课件3张PPT。章末优化总结 章末优化总结知识网络构建章末综合检测知识网络构建课件27张PPT。第一节 晶体的常识学习目标
1.了解晶体的特点。
2.了解晶体与非晶体的本质差异。
3.了解晶胞的概念,能够计算晶胞中的粒子个数。 课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第一节 晶体的常识课前自主学案一、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异周期性有序有无无序2.获得晶体的途径熔融态气态凝华溶质3.晶体的特点各向异性熔、沸点高度有序性思考感悟
1.(1)晶体为什么有自范性?
(2)晶体一定是固体,固体一定是晶体吗?
【提示】 (1)晶体有自范性的本质原因是:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。
(2)固体不一定是晶体,如玻璃、橡胶等都是非晶体。二、晶胞
1.概念:描述晶体结构的____________。
2.结构
习惯采用的晶胞都是_______________,晶体是由无数晶胞_______________而成。
(1)无隙:相邻晶胞之间无任何________。
(2)并置:所有晶胞都是___________排列的,取向___________。
(3)所有晶胞的形状及内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。基本单元平行六面体无隙并置间隙平行相同思考感悟
2.由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目?
【提示】 不表示,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。课堂互动讲练晶体与非晶体的区别特别提醒:(1)晶体有规则的几何外形,但有规则几何外形的不一定是晶体。如玻璃、塑料等相关制品。
(2)同一物质有时是晶体,也有时是非晶体。如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2011年黄冈高二检测)下列叙述中,正确的是( )
A.具有规则几何外形的固体一定是晶体
B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形
C.具有各向异性的固体一定是晶体
D.粉末状的固体肯定不是晶体【解析】 晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在微观空间是否按一定规律做周期性重复排列。晶体所具有的规则几何外形、各向异性和特定的对称性是其内部粒子规律性排列的外部反映,因此B项错。有些人工加工而成的固体也具有规则几何外形和高度对称性,但不是晶体,如玻璃制品,所以A项错。具有各向异性的固体一定是晶体,C项正确。不管固体的颗粒大小如何,只要其组成粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列就属于晶体。
【答案】 C解析:选A。原子在三维空间里呈有序排列(选项B)、有自范性、有固定的熔点(选项C)、物理性质上体现各向异性、X-射线衍射图谱上有分明的斑点或明锐的谱线(选项D)等特征,都是晶体在各个方面有别于非晶体的体现。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系,如无定形碳也是金刚石、石墨的同素异形体,却属于非晶体。晶胞中粒子数目的计算——均摊法2.非长方体(正方体)晶胞中粒子视具体情况而定。
特别提醒:(1)晶胞中粒子个数的计算,其重要问题是正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。(2)对于独立原子构成的分子则不能
用均摊法。由金属原子M和非金属
原子N构成的气态团簇分子,如图
所示,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,
由于M、N原子并不存在共用关系,所以由气态团簇分子结构图可知,其分子式可由示意图查原子个数来确定,M原子共14个,N原子13个,即分子式为M14N13。
(3)晶体的晶胞不一定只是一个小立方体。例如食盐晶体的晶胞是由8个小立方体构成的大立方体。 如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构:试写出:(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________________________________________________________________________。(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________________________________________________________________________。
(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是________________________________________________________________________个。
【思路点拨】 根据均摊法确定一个晶胞中所含的原子数。【答案】 (1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8互动探究
(1)若乙晶胞的边长为a,则A与B的最短距离是多少?B与C的最短距离是多少?
(2)甲晶体中∠YXY为多少?(2)X与Y的位置关系类似于CH4分子中C与H之间的关系,C—H键之间的夹角为109°28′,故∠YXY为109°28′。课件32张PPT。第二节 分子晶体与原子晶体学习目标
1.掌握分子晶体、原子晶体的概念及结构特点。
2.掌握晶体类型与性质之间的关系。
3.了解氢键对物质物理性质的影响。 课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第二节 分子晶体与原子晶体课前自主学案一、分子晶体
1.结构特点
(1)构成微粒及微粒间的作用力分子分子间作用力(2)微粒堆积方式
①若分子间只有范德华力,则分子晶体有_______________特征,即每个分子周围有______个紧邻分子。
②若分子间含有其他作用力,如氢键。由于氢键具有___________,使分子不能采取密堆积的方式,则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。如冰中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。分子密堆积12方向性2.属于分子晶体的物质
(1)所有____________________,如H2O、NH3、CH4等。
(2)部分非金属单质,如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等。
(3)部分_________________,如CO2、P4O6、P4O10、SO2等。
(4)几乎所有的_______,如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。
(5)绝大多数有机物的晶体,如苯、乙醇。非金属氢化物非金属氧化物酸二、原子晶体
1.结构特点
(1)构成微粒及微粒间的作用力原子共价键(2)微粒堆积方式:
整块晶体是一个三维的_____________结构,不存在单个小分子,是一个“巨分子”,又称_______________。
2.属于原子晶体的物质
(1)某些______________,如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等。
(2)某些___________________,如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。共价键网状共价晶体非金属单质非金属化合物思考感悟
(1)含有共价键的晶体都是原子晶体吗?
(2)SiO2是二氧化硅的分子式吗?
【提示】 (1)原子晶体中都有共价键,但含有共价键的不一定是原子晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。
(2)二氧化硅为原子晶体,晶体中不存在单个分子,其化学式为Si与O的最简个数比,而不是分子式。课堂互动讲练分子晶体与原子晶体的比较特别提醒:分子晶体熔化时一定会破坏范德华力,有一些晶体还破坏氢键,如冰的熔化。还有少数晶体会破坏共价键,如S8晶体熔化时,除破坏范德华力外,S8分子也会分解,破坏共价键。 下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2
④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫磺和碘
A.①②③ B.④⑤⑥
C.③④⑥ D.①③⑤【解析】 本题考查了化学键的类型与晶体类型的判断。解题时应注意化学键类型的判断。属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫磺和碘。属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成,稀有气体为单原子分子,分子间不存在化学键。
【答案】 C【规律方法】 判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有:
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子,质点间的作用是共价键;分子晶体的构成粒子是分子,质点间的作用是范德华力。
(2)记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有:某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。(3)依据晶体的熔、沸点判断:原子晶体熔、沸点高,常在1000 ℃以上;分子晶体熔、沸点低,常在几百度以下至很低的温度。
(4)依据导电性判断:分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、晶体锗是半导体。
(5)依据硬度和机械性能判断:原子晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。变式训练1 (2011年黄冈高二检测)下列说法正确的是( )
A.原子晶体中只存在非极性共价键
B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl的熔点高于HF
C.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂
D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物解析:选C。原子晶体中可能存在非极性共价键,也可能存在极性共价键,如SiO2、SiC等,A不正确;HF晶体中存在氢键,熔点高于HCl晶体,B不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C正确;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D不正确。分子晶体和原子晶体熔、沸点比较1.不同类型的晶体:原子晶体>分子晶体。
2.同一类型的晶体
(1)分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。(2)原子晶体
晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。 (2011年黄石高二检测)据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知:①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构;②N—N键的键能为167 kJ·mol-1。请回答下列问题。
(1)N60分子组成的晶体为________晶体,其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”),原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。(2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是________________________________________________________________________
kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol-1),表明稳定性N60________(填“>”、“<”或“=”)N2。
(3)由(2)列举N60的用途(举一种)
________________________________________________________________________。【思路点拨】(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。
【答案】 (1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高
(2)13230 <
(3)N60可作高能炸药【误区警示】 比较分子晶体熔、沸点高低时,要充分考虑影响分子晶体熔、沸点的各种因素,如相对分子质量对组成和结构都相似的分子晶体熔、沸点的影响,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高;在同分异构体中,支链越多,熔、沸点越低。不要漏了氢键的影响,氢键的存在使得相应的氢化物的熔、沸点比同族元素氢化物的熔、沸点高得多。变式训练2 下列分子晶体,关于熔、沸点高低叙述中,正确的是( )
A.Cl2>I2
B.SiCl4>CCl4
C.NH3<PH3
D.C(CH3)4>CH3(CH2)3CH3解析:选B。比较物质熔、沸点,先搞清该物质属于哪一类晶体,再分析决定晶体熔、沸点的因素。A、B选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高;C选项属于有氢键存在但分子结构相似的情况,存在氢键的熔、沸点高;D选项属于相对分子质量相同,但分子结构不同的情况,支链越多的熔、沸点越低。课件33张PPT。第三节 金属晶体学习目标
1.了解金属键的含义——“电子气”理论。
2.能用金属键理论解释金属的物理性质。
3.了解金属晶体的原子堆积模型。 课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第三节 金属晶体课前自主学案一、金属键与金属晶体
1.金属键
(1)概念:金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“_________”,被所有原子共用,从而把所有______________维系在一起。
(2)成键微粒是_____________和_____________。价电子电子气金属原子金属阳离子自由电子思考感悟
1.试分析比较金属键和共价键、离子键的异同点。
【提示】 相同点:三种化学键都是微粒间的电性作用。
不同点:共价键是相邻两原子间的共用电子对;离子键是原子得失电子形成阴、阳离子,阴、阳离子间产生静电作用;金属键是金属离子与自由电子的静电引力、金属离子之间的电性斥力的综合作用。2.金属晶体
(1)在金属晶体中,原子间以__________相结合。
(2)金属晶体的性质:优良的________、________和_________。金属键导电性导热性延展性(3)用电子气理论解释金属的性质。相对滑动排列方式定向移动思考感悟
2.(1)金属晶体都是纯净物吗?
(2)金属导电与电解质溶液导电有什么区别?
【提示】 (1)金属晶体包括金属单质及其合金。
(2)金属导电的微粒是电子,电解质溶液导电的微粒是阳离子和阴离子;金属导电过程不生成新物质,属物理变化,而电解质导电的同时要在阴、阳两极生成新物质,属于化学变化,故二者导电的本质是不同的。二、金属晶体的原子堆积模型
1.二维空间模型
(1)非密置层
配位数为___,如图所示:4(2)密置层
配位数为____,如图所示:62.三维空间模型
(1)非密置层在三维空间堆积
①简单立方堆积
相邻非密置层原子的原子核在______________的堆积,空间利用率太低,只有金属_____采用这种堆积方式。同一直线上Po②体心立方堆积
将上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中,并使非密置层的原子稍稍分离。这种堆积方式所得的晶胞是一个含有两个原子的立方体,一个原子在立方体的________,另一个原子在立方体的__________,其空间的利用率比简单立方堆积_______,碱金属属于这种堆积方式。顶角中心高(2)密置层在三维空间堆积
①六方最密堆积
如图所示,按ABABABAB……的方式堆积。②面心立方最密堆积
如图所示,按ABCABCABC……的方式堆积。思考感悟
3.金属晶体采用密堆积的原因是什么?
【提示】 由于金属键没有饱和性和方向性,金属原子能从各个方向互相靠近,从而导致金属晶体最常见的结构形式是堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间。课堂互动讲练金属键1.概念
金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属阳离子与自由电子之间存在着强烈的相互作用,叫金属键。
2.金属键强弱的比较
金属键的强度主要决定于金属元素的原子半径和价电子数,原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱,原子半径越小,价电子数越多,金属键越强。3.金属键对物质性质的影响
金属原子的价电子越多,原子半径越小,金属离子与自由电子的作用力越强,金属键越强,晶体的熔、沸点越高。
特别提醒:金属晶体的熔点差别很大,有的在常温下是液体,而铁、钨等金属熔点很高。这是金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别。 (2011年武汉高二检测)下列有关金属键的叙述错误的是( )
A.金属键没有饱和性和方向性
B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
C.金属键中的电子属于整块金属
D.金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关【解析】 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子所共用,从而把所有的金属原子维系在一起,故金属键无饱和性和方向性;金属键中的电子属于整块金属共用;金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈作用,既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用,也存在金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用;金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。
【答案】 BD.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键
解析:选A。金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了可见光,又把各种波长的光再发射出来,因此金属一般显银白色。金属导电性正是由于金属原子之间共享了价电子,才使得金属晶体中有了自由移动的电子,也才能在外电场的作用下使电子作定向移动形成电流。C和D均正确。金属晶体1.金属晶体的性质
(1)导电性
金属晶体中存在许多自由电子,这些自由电子的运动是没有方向性的,但在外加电场的作用下,自由电子就会发生定向移动形成电流,所以金属容易导电。
(2)导热性
自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换,从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分,使整块金属达到相同的温度。(3)延展性
大多数金属具有较好的延展性,与金属离子和自由电子之间的较强作用有关。当金属受到外力时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性,受到外力后,相互作用没有被破坏,金属虽然发生了形变但不会导致断裂。(4)颜色
由于金属原子以最紧密堆积状态排列,内部存在自由电子,所以当光辐射到它的表面上时,自由电子可以吸收所有频率的光,然后很快释放出各种频率的光,这就使得绝大多数金属呈现银灰色以至银白色光泽。而金属在粉末状态时,金属的晶面取向杂乱,晶格排列不规则,吸收可见光后辐射不出去,所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。2.金属熔、沸点高低的比较
(1)同周期金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。
(2)同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。
(3)合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。
(4)金属晶体熔点差别很大,如汞常温为液体,熔点很低(-38.9 ℃),而铁等金属熔点很高(1535 ℃)。3.金属晶体的原子堆积模型特别提醒:(1)金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但金属键并没有被破坏;
(2)金属晶体中只有金属阳离子,无阴离子;
(3)原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如金属钨的熔点就高于一般的原子晶体;
(4)分子晶体的熔点不一定就比金属晶体的低,如汞常温下是液体,熔点很低。 物质结构理论指出:金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用,叫金属键。金属键越强,其金属的硬度越大,熔、沸点越高。根据研究表明,一般来说,金属原子半径越小,价电子数越多,则金属键越强。由此判断下列说法错误的是( )
A.镁的硬度大于铝
B.镁的熔、沸点高于钙
C.镁的硬度大于钾
D.钙的熔、沸点高于钾【思路点拨】 解答本题时要注意以下两点:
(1)金属晶体熔、沸点高低决定于金属键的强弱。
(2)金属阳离子所带电荷越多,半径越小,金属键越强。
【解析】 此题考查的是金属晶体的性质,如硬度和熔、沸点的比较。比较依据:看价电子数和原子半径,价电子数:Mg
K,KAl,MgCa,综合分析,镁的硬度小于铝;镁的熔、沸点高于钙;镁的硬度大于钾;钙的熔、沸点高于钾。故A错误。
【答案】 A【规律方法】 金属晶体的熔点变化规律
金属晶体熔点变化差别较大。如:汞在常温下是液体,熔点很低(-38.9 ℃),而铁等金属熔点很高(1535 ℃)。这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别。(1)一般情况下(同类型的金属晶体),金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少决定。 阳离子半径越小,所带的电荷数越多,自由电子越多,相互作用力就越大,熔点就会相应升高。例如:熔点KNa>K>Rb>Cs。
(2)一般合金的熔、沸点比各成分金属的熔、沸点低。变式训练2 按下列四种有关性质的叙述,可能属于金属晶体的是( )
A.由分子间作用力结合而成,熔点低
B.固体或熔融后易导电,熔点在1000 ℃左右
C.由共价键结合成网状结构,熔点高
D.固体和熔融状态不导电,但溶于水后可能导电
解析:选B。A为分子晶体,B中固体能导电,熔点在1000 ℃左右,不是很高应为金属晶体,C为原子晶体,D为分子晶体。课件38张PPT。第四节 离子晶体学习目标
1.了解离子晶体的结构特点。
2.能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。
3.了解晶格能的含义及其应用。 课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第四节 离子晶体课前自主学案一、离子晶体
1.结构特点阳离子阴离子离子键2.决定晶体结构的因素半径比电荷比离子键3.性质
熔、沸点_______,硬度_______,难溶于有机溶剂。较高较大思考感悟
1.离子晶体中存在共价键吗?
【提示】 有些离子晶体如NaOH、NH4Cl、Na2SO4中存在共价键,有些离子晶体中不存在共价键如NaCl、MgO等。二、晶格能
1.概念
_____________形成1摩离子晶体__________的能量,通常取_________,单位为___________。
2.影响因素
3.晶格能对离子晶体性质的影响
晶格能越大,形成的离子晶体越________,而且熔点越_______,硬度越________。气态离子释放正值kJ·mol-1越多越小稳定高大思考感悟
2.NaCl与KCl,NaCl与MgCl2哪一个晶格能更大?
【提示】 r(Na+)r(Mg2+),所以MgCl2的晶格能大于NaCl。课堂互动讲练离子晶体及常见的类型1.离子键
(1)定义:阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。
(2)成键元素:活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba等,主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素(如F、Cl、Br、O等,主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素)相互结合时多形成离子键。(3)成键原因:活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子,活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时,电子发生转移,分别形成阳、阴离子,再通过静电作用形成离子键。
(4)离子键只存在于离子化合物中。
(5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。2.离子晶体
(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性,故离子键没有方向性。只要条件允许,阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子,同样,阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子,故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知,在离子晶体中阴、阳离子半径越小,所带电荷数越多,离子键越强。
(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比,而不是表示分子的组成。3.几种离子晶体模型
(1)NaCl型晶体结构模型(左下图):配位数为6。
①在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着6个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。
②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个,每个Na+周围与它最近且等距的Cl-有6个。(2)CsCl型晶体结构模型(右下图):配位数为8。
①在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。
②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻,每个Cs+与8个Cl-等距离相邻。 (2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体:A.SiO2(水晶);B.冰醋酸;C.氧化镁;D.白磷;E.晶体氩;F.氯化铵;G.铝;H.金刚石。
用序号回答下列问题:
(1)属于原子晶体的化合物是________,直接由原子构成的晶体是________,直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是________,含有共价键的离子晶体是________,属于分子晶体的单质是________。
(3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是________。受热熔化后化学键不发生变化的是________,需克服共价键的是________。
【思路点拨】 判断晶体类型需要注意以下两点:
(1)晶体的构成微粒。
(2)微粒间的相互作用力。【答案】 (1)A A、E、H E (2)B F D、E
(3)B、C、F B、D、E A、H互动探究
(1)上述物质中均含有化学键吗?
(2)B与F所含化学键类型是否相同?
【提示】 (1)不是,稀有气体为单原子分子,分子内无化学键。(2)B项冰醋酸分子中的化学键为共价键,而F项所含化学键为离子键、共价键、配位键。所以两者所含化学键类型不同。【规律方法】 判断晶体类型的方法
判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质:
(1)在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。如H2O、H2等。对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。
(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如:NaCl熔融后电离出Na+和Cl-,能自由移动,所以能导电。(3)有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
(4)易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是,对于教材上每种晶体类型的例子,同学们一定要认真掌握其结构,把握其实质和内涵,在解题中灵活运用。变式训练1 如图,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表Cl-的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶体结构示意图。
(2)晶体中,在每个Na+的周围与它最接近的且距离相等的Na+共有________个。
(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na+或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有,一个晶胞中Cl-的个数等于________,即________(填计算式);Na+的个数等于________,即________(填计算式)。解析:(1)如图所示答案:(1)离子晶体的性质1.熔、沸点
具有较高的熔、沸点,难挥发。离子晶体中,阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键),要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能量。因此,离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。
2.硬度
硬而脆。离子晶体中,阴、阳离子间有较强的离子键,离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。3.导电性
不导电,但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中,离子键较强,阴、阳离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。当升高温度时,阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力,成为自由移动的离子,在外加电场的作用下,离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时,阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子),在外加电场的作用下,阴、阳离子定向移动而导电。4.溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中,难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时,水分子对离子晶体中的离子产生吸引,使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体,变成在水中自由移动的离子。
特别提醒:化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成,但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化,如食盐熔化会破坏离子键,食盐结晶过程会形成离子键,但均不是化学变化过程。 (2011年北京东城区高二检测)现有几组物质的熔点(℃)的数据:据此回答下列问题:
(1)A组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是______(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________。(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为:NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因解释为:________________________________________________________________________。【解析】 通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质,应用氢键解释HF的熔点反常,利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。
【答案】 (1)原子 共价键 (2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)
(4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)(1)A组与C组熔点差别较大的原因是什么?
(2)B组与D组的组成微粒分别是什么?微粒间的作用力是什么?
【提示】 (1)A组的微粒间的作用力是共价键,C组的微粒间的作用力为分子间作用力,因共价键>分子间作用力,所以A组的熔点高于C组。
(2)B组的组成微粒为金属阳离子和自由电子,两者之间的作用力为金属键。D组的组成微粒为阳离子和阴离子,两者之间的作用力为离子键。【规律方法】 晶体熔、沸点高低的判断
(1)不同类型晶体的熔、沸点:原子晶体>离子晶体>分子晶体;金属晶体(除少数外)>分子晶体;金属晶体熔、沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞(常温下是液体)。
(2)同类型晶体的熔、沸点:
①原子晶体:结构相似,半径越小,键长越短,键能越大,熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶体硅。②分子晶体:组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。
③金属晶体:所带电荷数越大,原子半径越小,则金属键越强,熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。
④离子晶体:离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。如KF>KCl>KBr>KI。变式训练2 比较下列几组晶体熔、沸点的高低顺序。
(1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰
(2)石英晶体、铝硅合金、冰
(3)CaO、KI、KCl
(4)F2、Cl2、Br2、I2解析:金刚石、晶体硅都属于原子晶体,C原子半径比Si原子半径小,键能大,金刚石熔点比晶体硅的高,原子晶体>离子晶体>分子晶体,故金刚石>晶体硅>氯化钠>干冰;石英为原子晶体,熔点较高,并且合金的熔点比任一组分熔点都低,故冰<铝硅合金<金属铝<石英晶体;CaO、KCl、KI为离子晶体,熔点:CaO>KCl>KI;F2、Cl2、Br2、I2单质为分子晶体,熔点高低与相对分子质量大小有关,相对分子质量越大,熔点越高,故熔点高低顺序为:I2>Br2>Cl2>F2。答案:(1)金刚石>晶体硅>氯化钠>干冰
(2)石英晶体>铝硅合金>冰
(3)CaO>KCl>KI
(4)I2>Br2>Cl2>F2