复习题教学设计和教学实录

晶体的结构与性质

复习课

一．教学目标

1.能根据晶体的组成、结构和物理性质判断晶体的类型

2.了解晶体熔沸点的变化规律，理解晶体性质和结构的关系

二．教学重点

1.化学键类型及其与物质类别的关系

2.四种晶体的结构与性质的关系

3.物质熔沸点高低的比较

三．教学难点

四种晶体的结构与性质的关系

四．教学过程

定义：橡胶、玻璃等固体，其内部原子或分子非晶体玻璃体的排列呈现相对无序的分布状态，称为非晶体固体特点：无自范性不能自发地呈现多面体外形本质差异⇒有无自范性晶体的定义：内部微粒原子、离子或分子在三维空间里

按一定规律做周期性有序排列构成的固体物质晶体的性质：自范性、各向异性、固定熔沸点等1定义：只含分子的晶体晶分2构成晶体的微粒：分子固体晶体体子定义的范德华力

分晶作用

3微粒间的相互作用力体类定义氢键作用

晶分4物理性质：熔点较低，硬度较小，固态体晶体的子和熔融态都不导电，相似相溶固体分晶5实例：非金属氢化物；体部分非金属单质；部分非金属氧化物；酸；绝大多数有机物类

晶1定义：相邻原子间以共价键结合而形成的原具有空间网状结构的晶体体子2构成晶体的微粒：原子的固体晶体晶3微粒间的相互作用力：共价键分体4物理性质：熔点高，硬度大，固态和熔融时类都不导电，难溶于常见溶剂5实例：金刚石、硅、石英、金刚砂1定义：金属原子通过金属键结合而形成的晶体和自由电子2构成晶体的微粒：金属阳离子3微粒间的相互作用力：金属键4物理性质：熔点相差较大，硬度相差较大，有良好的延展性，导电性、导热性晶体的分类金属晶体

1定义：通过离子键结合而成的晶体晶离体2构成晶体的微粒：阴离子和阳离子的子3微粒间的相互作用：离子键4物理性质：熔点较高，硬而脆，熔融时可导电分晶体固体晶体类5实例：可溶性碱、大部分盐、少量金属氧化物及“类盐”得到晶体1熔融态物质凝固：从熔融态结晶的硫晶体2气态物质冷却不经液态直接凝固凝华：凝华得到碘

的途径3溶质从溶液中析出：从饱和硫酸铜溶液中析出硫酸铜晶体金属晶简单立方堆积体中原体心立方堆积子的堆六方最密堆积固体晶体⇒积模型面心立方最密堆积5实例：金属单质除汞、合金

专题一

“三键一力”的比较

共价键

离子键

非极性键

阴、阳离子本质

间通过静电作用形成

成键条件

成键原子成键原子相同

成键原子不同，但成键原子一方有孤电子对相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成

极性键

配位键

金属键

分子间作用力

范德华力

金属阳离子与自由电子间作用

金属单质或合金

氢键的形成条件是分子中存在强静电作用

氢键

(元素种类) 的得、失电

子能力差别很大

得、失电子能力差别较小

(配位体)，另一方有空轨道

极性的N—H、O—H或F—H键

特征

无方向性、饱和性

有方向性、饱和性

无方向性、饱和性

氢键有饱和性和方向性，范德华力无

表示

方法

电子式

结构式

H︰H

—

氢键：X—H…Y H—H H—Cl

非金属单质，存在的表现形式(举例) 离子化合物(离子晶体) 共价化合物，部分离子化合物如Na2O2

一般阴、阳离子电荷作用力大

小比较

越多，半径越小，离子键越强

成键原子电负性差值越大，键的极性越强；键能越大，键长越小，共价键越稳定(牢固) 金属阳离子半径越小，价电子数越多，金属键越强

化学键≫氢键>范德华力

典例1

在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是(

A

) A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

C．Cl2＋H2O===HClO＋HCl D．NH4Cl＋NaOH=====NaCl＋NH3↑＋H2O 解析：化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。A反应中既有Na与O22之间＋－共价化合物，离子化合物

离子化合物如NH4Cl，共价化合物如Al2Cl6

金属单质晶体或合金

分子间均存在范德华力，部分分子的分子间或分子内存在氢键

相对分子质量和分子极性影响范德华力大小，电负性和原子半径影响氢键强弱

△的离子键、O22中的氧氧非极性键，H2O中氢氧极性键的断裂，又有生成物中Na与OH之－＋－间的离子键、OH中的氢氧极性键、O2中氧氧非极性键的形成，符合题意；B反应中缺少非极性键的形成，不符合题意；C反应中没有离子键的断裂和形成，也没有非极性键的形成，－

不符合题意；D反应中没有非极性键的断裂和形成，不符合题意。

〔变式训练1〕

下列说法正确的是(

B

) A．化学键都具有饱和性和方向性

B．晶体中只要有阴离子，就一定有阳离子

C．氢键具有方向性和饱和性，也属于一种化学键

D．金属键由于无法描述其键长、键角，故不属于化学键

解析：离子键、金属键没有饱和性、方向性；氢键不属于化学键；金属键属于化学键。

专题二

四种晶体类型的性质比较

晶体

构成粒子

分子晶体

分子

范德华力(少数有氢键) 较低

小

相似相溶

离子晶体

阴、阳离子

金属晶体

金属离子、自由电子

金属键

一般较高

较大

不溶，有些

与水反应

良好

原子晶体

原子

粒子间作用

熔、沸点

硬度

溶解性

性

质

机械加

工性能

离子键

较高

略硬而脆

多数溶于水

共价键

很高

很大

不溶

不良

不良

固态时不导电，熔化时、能溶于水的溶于水时导电

不良

固态、液态不导导电性

电，部分溶于水导电

固态时导电，熔化时导电

大部分固态、熔化时都不导电

组成和结构相似作用力

大小规律

的分子，相对分子质量大的范德华力大

金属原子的价电离子的电荷多、半径小，离子键强

子数多、半径小，共价键短(电子金属离子与自由电子间的作用力强

云重叠多)、原子半径小，键牢固

典例2

下列关于晶体的说法正确的组合是(

D

) ①分子晶体中都存在共价键

②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低

④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键

⑤CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4和12个O2相紧邻

＋－

＋－＋(图中Ca2、O2、Ti4分别位于立方体的体心、面心和顶点) ⑥SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合

⑦晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

⑧氯化钠熔化时离子键被破坏

A．①②③⑥

C．③⑤⑦

B．①②④

D．③⑤⑧

解析：稀有气体的晶体内不含化学键；金属晶体中含阳离子和自由电子，无阴离子；离子晶体内可能有共价键；SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合；分子的稳定性由共价键的键能决定，与分子间作用力无关。

〔变式训练2〕

下列各项所述的数字不是12的是(

B

) A．在NaCl晶体中，与一个Na最近的且距离相等的Na的个数

B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数

C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数

D．干冰晶体中每个CO2分子周围最近且距离相等的CO2分子的个数

解析：金刚石晶体中，最小的环上有6个碳原子。

知识点三

判断晶体类型

1．依据物质的分类判断

(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

(2)金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。

(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。

(4)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。

2．根据物质的物理性质判断晶体的类型

(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。

3．根据物质所含化学键的类型判断晶体的类型

(1)离子晶体与化学键的关系：

①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。

②含有离子键的化合物一定是离子化合物。

③离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子，如结晶水合物。

④离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。

⑤非金属元素也可以形成离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合物。

(2)分子晶体与分子间作用力及化学键的关系：

①分子晶体中一定含有分子间作用力。

②稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。

③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。

④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔点、硬度、溶解性等)，而共价键决定分子的化学性质。

(3)原子晶体与化学键的关系：

①原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。

②原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。

③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。

典例3

分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：

(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融状态下不导电__原子晶体____。

(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融状态下不导电__分子晶体____。

(3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等__分子晶体____。

(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中能导电__离子晶体____。

解析：晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合，是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。原子晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或水溶液都能导电。原子晶体和分子晶体的区别则主要在于熔沸点有很大差异。一般原子晶体和分子晶体熔融状态时都不能导电。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。

知识点四

物质熔沸点高低的比较

首先判断物质的状态：固体>液体>气体，如I2>Hg>O2。

1．不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：原子晶体>离子晶体>分子晶体。同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越强，熔沸点越高。

2．原子晶体要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。

如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。

键长：C—C

键能：C—C>C—Si>Si—Si 3．离子晶体要比较离子键的强弱。一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。

4．分子晶体：

(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl，I2>Br2>Cl2>F2。

(2)组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。

(3)在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。

5．金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。

典例4

下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是(

A

) A．SiO2、CsCl、CBr4、CF4 C．CsCl、SiO2、CBr4、CF4 B．SiO2、CsCl、CF4、CBr4

D．CF4、CBr4、CsCl、SiO2

解析：SiO2是原子晶体，CsCl是离子晶体，一般来说，原子晶体的熔点高于离子晶体。CBr4和CF4都是分子晶体，一般来说，组成相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。所以熔点由高到低的顺序是：SiO2>CsCl>CBr4>CF4。

〔变式训练3〕

下列各物质中，按熔沸点由低到高排列正确的是__AE____。

A．KCl、NaCl、MgCl2、MgO

C．H2O、H2S、H2Se、H2Te

B．金刚石、SiC、SiO2、硅

D．Na、K、Rb、Al E．CO2、Na、KCl、SiO2F.O2、I2、Hg、MgCl2

G．钠、钾、钠钾合金H.CH4、H2O、HF、NH3

I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8

J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4

解析：A中离子半径：K>Na，O2>Cl，离子电荷K＝Na

课后练习

1．

下列对化学知识概括合理的是(

C

)

A．原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体中都一定存在化学键

B．同素异形体之间的转化都是物理变化

C．原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高，分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低

D．一种元素可能有多种氧化物，但同种化合价只对应一种氧化物

2．下列叙述中正确的是(

B

) A．干冰升华时碳氧键发生断裂

B．CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子

C．Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同

D．Br2蒸气被木炭吸附时共价键被破坏

3．按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，对第三周期元素性质的描述正确的是(

C

) A．原子半径和离子半径均减小

B．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强

C．单质的晶体类型金属晶体、原子晶体和分子晶体

D．单质的熔点降低

4．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透明材料。下列描述中错误的是(

D

) A．AlON和石英的化学键类型相同

B．AlON和石英晶体类型相同

C．AlON和Al2O3的化学键类型不同

D．AlON和Al2O3晶体类型相同

5．X、Y都是ⅡA族(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)>T(YCO3)，则下列判断不正确的是(

A

) A．晶格能：XCO3>YCO3

B．阳离子半径：X2>Y2

＋＋C．金属性：X>Y D．氧化物的熔点：XO

D

) A．钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大

B．金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点

C．KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低

D．CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔点和沸点逐渐升高

7．

(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过__X－射线衍射____方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而独享了2011年诺贝尔化学奖。基态Mn原子的电子排布式为__[Ar]3d54s2____。

(2)PCl3的立体构型为__三角锥形____，中心原子的杂化轨道类型__sp3____。

(3)硼的卤化物在工业中有重要作用，硼的四种卤化物的沸点如下表所示。

沸点/K BF3

172 BCl3

285 BBr3

364 BI3

483 ①四种卤化物沸点依次升高的原因是__分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强____。

②B、C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为__B

③用BF3分子结构解释反应BF3(g)＋NH4F(s)＝NH4BF4(s)能够发生的原因：__BF3分子中硼原子有空轨道，F有孤对电子，能通过配位键形成BF4____。

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