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2019-2020年高中化學選修3預(yù)習案：3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)復(fù)習 【教學目標】 1．鞏固晶體與非晶體的差異；會判斷晶體類型。 2．對比四種晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的異同。 3．根據(jù)粒子空間排列推斷化學式。 4．典型晶體結(jié)構(gòu)的晶胞、晶胞中粒子間距離、密度等相關(guān)計算。 【復(fù)習任務(wù)】 1．歸納晶體與非晶體的差異 2．判斷晶體類型 3．晶體熔沸點的比較 4．掌握典型晶體結(jié)構(gòu) 附知識網(wǎng)絡(luò)： 一、晶體與非晶體的差異 本質(zhì)差別 性質(zhì)差別 制法 鑒別方法 自范性 微觀結(jié)構(gòu) 固定熔點 各向異性 ①是否有固定熔點，②是否有各向異性，③對固體進行X射線衍射實驗 晶體 有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型） 原子在三維空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列 有 有 三種途徑（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固（2） 凝華 （3）溶質(zhì)從溶液中析出 非晶體 沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型） 原子排列相對無序 無 無 晶體類型 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 離子晶體 構(gòu)成晶體的粒子 分子 原子 離子 金屬離子 自由電子 粒子間作用力 分子間作用力 共價鍵 離子鍵 金屬鍵 熔沸點 很低 很高 較高 相差較大 硬度 較低 很高 較高 相差較大 延展性 無 無 良好 無 導(dǎo)電性 無 無 良好 固體不導(dǎo)電 熔融狀態(tài)導(dǎo)電 典型實例 干冰、C60 鹵化氫 金剛石 晶體硅 金屬單質(zhì) NaCl、CsCl 三、判斷晶體類型 1、根據(jù)各類晶體的定義判斷： 根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力類別進行判斷。如由陰、陽離子間通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體屬于離子晶體；由分子間通過分子間作用力（包括氫鍵）相結(jié)合形成的晶體屬于分子晶體；由相鄰原子間通過共價健相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于原子晶體。由金屬陽離子和自由電子之間通過較強烈的相互作用（金屬鍵）形成的晶體屬于金屬晶體。 2、根據(jù)物質(zhì)所屬類別判斷 （1）活潑金屬氧化物（Na2O、CaO、Na2O2等）、強堿和絕大多數(shù)鹽類屬于離子晶體（AlCl3、BeCl2例外，屬于分子晶體）； （2）大多數(shù)非金屬單質(zhì)（除金剛石、石墨、晶體硅、硼外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（除SiO2外）、酸和大多數(shù)有機物（除有機鹽外）以及惰性氣體均屬于分子晶體； （3）金屬單質(zhì)（除汞外）和合金屬于金屬晶體； （4）金剛石、晶體硅、晶體二氧化硅、碳化硅、硼等屬于原子晶體（一般只要記住前四個就可以了） 3、根據(jù)各類晶體的特征性質(zhì)判斷（主要是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)如熔沸點、溶解性、導(dǎo)電性等進行判斷） （1）根據(jù)晶體的熔、沸點判斷：熔沸點低的單質(zhì)和化合物一般為分子晶體；熔沸點較高的化合物一般為離子晶體；熔沸點很高的一般為原子晶體。 物質(zhì)熔、沸點高低比較規(guī)律： ①不同類型的晶體，熔、沸點一般是：原子晶體＞離子晶體>分子晶體；大多數(shù)金屬晶體＞分子晶體。 ②根據(jù)物質(zhì)在常溫下的狀態(tài)判斷：固體的熔、沸點>液體；液體>氣體等。 ③原子晶體中，原子半徑小，鍵長短，鍵能大，晶體熔、沸點高。如金剛石>石英>碳化硅＞硅。 ④離子晶體要比較離子鍵的強弱，一般來說，對典型的離子晶體，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，熔、沸點越高。如MgO＞NaCl＞CsCl等。 ⑤分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。如：CF4 液態(tài) > 氣態(tài) 2．不同晶型 多數(shù)情況：原子晶體 > 離子晶體 > 分子晶體 大多數(shù)金屬晶體＞分子晶體。 3．相同晶型 ⑴分子晶體：相對分子質(zhì)量、氫鍵、分子的極性 ⑵原子晶體：共價鍵強弱——原子半徑大小 ⑶金屬晶體：金屬鍵強弱——金屬陽離子半徑和離子所帶電荷數(shù) ⑷離子晶體：離子鍵強弱——離子半徑和離子所帶電荷數(shù) 五、典型晶體結(jié)構(gòu) 1、氯化鈉晶體 陰、陽離子的配位數(shù)是 6 ，即每個Na+緊鄰 6 個Cl——,這些Cl—構(gòu)成的幾何圖形是 正八面體 ；每個Na+與 12 個Na+等距離相鄰。平均每個氯化鈉晶胞含有4個Na+和4 個Cl—。 2、氯化銫晶體 每個Cl—(或Cs+)周圍與之最接近且距離相等的Cs+(或Cl—)共有 8 個，這幾個Cs+(或Cl—)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 正六面體 ；在每個Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有6個，這幾個Cs+(或Cl—)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 正八面體；一個氯化銫晶胞含有1個Cs+和1個Cl—。 3、氟化鈣晶體：鈣離子的配位數(shù)為：8 ，氟離子的配位數(shù)為 4 。 4、干冰晶體 每個CO2分子周圍與它距離最近且相等的CO2有12個，為分子密堆積。 5、金剛石 金剛石中每個碳原子與周圍4個碳原子形成C-C鍵，它們構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，鍵的夾角為： 109028′，在金剛石中由碳原子構(gòu)成的最小環(huán)是六元環(huán)，該環(huán)上有6個碳原子。晶體中C原子個數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為 1：2 。 6、每個Si與4 個O原子形成共價鍵，每個O與2 個Si原子形成共價鍵。在二氧化硅中由原子構(gòu)成的最小環(huán)是12元環(huán)，該環(huán)上有12個原子。在二氧化硅晶體中Si與O原子個數(shù)比為1：2 .平均每n mol SiO2晶體中含有Si-O鍵最接近4 mol。 7、石墨 屬于混合晶體,是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),同層碳原子間以共價鍵和金屬鍵結(jié)合，不同層間范德華力以結(jié)合，晶體中每個C原子被3個六邊形共用,平均每個環(huán)占有 2個碳原子。鍵的夾角為：120晶體中碳原子數(shù)、碳環(huán)數(shù)和碳碳單鍵數(shù)之比為 2：1：3 。 8、金屬晶體中原子的堆積方式 堆積模型 典型代表 空間利用率 配位數(shù) 簡單立方堆積 Po 52％ 6 體心立方堆積 Na、K、Fe 68％ 8 六方最密堆積 Mg、Zn、Ti 74％ 12 面心立方最密堆積 Cu、Ag、Au 74％ 12 六、晶體中有關(guān)晶胞問題的計算 1、平攤法 （1）先確定是否為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，如果是氣體團簇分子或納米顆粒則不平攤。 （2）看重復(fù)單元的形狀，通常是平等六面體。 （3）看頂點、棱、面、體內(nèi)各有幾個粒子。 2、金屬晶體的空間利用率的計算 （1）金屬的緊密堆積有不同的形式，確定金屬堆積方式及對應(yīng)晶胞。 B A （2）找出一個晶胞有幾個原子。 （3）畫出某一載面圖。 （4）計算 例：試計算鈉晶胞中的空間利用率 （1）一個晶胞含2個鈉原子 （2）設(shè)該晶胞的邊長為a m 則該晶胞的體積V立方體=a3 m3 由于此晶胞是緊密堆積則可以畫出：則可知4x=a，則x=a 由于此晶胞中有兩個鈉原子，而一個鈉的體積為V球== 則此晶胞的空間利用率=*100%===68% 3、晶體密度的計算 （1）1摩晶體的質(zhì)量數(shù)值上等于物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。 （2）摩爾質(zhì)量除以阿伏加德羅常數(shù)為一個微粒的質(zhì)量。 （3）一個晶胞含有幾個微粒 （4）一個晶胞的體積 （5）晶胞的質(zhì)量=晶胞的體積密度 （6） 晶胞的質(zhì)量 = 晶胞中所含有的組成該晶體的微粒數(shù) 1摩晶體的質(zhì)量 阿加常數(shù)（NA） 【組內(nèi)檢查】 1、 各種類型的晶體熔沸點的比較規(guī)律 2、典型晶體結(jié)構(gòu)中相關(guān)內(nèi)容 【自主檢測】 1、氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如下圖所示： 請回答下列問題： (1)由B2O3制備BF3、BN的化學方程式依次是_________、__________； (2)基態(tài)B原子的電子排布式為_________；B和N相比，電負性較大的是_________，BN中B元素的化合價為_________； (3)在BF3分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是_______，B原子的雜化軌道類型為_______，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立體結(jié)構(gòu)為_______； (4)在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學鍵為________，層間作用力為________； (5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______個氮原子、________個硼原子，立方氮化硼的密度是_______gcm-3（只要求列算式，不必計算出數(shù)值。阿伏伽德羅常數(shù)為NA）。 (4) 共價鍵；分子間作用力； (5) ．