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1、第3讲微粒间作用力与物质性质,【2020备考】最新考纲：1.了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。2.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。3.能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。知道金属晶体的基本堆积方式，了解简单晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。4.知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。5.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。,新课标要求：能说出晶体与非晶体的区别；能结合实
2、例描述晶体中微粒排列的周期性规律；能借助分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的安全进行分析，举例说明物质结构研究的应用价值，如配合物在生物、化学等领域的广泛应用，氢键对于生命的重大意义。,最新考情：本讲内容在江苏高考选考题中为压轴考点，一般利用均摊法考查晶胞中的原子个数，或者考查晶体的化学式的书写、晶体类型的判断等，如2017年T21(A)(5)、2014年T21(A)(5)等。预测2020年高考延续这一命题特点，考试需要引起重视。,考点一晶体的常识和常见四种晶体性质,1.晶体,(1)晶体
3、与非晶体,知识梳理,周期性有序,无序,有,无,固定,不固定,各向异性,各向同性,熔点,X-射线衍射,(2)晶胞概念：描述晶体结构的_。晶体中晶胞的排列无隙并置a.无隙：相邻晶胞之间没有_。b.并置：所有晶胞_排列、_相同。(3)晶格能定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。,基本单元,任何间隙,平行,取向,kJmol1,影响因素a.离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。b.离子的半径：离子的半径越_，晶格能越大。与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越_，且熔点越_，硬度越_。名师助学：具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。晶胞是从晶体中“截取
4、”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。,大,小,稳定,高,大,2.四种晶体类型的比较,分子,原子,阴、阳离子,范德华力,共价键,金属键,离子键,较小,很大,很大,很小,较大,较低,很高,很高,很低,较高,3.晶体熔沸点的比较,(1)不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：_ _ _。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种晶体类型熔、沸点的比较原子晶体：,如熔点：金刚石_碳化硅_硅。,原子晶体,离子晶体,分子晶体,小,短,大,高,离子晶体：a.一般地说，阴、阳离子的电荷数越_，离子半径越_，则离子间
5、的作用力就越_，其离子晶体的熔、沸点就越_，如熔点：MgO_MgCl2_NaCl _CsCl。b.衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越_，形成的离子晶体越_，熔点越_，硬度越_。分子晶体：a.分子间作用力越_，物质的熔、沸点越_；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的_。如H2O_H2Te_H2Se_H2S。,多,小,强,高,大,稳定,高,大,大,高,高,b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越_，熔、沸点越_，如SnH4_GeH4_SiH4_CH4。c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。d.同分异构体，支链越
6、多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3,。,大,高,金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。名师助学：常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。原子晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。原子晶体熔化时，破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。,1.A、B、C、D分别代表四种不同的元素。A原子的最外层电子排布为ns1，B原子的价电子排布为ns2np2，C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，D原子的L电子层的
7、p轨道有3个电子。,(1)C原子的电子排布式为_，若A原子的最外层电子排布为1s1，则按原子轨道的重叠方式判断，A与C形成的化合物中的共价键类型属于_键。(2)上述化合物A2C的熔沸点高于化合物DA3的熔沸点，其主要原因可能是_；(3)当n2时，B与C形成的晶体属于_晶体，B与C形成的最高价化合物的结构式为_。,题组诊断,晶体类型的判断,(4)当n3时，B与C形成的晶体属于_晶体，其晶体结构如下图所示。该晶体中最小的环由_个微粒构成，一个晶胞中含有_个B微粒，_个C微粒。,(5)若A原子的最外层电子排布为4s1，B原子的价电子排布为3s23p2，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序
8、为_(用元素符号表示)。,解析(1)C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，C为O元素，C的原子序数为8，根据构造原理，其电子排布式为1s22s22p4。若A原子的最外层电子排布为1s1，A为H元素，按原子轨道的重叠方式判断，A与C形成的化合物中共价键类型为键。(2)D原子的L电子层的p轨道有3个电子，D原子的核外电子排布式为1s22s22p3，D为N元素。H2O、NH3都属于分子晶体，H2O分子间形成氢键，NH3分子间形成氢键，H2O的熔沸点高于NH3熔沸点的主要原因可能是：O元素的电负性大于N元素，O原子的半径小于N原子，H2O分子间形成氢键的能力大于NH3分子。即氢键作用能：OHONHN
9、(或“H2O分子间形成氢键的数目比NH3分子间形成氢键的数目更多)。(3)当n2，B的价电子排布为2s22p2，B为C元素，B与C形成的化合物为CO2或CO，它们都属于分子晶体。B与C形成的最高价化合物为CO2，CO2的结构式为O=C=O。,答案(1)1s22s22p4(2)O元素的电负性大于N元素，O原子的半径小于N原子，H2O分子间形成氢键的能力大于NH3分子。即氢键作用能：OHONHN(或答“H2O分子间形成氢键的数目比NH3分子间形成氢键的数目更多”等其他合理答案)(3)分子O=C=O(4)原子12816(5)NOSiK,2.右图为某种晶胞结构示意图。,试回答下列问题：(1)若这是一个
10、分子晶体的晶胞，其代表物质是_。(2)若这是一个金属晶体的晶胞，其代表物质是_。(3)若这是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位置是_。(4)若这是一个不完整的NaCl晶胞，且顶点和面心的实心球表示Na，则晶胞中Cl位置是_。,解析(1)该晶胞是面心立方，对应分子晶体有干冰、碘等。(2)该晶胞是面心立方，对应金属晶体有铜、钙、金、铝、铅、铂、银。(3)如果是金刚石晶胞，金刚石晶体中5个碳原子构成正四面体结构，即其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心。(4)NaCl晶胞中每个Na被6个Cl所包围，同样每个Cl也被6个Na所包围，所以晶胞中Cl位置是体心和12条棱边的中心。答
11、案(1)干冰、碘等(2)铜等(3)4个，其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心(4)体心和12条棱边的中心,【方法归纳】晶体类型的5种判断方法1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断,(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。,2.依据物质的分类判断,(1)活泼金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶
12、体硼等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(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)金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。,3.依据晶体的熔点判断,(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,4.依据导电性判断,(1)离子晶体溶于水形成的溶液或熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体
13、，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。,5.依据硬度和机械性能判断,离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。注意：(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.421010 m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.541010 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低(熔点190)。(
14、4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。,3.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是(),O2、I2、HgCO、KCl、SiO2Na、K、RbNa、Mg、AlA.B.C.D.解析中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故错；中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故正确；中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故错；中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故正确。答案D,晶体熔、沸点高低的判断,4.现有几组物质的熔点()数据：,据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔
15、化时克服的微粒间的作用力是_。,(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaClKClRbClCsCl，其原因为_。,解析(1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有四条共性。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有两条性质。(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。答案(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的
16、能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高,【方法技巧】分类比较晶体的熔、沸点,首先看物质的状态，一般情况下固体液体气体；二是看物质所属类型，一般是原子晶体离子晶体分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路为：原子晶体共价键键能键长原子半径；分子晶体分子间作用力相对分子质量；离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。,考点二五类常见晶体模型,1.典型晶体模型,(1)原子晶体(金刚石和
17、二氧化硅),知识梳理,金刚石晶体中，每个C原子与另外_个C原子形成共价键，CC键之间的夹角是10928，最小的环是_元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有_ mol。SiO2晶体中，每个Si原子与_个O原子成键，每个O原子与_个硅原子成键，最小的环是_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是_原子，1 mol SiO2中含有_ mol SiO键。(2)分子晶体干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有_个。,4,六,2,4,2,十二,Si,4,12,冰的结构模型中，每个水分子与相邻的_个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成_ mol“氢键”。(3)离
18、子晶体,NaCl型：在晶体中，每个Na同时吸引_个Cl，每个Cl同时吸引_个Na，配位数为_。每个晶胞含_个Na和_个Cl。CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引_个Cs，每个Cs吸引_个Cl，配位数为_。,4,2,6,6,6,4,4,8,8,8,(4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是_，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_，C原子采取的杂化方式是_。(5)常见金属晶体的原子堆积模型,分子间作用力,2,sp2,2.晶胞中微粒数的计算方法均摊法,(3)图示：名师助学：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱
19、晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。,3.几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目,A.NaCl(含4个Na，4个Cl)B.干冰(含4个CO2)C.CaF2(含4个Ca2，8个F)D.金刚石(含8个C)E.体心立方(含2个原子)F.面心立方(含4个原子),1.(1)2017江苏化学，21A(5)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能
20、量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_。,题组诊断,晶胞中原子个数的计算,图1FexNy晶胞结构示意图,图2转化过程的能量变化,(2)2014江苏化学，21A(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图1所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为_。(3)2013江苏化学，21A(1)Zn(X)与S(Y)所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。在1个晶胞中，X离子的数目为_。该化合物的化学式为_。(4)元素Cu的一种氯化物晶体的晶胞结构如图3所示，该氯化物的化学式为_。,答案(1)Fe3CuN(2)12(3)4ZnS(4)CuCl(5)4,2.(1)钠、钾、
21、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方，则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是_。氯化铯晶体的晶胞如图1，则Cs位于该晶胞的_，而Cl位于该晶胞的_，Cs的配位数是_。,(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式：_。(3)图3为F与Mg2、K形成的某种离子晶体的晶胞，其中“”表示的离子是_(填离子符号)。(4)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：,则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是_。其中MgO晶体中一个Mg2周围和它最邻近且等距离的Mg2
22、有_个。,答案(1)2体心顶点8(2)2CuH3Cl2=2CuCl22HCl(3)F(4)TiNMgOCaOKCl12,3.(1)Zn晶体属于六方堆积，其晶胞结构见图1，则P点原子被_个晶胞所共用。ZnO的熔点比ZnS的熔点高，其原因是_。,(2)金属钾、铜晶体的晶胞结构如下图2、3(请先判断对应的图)，钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为_。(3)氮化铝(其晶胞如图4所示)可由氯化铝与氨经气相反应制得。氮化铝的化学式为_。,答案(1)12O2半径小于S2，氧化锌晶格能比硫化锌晶格能大(2)23(3)AlN,【方法技巧】晶胞计算的思维方法,晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。,【知识网络回顾】,
