高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 晶體結(jié)構(gòu) (2) ppt.pptVIP

高三化學(xué)總復(fù)習(xí) 基本理論 晶體結(jié)構(gòu) 觀察1細(xì)細(xì)品味 慢慢數(shù)數(shù) 面數(shù)頂點(diǎn)數(shù)棱數(shù) 612123030 探索1好好想想 找出聯(lián)系 4 4 66 8 128 6 1212 20 3020 12 30 規(guī)律1總結(jié)歸納 敘述規(guī)律 面數(shù) 頂點(diǎn)數(shù) 棱數(shù) 2 歐拉定律 適用范圍 凸多面體 4681220 4862012 觀察2各種正多面體中每條棱被幾個(gè)面共用 探索2各種正多面體中二面角的度數(shù)必須滿足什么條件 每條棱被2個(gè)面共用 雙面角 資料 70 32 90 109 28 116 34 138 12 規(guī)律2 凸多面體雙面角必小于180 觀察3面的邊數(shù)會(huì)聚于頂點(diǎn)的棱數(shù) 33435 探索3正多面體每一個(gè)面只能是正三角形或正方形或正五邊形 可否是正六邊形或正七邊形等 為什么 規(guī)律3 凸多面體每一個(gè)頂點(diǎn)的面角之和必須小于360 正多面體每一個(gè)面只能是正三角形或正方形或正五邊形 頂點(diǎn)的面角之和 3 60 3 90 4 60 3 108 5 60 34353 sf6是一種無(wú)色氣體 具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性 可用于滅火 sf6的分子結(jié)構(gòu)下圖所示 呈正八面體型 如果f元素有兩種穩(wěn)定的同位素 則sf6的不同分子種數(shù)為 分析設(shè)f元素兩種穩(wěn)定的同位素為a和b 則6個(gè)f原子的組合有幾種 a6a5ba4b2a3b3a2b4ab5b6 它們?cè)谡嗣骟w頂點(diǎn)上的分布方式分別有幾種 1種1種 七種 10 2種2種2種 1種1種 等邊三角形 等腰直角三角形 想想 下圖是十二面體烷的空間構(gòu)型 寫出它的化學(xué)式并計(jì)算它的一氯取代物和二氯取代物的數(shù)目 化學(xué)式 c20h20 一氯取代物 1種 二氯取代物 5種 練練 單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種 參考下列數(shù)據(jù) 1 晶體硼的晶體類型屬于晶體 2 已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體 如圖所示 其中有二十個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn) 每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子 通過(guò)觀察圖形及推算得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由個(gè)硼原子構(gòu)成 共有個(gè)b b鍵 其中b b鍵的鍵角為 原子 12 30 60 想想 sic是原子晶體 其結(jié)構(gòu)類似金剛石 為c si兩原子依次相間排列的正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 如圖所示為兩個(gè)中心重合 各面分別平行的大小兩個(gè)正方體 其中心為一個(gè)硅原子 試在小正方體的頂點(diǎn)上畫出與該si最近的c的位置 在大正方體的棱上畫出與該si最近的si的位置 通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能 鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱 也可以估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 h 化學(xué)反應(yīng)的 h等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差 請(qǐng)回答下列問題 1 比較下列兩組物質(zhì)的熔點(diǎn)高低 填 或 sic si sicl4 sio2 2 右圖立方體中心的 表示硅晶體中的一個(gè)原子 請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用 表示出與之緊鄰的硅原子 3 工業(yè)上用高純硅可通過(guò)下列反應(yīng)制取 sicl4 g 2h2 g si s 4hcl g 該反應(yīng)的反應(yīng)熱 h kj mol 碘元素有多種價(jià)態(tài) 可以形成多種含氧陰離子ixoyn 由兩個(gè)io62 正八面體共用一個(gè)面形成的ixoyn 的化學(xué)式為a i2o94 b i2o106 c i2o118 d i2o1210 例 已知氯化鋁的熔點(diǎn)為90 2 02 105pa 但它在180 即開始升華 1 氯化鋁是 填 離子化合物 或 共價(jià)化合物 2 在500k和1 01 105pa時(shí) 它的蒸氣密度 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí) 為11 92g l 且已知它的結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵 氯化鋁的化學(xué)式為 結(jié)構(gòu)式為 3 無(wú)水氯化鋁在空氣中強(qiáng)烈地 發(fā)煙 其原因是 4 如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)判別氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物 例 已知lii晶體結(jié)構(gòu)為nacl型 實(shí)驗(yàn)測(cè)得li 和i 最鄰近的距離為3 02 10 10m 假定li 和i 都是剛性球 試回答下列各問 欲計(jì)算得到li 和i 的近似半徑 你還須做何假設(shè) 計(jì)算的li i 近似半徑 若用另一方法測(cè)得li 的半徑為6 0 10 11m 6 8 10 11m 試驗(yàn)證你的假設(shè)是否正確 由于離子間并非接觸 即 3 02 10 10 r r r 8 80 10 11m所以假設(shè)成立 解 由于陰陽(yáng)離子半徑為 接觸 半徑 所以還必須假設(shè)離子間相接觸 在上述假設(shè)下 聯(lián)想晶胞結(jié)構(gòu) 并取其一個(gè)面來(lái)觀察 得如右圖所示關(guān)系 在 abc中 因ac 2 3 02 10 10m 4r r 2 14 10 10m故r 8 80 10 11m 例 1 中學(xué)教材上圖示了nacl晶體結(jié)構(gòu) 它向三維空間延伸得到完美晶體 nio 氧化鎳 晶體的結(jié)構(gòu)與nacl相同 ni2 與最鄰近o2 的核間距離為a 10 8cm 計(jì)算nio晶體的密度 已知nio的摩爾質(zhì)量為74 7g mol 1 2 天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷 例如在某種nio晶體中就存在如右圖所示的缺陷 一個(gè)ni2 空缺 另有兩個(gè)ni2 被兩個(gè)ni3 所取代 其結(jié)果晶體仍呈電中性 但化合物中ni和o的比值卻發(fā)生了變化 某氧化鎳樣品組成為ni0 97o 試計(jì)算該晶體中ni3 與ni2 的離子數(shù)之比 六 晶體常見題型 一 求晶體化學(xué)式的確定 c 例1 西安市競(jìng)賽題 右圖所示晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓電 鐵電 電光等功能的晶體材料的最小結(jié)構(gòu)單元 晶胞 晶體內(nèi)與每個(gè) ti 緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是 各元素所帶電荷均已略去 a 8 bati8o12 b 8 bati4o9 c 6 batio3 d 3 bati2o3 例21987年2月 朱經(jīng)武教授等發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化物在90k下具有超導(dǎo)性 若該化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示 則該化合物的化學(xué)式可能為 a yba2cuo7 xb yba2cu2o7 xc yba2cu3o7 xd yba2cu4o7 x 計(jì)算晶胞中各原子數(shù) y 1ba 2cu 8 1 8 8 1 4 3 c 此題給出的是分子簇結(jié)構(gòu)而非晶體結(jié)構(gòu) 故只需數(shù)出原子的數(shù)目即可 均攤法是研究晶體結(jié)構(gòu)的常用方法 但要注意以下題型 已知物質(zhì)晶體類型的判斷依據(jù) 僅限于中學(xué)范圍 觀察有無(wú)金屬離子 若有 一般是離子晶體 觀察是否屬于 原子晶體 以上皆否定 則多數(shù)是分子晶體 例 下列性質(zhì)適合分子晶體的是 bc a 熔點(diǎn)1070 易溶于水 水溶液能導(dǎo)電 b 熔點(diǎn)10 31 液態(tài)不導(dǎo)電 水溶液能導(dǎo)電 c 能溶于cs2 熔點(diǎn)112 8 沸點(diǎn)444 6 d 熔點(diǎn)97 81 質(zhì)軟 導(dǎo)電 密度0 97g cm3 c 2 同種晶體 離子晶體 比較離子鍵強(qiáng)弱 離子半徑越小 電荷越多 熔沸點(diǎn)越高mgo mgcl2 nacl kcl kbr原子晶體 比較共價(jià)鍵強(qiáng)弱 看鍵能和鍵長(zhǎng) 金剛石 c 水晶 sio2 sic si分子晶體 比較分子間力1 組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí) 分子量越大熔沸點(diǎn)越高f2異戊烷 新戊烷金屬晶體 比較金屬鍵 熔沸點(diǎn)同族從上到下減小 同周期從左到右增大 li na k rb cs na mg al 物質(zhì)熔沸點(diǎn)的一般規(guī)律 1 不同晶型的熔沸點(diǎn) 原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體的熔沸點(diǎn)有的很高 如鎢 鉑等 有的則很低 如汞等 例1 右圖為nacl晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖 它向三維空間延伸得到完美晶體 試回答 1 一個(gè)nacl晶胞中有個(gè)na 有個(gè)cl 2 一定溫度下 用x射線衍射法測(cè)得晶胞的邊長(zhǎng)為acm 求該溫度下nacl晶體的密度 3 若nacl晶體的密度為 g cm3 則nacl晶體中na 與na十之間的最短距離是多少 8 1 8 6 1 2 4 1 12 1 4 4 m v n m v 58 5 4 na a3 二 晶體密度 粒子間距離的計(jì)算 例2 右圖為nacl晶胞結(jié)構(gòu) 已知fexo晶體晶胞結(jié)構(gòu)為nacl型 由于晶體缺陷 x值小于1 測(cè)知fexo晶體的密度為 5 71g cm3 晶胞邊長(zhǎng)為4 28 10 10m 1 fexo中的x值 精確至0 01 為 2 晶體雖的fen 分別為fe2 和fe3 在fe2 和fe3 的總數(shù)中 fe2 所占分?jǐn)?shù) 用小數(shù)表示 為 3 此晶體的化學(xué)式為 4 與某個(gè)fe2 或fe3 距離最近且距離相等的o2 離子圍成的空間幾何形狀是 5 在晶體中鐵元素的離子間最短距離為m 0 92 0 826 正八面體 3 03 10 10 fe0 762 fe0 163 o 例3 金晶體的最小重復(fù)單元 也稱晶胞 是面心立方 即在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)上各有一個(gè)金原子 各個(gè)面的面心上各有一個(gè)金原子 如圖 每個(gè)金原子被相鄰的晶胞共用 金原子的直徑為d 用na表示阿伏加德羅常數(shù) m表示金的摩爾質(zhì)量 1 金晶體中每個(gè)晶胞中含有個(gè)金原子 2 欲計(jì)算一個(gè)晶胞的體積 除假定金原子是剛性小球外 還應(yīng)假定 3 一個(gè)晶胞的體積是多少 4 金晶體的密度是多少 4 在立方體各個(gè)面的對(duì)角線上3個(gè)金原子彼此兩兩相切 三 晶體中點(diǎn) 線 面的關(guān)系 例1 c60是碳單質(zhì)家族中的新成員 已知每個(gè)碳原子與其它三個(gè)碳原子相連 請(qǐng)根據(jù)碳的成鍵方式計(jì)算c60分子中存在 條c c單鍵 條c c雙鍵 分析 碳原子的成鍵方式 每個(gè)碳原子通過(guò)4條共價(jià)鍵與其它原子成鍵 其成鍵方式圖為 由圖可以看出 每個(gè)c c單鍵為2個(gè)碳原子所擁有 故每個(gè)碳原子占有2 1 2 1條c c單鍵 分子中共有1 60 60條c c單鍵 每個(gè)c c雙鍵為2個(gè)碳原子所擁有 故每個(gè)碳原子占有1 1 2 1 2條c c雙鍵 分子中共有1 2 60 30條c c雙鍵 60 30 例2 石墨晶體的層內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖所示 每一層由無(wú)數(shù)個(gè)正六邊形構(gòu)成 則 1 平均每一個(gè)正六邊形所占的碳原子數(shù)為 2 石墨晶體每一層內(nèi)碳原子數(shù)與碳一碳化學(xué)鍵之比是 3 ng碳原子可構(gòu)成個(gè)正六邊形 每個(gè)碳原子為三個(gè)正六邊形共用 每個(gè)正六邊形的碳原子數(shù)為6 1 3 2 2 又每個(gè)正六邊形所占的c c鍵數(shù)為 6 1 2 3 碳原子數(shù)與碳一碳化學(xué)鍵之比是2 3 2 3 面數(shù)頂點(diǎn)數(shù)棱數(shù) 612123030 4 4 66 8 128 6 1212 20 3020 12 30 規(guī)律1總結(jié)歸納 敘述規(guī)律 面數(shù) 頂點(diǎn)數(shù) 棱數(shù) 2 歐拉定律 適用范圍 凸多面體 4681220 4862012 sf6是一種無(wú)色氣體 具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性 可用于滅火 sf6的分子結(jié)構(gòu)下圖所示 呈正八面體型 如果f元素有兩種穩(wěn)定的同位素 則sf6的不同分子種數(shù)為 分析設(shè)f元素兩種穩(wěn)定的同位素為a和b 則6個(gè)f原子的組合有幾種 a6a5ba4b2a3b3a2b4ab5b6 它們?cè)谡嗣骟w頂點(diǎn)上的分布方式分別有幾種 1種1種 七種 10 2種2種2種 1種1種 等邊三角形 等腰直角三角形 想想 下圖是十二面體烷的空間構(gòu)型 寫出它的化學(xué)式并計(jì)算它的一氯取代物和二氯取代物的數(shù)目 化學(xué)式 c20h20 一氯取代物 1種 二氯取代物 5種 練練 單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種 參考下列數(shù)據(jù) 1 晶體硼的晶體類型屬于晶體 2 已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體 如圖所示 其中有二十個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn) 每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子 通過(guò)觀察圖形及推算得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由個(gè)硼原子構(gòu)成 共有個(gè)b b鍵 其中b b鍵的鍵角為 原子 12 30 60 想想 sic是原子晶體 其結(jié)構(gòu)類似金剛石 為c si兩原子依次相間排列的正四面體型空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 如圖所示為兩個(gè)中心重合 各面分別平行的大小兩個(gè)正方體 其中心為一個(gè)硅原子 試在小正方體的頂點(diǎn)上畫出與該si最近的c的位置 在大正方體的棱上畫出與該si最近的si的位置 通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能 鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱 也可以估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 h 化學(xué)反應(yīng)的 h等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差 請(qǐng)回答下列問題 1 比較下列兩組物質(zhì)的熔點(diǎn)高低 填 或 sic si sicl4 sio2 2 右圖立方體中心的 表示硅晶體中的一個(gè)原子 請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用 表示出與之緊鄰的硅原子 3 工業(yè)上用高純硅可通過(guò)下列反應(yīng)制取 sicl4 g 2h2 g si s 4hcl g 該反應(yīng)的反應(yīng)熱 h kj mol 碘元素有多種價(jià)態(tài) 可以形成多種含氧陰離子ixoyn 由兩個(gè)io62 正八面體共用一個(gè)面形成的ixoyn 的化學(xué)式為a i2o94 b i2o106 c i2o118 d i2o1210 例 已知氯化鋁的熔點(diǎn)為90 2 02 105pa 但它在180 即開始升華 1 氯化鋁是 填 離子化合物 或 共價(jià)化合物 2 在500k和1 01 105pa時(shí) 它的蒸氣密度 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí) 為11 92g l 且已知它的結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵 氯化鋁的化學(xué)式為 結(jié)構(gòu)式為 3 無(wú)水氯化鋁在空氣中強(qiáng)烈地 發(fā)煙 其原因是 4 如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)判別氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物 一定壓強(qiáng)和溫度下 取兩份等體積氟化氫氣體 在35 和90 時(shí)測(cè)得其摩爾質(zhì)量分別為40 0g mol和20 0g mol 1 35 氟化氫的化學(xué)式為 2 不同溫度下摩爾質(zhì)量不同的可能原因是 1 hf 2 2 在較底溫度下hf以氫鍵結(jié)合而成 hf n 隨著溫度的升高 氫鍵不斷被破壞 例 已知lii晶體結(jié)構(gòu)為nacl型 實(shí)驗(yàn)測(cè)得li 和i 最鄰近的距離為3 02 10 10m 假定li 和i 都是剛性球 試回答下列各問 欲計(jì)算得到li 和i 的近似半徑 你還須做何假設(shè) 計(jì)算的li i 近似半徑 若用另一方法測(cè)得li 的半徑為6 0 10 11m 6 8 10 11m 試驗(yàn)證你的假設(shè)是否正確 由于離子間并非接觸 即 3 02 10 10 r r r 8 80 10 11m所以假設(shè)成立 解 由于陰陽(yáng)離子半徑為 接觸 半徑 所以還必須假設(shè)離子間相接觸 在上述假設(shè)下 聯(lián)想晶胞結(jié)構(gòu) 并取其一個(gè)面來(lái)觀察 得如右圖所示關(guān)系 在 abc中 因ac 2 3 02 10 10m 4r r 2 14 10 10m故r