1、第41讲 晶体结构与性质,1. 理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。 3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.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。 6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。 7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算,考点一,考点二,考点三,探究高考提升考能,考点一 晶体常识,返回,1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)
2、冰和碘晶体中相互作用力相同( ) (2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列( ) (3)凡有规则外形的固体一定是晶体( ) (4)固体SiO2一定是晶体( ) (5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块( ) (6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( ) (7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验( ),1,2,返回,题号,2如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a 与b 的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个 c 离子和_个d 离子。,21,11,4,4,1,2,返回,题号,题组一 晶胞中粒子个数的计算,1如图是由Q、R、
3、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为2价，G为2价，则Q的化合价为_。,R、G、Q的个数之比为142，则其化学式为RQ2G4。由于R为2价，G为2价，所以Q为3价。,【解析】,3,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,2某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( ) A394 B142 C294 D384,B,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,3已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如右图，则LaNin中n_。,5,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,4如图是金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，则其分子式为_。,解析： 由于M、N原子
4、并不存在共用关系，而是形成一个独立的气态团簇分子，其分子式可由原子个数来确定，而不能用均摊法。,M14N13,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,5(1)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。,解析： (1)每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。,MgB2,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。,解析：从图可看出，每个
5、 单元中，都有一个B和一个O完全,属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以N(B)N(O)1(12/2)12，化学式为BO2-。,BO2-,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,6已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单键结合，试根据下图确定该晶体的化学式为_。,B3A4,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,“均摊法”突破晶胞组成的计算,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,(2)方法：长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,题组二 晶胞的密度及微粒间距离的计算,XY2或Y2X,4,1,2,3,
6、4,5,6,7,返回,题号,8,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,8如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是 gcm3，试计算Na与S2的最短距离_(阿伏加德罗常数用NA表示，只写出计算式)。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,晶体微粒与M、之间的关系,若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,
7、8,考点二 常见晶体的结构与性质,返回,1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( ) (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( ) (3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( ) (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( ) (5)离子晶体一定都含有金属元素( ) (6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( ) (7)原子晶体的熔点一般比离子晶体的高( ) (8)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高( ),1,2,返回,题号,2在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、 CO2、CCl4、C2H2、S
8、iO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是_。 (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_ 。 (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。 (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。 (5)其中含有极性共价键的非极性分子是_。 (6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_。 (7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。 (8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。 (9)不含共价键的分子晶体是_，只含非极性键的原子晶体是_。,NaCl、Na2S,NaOH、(NH4)2S,(NH4)2S,Na2S2,C
9、O2、CCl4、C2H2,C2H2,H2O2,SiO2、SiC,晶体氩,晶体硅 金刚石,1,2,返回,题号,题组一 晶体类型的判断,1分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。 (1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ，熔融态不导电：_。 (2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电：_。 (3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等： _。 (4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：_。 (5)SiI4：熔点120.5 ，沸点287.4 ，易水解：_。 (6)硼：熔点2 300 ，沸点2 550 ，硬度大： _。 (7)硒：熔点217 ，沸点685 ，溶于氯仿
10、： _。 (8)锑：熔点630.74 ，沸点1 750 ，导电： _。,原子晶体,原子晶体,分子晶体,分子晶体,分子晶体,分子晶体,离子晶体,金属晶体,1,2,3,4,返回,题号,2现有几组物质的熔点()数据：,1,2,3,4,返回,题号,(1)A组属于_晶体，其熔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_。,
11、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,原子 共价键,HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可),1,2,3,4,返回,题号,判断晶体类型的5种方法,(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断 离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。 原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。 分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用为分子间作用力。 金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。,1,2,3,4,返回,题号,(2)依据物质的分类判
12、断 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)，气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 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。 金属单质是金属晶体。,1,2,3,4,返回,题号,(3)依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。 原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。 分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。 金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,1,2,3,4,返回,
13、题号,(4)依据导电性判断 离子晶体水溶液及熔化时能导电。 原子晶体一般为非导体。 分子晶体为非导体，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离子也能导电。 金属晶体是电的良导体。,1,2,3,4,返回,题号,(5)依据硬度和机械性能判断 离子晶体的硬度较大或略硬而脆。 原子晶体的硬度大。 分子晶体的硬度小且较脆。 金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。,注意上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，而汞、镓、铯等熔点却很低。金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点
14、为97.8 ，尿素的熔点为 132.7 。原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如MgO的熔点为2 852 ，石英的熔点为1 710 。,1,2,3,4,返回,题号,题组二 晶体熔、沸点的比较 3下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是( ) ACl2I2 BSiCl4PH3 DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3,C,1,2,3,4,返回,题号,4下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是( ) ACH4SiH4GeH4SnH4 BKClNaClMgCl2MgO CRbKNaLi D金刚石Si钠,D,解析： 晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。A项物质均
15、为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故A项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；B项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越强，故B项各物质熔点也应为升高顺序；,1,2,3,4,返回,题号,C项物质均为同主族金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，碱金属原子半径依LiCs的顺序增大，价电子数相同，熔点应是Li最高，Cs最低；D项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，金刚石CC键的键
16、长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。,1,2,3,4,返回,题号,分类比较晶体的熔、沸点,1不同类型晶体熔、沸点的比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子晶体分子晶体。 (2)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。,1,2,3,4,返回,题号,2同种晶体类型熔、沸点的比较 (1)原子晶体,(2)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶
17、体越稳定，熔点越高，硬度越大。,1,2,3,4,返回,题号,(3)分子晶体 分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 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。,1,2,3,4,返回,题号,同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。,(4)金属晶体 金属离子半径越小，离子所带的电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。,1,2,3,4,返回,题
18、号,考点三 五类晶体模型,返回,1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)在金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个( ) (2)在NaCl晶体中，每个Na周围与其距离最近的Na有12个( ) (3)在CsCl晶体中，每个Cs周围与其距离最近的Cl有8个( ) (4)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其最近的镁原子有6个( ),1,2,返回,题号,(2)下列排列方式中: A.ABCABCABC BABABABABAB CABBAABBA DABCCBAABCCBA， 属于镁型堆积方式的是_；属于铜型堆积方式的是_。,答案： (1)不一样，金刚石中表示的是CC共价键，
19、而干冰中的“棍”表示分子间作用力；分子晶体中多数含有化学键(如CO2中的C=O键)，少数则无(如稀有气体形成的晶体)。,2(1)在晶体模型中，金刚石中的“棍”和干冰中的“棍”表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？,A,B,1,2,返回,题号,题组一 强化记忆晶胞结构 1判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。,1,2,3,4,5,6,返回,题号,1,2,3,4,5,6,返回,题号,(1)干冰晶体_； (2)氯化钠晶体_； (3)金刚石_； (4)碘晶体_； (5)氟化钙_； (6)钠_； (7)冰晶体_； (8)水合铜离子_； (9)H3BO3晶体_； (10)铜晶体_。,1,2,3,4
20、,5,6,返回,题号,2. 碳的第三种同素异形体金刚石，其晶胞如图所示。 已知金属钠的晶胞(体心立方堆积)沿其体对角线垂直在纸 平面上的投影图如图A所示，则金刚石晶胞沿其体对角线 垂直在纸平面上的投影图应该是图_(从AD图中选填)。,D,1,2,3,4,5,6,返回,题号,题组二 对晶胞结构的考查 3下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( ) A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子 B最小的环上，Si和O原子数之比为12 C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角,C,解析： SiO2的晶体结构与金刚石的晶体结构相似，相当于把金刚石中的
21、碳原子，换成硅原子，然后在两个硅原子中间插入一个氧原子，金刚石的晶体结构中每个最小的环上是6个碳原子，所以SiO2晶体中最小的环上应有6个硅原子和6个氧原子。,1,2,3,4,5,6,返回,题号,4(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于_层，配位数是_；B属于_层，配位数是_。 (2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是_，平均每个晶胞所占有的原子数目是 _。,非密置,1,6,6,4,密置,1,2,3,4,5,6,返回,题号,(3)有资料
22、表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第_周期第_族，元素符号是_，最外电子层的电子排布式是_。,6s26p4,六,A,Po,1,2,3,4,5,6,返回,题号,原子晶体,共价,1,2,3,4,5,6,返回,题号,1,2,3,4,5,6,返回,题号,金属晶胞结构的相关计算,(1)晶胞质量晶胞占有的微粒的质量晶胞占有的微粒数,(2)空间利用率,(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a),1,2,3,4,5,6,返回,题号,题组三 金属晶胞中原子半径的计算,6用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果： Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如右
23、图)，已知该晶体的 密度为9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为_； Cu的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数为 NA，要求列式计算)。,解析： 设晶胞的边长为a cm，则a3NA464，,面对角线为 ，面对角线的 为Cu原子半径,12,1.27108,1,2,3,4,5,6,返回,题号,返回,棱心,0.315,12,体心,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,(2)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如图，可看出K处于体心，O处于棱心。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,
24、2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,0.076,0.148,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,52016全国卷，37(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。,(1)晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。 (2)若合金的密度为d gcm3，晶胞参数a_nm。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,62016全国卷，37(4)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原
25、因是_。,GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,72015全国卷，37(4)(5) (1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。 (2)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：,在石墨烯晶体中，每个C原子连接_个六元环，每个六元环占有_个C原子。 在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_个六元环，六元环中最多有_个C原子在同一平面。,分子,3,2,12,4,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,82014全国卷，37(3
26、)(4)节选(1)Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。 (2)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示Al单质的密度_gcm3(不必计算出结果)。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,92014全国卷，37(4)(5)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题： (1)e和c形
27、成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,(2)这5种元素形成的一种11型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。,该化合物中，阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是_，判断理由是_。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,102013全国卷，37(3)(6)(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以_相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献_个原子。 (2)在硅酸盐中，SiO44-四面体(如图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中Si原子的杂化形式为_，Si与O的原子数之比为_，化学式为 _。,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,1,2,3,4,5,6,7,返回,题号,8,9,10,返回,本讲结束谢谢！,
