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2009届高考第一轮复习第16讲元素晶体的类型和性质教案


人教大纲版 09 届高考化学总复习第 16 讲晶体的类型和性质教案 【考纲要求】 掌握晶体的种类以及化学键的特点 【热点重点】 根据晶体类型比较熔沸点及溶解性、导电性等性质 【教学内容】 一、晶体分类 1.离子晶体 ①构成晶体的微粒为阴、阳离子。由于离子键无饱和性和方向性,所以晶体中无单个分子存在。 ②阴阳离子在晶体中按确定的比例和一定的规则排列,使整个晶体不显电性且能量最低。

③离子的配位数(以 NaCl 晶体为例)

以最中心的 Cl 为研究对象, 不难看出每个 Cl 周围有 6 个 Na 与之相邻, 即前、 后、 左、 右、上、下六方各一个。同样可推知每个 Na 周围有 6 个 Cl 与之相邻,即称 NaCl 晶体中离子的配位数为 6。 ④离子数目的计算(以 NaCl 晶胞为例) 在每个结构单元(晶胞)中,处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同,一般的规律是:顶 点上的微粒属于该单元的份额为
1 1 ,棱上的微粒属于该单元的份额为 ,面上的微粒属于该单元的份额为 8 4
+ -







1 ,中心位置上的微粒属于该单元的份额为 1。 2

如在 NaCl 晶体中: Na+数:
1 1 ?8 ? ?6 ? 4 8 2 ? ?
6个面心

8个顶点

Cl 数: ?12 ?
12个棱



1 1 ?4 ? 4? ? ? 1个中心

2.原子晶体(以金刚石为例) ①原子间通过共价键形成了空间网状结构,因而整个晶体无单个分子存在。 ②微观:正四面体。 ③最小的环:六元环。 ④每个碳原子参与形成六元环的总数:12 个 ⑤每个 C 原子跟 4 个 C 原子形成共价键。 ⑤C 原子数:C—C 键键数=1:2; (每个碳原子形成四条共价键,每个共价键被两个碳原子共有) C 原子数:六元环数=1:2(一个碳原子参与形成 12 个六元环,每个六元环有 6 个碳原子。 ) 3.分子晶体(以干冰晶体为例) ①分子晶体中分子间通过范德瓦耳斯力相结合,当晶体融化时,分子内化学键不发 生变化。 ②每个 CO2 分子周围与之相邻且等距的 CO2 分子数目是 12。 ③每个结构单元中含 CO2 分子数目为 ? 8 ? ? 6 ? 4 。
1 8 1 2

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4.过渡型晶体(以石墨为例)

立体结构 ①晶体构型:平面层状结构; ②最小的环:六元环;

平面层结构

③每个环占碳原子数: ? 6 ? 2 (每个环有六个碳原子,每个碳原子被三个环所共有) ④碳原子数与共价键数的比值为=2:3(每个环中有 6 ? ? 2 个碳原子,有 6 ? 价键被两个环共用) 。 ⑤该晶体介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间,因而具有各种晶体的部分特点,如熔点较高、能导电 等。 5.金属晶体 ①金属晶体中金属离子半径越小离子电荷越多,金属键越强,金属熔沸点就越 高。 ②由于金属原子的外层电子比较少,金属原子容易失去外层电子变成金属离 子。金属原子释出电子后形成的金属离子按一定规律堆积,释出的电子则在整 个晶体里自由运动,称为自由电子 ③在金属晶体里,自由电子不专属于某几个特定的金属离子,它们几乎均匀地 分布在整个晶体中,被许多金属离子所共有。 ④金属晶体的性质:导电性、导热性、延展性、不透明等。 二、判断晶体类型的依据 1.①据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子 间作用力形成的晶体属于分子晶体;由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体;由阴、阳离子通过离子 键形成的晶体属于离子晶体; 由金属阳离子和自由电子通过它们之间的较强作用形成的晶体属于金属晶体。 ②据各类晶体的特征性质判断:如低熔沸点的化合物形成分子晶体;熔沸点较高,且在水溶液中或熔化状 态下能导电的化合物形成离子晶体;熔沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质形成原子晶体;晶体能 导电、传热、具有延展性的为金属晶体。 ③据物质的分类判断:金属氧化物(如 K2O、Na2O2 等) 、强碱(如 NaOH、KOH 等)和绝大多数的盐类是 离子晶体;大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外) 、气态氢化物、非金属氧化物(除 SiO2 外) 、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体 硼等;常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(注:汞在常温为液体)与合金是金属晶 体。 2.分子间作用力和氢键 ⑴分子间作用力 ①把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。 ②特征:广泛存在于分子之间;只有在分子充分接近时才存在。 ③应用:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点也越高。 ⑵氢键
1 3 1 ? 3 条共价键,因为每条共 2

1 3

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①在含氢化合物中,由一个与非金属性极强的元素(如 F、O、N)相结合的氢原子和另一个非金属性极强 带孤对电子对且原子半径小的原子(F、O、N 等)间产生的引力形成的。 ②氢键的键能比化学键的键能小的多,但比分子间作用力极强,也可以说氢键是另一种分子间作用力。氢 键通常用“?”表示。 ③能形成氢键的物质有:水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、氨合物、蛋白质、脂肪等。 ④氢键的作用:使物质具有较高的熔、沸点(如 H2O、HF、NH3) ;使物质易溶于水(如 C2H5OH、NH3) 。 3.化学键与分子间作用力的比较 化学键 概念 作用范围 作用力强弱 影响的性质 相邻的原子间强烈的相互作用叫 化学键 分子或晶体内 较强 主要影响化学性质 分子间作用力 把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间作用力,又 称范德华力 分子之间 与化学键相比弱得多 主要影响物理性质(如熔沸点)

三、熔沸点比较

⑴不同类型晶体
原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体(金属晶体不一定) ⑵同种类型晶体 离子晶体:化学式及结构相似时,离子的半径越小,离子所带的电荷越多,溶沸点就高 如:KF > KCl > KBr >KI,MgO > NaF 原子晶体:一般同种类型的原子晶体,原子半径越小,共价键键长越短,共价键作用越强,则晶体的熔沸 点越高。如:金刚石 > 金刚砂 > 晶体硅。 分子晶体:①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,一般分子间作用力越强,熔沸点越高。 如:O2 > N2,HI > HBr > HCl。 ②组成和结构不相似的分子晶体,分子的极性越大,其熔沸点就越高。如 CO > N2。 ③在同分异构体中,一般说,支链越多,熔沸点越低 ,如正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷。 ④若分子内存在吸引电子能力较强,半径较小,原子与氢原子所形成的共价键,则形成氢键。能形成氢键 的物质很多,如 H2O、HF、NH3、CH3OH 等 分子间氢键可以使分子发生缔合,使物质的熔沸点升高。如:HF > HCl,H2O > H2S,NH3 > PH3,C2H5OH > C4H10。另外,分子间氢键还能促进可形成氢键的物质间互相溶解,如 HF,NH3 易溶 水,硫酸,硝酸,乙 醇,醋酸,甘油等与水以任意比混合 。 金属晶体:金属晶体中金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属的溶沸点越高,如:Na < Mg< Al。 【课堂小结】
?离子晶体 ? ?原子晶体 ⑴晶体的种类 ? ?分子晶体 ?金属晶体 ?

离子晶体 结 构 物 理 组成粒子 粒子间作用 熔沸点 硬度 阴、阳离子 离子键 较高 硬而脆

分子晶体 分子 范德瓦耳斯力 低 小

原子晶体 原子 共价键 很高 大

金属晶体 金属阳离子和自由电子 金属键 有高有低 有大有小、有延展性

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性 质 溶解性

易溶于极性溶 剂,难溶于非极 性溶剂 晶体不导电;能 导电性 溶于水的其水溶 液导电;熔化导 电 NaCl 、 NaOH 、 Na2O、CaCO3

极性分子易溶于极性 溶剂

不溶于任何 溶剂

难溶(钠等与水反应)

晶体不导电, 溶于水后 能电离的, 其水溶液可 导电;熔化不导电

不良(半导 体 Si) 金刚石、

良导体(导电传热)

典型实例

干冰、白磷、冰、硫磺

SiO2 、晶体 硅、SiC

Na、Mg、Al、Fe、Cu、 Zn

【综合应用】 【应用 1】 1.(全国 I)下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( A.SiO2 C.CsCl CsCl SiO2 CBr4 CBr4 CF4 CF4 B.SiO2 D.CF4 CsCl CBr4 CF4 CsCl CBr4 SiO2 )

A 【解析】本题考查晶体类型与晶体熔点的比较。SiO2 是原子晶体,CsCl 是离子晶体,由一般来说,原子 晶体熔沸点高于离子晶体,故 SiO2 熔沸点要高, CF4 和 CBr4 都是分子晶体,CBr4 的相对分子质量要大, 其熔沸点要高,故晶体的熔点由高到低正确的排列顺序是 SiO2 2.(四川卷)下列说法中正确的是 A.离子晶体中每个离子周围均吸引着 6 个带相反电荷的离子 B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子,电子定向移动 C.分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态 D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合 .D【解析】本题主要考查晶体的结构知识。离子晶体不都是每个离子周围吸引着 6 个离子,NaCl 晶体中是 符合的, CsCl 晶体中每个离子周围吸引着 8 个离子, 错。 但 A 金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的, 并不是在电场的作用产生自由电子;分子晶体一般熔、沸点较低,常温下可能以固态、液态或气态存在, 如硫常温下以固态存在;D 项原子晶体中相邻原子以共价键结合形成空间网状结构,D 正确。 【应用 2】 (上海卷)元素 A—D 是元素周期表中短周期的四种元素,请根据表中信息回答下列问题。 CsCl CBr4 CF4 。

元素 性质 结构 信息

A

B

C 单质常温、常压 下是气体,原子 的 L 层有一个未 成对的 p 电子。

D +2 价阳离子的 核外电子排布与 氖原子相同。
。 。

单 质 制 成 的 高 压 工业上通过分离液 灯,发出的黄光透 态 空 气 获 得 其 单 雾力强、射程远。 质。原子的最外层 未达到稳定结构。
晶体。 。

⑴上表中与 A 属于同一周期的元素是 ⑵D 和 C 形成的化合物属于 写出 C 单质与水反应的化学方程式 ⑶对元素 B 的单质或化合物描述正确的是 a. B 元素的最高正价为+6 b. 常温、常压下单质难溶于水 c. 单质分子中含有 18 个电子 d. 在一定条件下镁条能与单质 B 反应 ⑷A 和 D 量元素金属性较强的是(写元素符号) 【答案】

,写出 D 离子的电子排布式

。写出能证明该结论的一个实验事实



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⑴Mg ⑶b ⑷Na

1s22s22p6

⑵离子

2F2+2H2O=4HF+O2

d(B 是氧气或氮气) 钠与水反应比镁与反应剧烈后氢扬化钠的碱性比氢氧化镁强(合理即给分)

【解析】本题考查了物质结构以及元素周期律的知识,为容易题。高压灯中发出黄光的金属为 Na;空气液 化后得氧气和氮气,且氧原子与氮原子的最外层都未达稳定结构;L 层上有一个未成对的 p 电子,说明此 原子的最外层电子排布为 2s22p5,则为 F,Mg2+的核外电子排布与 Ne 原子相同。

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