2019-2020年高中化學(xué)選修3預(yù)習(xí)案：3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)復(fù)習(xí)含教學(xué)反思設(shè)計(jì)教材分析.doc

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2019-2020年高中化學(xué)選修3預(yù)習(xí)案：3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)復(fù)習(xí)含教學(xué)反思設(shè)計(jì)教材分析 【教學(xué)目標(biāo)】 1．鞏固晶體與非晶體的差異；會(huì)判斷晶體類型。 2．對(duì)比四種晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的異同。 3．根據(jù)粒子空間排列推斷化學(xué)式。 4．典型晶體結(jié)構(gòu)的晶胞、晶胞中粒子間距離、密度等相關(guān)計(jì)算。 【復(fù)習(xí)任務(wù)】 1．歸納晶體與非晶體的差異 2．判斷晶體類型 3．晶體熔沸點(diǎn)的比較 4．掌握典型晶體結(jié)構(gòu) 附知識(shí)網(wǎng)絡(luò)： 一、晶體與非晶體的差異 本質(zhì)差別 性質(zhì)差別 制法 鑒別方法 自范性 微觀結(jié)構(gòu) 固定熔點(diǎn) 各向異性 ①是否有固定熔點(diǎn)，②是否有各向異性，③對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn) 晶體 有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型） 原子在三維空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列 有 有 三種途徑（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固（2） 凝華 （3）溶質(zhì)從溶液中析出 非晶體 沒有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外型） 原子排列相對(duì)無(wú)序 無(wú) 無(wú) 晶體類型 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 離子晶體 構(gòu)成晶體的粒子 分子 原子 離子 金屬離子 自由電子 粒子間作用力 分子間作用力 共價(jià)鍵 離子鍵 金屬鍵 熔沸點(diǎn) 很低 很高 較高 相差較大 硬度 較低 很高 較高 相差較大 延展性 無(wú) 無(wú) 良好 無(wú) 導(dǎo)電性 無(wú) 無(wú) 良好 固體不導(dǎo)電 熔融狀態(tài)導(dǎo)電 典型實(shí)例 干冰、C60 鹵化氫 金剛石 晶體硅 金屬單質(zhì) NaCl、CsCl 三、判斷晶體類型 1、根據(jù)各類晶體的定義判斷： 根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力類別進(jìn)行判斷。如由陰、陽(yáng)離子間通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體屬于離子晶體；由分子間通過分子間作用力（包括氫鍵）相結(jié)合形成的晶體屬于分子晶體；由相鄰原子間通過共價(jià)健相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于原子晶體。由金屬陽(yáng)離子和自由電子之間通過較強(qiáng)烈的相互作用（金屬鍵）形成的晶體屬于金屬晶體。 2、根據(jù)物質(zhì)所屬類別判斷 （1）活潑金屬氧化物（Na2O、CaO、Na2O2等）、強(qiáng)堿和絕大多數(shù)鹽類屬于離子晶體（AlCl3、BeCl2例外，屬于分子晶體）； （2）大多數(shù)非金屬單質(zhì)（除金剛石、石墨、晶體硅、硼外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（除SiO2外）、酸和大多數(shù)有機(jī)物（除有機(jī)鹽外）以及惰性氣體均屬于分子晶體； （3）金屬單質(zhì)（除汞外）和合金屬于金屬晶體； （4）金剛石、晶體硅、晶體二氧化硅、碳化硅、硼等屬于原子晶體（一般只要記住前四個(gè)就可以了） 3、根據(jù)各類晶體的特征性質(zhì)判斷（主要是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)如熔沸點(diǎn)、溶解性、導(dǎo)電性等進(jìn)行判斷） （1）根據(jù)晶體的熔、沸點(diǎn)判斷：熔沸點(diǎn)低的單質(zhì)和化合物一般為分子晶體；熔沸點(diǎn)較高的化合物一般為離子晶體；熔沸點(diǎn)很高的一般為原子晶體。 物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低比較規(guī)律： ①不同類型的晶體，熔、沸點(diǎn)一般是：原子晶體＞離子晶體>分子晶體；大多數(shù)金屬晶體＞分子晶體。 ②根據(jù)物質(zhì)在常溫下的狀態(tài)判斷：固體的熔、沸點(diǎn)>液體；液體>氣體等。 ③原子晶體中，原子半徑小，鍵長(zhǎng)短，鍵能大，晶體熔、沸點(diǎn)高。如金剛石>石英>碳化硅＞硅。 ④離子晶體要比較離子鍵的強(qiáng)弱，一般來說，對(duì)典型的離子晶體，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，熔、沸點(diǎn)越高。如MgO＞NaCl＞CsCl等。 ⑤分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如：CF4 液態(tài) > 氣態(tài) 2．不同晶型 多數(shù)情況：原子晶體 > 離子晶體 > 分子晶體 大多數(shù)金屬晶體＞分子晶體。 3．相同晶型 ⑴分子晶體：相對(duì)分子質(zhì)量、氫鍵、分子的極性 ⑵原子晶體：共價(jià)鍵強(qiáng)弱——原子半徑大小 ⑶金屬晶體：金屬鍵強(qiáng)弱——金屬陽(yáng)離子半徑和離子所帶電荷數(shù) ⑷離子晶體：離子鍵強(qiáng)弱——離子半徑和離子所帶電荷數(shù) 五、典型晶體結(jié)構(gòu) 1、氯化鈉晶體 陰、陽(yáng)離子的配位數(shù)是 6 ，即每個(gè)Na+緊鄰 6 個(gè)Cl——,這些Cl—構(gòu)成的幾何圖形是 正八面體 ；每個(gè)Na+與 12 個(gè)Na+等距離相鄰。平均每個(gè)氯化鈉晶胞含有4個(gè)Na+和4 個(gè)Cl—。 2、氯化銫晶體 每個(gè)Cl—(或Cs+)周圍與之最接近且距離相等的Cs+(或Cl—)共有 8 個(gè)，這幾個(gè)Cs+(或Cl—)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 正六面體 ；在每個(gè)Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有6個(gè)，這幾個(gè)Cs+(或Cl—)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 正八面體；一個(gè)氯化銫晶胞含有1個(gè)Cs+和1個(gè)Cl—。 3、氟化鈣晶體：鈣離子的配位數(shù)為：8 ，氟離子的配位數(shù)為 4 。 4、干冰晶體 每個(gè)CO2分子周圍與它距離最近且相等的CO2有12個(gè)，為分子密堆積。 5、金剛石 金剛石中每個(gè)碳原子與周圍4個(gè)碳原子形成C-C鍵，它們構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體，鍵的夾角為： 109028′，在金剛石中由碳原子構(gòu)成的最小環(huán)是六元環(huán)，該環(huán)上有6個(gè)碳原子。晶體中C原子個(gè)數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為 1：2 。 6、每個(gè)Si與4 個(gè)O原子形成共價(jià)鍵，每個(gè)O與2 個(gè)Si原子形成共價(jià)鍵。在二氧化硅中由原子構(gòu)成的最小環(huán)是12元環(huán)，該環(huán)上有12個(gè)原子。在二氧化硅晶體中Si與O原子個(gè)數(shù)比為1：2 .平均每n mol SiO2晶體中含有Si-O鍵最接近4 mol。 7、石墨 屬于混合晶體,是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),同層碳原子間以共價(jià)鍵和金屬鍵結(jié)合，不同層間范德華力以結(jié)合，晶體中每個(gè)C原子被3個(gè)六邊形共用,平均每個(gè)環(huán)占有 2個(gè)碳原子。鍵的夾角為：120晶體中碳原子數(shù)、碳環(huán)數(shù)和碳碳單鍵數(shù)之比為 2：1：3 。 8、金屬晶體中原子的堆積方式 堆積模型 典型代表 空間利用率 配位數(shù) 簡(jiǎn)單立方堆積 Po 52％ 6 體心立方堆積 Na、K、Fe 68％ 8 六方最密堆積 Mg、Zn、Ti 74％ 12 面心立方最密堆積 Cu、Ag、Au 74％ 12 六、晶體中有關(guān)晶胞問題的計(jì)算 1、平攤法 （1）先確定是否為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，如果是氣體團(tuán)簇分子或納米顆粒則不平攤。 （2）看重復(fù)單元的形狀，通常是平等六面體。 （3）看頂點(diǎn)、棱、面、體內(nèi)各有幾個(gè)粒子。 2、金屬晶體的空間利用率的計(jì)算 （1）金屬的緊密堆積有不同的形式，確定金屬堆積方式及對(duì)應(yīng)晶胞。 B A （2）找出一個(gè)晶胞有幾個(gè)原子。 （3）畫出某一載面圖。 （4）計(jì)算 例：試計(jì)算鈉晶胞中的空間利用率 （1）一個(gè)晶胞含2個(gè)鈉原子 （2）設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為a m 則該晶胞的體積V立方體=a3 m3 由于此晶胞是緊密堆積則可以畫出：則可知4x=a，則x=a 由于此晶胞中有兩個(gè)鈉原子，而一個(gè)鈉的體積為V球== 則此晶胞的空間利用率=*100%===68% 3、晶體密度的計(jì)算 （1）1摩晶體的質(zhì)量數(shù)值上等于物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。 （2）摩爾質(zhì)量除以阿伏加德羅常數(shù)為一個(gè)微粒的質(zhì)量。 （3）一個(gè)晶胞含有幾個(gè)微粒 （4）一個(gè)晶胞的體積 （5）晶胞的質(zhì)量=晶胞的體積密度 （6） 晶胞的質(zhì)量 = 晶胞中所含有的組成該晶體的微粒數(shù) 1摩晶體的質(zhì)量 阿加常數(shù)（NA） 【組內(nèi)檢查】 1、 各種類型的晶體熔沸點(diǎn)的比較規(guī)律 2、典型晶體結(jié)構(gòu)中相關(guān)內(nèi)容 【自主檢測(cè)】 1、氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂為起始物，經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如下圖所示： 請(qǐng)回答下列問題： (1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)方程式依次是_________、__________； (2)基態(tài)B原子的電子排布式為_________；B和N相比，電負(fù)性較大的是_________，BN中B元素的化合價(jià)為_________； (3)在BF3分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是_______，B原子的雜化軌道類型為_______，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立體結(jié)構(gòu)為_______； (4)在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為________，層間作用力為________； (5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______個(gè)氮原子、________個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是_______gcm-3（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值。阿伏伽德羅常數(shù)為NA）。 (4) 共價(jià)鍵；分子間作用力； (5) ．