2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)本章知識(shí)整合學(xué)案新人教版選修3

PAGE7-本章學(xué)問整合[本章學(xué)問體系][專題歸納拓展]一、四種晶體類型比較【例1】下列關(guān)于晶體的說法正確的是()①分子晶體中都存在共價(jià)鍵②在晶體中只要有陽離子就確定有陰離子③金剛石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶體的熔點(diǎn)依次降低④離子晶體中只有離子鍵沒有共價(jià)鍵，分子晶體中確定沒有離子鍵⑤CaTiO3晶體中(晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示)每個(gè)Ti4＋和12個(gè)O2－相緊鄰⑥SiO2晶體中每個(gè)硅原子與兩個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合⑦晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定⑧氯化鈉熔化時(shí)離子鍵被破壞A．①②③⑥ B．①②④C．③⑤⑦ D．③⑤⑧【解析】稀有氣體的晶體內(nèi)不含化學(xué)鍵；金屬晶體中含陽離子和自由電子，無陰離子；離子晶體內(nèi)可能有共價(jià)鍵；SiO2晶體中每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合；分子的穩(wěn)定性由共價(jià)鍵的鍵能確定，與分子間作用力無關(guān)。【答案】D二、推斷晶體類型的方法如何依據(jù)題目信息快速推斷晶體的類型呢？駕馭常見推斷晶體類型的方法是制勝的法寶?，F(xiàn)將常用的推斷晶體類型的方法歸納如下：1．依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力推斷原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間作用力是共價(jià)鍵；分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間作用力是分子間作用力(范德華力和氫鍵)；金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬離子和自由電子，微粒間作用力是金屬鍵；離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間作用力是離子鍵。2．依據(jù)物質(zhì)的分類進(jìn)行推斷大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除二氧化硅外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽類外)是分子晶體；常見的原子晶體有：(1)單質(zhì)，如金剛石、晶體硅、晶體硼等，(2)化合物，如SiO2、SiC、BN、Si3N4、C3N4等；離子化合物均為離子晶體；金屬單質(zhì)和合金均為金屬晶體。3．依據(jù)晶體的熔、沸點(diǎn)推斷原子晶體的熔點(diǎn)很高，常在1000℃以上，而分子晶體的熔點(diǎn)很低，常在300℃以下，金屬晶體的熔點(diǎn)有高有低，離子晶體的熔點(diǎn)一般也比較高。假如常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，表明其熔、沸點(diǎn)較低，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。4．依據(jù)導(dǎo)電性推斷分子晶體不能導(dǎo)電，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體大多不導(dǎo)電，但晶體鍺、晶體硅為半導(dǎo)體；離子晶體在熔融狀態(tài)或水溶液中能導(dǎo)電；金屬晶體是電的良導(dǎo)體。5．依據(jù)硬度和機(jī)械性能推斷原子晶體硬度大，分子晶體硬度小，離子晶體硬度較大，金屬晶體延展性好，但有的金屬晶體硬度也很大。6．推斷晶體類型，既可以從結(jié)構(gòu)入手，也可以從物理性質(zhì)入手(1)由非金屬元素組成的二元化合物不是離子晶體(二元以上未必正確，如NH4Cl、NH4NO3)。(2)熔點(diǎn)在1000℃以下的不是原子晶體。(3)固態(tài)不導(dǎo)電，熔融態(tài)導(dǎo)電的是離子晶體。(4)熔點(diǎn)低、能溶于有機(jī)溶劑的晶體是分子晶體。(5)金屬元素與非金屬元素組成的化合物未必都是離子晶體，一般用電負(fù)性差值來推斷。電負(fù)性差值大于1.7的一般是離子晶體，但不完全符合，還與化合價(jià)有關(guān)。7．晶體中的特別狀況晶體中有一些特別狀況，與一般的規(guī)律不同，現(xiàn)總結(jié)特別狀況如下：(1)化學(xué)鍵類型相同，晶體類型不確定相同。如CO2和SiO2中所含化學(xué)鍵相同，但CO2晶體是分子晶體，而SiO2晶體是原子晶體。(2)分子晶體的熔點(diǎn)不確定比金屬晶體的熔點(diǎn)低。如許多分子晶體的熔點(diǎn)都高于金屬汞的熔點(diǎn)。(3)由共價(jià)化合物所形成的晶體不確定是分子晶體。如SiO2、SiC等都是原子晶體。(4)由金屬元素和非金屬元素所形成的化合物不確定是離子化合物，其晶體也不確定是離子晶體。如AlCl3是共價(jià)化合物，AlCl3晶體是分子晶體。(5)含有陰離子的晶體中確定含有陽離子，含有陽離子的晶體中不確定含有陰離子。如金屬晶體中含有金屬陽離子，但不含陰離子。(6)離子晶體中不確定含有金屬陽離子。如NH4Cl中含有的陽離子是NHeq\o\al(＋,4)。(7)離子晶體中除含離子鍵外，可能含有其他化學(xué)鍵。如Na2O2中除含離子鍵外，還含有非極性鍵。(8)分子晶體中不確定存在共價(jià)鍵。如He、Ne、Ar等稀有氣體晶體中就不存在共價(jià)鍵。(9)原子晶體的熔點(diǎn)不確定比離子晶體的熔點(diǎn)高。如SiO2的熔點(diǎn)(1710℃)低于MgO的熔點(diǎn)(2852℃)?！纠?】(1)分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，推斷其晶體類型：A．碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電________；B．溴化鋁，無色晶體，熔點(diǎn)98℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電________；C．五氟化釩，無色晶體，熔點(diǎn)19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中________；D．溴化鉀，無色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo)電________。(2)三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)282℃，沸點(diǎn)315℃，在300℃以上易升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。據(jù)此推斷三氯化鐵晶體為________。(3)金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種積累方式，晶胞分別如下圖所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的鐵原子個(gè)數(shù)之比為________?！窘馕觥?1)晶體的熔點(diǎn)凹凸、熔融態(tài)能否導(dǎo)電及溶解性等性質(zhì)相結(jié)合，是推斷晶體類型的重要依據(jù)。原子晶體和離子晶體的熔點(diǎn)都很高或較高，兩者最大的差異是熔融態(tài)的導(dǎo)電性不同。原子晶體熔融態(tài)不導(dǎo)電，離子晶體熔融時(shí)或其水溶液都能導(dǎo)電。原子晶體和分子晶體的區(qū)分則主要在于熔、沸點(diǎn)有很大差異。一般原子晶體和分子晶體熔融態(tài)時(shí)都不能導(dǎo)電。另外易溶于一些有機(jī)溶劑的物質(zhì)往往也是分子晶體的特征之一。(2)依據(jù)題目中的信息知，F(xiàn)eCl3的熔、沸點(diǎn)低，易溶于水等，它符合分子晶體的特征。(3)此處考查晶胞的數(shù)法，面心立方中鐵原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，體心立方中鐵原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2個(gè)，即兩晶胞中實(shí)際含有的鐵原子個(gè)數(shù)之比為21。【答案】(1)原子晶體分子晶體分子晶體離子晶體(2)分子晶體(3)21三、晶體熔、沸點(diǎn)凹凸的比較規(guī)律物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的凹凸與構(gòu)成該物質(zhì)的晶體類型及晶體內(nèi)部粒子間的作用力有關(guān)，其規(guī)律如下：1．不同狀態(tài)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的比較規(guī)律在相同條件下，不同狀態(tài)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)的凹凸是不同的，一般有固體>液體>氣體。如NaBr(固)>Br2(液)>HBr(氣)。2．不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較規(guī)律一般來說，不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)的凹凸依次為原子晶體>離子晶體>分子晶體，而金屬晶體的熔、沸點(diǎn)有高有低。這是由于不同類型晶體的微粒間作用力不同，其熔、沸點(diǎn)也不相同。原子晶體間通過共價(jià)鍵結(jié)合，一般熔、沸點(diǎn)最高；離子晶體陰、陽離子間通過離子鍵結(jié)合，一般熔、沸點(diǎn)較高；分子晶體分子間通過范德華力結(jié)合，一般熔、沸點(diǎn)較低；金屬晶體中金屬鍵的鍵能有大有小，因而金屬晶體熔、沸點(diǎn)有高(如W)有低(如Hg)。3．同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較規(guī)律(1)原子晶體：熔、沸點(diǎn)的凹凸取決于共價(jià)鍵的鍵長和鍵能，鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如晶體硅、金剛石和碳化硅三種晶體中，因鍵長C—C鍵<C—Si鍵<Si—Si鍵，所以熔、沸點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。(2)離子晶體：熔、沸點(diǎn)的凹凸取決于離子鍵的強(qiáng)弱。一般來說，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵就越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如熔、沸點(diǎn)：MgO>CaO，NaF>NaCl>NaBr>NaI。(3)金屬晶體：金屬晶體中金屬離子所帶電荷數(shù)越多，半徑越小，金屬離子與自由電子之間的靜電作用越強(qiáng)，金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如熔、沸點(diǎn)：Na<Mg<Al，Li>Na>K。合金的熔、沸點(diǎn)一般比它各組分的熔、沸點(diǎn)低。如鋁硅合金<純鋁(或純硅)。(4)分子晶體：熔、沸點(diǎn)的凹凸取決于分子間作用力的大小。分子晶體中分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，反之越低(能形成分子間氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常地高)。如熔、沸點(diǎn)：H2O>H2Te>H2Se>H2S，C2H5OH>CH3—O—CH3。①組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：CH4<SiH4<GeH4<SnH4。②組成和結(jié)構(gòu)不相像的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量相近)，分子極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：CO>N2，CH3OH>CH3—CH3。③在高級(jí)脂肪酸形成的油脂中，不飽和程度越大，熔、沸點(diǎn)越低。如熔、沸點(diǎn)：C17H35COOH(硬脂酸)>C17H33COOH(油酸)。④烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨著分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點(diǎn)上升，如熔、沸點(diǎn)：C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。⑤同分異構(gòu)體：鏈烴及其衍生物的同分異構(gòu)體隨著支鏈的增多，熔、沸點(diǎn)降低。如熔、沸點(diǎn)：CH3(CH2)3CH3>CH3CH2CH(CH3)2>(CH3)4C【例3】(1)下列物質(zhì)性質(zhì)的改變規(guī)律，與共價(jià)鍵的鍵能大小有關(guān)的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)漸漸上升B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱C．金剛石的硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都高于晶體硅D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低(2)現(xiàn)有四種晶體：①NaCl晶體；②HCl晶體；③冰；④金剛石。晶體的熔點(diǎn)大小依次為________?！窘馕觥?1)A中F2、Cl2、Br2、I2均為分子晶體，它們?nèi)?、沸點(diǎn)的凹凸與分子間作用力的大小有關(guān)；物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的鍵能的大小有關(guān)，HF、HCl、HBr、HI均為共價(jià)化合物，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子的熱穩(wěn)定性越高，因?yàn)殒I能H—F>H—Cl>H—Br>H—I，B正確；金剛石和晶體硅均為原子晶體，原子間共價(jià)鍵的鍵能越大，該原子晶體的硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越大，金剛石中的C—C鍵的鍵能大于晶體硅中的Si—Si鍵的鍵