人教版化学选修3单元小结晶体结构与性质省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

晶体结构和性质本章小结第1页第2页第3页第4页第5页第6页总结：晶体类型直接决定着晶体物理性质，如熔、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体类型本质上又是由组成晶体微粒及微粒间作用力决定，通常能够由晶体特征性质来判定晶体所属类型。下表内容是本章重点之一。对一些常见物质，要会判断其晶体类型。第7页比较四种晶体类型晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体组成晶体粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子微粒间作用力或化学键类型离子键共价键分子间作用力金属键熔点、沸点较高很高低高低悬殊硬度大很大小差异大延展性差差差强导电性差(水溶液、熔融态能导电)差差强第8页水溶性大多易溶难溶相同相溶不溶或与H2O反应经典实例NaCl金刚石、二氧化硅等冰、干冰Na、Fe物质类别大部分盐、碱、金属氧化物等离子化合物部分非金属单质或化合物大多非金属单质、气态氢化物、大多非金属氧化物、酸、大多有机物金属第9页【例1】(海南化学，19).铜(Cu)是主要金属，Cu化合物在科学研究和工业生产中含有许多用途，如CuSO4溶液惯用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应化学方程式为_；(2)CuSO4粉末惯用来检验一些有机物中微量水分，其原因是_；(3)SO42立体构型是_，其中S原子杂化轨道类型是_；第10页(4)元素金(Au)处于周期表中第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为_；一个铜金合金晶体含有立方最密堆积结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_；该晶体中，原子之间作用力是_；(5)上述晶体含有储氢功效，氢原子可进入到Cu原子与Au原子组成四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同对待，该晶体储氢后晶胞结构与CaF2结构相同，该晶体储氢后化学式应为_。第11页第12页第13页第14页【例2】(江苏化学，21A)A.原子序数小于36X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成正确电子，W原子序数为29。回答以下问题：(1)Y2X2分子中Y原子轨道杂化类型为_，1mol Y2X2含有键数目为_。(2)化合物ZX3沸点比化合物YX4高，其主要原因是_。第15页(3)元素Y一个氧化物与元素Z一个氧化物互为等电子体，元素Z这种氧化物分子式是_。(4)元素W一个氯化物晶体晶胞结构如右图所表示，该氯化物化学式是_，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应化学方程式为_。第16页解析A：X是形成化合物种类最多元素C元素或H元素；Y原子基态最外层是内层电子总数2倍，则Y是C元素，其原子结构示意图为，则X一定为H元素。Z原子电子排布式为1s22s22p3，则Z为N元素；W原子序数为29，则为Cu元素。(1)Y2X2分子为C2H2。结构式为HCCH，C原子杂化类型为sp杂化。每分子C2H2中键为3个，则1mol C2H2分子中含键为3mol或3NA个。(2)NH3分子间存在氢键，而CH4分子间只有范德华力，所以NH3分子沸点高于CH4。第17页第18页答案(1)sp杂化3mol或36.021023个(2)NH3分子间存在氢键(3)N2O(4)CuClCuCl2HCl=H2CuCl3(或CuCl2HCl=H2CuCl3)第19页总结：1.由晶体结构来确定首先分析物质所属晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低决定原因。普通规律：原子晶体离子晶体分子晶体如：SiO2NaClCO2(干冰)，但也有特殊，如熔点：MgOSiO2。第20页同属原子晶体，普通键长越短，键能越大，共价键越牢靠，晶体熔、沸点越高。如：金刚石金刚砂晶体硅原因：rCCrCSirSiSi第21页分子晶体，分子间范德华力越强，熔、沸点越高。.分子组成和结构相同分子晶体，普通相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔、沸点越高。如：F2Cl2Br2I2.若相对分子质量相同，如互为同分异构体，普通支链数越多，熔、沸点越低；特殊情况下分子越对称，则熔点越高。如：沸点：第22页第23页因而应注意，并非外界条件对物质熔、沸点影响总是一致。熔点常与晶体中微粒排布对称性相关。.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相同同类晶体强，故熔、沸点尤其高。如：氢化物沸点以下列图所表示：第24页从上图中看出，H2Te、H2Se、H2S沸点都依次降低。按此改变趋势，H2O沸点应为193K左右，但实际上为373K，此种“反常”升高，就是因为H2O分子间存在氢键。对比同主族氢化物沸点，从中可清楚看到NH3、HF沸点高得“反常”，也是因为分子间存在氢键。HF分子间氢键：第25页第26页氢键生成对化合物性质有显著影响，普通分子间形成氢键时，可使化合物熔、沸点显著升高，在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间形成氢键，则可使溶解度增大。如NH3极易溶于水就与此相关。除上述几个物质外，在醇、羧酸、无机酸、水合物、氨合物等中都有氢键。金属晶体：金属原子价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。如：NaMgAl第27页2依据物质在同条件下状态不一样普通熔、沸点：固液气。假如常温下即为气态或液态物质，其晶体应属分子晶体(Hg除外)。如稀有气体，即使组成物质微粒为原子，但应看作为单原子分子。因为相互间作用力是范德华力，而并非共价键。第28页【例3】(宁夏理综)已知X、Y和Z三种元素原子序数之和等于42。X元素原子4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素能够形成负一价离子。请回答以下问题：(1)X元素原子基态时电子排布式为_，该元素符号为_；(2)Y元素原子价层电子轨道表示式为_，该元素名称是_；第29页(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物空间构型为_；(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应化学方程式是_。(5)比较X氢化物与同族第二、三周期元素所形成氢化物稳定性、沸点高低并说明理由_。第30页第31页(3)X与Z形成化合物为AsH3，其空间构型可类比同主族氢化物NH3，为三角锥形。(4)依据电子守恒配平即可。(5)氢化物稳定性和元素非金属性相关，或与共价键键长相关。键长越短，键能越大，氢化物越稳定。所以NH3PH3AsH3。沸点高低和分子间作用力相关。分子间作用力越大，沸点越高。NH3能够形成份子间氢键，沸点最高，AsH3比PH3相对分子质量大，所以AsH3沸点高于PH3。第32页【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As第33页(3)三角锥形(4)As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O(5)稳定性：NH3PH3AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3AsH3PH3，NH3能够形成份子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3沸点比PH3高第34页【例4】(山西太原高三一模，29).以下说法正确是_(填字母编号，每小题只有一个正确答案，下同)A离子晶体中一定存在离子键，分子晶体中一定存在共价键B主族元素形成单质，从上到下熔沸点逐步升高CN2分子中共价键是由两个键和一个键组成D以极性键结合分子不一定是极性分子第35页.以下叙述正确是_。A用VSERP理论预测PCl3立体构型为平面三角形BSO2和CO2都是含有极性键非极性分子C在NH4和Cu(NH3)42中都存在配位键D铝元素原子核外共有5种不一样运动状态电子.Q、R、X、Y、Z五种元素原子序数逐步增大。已知Z原子序数为29，其余均为短周期主族元素。Y原子价电子排布为msnmpn。R原子核外L层电子数为奇数，Q、X原子p轨道电子数分别为2和4。请回答以下问题：第36页(1)Z2核外电子排布式是_。如图是Z和X形成晶体晶胞结构示意图(代表X)，可确定该晶胞中阴离子个数为_。(2)Q与Y形成最简单气态氢化物分别为A、B，试比较它们热稳定性并说明理由：_。第37页(3)Q和X形成一个化合物甲相对分子质量为44，则甲空间构型是_，中心原子采取杂化轨道类型是_，该分子中含有_个键。(4)R有各种氧化物，其中乙相对分子质量最小。在一定条件下，2L乙气体与0.5L氧气相混合，若该混合气体被足量NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所生成R含氧酸盐化学式是_。(5)这五种元素中，电负性最大与最小两种非金属元素形成晶体属于_晶体；Q、R、X三种元素第一电离能数值由小到大次序为_(用元素符号作答)第38页解析He、Ne等单原子形成分子晶体中只有分子间作用力，没有共价键，A错误；碱金属单质从上到下熔沸点逐步降低，因为金属键由上而下依次减弱，B错误；N2分子结构式为NN，其中有1个键和2个键，C错误。H2O、SO2等为极性分子，而CO2、SO3等为非极性分子，D正确。第39页第40页第41页(2)因为非金属性CSi，所以氢化物稳定性CH4SiH4。(3)C与O形成CO、CO2，分子质量为44为CO2，其结构为O=C=O，因为C与O以直线相连，则C以sp杂化形式成键。(4)N氧化物中分子量最小为NO，依据题给信息(4NOO2)混合气体充实质为(2NO2NO2)，2NO2NO24NaOH=4NaNO22H2O，所以产物为NaNO2。(5)Si与O形成SiO2，为原子晶体，C、N、O第一电离能数值中，N最大，因为N已到达p电子层半充满状态，较难失去e。第42页答案.D.C.(1)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)4(2)A大于B，因为C非金属性比Si非金属性强(其它合理答案也可)(3)直线形sp2(4)NaNO2(5)原子CO第46页金刚石石墨熔点沸点硬度很高质软，有滑腻感导电性无良主要用途钻具、装饰品润滑剂、电极、耐火材料等相互关系同素异形体第47页注意：石墨有导电性，是因为层内有自由电子。碳还有各种同素异形体，如足球烯C60等。第48页3二氧化硅和二氧化碳晶体 二氧化硅二氧化碳晶体结构类型正四面体立方体组成微粒Si、O原子CO2分子结构特征一个Si与4个O成键，一个O与2个Si成键一个CO2与最近且距离相等有12个CO2分子晶体类型原子晶体分子晶体熔点高低、易升华溶解性难溶于普通溶剂能溶于水第49页【例5】(课标全国理综，37)氮化硼(BN)是一个主要功效陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应能够得到BF3和BN，以下列图所表示：第50页请回答以下问题：(1)由B2O3制备BF3、BN化学方程式依次是_、_；(2)基态B原子电子排布式为_；B和N相比，电负性较大是_，BN中B元素化合价为_；(3)在BF3分子中，FBF键角是_；B原子杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4立体构型为_；第51页(4)在与石墨结构相同六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间化学键为_，层间作用力为_；(5)六方氮化硼在高温高压下，能够转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相同，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm。立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子，立方氮化硼密度是_gcm3(只要求列算式，无须计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。第52页解析(1)依据物质制备流程图可推知B2O3制备BF3和BN化学方程式。(2)因为同一周期，伴随原子序数增大，电负性逐步增大，故B电负性小于N电负性，即得电子能力N大于B，所以BN中N元素是3价，B元素是3价。(3)因为BF3中B原子是sp2杂化，故该分子是平面正三角形分子，故键角为120；BF4空间构型可类比NH4，也应该是正四面体结构。(4)因为六方氮化硼结构与石墨类似，故其晶体中也是分层结构，层间是分子间作用力，层内B原子与N原子间是极性共价键。第53页第54页第55页【例6】(山东潍坊高三一模，32)元素B、C、N和Si单质及其化合物在工农生产中有很主要应用。(1)写出基态C原子电子排布式_。从原子结构角度分析B、N和O元素第一电离能由大到小次序为_(用元素符号表示)。(2)NH3中N原子杂化类型是_，饱和氨水中可能形成分子间氢键有_种。(3)碳化硅(SiC)俗名金刚砂，其硬度仅次于金刚石，SiC晶体结构与金刚石相同，SiC晶体属于_晶体，微粒间存在作用力是_。第56页(4)硼和镁化合物在超导方面有主要应用。右图示意是某化合物晶体结构单元；镁原子间形成正六棱柱，且棱柱上下底中心各有一个镁原子；六个硼原子位于棱柱内。则该化合物晶体结构单元中硼和镁原子简单整数比为_。第57页解析(1)C在第2周期第A族，其核外电子排布式为1s22s22p2；因为N原子最外层2p能级为半充满状态，不轻易失去e，而O最外层为2s22p4，失去1个p电子后形成p亚层半充满状态，所以第一电离能由大到小次序为NOB。(2)NH3为三角锥形结构，其中N原子为sp3杂化，NH3与H2O反应形成氢键为NH3中H与NH3中N成氢键，H2O中H与H2O中O成氢键，H2OH与N成氢键，H2O中O与NH3中H成氢键。第58页第59页答案(1)1s22s22p2NOB(或NOB)(2)sp34(3)原子共价键(4)21第60页【例7】(福建理综，30)氮元素能够形成各种化合物。回答以下问题：(1)基态氮原子价电子排布式是_。(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小次序是_。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中一个氢原子被NH2(氨基)取代形成另一个氮氢化物。第61页NH3分子空间构型是_；N2H4分子中氮原子轨道杂化类型是_。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生反应是：N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1038.7kJmol1若该反应中有4mol NH键断裂，则形成键有_mol。第62页肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在_(填标号)。a离子键B共价键C配位键 D范德华力第63页(4)图1表示某种含氮有机化合物结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键给予识别。第64页以下分子或离子中，能被该有机化合物识别是_(填标号)。aCF4 BCH4cNH4 DH2O解析(1)基态氮原子价电子排布为：2s22p3，注意是价电子，不要答成全部电子排布式。(2)C、N、O第一电离能由大到小次序为：NOC，注意N元素第一电离能要比O元素大。第65页(3)NH3分子空间构型为三角锥形，N原子sp3杂化，依据题干中给出信息可知N2H4分子中氮原子轨道杂化类型也是sp3。反应中有4mol NH键断裂，即有1mol N2H4反应，依据反应方程式可知，1mol N2H4参加反应有1.5mol N2生成，而每摩尔N2中有2mol 键。则答案为3mol。该题为信息题，知道(NH4)2SO4分子中存在化学键(离子键、共价键、配位键)即可解答，所以答案选d，范德华力只存在于分子晶体中。第66页(4)四个选项中能形成氢键是NH3、H2O、HF，但只有NH4空间构型为正四面体，4个H原子位于四个顶点，恰好对应该有机化合物4个N原子，形成4个氢键。故选c。答案(1)2s22p3(2)NOC(3)三角锥形sp33d(4)c第67页第68页