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(共27張PPT)
晶體結構與性質
[討論1] 物質聚集狀態
【思考】氣態、液態物質是否一定由分子構成？物質除了常見的三態外，有無其他聚集狀態？
1.等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子（分子或原子）組成的整體上呈電中性的氣態物質；具有良好的導電性和流動性
2.離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質；（低溫熔融鹽）
日光燈和霓虹燈管里、蠟燭火焰里、極光和雷電里，都能找到等離子體
等離子體可以制造等離子體顯示器、化學合成、核裂變等等
3.液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，既具有流動性、黏度、形變性等，又具有導熱性、光學性質等，表現出晶體的各向異性。
閱讀看書筆記，了解特性用途
[討論2] 晶體特性與測定
【思考】晶體與非晶體在微觀結構、物理性質有何區別？如何鑒別？
固體分類 晶體 非晶體
結構特征 結構粒子_周期性有序_排列 結構粒子_無序_排列
性質特征 自范性 _有_（能自發呈現多面體外形） _無_
熔點 _固定_ 不固定
異同表現 各向異性_ 各向同性
區別方法 間接方法 看是否有固定的熔點
科學方法 對固體進行X射線衍射實驗
大本P188-189
實例 金剛石、雪花、水晶、I2、膽礬、Cu晶體等 玻璃、炭黑、松香、
石蠟、瀝青、橡膠等
【回歸教材】為何天然水晶球內部的水晶能呈現出規則多面體外形，而外層的瑪瑙卻沒有？（兩者主要成份均為SiO2）
【小結】晶體自范性的條件之一：晶體生長的速率適當
【回顧】x射線衍射實驗的用途？
看書筆記
閱讀看書筆記，了解回顧三個實驗操作
[討論3] 晶體獲得方法與制備
【教材溯源】明礬大晶體的制備實驗--一般認為晶體從液相或氣相中的生長有三個階段：①介質達到過飽和、過冷卻階段；②成核階段；③生長階段。
（1）把事先配好的明礬飽和溶液倒入燒杯中，向溶液中補充適量明礬，使其成為比室溫高10-15℃的飽和溶液。待其自然冷卻到比室溫略高3-5 ℃時，把小晶體懸掛在玻璃杯中央，注意不要使晶核接觸杯壁。用硬紙片蓋好燒杯，靜置過夜。
（2）每天把已形成的小晶體輕輕取出，重復第1項操作，直到晶體長到一定大小。
（3）將所得明礬晶體放進鉻鉀礬的飽和溶液中，使鉻鉀礬晶體（紫色）［KCr(SO4)2·12H2O］在明礬晶體表面上生長，長到一定厚度后，再將所得晶體放到明礬飽和溶液中去，使鉻鉀礬晶體表面再覆蓋一層明礬晶體。
看書筆記P8D14
[討論4] 晶體結構特性及相關計算
【晶胞】都是平行六面體，具有平移性；在晶體中無隙并置。
【學案】例1，例2，例3
[討論4] 晶體結構特性及相關計算
晶體結構著重考查微粒配位數、微粒分數坐標的判斷、晶體化學式、晶體密度、微粒距離、微粒空間占有率的計算等。
(1)配位數：在晶體中某質點周圍與該質點相距最近的質點數；
用于描述晶體中微粒排列緊密程度，一般配位數越大，微粒排列越緊密，晶體越穩定。
面心立方最密堆積
配位數為12
Cu晶胞
干冰晶胞
面心立方密堆積
配位數為12
冰
配位數為4
配位數為6
NaCl晶胞
【小結】1、離子鍵、金屬鍵、范德華力無飽和性，配位數與微粒大小有關；但氫鍵有方向性與飽和性，如冰中水分子的配位數為4。
2、共價晶體中共價鍵具有飽和性，與中心原子形成共價鍵的原子數就是其配位數；
3、離子晶體、共價晶體中，微粒配位數最簡比即為化學式。
Si原子配位數為4，O原子配位數為2
SiO2晶胞
【注意】離子晶體配位數是指一個離子周圍最近的異電性離子數目。
(2)原子分數坐標:以晶胞參數為單位長度建立坐標系，可以表示晶胞中各原子的位置。以坐標軸所在晶胞棱長為1個單位，所得坐標軸上的截距即為分數坐標。
原點
(3)晶胞中微粒個數及化學式求算
(4)晶體密度\微粒間距\空間利用率計算：
均攤法計算晶胞所含微粒數N
結合M、NA計算晶胞質量m
利用參數計算晶胞體積V
}
晶體密度
ρg/cm3
計算晶胞體積注意：
1、棱長單位換算1nm=10-7cm、1pm=10-10cm；
2、棱間夾角是否為900
學案補充練習1.3
學案常見晶體
學案補充練習4.5
學案補充練習2.6
[討論5] 晶體結構與性質
【思考】
(1)金剛石和干冰分別屬于什么晶體？在干冰晶體中，每個CO2分子等距緊鄰的CO2分子有多少個？
(2)粒子之間以共價鍵結合而成的是哪些晶體？冰晶體中水分子之間以何種作用力結合？
(3)冰、金剛石、CaCl2晶胞、干冰四種晶體的熔點由高到低的順序是什么？
(4)MgO晶體屬于離子晶體，是否所有離子晶體熔點都較高？
(5)金屬Cu具有良好的延展性、導電性與導熱性的原因？合金為何一般硬度大于成份金屬？
存在離子液體(低溫熔融鹽)如C2H5NH3NO3熔點為12℃，大多數離子液體含有體積很大的陰、陽離子。常見的陰離子如四氯鋁酸根（AlCl4-）、六氟磷酸根（PF6-）、四氟硼 酸根（BF4-）等，常見的陽離子如季銨離子（R4N+，即NH4+的H被烴基R取代）、帶烴基 側鏈的咪唑、嘧啶等有環狀含氮結構的有機胺正離子等。
當受外力作用時，金屬晶體中各原子層會發生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，而彌漫在金屬原子間的電子氣可以起到類似軸承中滾珠之間潤滑劑的作用，故金屬有良好的延展性。當向金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子時，就像在滾珠之間摻入了細小而堅硬的砂土或碎石一樣，會使金屬的延展性甚至硬度發生改變。
【練習1】根據表中給出物質的熔點數據(AlCl3沸點為260 ℃),判斷下列說法錯誤的是(　 　)
A.MgO中的離子鍵比NaCl中的離子鍵強 B.SiCl4晶體是分子晶體
C.AlCl3晶體是離子晶體 D.晶體硼是共價晶體
【思考】四類經典晶體的粒子構成、粒子間作用力類型、物理性質特點有何差異？如何比較晶體熔沸點高低？有何規律？
C
晶體 NaCl MgO SiCl4 AlCl3 晶體硼
熔點℃ 801 2852 -70 180 2500
兩者均為分子晶體，后者能形成分子間氫鍵，分子間作用力增大，熔點更高
【練習2】鄰苯二甲酸酐和鄰苯二甲酰亞胺都是合成酞菁的原料，后者熔點高于前者，主要原因是_______。
【練習3】（1）GaN、GaP、GaAs熔融狀態均不導電，據此判斷它們是
(填共價或離子)化合物。其晶體結構與金剛石相似，分析GaN、GaP、GaAs熔點依次降低的原因 。
共價
三者均為共價晶體，隨著N、P、As原子半徑增大，共價鍵鍵長增大，鍵能減弱
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2
熔點/℃ 1570 2800 23.8 75.5
【練習4】試解釋表中氧化物之間熔點差異的原因__________。
Li2O、MgO均為離子晶體，Mg2+所帶電荷大于Li+，MgO中離子鍵強于Li2O，故MgO熔點更高；而P4O6、SO2均為分子晶體，相對分子質量前者大于后者，分子間范德華力前者大于后者，故熔點前者高
【練習5】(1)Ti的四鹵化物熔點如表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，原因是_________________________________________________________。
(2)Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素，它們的二價氧化物的晶胞類型相同，其熔點由高到低的順序為_____________________。
(3)CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題
①Sn為第ⅣA族元素，單質Sn與干燥Cl2反應生成SnCl4。常溫
常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構型為_______________，其固體的晶體類型為________________。
②NH3、PH3、AsH3的沸點由高到低的順序為________________。
NiO＞CoO＞FeO
正四面體形
分子晶體
NH3>AsH3>PH3
TiF4屬于離子晶體，熔點高；其余三種鹵化物屬于分子晶體，隨著相對分子質量增大，分子間范德華力增大，熔點升高
不同類型晶體熔沸點規律：共價晶體>離子晶體>分子晶體；
【思維建模】比較或解釋物理性質的思維模型
確定晶體類型
微粒間作用力
分析影響作用力因素
共價鍵
離子鍵
金屬鍵
范德華力
氫鍵
半徑、鍵長、鍵能
半徑及所帶電荷
相對分子質量、分子極性等
有無；多少；強弱；分子間或分子內
半徑及價層電子數
除常見的金剛石、SiO2外，還有：
（1）某些單質， 如硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）和灰錫（Sn）等；（2）某些非金屬化合物，如碳化硅（SiC，俗稱金剛砂）、Si3N4等。近年來以Si3N4為基礎，用Al取代部分Si，用O取代部分N而獲得結構多樣化的陶瓷，用于制作LED發光材料
【共價晶體】
【幾種特殊晶體】
元素電負性差值越大，離子鍵百分數越高
Na2O、MgO離子晶體→Al2O3、SiO2共價晶體→P2O5、SO3、Cl2O7分子晶體隨著共價鍵百分數不斷增大，共價鍵不再貫穿整個晶體，而轉變為分子。
1、過渡晶體
2、混合晶體
3、納米晶體
納米晶體是晶體顆粒尺寸在納米（10-9m)量級的晶體。在聲、光、電、磁、熱等性能上常會呈現新的特性，通常純物質有固定的熔點，但當純物質晶體的顆粒小于200nm(或者250nm）時，其熔點會發生變化。主要原因是晶體的表面積增大。
1、配位鍵與配合物的形成條件
a.中心原子或離子能提供空軌道；如Al3＋、B及過渡金屬原子或離子；
b.配體可以提供孤電子對的分子或離子如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等，如X-、OH-、C2O42-、CN-、SCN-等，一般為周期表右上角ⅣA-ⅦA的電負性較大元素原子；
[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Na[Al(OH)4]、NaAlF6、K3[Fe(CN)6]等
c.價鍵理論：配體上的孤電子對，進入中心原子或離子的雜化軌道形成配位鍵；--（多數中心原子空軌道s、p、d經雜化）
指出K3[Fe(CN)6]的內界、外界、中心原子（離子）、配位數、配位原子、配體
[討論6] 配合物與超分子
【教材溯源】配合物的制備實驗
【實驗3-3】向CuSO4溶液加入過量濃氨水，溶液中產生深藍色[Cu(NH3)4]2+，繼續加入95%乙醇，則析出[Cu(NH3)4]SO4 H2O晶體。
(1)CuSO4溶液顯藍色是由于Cu2+與H2O結合形成[Cu(H2O)4]2+，成鍵過程中提供空軌道的是 。
(2)[Cu(NH3)4]2+其實為[Cu(NH3)4(H2O)2]2+的簡略寫法。該配離子的空間結構為狹長八面體(如圖所示)。
下列關于a、b兩種配體的說法不正確的是____(填數字)。
①中心原子的雜化方式相同
②價層電子對互斥模型結構相同
③分子的熱穩定性a弱于b
④配體結合中心離子的能力a強于b
(3)[Cu(NH3)4]SO4 H2O中存在的作用力有 (填字母)。
a.離子鍵 b.配位鍵 c.非極性鍵 d.極性鍵 e.金屬鍵 f.氫鍵
③④
Cu2+
a b d f
【練習1】用相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液進行實驗，下列說法不正確的是（ ）
A．相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液中，Fe3+的濃度不同
B．Fe3+提供空軌道，CN-提供孤電子對，兩者以配位鍵結合成[Fe(CN)6]3-
C．溶液2不顯紅色，說明Fe3+與CN-的結合力強于與SCN-的結合力
D．由對比實驗可知，用KCN溶液檢驗FeCl3溶液中的Fe3+比用KSCN溶液更好
Fe3+ +nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n (n=1～6)
D
總反應AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
(1)溶解度的改變：一些難溶于水的金屬化合物形成配合物后，
易溶解，如Cu(OH)2→[Cu(NH3)4]2+、AgCl→[Ag(NH3)2]＋。　
(2)顏色的改變：當一些簡單離子形成配合物時顏色會發生改變，如Fe(SCN)3的形成。利用此性質可檢驗某些離子的存在。
(3)穩定性改變：形成配合物后，物質的穩定性增強。
【配合物的形成對性質的影響】
【提示】在化學實驗中，常用生成藍色沉淀的反應來檢驗Fe2+: K3[Fe(CN)6] + FeSO4 + H2O == K2SO4+ KFe[Fe(CN) ]·H O↓
【思考】工業鹽酸（俗稱粗鹽酸）呈亮黃色，已證明是配合物[FeCl4]-的顏色。請用實驗定性證明該配合物只有在高濃度Cl-的條件下才是穩定的。
（1）滴加AgNO3溶液法；（2）鐵鹽滴加濃鹽酸法；（3）滴加水稀釋法
【思考1】該葉綠素配合物中的配位原子是？中心離子的配位數？配體數？
【注意】有時配位體數并不一定等于配位數！
螯合物（環狀配合物）
【練習2】含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結構如圖所示，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有_________mol，該螯合物中N的雜化方式有__________種。
【練習3】第四周期過渡元素R，其價電子層各能級處于半充滿狀態。R某種配合物分子式為RCl3 6H2O，其中R的配位數為6，已知0.01molRCl3 6H2O在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理，得到沉淀質量為2.87g。則該配合物的化學式 。
[Cr(H2O)5Cl]Cl2 H2O
【練習4】許多過渡金屬離子能形成種類繁多的配合物。下列說法正確的是 （ ）
A．對[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2進行加熱時，配體H2O比NH3更容易失去
B．[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Co2+提供接受孤電子對的空軌道，配體是NH3分子和Cl原子
C．K4[Fe(CN)6]、Fe(CO)5、[Ag(NH3)2]OH、Cu2(OH)2SO4、KAl(SO4)2·12H2O都是配合物
D． 可簡寫為[Cu(en)2]2+，由結構式可知Cu2+配位數為4
AD
2、超分子
【定義】兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體；超分子定義中的分子是廣義的，也包括離子
超分子的特性
①分子間相互作用：通過非共價鍵結合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。
②分子聚集體大小：分子聚集體有的是有限的，有的是無限伸展的。
【超分子實例】
（1）杯酚分離C60
利用范德華力及空腔大小
（2）冠醚識別堿金屬陽離子
18-冠-6
直徑合適的空腔冠醚與金屬陽離子通過配位鍵及相結合形成超分子
（3）DNA雙螺旋結構
DNA堿基配對是通過氫鍵識別結合
（4）表面活性劑
細胞和細胞器的雙分子膜
【總結】超分子特性—分子識別與自組裝
【練習5】(1)1987年諾貝爾化學獎授予三位化學家，以表彰他們在超分子化學理論方面的開創性工作。鉀離子可以嵌入冠醚(如18-冠-6)的空穴中形成超分子，如圖所示。
KCl與18-冠-6形成的化合物晶體類型為___________，其熔點比氯化鉀_______，理由是 。
(2)研究發現，反應
，在加入18-冠-6以后，相同時間內的產率從24%提高到95%，而18-冠-6沒有參與反應過程，18-冠-6的作用是___________。
KCl與冠醚形成的化合物中陽離子半徑更大，熔點更低
離子晶體
低
冠醚與氟化鉀形成超分子，易溶于氯苯甲烷，使參與反應的有效c(F-)提高

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