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文檔簡介
1、復習總結離子晶體、分子晶體和原子晶體 在學習中要加強對化學鍵中的非極性鍵、極性鍵、離子鍵、晶體類型及結構的認識與理解;在掌握微粒半徑遞變規律的基礎上,分析離子晶體、原子晶體、分子晶體的熔點、沸點等物理性質的變化規律;并在認識晶體的空間結構的過程中,培養空間想象能力及思維的嚴密性和抽象性。同時,關于晶體空間結構的問題,很容易與數學等學科知識結合起來,在綜合題的命題方法具有廣闊的空間,因此,一定要把握基礎、領會實質,建立同類題的解題策略和相應的思維模式。一、晶體固體可以分為兩種存在形式:晶體和非晶體。晶體的分布非常廣泛,自然界的固體物質中,絕大多數是晶體。氣體、液體和非晶體在一定條件下也可轉變為晶
2、體。晶體是經過結晶過程而形成的具有規則的幾何外形的固體。晶體中原子或分子在空間按一定規律周期性重復的排列,從而使晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的,而且具有固定的熔點和規則的幾何外形。 NaCl晶體結構 食鹽晶體 C60分子二、晶體結構1幾種晶體的結構、性質比較類型離子晶體原子晶體分子晶體構成微粒陰、陽離子原子分子相互作用離子鍵共價鍵分子間作用力硬度較大很大很小熔沸點較高很高很低導電性溶液或熔化導電一般不導電不導電溶解性一般易溶于水難溶水和其他溶劑相似相溶典型實例NaCl、KBr等金剛石、硅晶體、SiO2、SiC單質:H2、O2等化合物:干冰、H2SO42幾種典型的晶體結構:(1)NaCl晶體
3、(如圖1):每個Na+周圍有6個Cl-,每個Cl-周圍有6個Na+,離子個數比為1:1。(2)CsCl晶體(如圖2):每個Cl-周圍有8個Cs+,每個Cs+周圍有8個Cl-;距離Cs+最近的且距離相等的Cs+有6個,距離每個Cl-最近的且距離相等的Cl-也有6個,Cs+和Cl-的個數比為1:1。(3)金剛石(如圖3):每個碳原子都被相鄰的四個碳原子包圍,以共價鍵結合成為正四面體結構并向空間發展,鍵角都是10928,最小的碳環上有六個碳原子。 (4)石墨(如圖4、5):層狀結構,每一層內,碳原子以正六邊形排列成平面的網狀結構,每個正六邊形平均擁有兩個碳原子。片層間存在范德華力,是混合型晶體。熔點
4、比金剛石高。 (5)干冰(如圖6):分子晶體,每個CO2分子周圍緊鄰其他12個CO2分子。(6)SiO2 :原子晶體,空間網狀結構,Si原子構成正四面體,O原子位于兩個Si原子中間。(SiO2晶體中不存在SiO2分子,只是由于Si原子和O原子個數比為12,才得出二氧化硅的化學式為SiO2) 紫水晶 大水晶二氧化硅晶體模型3離子晶體化學式的確定確定離子晶體的化學式實際上是確定晶體中粒子個數比。其方法如下:(1)處于頂點的粒子,同時為8個晶胞所共有,每個粒子有1/8屬于該晶胞。(2)處于棱上的粒子同時為4個晶胞共有,每個粒子有1/4屬于該晶胞。(3)處于面心上的粒子,同時為2個晶胞共有,每個粒子有
5、1/2屬于該晶胞。(4)處于晶胞體心的粒子,則完全屬于該晶胞。4根據物質的物理性質判斷晶體的類型(1)在常溫下呈氣態或液態的物質,其晶體應屬于分子晶體(Hg除外),如H2O、H2 等。對于稀有氣體,雖然構成物質的微粒為原子,但應看作單原子分子,因為微粒間的相互作用力是范德華力,而非共價鍵。(2)在熔融狀態下能導電的晶體(化合物)是離子晶體。如:NaCl熔融后電離出Na和Cl,能自由移動,所以能導電。(3)有較高的熔、沸點,硬度大,并且難溶于水的物質大多為原子晶體,如晶體硅、二氧化硅、金剛石等。(4)易升華的物質大多為分子晶體。三、分子間作用力和氫鍵1分子間作用力分子間作用力又叫范德華力,是分子
6、與分子之間微弱的相互作用,它不屬于化學鍵范疇。分子間作用力廣泛存在于分子與分子之間,由于相互作用很弱,因此只有分子與分子充分接近時,分子間才有作用力。2氫鍵氫鍵是在分子間形成的,該分子中必須含有氫原子,且另一種原子吸引電子的能力很強(具體有F、O、N三種元素),只有這樣才能形成氫鍵。常見的能形成氫鍵的分子主要有HF、H2O、NH3等。氫鍵的實質也是靜電作用,氫鍵的強度比分子間作用力稍強,但比化學鍵弱的多,它仍不屬于化學鍵范疇。氫鍵對物質熔、沸點的影響結果是使物質的熔點和沸點均升高。例如H2O和H2S的組成與結構相似,相對分子質量H2SH2O,若僅以分子間作用力論,H2S的熔、沸點應大于H2O,
7、可實際上H2O在常溫狀態下是液態,而H2S在通常狀態下是氣態,說明H2O的熔、沸點比H2S高,原因就是H2O分子中存在HO鍵。四、物質的熔沸點比較及規律(1)不同類型的晶體,一般來講,熔沸點按原子晶體離子晶體分子晶體。(2)由共價鍵形成的原子晶體中,原子半徑越小的,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔、沸點越高。如熔點:金剛石石英碳化硅晶體硅。(3)離子晶體比較離子鍵的強弱。一般地說,陰、陽離子的電荷數越多,離子半徑越小,則離子間的作用就越強,其離子晶體的熔沸點就越高,如熔點:MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶體:組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,熔沸點越高;如Cl2Br2N2。復習
8、總結金屬晶體 主要內容金屬晶體的結構;運用金屬晶體的結構解釋金屬晶體的一些物理性質。要點精析 幾種金屬晶體結構1.晶體結構:金屬原子結構的共同特征是:最外層電子數較少,一般在4個以下;原子半徑較大。這種結構特點使其原子易失去價電子而變成金屬離子,釋放出的價電子在整個晶體中可以自由運動,被稱為“自由電子”。它不再屬于哪個或哪幾個指定的金屬離子,而是整塊金屬的“集體財富”,它們在整個晶體內自由運動,所以有人描述金屬內部的實際情況是“金屬離子沉浸在自由電子的海洋中”,這種描述正是自由電子的特征決定的。金屬陽離子與自由電子之間存在著較強的作用,因而使金屬離子相互結合在一起,形成金屬晶體。這種使金屬陽離
9、子和自由電子吸引膠合在一起的作用力,稱為金屬鍵。通過金屬離子與自由電子之間的較強作用形成的單質晶體,叫做金屬晶體。汞在常溫下是液態,但汞仍然是金屬,冷卻到其熔點以下,它可形成晶體,晶體的類型依舊是金屬晶體。金屬晶體結構中,金屬原子一層一層緊密地堆積著排列。離子晶體和分子晶體的結構是最小重復單元(又叫晶胞)在空間的無限延伸;原子晶體的結構是原子形成的空間網狀結構;金屬晶體的結構是金屬原子一層一層的緊密堆積。 2、金屬的物理性質 金屬在常溫下,一般大多都是晶體(除汞外),有金屬光澤、不透明、容易導電、導熱、有延展性。理解這些物理性質的時候要把握好共性與特殊性,如金屬一般有金屬光澤,但銅是紅色的、鉛
10、是藍白色的、金是黃色的等。同時要把握好物理性質與金屬晶體結構的關系:導電性:自由電子在外加電場作用下定向移動。金屬晶體的導電性與金屬晶體中自由電子有關在外加電場條件下,自由電子定向運動而形成電流。金屬晶體在固態時能導電,是因為自由電子定向移動而形成電流。離子晶體在固態時則不能導電,因為此時陰、陽離子不能自由移動,在熔融或水溶液狀態下,陰、陽離子可自由移動,離子晶體才能導電。不同的金屬有不同的導電能力,導電性最強的三種金屬依次是Ag、Cu、Al。導熱性:自由電子受熱運動速率加快,碰撞中能夠傳遞熱量。金屬的導熱性其實也與自由電子有關,自由電子在運動時經常跟金屬離子相碰撞,發生能量的交換。當某部分金
11、屬受熱時,獲得能量的自由電子會發生運動和碰撞將能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分,最后使整塊金屬的溫度趨于一致。金屬的導熱性可解釋冬天時金屬制品比木制品更“涼”的現象,原因是當人接觸到金屬時,金屬很快就將熱量從人體導到環境中;當人接觸到木制品時,因木制品是熱的不良導體,從而不易將人體熱量導出。有延展性:外力作用下,金屬原子會因層與層之間相對滑動而變形,但并不改變金屬微粒間的相互作用,只發生形變而不致斷裂變形。延展性事實上是延性和展性的合稱。延性是指拉成細絲,展性是指軋成薄片。金屬具有延展性是因為金屬在外力的作用下,金屬晶體內的原子層發生錯動,但由于金屬離子與自由電子的作用沒有方向性,從而這種作
12、用仍能保持,不致斷裂。不同的金屬有不同的延展性,延展性較好的是金,例如,1g黃金能拉成長度為3.2km的細絲,也可壓成厚度為1104mm的薄片。離子晶體為何無延展性?離子晶體內部陰、陽離子按一定規律交錯排列,當離子晶體在外力作用下發生錯動時,陽離子和陽離子互相接近,陰離子和陰離子互相接近,產生排斥力,晶體沿著力的作用面破裂,故離子晶體沒有延展性。以熔、沸點為例可以看出金屬晶體的差別。金屬晶體的熔、沸點可能較低,如Hg,常溫時是液態,也可能很高,如W,可達三千多度。金屬原子的價電子越多,原子半徑越小,金屬離子與自由電子的作用力就越強,晶體的熔、沸點就越高;反之越低。例如,熔、沸點:NaMgKNa
13、K合金。3、四種晶體的比較晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體定義陰陽離子間通過離子鍵形成的晶體分子間通過分子間作用力形成的晶體相鄰原子間通過共價鍵結合而成的立體網狀的晶體由金屬陽離子和自由電子間相互作用形成的晶體構成粒子陰、陽離子分子原子金屬離子、自由電子粒子間作用力離子鍵分子間力共價鍵金屬鍵代表物NaCl,NaOH,MgSO4干冰,I2,P4,H2O金剛石,SiC,晶體硅,SiO2鎂、鐵、金、鈉物理性質硬度較大,熔點、沸點較高,多數易溶于水等極性溶劑;熔化或溶于水時能導電。硬度小,熔點、沸點低;相似相溶;熔化時不導電。硬度大,熔點、沸點高;難溶解;有的能導電,如晶體硅,但金剛石不導電。
14、硬度差異較大,熔點、沸點差異較大,難溶于水(鈉、鈣等與水反應);晶體導電,熔化時也導電決定熔點、沸點主要因素離子鍵強弱分子間作用力大小共價鍵強弱金屬鍵強弱例題解析-金屬晶體1、金屬晶體結構與物理性質關系例1. 金屬鈉能導電、導熱、具有延展性,而氯化鈉通常沒有上述性質,為什么?分析物質的性質與其內部結構密切相關,解答本題時,應從金屬鈉和氯化鈉所屬晶體的結構不同去分析。金屬鈉屬于金屬晶體,在鈉晶體中存在鈉離子與自由電子間的較強的相互作用。在外電場作用下金屬鈉中的自由電子作定向運動,形成電流,所以鈉易導電。同樣是自由電子的作用,可以引起自由電子與金屬離子之間的能量交換或當金屬受外力作用時,金屬晶體中
15、各原子層會發生相對滑動,產生形變。因此,鈉有導電、導熱、延展性。氯化鈉屬于離子晶體,晶體中由于陰、陽離子間存在著靜電作用,使陰、陽離子不能發生自由移動,因而氯化鈉晶體就沒有上述這些性質。2、金屬晶體中的粒子例2在單質的晶體中一定不存在的粒子是( )A、原子 B、分子 C、陰離子 D、陽離子分析單質晶體可能有:硅、金剛石原子晶體,P、S、Cl2分子晶體,Na、Mg金屬晶體,在這些晶體中,構成晶體的粒子分別是原子、分子、金屬離子和自由電子。因此A、B、D不符合選項。C中陰離子只存在于離子晶體中,構成離子晶體的粒子是陰、陽離子,所以離子晶體不可能形成單質晶體。正確答案C3、各晶體熔、沸比較例3下列晶
16、體中,熔點最高的化合物是( )A、金剛石B、食鹽 C、石英 D、鋁分析上述四種物質中,屬化合物的只有食鹽(NaCl)和石英(SiO2),因此熔點的比較只限于此兩種物質。石英為原子晶體,食鹽屬離子晶體,所以石英的熔點要比食鹽高。正確答案C4構成晶體的基本粒子及其相互間的作用例4(2000全國)下列每組物質發生狀態變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是( )A食鹽和蔗糖熔化B鈉和硫熔化C碘和干冰升華D二氧化硅和氧化鈉熔化分析根據構成晶體的粒子種類以及它們之間的相互作用不同來判斷A:食鹽為離子晶體,熔化時破壞的是離子鍵;蔗糖為分子晶體,熔化時破壞的是分子間作用力B:鈉為金屬晶體,熔化時破壞的是金屬鍵;硫為分子晶體,熔化時克服分子間作用力C:碘和干冰同為分子晶體,熔化時克服分子間作用力D:二氧化硅為原子晶體,熔化時破壞的是共價鍵;氧化鈉為離子晶體,熔化時破壞的是離子鍵A、B、D選項中各對物質均不屬于同類晶體,其粒子間的相互作用也就不屬于同一類型選項C中碘和干冰均屬于分
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