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高三化学总复习

高三化学总复习. 基本理论. 晶 体 结 构. 一、基础知识回顾. （一）晶体的概念及性质. ◆晶体 ◆决定晶体物理性质的因素是什么?. ●通过结晶得到的具有规则几何外形的固体叫晶体。 ●晶体中的微粒按一定的 规则 排列。 ●有固定的熔点 ●构成晶体微粒之间的结合力。 ●结合力越强，晶体的 熔沸点 越高，晶体的 硬度 越大。. （二）微粒间的作用力. 化学键：. 相邻原子之间强烈的相互作用。. 概念？. 影响因素？. （1）离子键. 如何判断离子键的存在？. 概念？. 类型？. （2）共价键. 如何判断共价键的强弱？. 概念？. 影响因素？.

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  1. 高三化学总复习 基本理论 晶 体 结 构

  2. 一、基础知识回顾 （一）晶体的概念及性质 • ◆晶体 • ◆决定晶体物理性质的因素是什么? ●通过结晶得到的具有规则几何外形的固体叫晶体。 ●晶体中的微粒按一定的规则排列。 ●有固定的熔点 ●构成晶体微粒之间的结合力。 ●结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。

  3. （二）微粒间的作用力 化学键： 相邻原子之间强烈的相互作用。 概念？ 影响因素？ （1）离子键 如何判断离子键的存在？ 概念？ 类型？ （2）共价键 如何判断共价键的强弱？ 概念？ 影响因素？ （3）金属键 影响因素？ 分子间作用力 如何认识分子间作用力和共价键？

  4. 分子间作用力是分子之间的作用力 ①实质不同 共价键是分子内部原子之间的作用力。 能量较小，一般几个到数十个KJ/mol； ②强度不同 共价键一般120--800KJ/mol。 分子间作用力（范德瓦耳斯力） 分子间作用力对物质性质的影响规律 对于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，物质的熔沸点也就越高。 氢 键

  5. 共价型分子中八电子稳定结构的判断 1、分子中若含有氢元素，则氢原子不能满足最外层8电子稳定结构。 2、若某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子满足8电子稳定结构；否则不满足。

  6. （三）四种晶体的比较 离子晶体 1、离子间通过离子键结合而成的晶体。 2、离子晶体的特点 • 无单个分子存在；NaCl不表示分子式。 • 熔沸点较高，硬度较大，难压缩,但质地较脆. • 水溶液或者熔融状态下均导电。 3、哪些物质属于离子晶体？ • 强碱、部分金属氧化物、大部分盐类。

  7. 有单个分子存在；化学式就是分子式。 • 熔沸点较低，硬度较小，易升华。 分子晶体 1、分子间通过分子间作用力结合成的晶体。 2、分子晶体的特点 3、哪些物质可以形成分子晶体？ 卤素、氧气、等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物、酸、多数有机物等。

  8. 原子晶体 1、原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。 2、原子晶体的特点 熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。 3、哪些物质属于原子晶体 金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。

  9. 晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 概念 离子间离子键 原子间共价键 分子间分子力 金属离子和e金属键 晶体质点 阴、阳离子 原子 分子 金属离子原子和e 作用力 离子键 共价键 分子间力 金属键 物理性质 熔沸点 较高 最高 很低 一般高少数低 硬度 较硬 最硬 硬度小 多数硬少数软 溶解性 易溶于水 难溶任何溶剂 相似相溶 难溶 导电性 溶、熔可 硅、石墨可 部分水溶液可 固、熔可 实例 盐MOH MO C Si SiO2 SiC HX XOn HXOn金属或合金 四种晶体的比较

  10. （四）晶体类型的判断 ◆从物质的分类上判断： • ●离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物； • ●分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。 • ●原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN等 • ●金属晶体：金属单质（液态Hg除外）及合金 ◆从性质上判断： • ●熔沸点和硬度 • 高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体 • ●物质的导电性 固态时不导电熔融状态时能导电：离子晶体； 固态时导电熔融状态时也导电：金属晶体及石墨； 固态时不导电熔融状态时也不导电：分子晶体、原子晶体。

  11. （五）晶体化学基础 三种典型立方晶体结构 晶胞 从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小部分。（晶体中的最小重复单元） 　　每个晶体是由无数个晶胞连在一起形成的，故晶胞的结构反映了晶体的结构，所以对于某些晶体我们就可以通过研究晶胞结构来研究晶体结构。 简单立方 体心立方 面心立方

  12. 是指每个图形平均拥有的粒子数目 均摊法 如某个粒子为n个图形（晶胞）所共有，则该粒子有1/n属于一个图形。 （1）长方体（正方体）： 位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱上的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶体的是1。 （2）非长方体（非正方体）： 视具体情况分析。 如： 石墨 平均每个碳原子对六边形的贡献是：1/3

  13. 二、晶体常见题型 （一）求晶体化学式的确定 例1（西安市竞赛题）右图所示晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去） (A)8；BaTi8O12 (B)8；BaTi4O9 (C) 6；BaTiO3 (D) 3；BaTi2O3 C

  14. 例2 1987年2月，朱经武教授等发现釔钡铜氧化物在90K下具有超导性，若该化合物的晶胞结构如下图所示，则该化合物的化学式可能为（　　　） A.YBa2CuO7-x B. YBa2Cu2O7-x C. YBa2Cu3O7-x D. YBa2Cu4O7-x C 计算晶胞中各原子数： Y：1 Ba：2 Cu：8×1/8 +8×1/4 = 3

  15. 例：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ） A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14 均摊法是研究晶体结构的常用方法，但要注意以下题型： 此题给出的是分子簇结构而非晶体结构，故只需数出原子的数目即可。

  16. （二）晶体密度、粒子间距离的计算 [例1]右图为NaCl晶胞的结构示意图。它向三维空间延伸得到完美晶体。试回答： （1）一个NaCl晶胞中有个Na＋，有个Cl－。 （2）一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。 （3）若NaCl晶体的密度为ρg/cm3，则 NaCl晶体中Na＋与Na十之间的最短距离是多少？ 8×1/8＋6×1/2＝4 1＋12×1／4＝4 ρ＝m/V＝n·M/V＝58.5 × 4／(NA·a3)

  17. [例2]右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的密度为ρ＝5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。[例2]右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的密度为ρ＝5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。 （1） FexO中的x值（精确至0.01）为； （2）晶体虽的Fen+分别为Fe2+和Fe3+， 在Fe2+和Fe3+的总数中， Fe2+所占分数 （用小数表示）为； （3）此晶体的化学式为； （4）与某个Fe2+或Fe3+距离最近且距离相等的O2－离子围成的空间几何形状是； （5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为m。 0.92 0.826 Fe0.762+Fe0.163+O 正八面体 3.03×10－10

  18. [例3]金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的8个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。[例3]金晶体的最小重复单元（也称晶胞）是面心立方，即在立方体的8个顶点上各有一个金原子，各个面的面心上各有一个金原子（如图），每个金原子被相邻的晶胞共用。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。 (1)金晶体中每个晶胞中含有个金原子； (2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定。 (3)一个晶胞的体积是多少？ (4)金晶体的密度是多少？ 4 在立方体各个面的对角线上3个金原子彼此两两相切

  19. （三）晶体中点、线、面的关系 [例1] C60是碳单质家族中的新成员，已知每个碳原子与其它三个碳原子相连。请根据碳的成键方式计算C60分子中存在________条C—C单键；________条C=C双键？ 60 30 分析：碳原子的成键方式：每个碳原子通过4条共价键与其它原子成键。其成键方式图为： 由图可以看出：每个C—C单键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有2×1/2=1条C－C单键，分子中共有1×60=60条C—C单键；每个C=C双键为2个碳原子所拥有，故每个碳原子占有1×1/2=1/2条C=C双键，分子中共有1/2×60=30条C=C双键。

  20. (n/12)·NA 2 [例2]石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则: (1)平均每一个正六边形所占的碳原子数为; (2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳一碳化学键之比是； （3）ng碳原子可构成个正六边形。 2 2∶3 每个碳原子为三个正六边形共用， 每个正六边形的碳原子数为6×1/3 = 2 又每个正六边形所占的C－C键数为：6×1/2 = 3 ∴碳原子数与碳一碳化学键之比是2∶3

  21. NaCl CsCl 干冰 金刚石 石墨　 SiO2 三、常见的几种晶体类型

  22. 几种重要晶体的微观结构分析

  23. NaCl的晶体结构 d/2 （1）每个晶胞由个小立方体组成（见右图）， 每个小立方体的个顶点分上有个Na+和个Cl－， 它们分别位于小立方体互不相邻的四个顶点上。 （2）每个晶胞中含有Na+数目为： 8×1/8＋6×1/2＝4，含有Cl－数目为：1＋12×1/4＝4，故每个晶胞中含有4个“NaCl”结构单元； （3）晶胞中每个离子都被个异号离子包围（上、下、左、右、前、后），它们之间构成的空间结构； （4）晶胞中每个离子周围距离最近且等距离的同种离子有个（12条棱的棱心） （5）设晶胞的边长为dcm，则晶胞中Na+和Cl－的最近距离（即小立方体的边长）为 cm，则晶胞中同种离子的最近距离为 cm。 8 8 4 4 6 正八面体 12 d/2

  24. Na ＋ Cl － 连接正方体六个面的面心构成一个正八面体。

  25. Na ＋ Cl －

  26. d/2 CsCl的晶体结构 （1）晶胞为体心立方，每个立方体的8个顶点分 上有个Cs+（或Cl－），体心上有 个Cl－（或Cs+） （2）每个晶胞中含有Cs＋数目为： ，含有Cl－数目为： ，故每个晶胞中含有个“CsCl”结构单元； （3）晶胞中每个离子都被个异号离子包围（8个顶点），它们之间构成的空间结构； （4）晶胞中每个离子周围距离最近且等距离的同种离子有个，（上、下、左、右、前、后）它们之间构成的空间结构； （5）设晶胞的边长为dcm，则晶胞中同种离子的最近距离为cm，Cs+和Cl－的最近距离（即立方体体对角线的一半）为 cm； 8 1 8×1/8=1 1 1 8 立方体 6 正八面体 d

  27. 干冰晶体结构 在每个CO2周围等距离且相距最近 的CO2共有 个。 12 在每个小立方体中平均分摊到的CO2 分子数为： 个 (8×1/8 + 6×1/2) = 4

  28. 金刚石

  29. 在金刚石晶体中，碳原子构成的最小环为非平面(与环已烷碳环相似在金刚石晶体中，碳原子构成的最小环为非平面(与环已烷碳环相似 键角为109°28′，每个碳与相邻 4 个碳构成正四面体、 其中 n (C) : n(C－C) = 1 : (4 ×1/2) = 1 : 2 每个碳原子被多少个六元环共用呢？ 相邻两条C－C键可构成 2 个六元环，它共有 C24这种相邻，故共被 2C24 = 12个六元环共用。 同理，每条C－C键被 2C13 = 6个六元环共用。 金刚石晶胞实际上是由 8 个相邻的小立方体并置堆砌而成，黑体碳 位于相互错开排列的 4 个小立方体的重心，其余碳位于大立方体的 8 个顶点和 6 个面心。该晶体实际分摊到的碳原子数为 (4 + 6 ×1/2 + 8 ×1/8) = 8个。

  30. √3a = 4d即 a = 4 √3d / 3， AB = √3×(1/4)2 = √3/4，AC = √3×12 = √3 ，故AB = AC/4 1mol×6.02×1023×(4√3d /3)3×b / 8 = 1mol×12g/mol 设C－C键长为 d 、晶胞边长为 a ，可列： 若令 A (0，0，0) 、，则B (1/4， 1/4 ，1/4) 、C (1，1，1) ， 若令金刚石的密度为 b，可列： 将 b = 3.51g/cm3代入，解得 d = 1.55×10-8 cm = 1.55×10-10m

  31. 小结： （1）金刚石由碳原子构成正四面体的单元。每个碳原子等距离紧邻其它个碳原子。键角为。金刚石中由共价键构成的最小环有　6　个碳原子，但6个碳原子不都在一个平面上。 4 109º28´ 1 1/2 （2）每个环平均拥有：个C－C键，个C原子。 （3）晶体中每个C原子被个六元环所共有，每个C原子占　　有个C－C键。 12 2

  32. 石墨：

  33. 在石墨晶体中，碳原子构成的最小环为平面型六元环(与苯环相似)在石墨晶体中，碳原子构成的最小环为平面型六元环(与苯环相似) 键角为120°，每个碳原子与相邻 3 个碳原子构成正三角形， 其中 n (C) : n(C－C) = 1 : (3×1/2) = 2 : 3，每个碳原子被 3 个六元 环共用，每个C－C键被 2 个六元环共用。

  34. 令石墨中C－C键长为 a ，层间距离为 h ，由于每个正六棱柱分摊 的碳原子数为12×1/6 = 2个，可列： 1mol ×6.02×1023 3√3a2 h 2 2 × ×密度 = 1mol×12g/mol 将a = 1.42×10-10m = 1.42×10-8cm， h = 3.35× 10-8cm 代入上式解得 密度 = 2.27g/cm3

  35. 3. 二氧化硅晶体 可以这样去理解SiO2的结构，即在晶体硅中的Si－Si键间插入1 个O 晶体中存在SiO4 四面体及OSiO折线，∠OSiO = 109°18′，

  36. 晶体中最小环为十二元环，由6个Si 和6个O 构成。每个Si 被 2C24 = 12个十二元环共用，每个O 被 2C13 = 6个十二元环共用。 4. 晶体硅： 晶体硅的结构与金刚石相似，只不过键长不同。由于晶体硅的密度 为2.32g/cm3～2.34g/cm3(取2.33g/cm3) ，计算方法同金刚石，可求出 Si－Si键键长为2.35×10-8cm

  37. 6. C60等 C60分子中含有12 个五边形，20 个六边形 存在以下关系： (1)点(碳原子数)与线(棱边数即化学键)的关系 要素：三线共一点，两点连一线 规律：每个点管辖 3×1/2 = 1.5条线 (2)点与面(五边形和六边形)的关系： 要素：五边形五点，六边形六点，每点连三面。 规律：一个五边形含碳原子数为 5×1/3 = 5/3 (每个碳原子只占1/3) 一个六边形含碳原子数为 6×1/3 = 2 (3)线与面的关系： 要素：五边形五线，六边形六线，两面共一线。 规律：每个六边形拥有6×1/2=3条线，五边形拥有5×1/2=2.5条线

  38. (4)欧拉定律： 顶点数 + 面数 －棱边数 = 2 ∴C60中共有棱边数(化学键) ：12×2.5 + 20×3 = 90 或 60 + 12 + 20 －2 = 90 求C70中含有五边形和六边形的数目 设六边形为X个，五边形为Y个，可列出如下方程： 根据点与面的关系： 2X + 5/3×Y = 70 或 1.5×70 = 3X + 2.5Y 根据欧拉定律和点与线的关系： 70 + X + Y －70×1.5 = 2 解得：X = 25 Y = 12

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