔点比Y高的原因。
CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体。
不同类型晶体熔点的比较
例2　(1)NH3的沸点比PH3高，原因是_________________________________________
______________________________。
(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是__________________________________________
_________________。
(3)CO比N2的熔、沸点高，原因是___________________________________________
____________________。
同为分子晶体，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
同为分子晶体，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高
同为分子晶体，两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高
答题模板：
①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。
④同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高。
分子晶体熔点的比较
的沸点比 高，原因是______________________
_____________________________________________________________________。
内氢键，而 形成分子间氢键，分子间氢键会使沸点升高
形成分子
S位于周期表中第______族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是______________________________________________________________________，H2O比H2Te沸点高的原因是______________________________________。
ⅥA
两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强
　两者均为分子晶体，H2O分子间存在氢键
　Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是___________________________________
____________________________________________________。
已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是_____(填化学式)，其理由是___________________________________________________________。
两种晶体均为共价晶体，N和B原子半径较小，键能较大，熔点较高
BN
共价晶体熔点的比较
答题模板：同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。
晶体硅与SiC均属于共价晶体，晶体硅中的Si—Si比SiC中Si—C的键长长，键能低，所以熔点低
(1)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是________________
_______________________________________________________________。
(2)FeO的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是______________________________________
________________________________________。
ZnO和ZnS同属于离子晶体，O2－半径小于S2－，故ZnO晶格能大(或离子键强)，熔点高
同为离子晶体，Fe2＋半径比Fe3＋大，所带电荷数也小于Fe3＋，FeO的晶格能比Fe2O3小
答题模板：
①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xn－(或Nn＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
②阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)电荷数大于Xm－(或Nm＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
离子晶体熔点的比较
分子晶体
共价晶体
离子晶体
金属晶体
溶解性
导电导热性
3.四种常见晶体
相似相溶
一般难溶
大多数易溶于水
一般难溶
一般不导电，溶于水后有的导电
一般不导电
导电导热
水溶液或熔融态导电
练习：P149 4题
题目有给出的其他信息时，结合信息判断。
2.下列有关晶体类型的判断正确的是
A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体
B B：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体
C 锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体
D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体
√
三、配合物与超分子
1.配合物
（1）配位键
思考：依据反应 NH3 +H+ == NH4+ ，从成键角度讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？
思考：类比NH4＋ 的形成，推测Cu2+与H2O是怎样形成[Cu(H2O)4]2＋的？
Cu2+
（具有空轨道）
孤电子对
O
H
H
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
[Cu(H2O)4]2＋
H2O
Cu2+
提供孤电子对
有空轨道接受孤电子对
电子对给予体
电子对接受体
①定义：
由一个原子单独提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予 — 接受”键。
②表示方法：
A B(或A—B)
[Cu(H2O)4]2＋
NH4＋
尝试画出以下两个微粒中的配位键：
H2O
↓
H2O→Cu←OH2
↑
H2O
2＋
H
N
H
H
H
[ ]
+
←
Q：NH3、H2O、NH4+、H3O+、Al2Cl6中是否存在配位键？
③形成条件：
孤对电子+空轨道
（2）配位化合物
Q:下列物质是否属于配合物？
NH4Cl [Cu(NH3)4]SO4 [Ag(NH3)2]OH
①概念
通常由金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
（称为中心离子或原子）
（称为配位体或配体）
②组成结构
[Cu(NH3)4] SO4
内界
（配离子）
外界
中心离子
配体
配位数
配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH
K3[Fe(CN)6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
（3）配合物的形成
【实验3-3】向硫酸铜溶液中加入氨水再加入乙醇：
【实验3-4】向盛有少量0.1mol/LFeCl3溶液(或任何含Fe3+的溶液)的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液，观察实验现象。（Fe3+的检验）
【实验3-5】向氯化钠溶液中滴加AgNO3和氨水
（4）配合物的性质特点
对于具有内外界的配合物，内外界之间以离子键结合， 在水溶液中内外界之间完全电离，但内界离子较稳定一般不能电离出来。
如[Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42－
在水溶液能电离:
配合物内界难电离，不拆
能力1　配合物结构与性质
1.[Co(NH3)5Cl](OH)2 是一种钴的配合物,下列说法中正确的是(　　)。
A.配体是OH- 、Cl- 和NH3,配位数是8
B.1 mol [Co(NH3)5Cl](OH)2 中σ 键的数目是21NA
C.内界和外界中Cl- 、OH- 的数目之比是1∶2
D.加入足量AgNO3 溶液,Cl- 一定被完全沉淀
C
P156 1题
2.超分子
由两种或两种以上的分子(包括离子)通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
（1）概念：
（2）超分子的实例：
分子识别：
①“杯酚”分离 C60 和 C70
自组装
②冠醚识别碱金属离子：
分子中含有多个--氧-亚甲基(CH2)--结构单元的大环多醚
书P99
Q：可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子
O原子吸引阳离子
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子
（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152）
Na+（204）
Rb+（304）
Cs+（334）
思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？
冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。
应用:KMnO4氧化烯烃
4.冠醚能识别碱金属离子,X、Y、Z是常见的三种冠醚,Li+与X作用形成稳定结构W,其结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A.冠醚分子中,所有原子不可能共平面
B.冠醚与碱金属离子之间形成的配位键属于离子键
C.冠醚Y能与K+形成稳定结构但不能与Li+形成稳定结构的原因是Li+的半径太小
D.烯烃难溶于水,被酸性KMnO4溶液氧化的效果较差,若烯烃中溶入冠醚Z,则烯烃被氧化的效果会明显提升
B
P156 4题
四、常见晶体的结构模型
1.晶胞
(1)概念：描述晶体结构的基本单元
(2)晶体中晶胞的排列----无隙并置
2.晶胞参数的计算
①粒子数目的计算
均摊法
顶点被几个晶胞共用？
体内被几个晶胞共用？
2
4
3
7
6
1
8
5
2
1
1
面上及棱上被几个晶胞共用？
2
1
3
4
能力1　晶胞中微粒数的计算及化学式的确定
1.某晶体结构的基本单元如图所示。A为阴离子,位于立方体内,B为阳离子,分别位于顶角和面心,则该晶体的化学式为(　　)。
A.B2A　　　　　　　　B.BA2
C.B7A4 D.B4A7
B
P153 1题
非平行六面体—六方晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
顶点被几个晶胞共用？
体内被几个晶胞共用？
面上及棱上被几个晶胞共用？
2.氢气是重要的清洁能源。要利用氢气作为能源,必须解决好储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法,其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料,这种合金的晶体结构已经测定,其基本结构单元如图所示,则该合金的化学式可表示为(　　)。
A.LaNi5 B.LaNi
C.La14Ni24 D.La7Ni12
A
P153 2题
②晶体密度的计算
以晶胞为研究对象，晶胞的密度即为晶体的密度
求一个晶胞的质量--g
求一个晶胞的体积--cm3
ρ=
1nm=10-7cm 1pm=10-10cm
确定晶胞参数时就转化好长度单位！
③配位数的计算
距离该粒子最近的粒子的个数
3.常见晶体结构模型分析
①离子晶体
Q1: 一个晶胞中,有 个Na+,有 个Cl-
Q2: 每个Cl-周围距离最近Na+的有 个，构成 体
Q3：每个Na+周围距离最近的Na+有 个
Q4：Na+和Cl-的配位数为？
Q5：晶体密度为？
离子晶体中与某离子距离最近的异电性离子的数目叫该离子的配位数
①离子晶体
Q1: 一个晶胞中,有 个CS+,有 个Cl-
Q2: 每个Cl-周围距离最近的CS+有 个
Q3：每个CS+周围距离最近的CS+有 个
Q4：CS+和Cl-的配位数为？
Q5：晶体密度为？
Q1: 一个晶胞中,有 个Zn2+,有 个S2-
Q2：Zn2+和S2-的配位数为？
Q3：Zn2+和S2-的最短距离为？
Q4：晶体密度为？
①离子晶体
Q1: 一个晶胞中,有 个Ca2+,有 个F-
Q2：Ca2+和F-的配位数为？
Q3：Ca2+和F-的最短距离为？
Q4：晶体密度为？
能力2　晶体的微观结构分析
3.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0,部分为-2。超氧化钾晶体的一个晶胞如图所示,下列说法正确的是(　　)。
A.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有4个K+和4个O2-
B.晶体中每个K+周围最近的O2-有8个,每个O2-周围最近的K+有8个
C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
D.晶体中与每个K+距离最近的K+有6个
A
P154 3题
3.(改编)钨酸铅(PWO)是一种闪烁晶体,晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A.钨酸根结构式为 ,该离子中σ键和π键的个数之比是2∶1
B.PWO晶体中同时存在离子键和共价键
C.1个该晶胞中含有的阴离子数为3
D.若PWO的摩尔质量为M g·mol-1,则该晶体的密度 g·cm-3
C
P157 3题
AlF3 结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F-的配位数为 。若晶胞参数为apm，
晶体密度 。
2023全国甲卷35题节选
②共价晶体
金刚石
Q1: 1molC原子含C-C键的数目为？
Q2：每个金刚石晶胞中含有 个C原子 ，最小环为 环
Q3：晶体密度为？
Q1: 1molSiO2含Si-O键的数目为？
最小环为 环
Q2：晶体密度为？
若Si与C最近距离为d,则边长(a)与最近距离(d)的关系为？
③分子晶体
Q1：每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连
Q2：每个水分子实际拥有 “氢键”
Q3：冰晶体和金刚石晶胞相似的原因？
Q：每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有 个
堆积模型 简单立方堆积 体心立方堆积(钾型) 面心立方最密堆积(铜型)
晶胞
代表金属 Po Na、K、Fe Cu、Ag、Au
配位数 6 8 12
晶胞占有的原子数 1 2 4
原子半径(r)与立方体边长为(a)的关系 a=2r a=4r a=4r
④金属晶体

展开更多......

收起↑