复习题教学设计(第一课时)

班级：

姓名：

高三二轮复习

晶体结构与性质教案

【教材分析】

本单元知识是在原子结构和元素周期律以及化学键等知识的基础上，是原子结构和化学键知识的延伸和提高；针对四种晶体类型：分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体，从构成晶体的微粒、晶胞、微粒间的作用力，熔沸点比较等物理性质做比较。

【学情分析】学生进行到二轮复习，基础知识基本掌握，则更侧重于解题能力，把解题技巧运用到解题中，学会分析问题，解决问题。本节课对基础知识进行基本回顾，着重是关于晶胞的计算，学生通过动手计算，从计算中找信心，克服对计算的恐惧心理，敢下手做计算题，慢慢达到做正确得分。

【复习目标】了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系

了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒

了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算

【重点难点】有关晶胞的组成计算

【教学过程】

（一）完成课前复习案

（二）课前复习检查（请学生归纳总结，5分钟）

1. 晶体类型与结构、性质的关系? （简）

2. 四种重要晶体的结构特点?（简）

3. 物质熔、沸点高低的比较规律? 1. 晶体类型与结构、性质的关系

晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。

四类晶体的结构和性质比较

类型

比较

构成晶体的粒子

粒子间的作用力

熔、沸点

物

质

的

性

质

溶解性

硬度

导电性

离子晶体

阴、阳离子

离子键(强) 较高

硬而脆

不良(熔融或溶液能电) 易溶于极性剂，难溶于有机溶剂

原子晶体

原子

共价键

很高

大

绝缘体(半导体) 分子晶体

分子

分子间作用力

低

小

不良

金属晶体

金属阳离子、自由电子

粒子间的静电作用

一般较高，少部分低

一般较大，少部分小

晶体、熔融均导电

不溶于何溶剂

“相似相溶”

难溶(Na等与水反应)

- 1 -

典型实例

班级：

姓名：

单质：金刚石

非金属单质

大多数的盐

金属单质

化合物：SiO2

非金属氧化物

2.几种重要晶体的结构特点

1．原子晶体(金刚石和二氧化硅) (1)金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。

(2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。

2．分子晶体

(1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。

3．离子晶体

(1)NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引6个Cl，每个Cl同时吸引6个Na，配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl。

(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引8个Cs，每个Cs吸引8个Cl，配位数为8。

（3)CaF型：

4．石墨晶体

石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。

5．常见金属晶体的原子堆积模型

结构型式

面心立方最密堆积

体心立方堆积

六方最密堆积

三．晶体结构的相关计算

晶胞占有的微粒体积3(1)公式：x·M=ρ·a·NA (2)空间利用率＝。

晶胞体积(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a，原子半径为r)

- 2 - －－＋＋＋＋－＋－－常见金属

Cu、Ag、Au Na、K、Fe Mg、Zn、Ti 配位数

12 晶胞

8 12

班级：

姓名：

①面对角线长＝2a

②体对角线长＝3a

③体心立方堆积4r＝3a

④面心立方堆积4r＝2a。

【小试牛刀】

1．用晶体的X­射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如右图)，

已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；

Cu的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。

2．某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝________nm。

3. （1）Ge单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是________。

（2）晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为（½ ,0 ,½)；C为(½ , ½ ,0)则D原子坐标参数为_________。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，

其密度为_________________g·cm－3(列出计算式即可)。

【真题再现】

3．[2014·新课标全国卷Ⅰ，37(3)(4)节选](3)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有______个铜原子。

(4)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为______。列式表示Al单质的密度__________________________g·cm－3(不必计算出结果)。

4.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题: (1)Co基态原子核外电子排布式为

。元素Mn与O中,第一电离能较大的是

,基态原子核外未成对电子数较多的是

。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为

和

。

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为

,原因是

。

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键还存在

。

(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为

nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为

nm。

5．(2016·海南，19－Ⅱ)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：

(1)单质M的晶体类型为________，晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为________。

(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为_______________，

其同周期元素中，第一电离能最大的是________(写元素符号)。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是________(写化学式)，该酸根离子的立体构型为________。

(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为________，已知晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为__________________________g·cm－3。

(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA) 6. 已知A、B、C、D、E、F是周期表前四周期的元素，原子序数依次增大。A的基态原子2p能级有2个单电子；C占整个地壳质量的48．6%，是地壳中含量最多的元素；E的单质常温常压下为黄绿色气体，化学性质十分活泼，具有毒性；F位于ds区，最外能层有单电子，

是热

- 3 -

班级：

姓名：

和电最佳导体之一，是唯一的能大量天然产出的金属；D与F不同周期，但最外能层电子数相等。

（1）写出基态D原子的价电子排布式

；

（2）A、B、C三种元素第一电离能最大的是

（用元素符号表示）其原因是

；

（3）A、C两元素形成的化合物AC2的分子空间构型

，与

AC2互为等电子体的粒子的化学式

，

（分子和离子各写一种）；

（4）D、E形成的一种离子化合物，在图1晶胞结构图中黑球表示E的位置，白球表示D的位置，已知该晶胞的边长为n cm，阿伏加德罗常数为NA，求：晶胞的密度ρ=

g/cm3（用含a、NA的计算式表示）；

（5）由F原子形成的晶胞结构如图2，F原子的半径为r，列式表示E原子在晶胞中的空间利用率

（不要求计算结果）。

[课后测评] 1.（2014宿迁市上学期模拟卷）原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子，E元素原子序数为29。请用元素符号或化学式回答下列问题：

（1）X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为

；

（2）已知YZ与XQ2互为等电子体，则1 mol YZ中含有π键数目为_______；

（3）Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物高的多，其原因是

；

（4）X、Z与氢元素可形成化合物H2X2Z4，常用作工业除锈剂。H2X2Z4分子中X的杂化方式为

；

（5）E原子的核外电子排布式为

；E有可变价态，它的某价态的离子与Z的阴离子形成晶体的晶胞如右图所示，该晶体的化学式为

。

2.

（2014南通市二模卷）元素X的基态原子中的电子共有7个能级，且最外层电子数为1，X原子的内层轨道全部排满电子。在气体分析中，常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：

2XCl＋2CO＋2H2O＝X2Cl2·2CO·2H2O ⑴X基态原子的电子排布式为

。

⑵C、H、O三种原子的电负性由大到小的顺序为

。

⑶X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，其结构如右图所示：

①与CO为互为等电子体的分子是

。

②该配合物中氯原子的杂化方式为

。

- 4 -

班级：

姓名：

③在X2Cl2·2CO·2H2O中，每个X原子能与其他原子形成3个配位键，在图中用“→”标出相应的配位键

。

⑷XCl的晶胞如右图所示，距离每个X最近的Cl—的个数为

。

＋

- 5 -