1、资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 1 页 共 7 页专题二（3）化学物质的空间结构主讲：杨勇飞一、事先应该明确的几个问题：1中学化学考虑的空间结构分为：分子或离子的空间结构、晶体的空间结构。如：H 2O、NH 3、CO 2、P 4、CH 4、NH 4+、NaCl、CsCl、金刚石、石墨、干冰等等。2分子、离子的空间结构处理方法与思路：3中学化学应该了解的晶体（代表物）及其空间结构：晶体的分类 离子晶体 原子晶体 分子晶体 混合晶体典型代表物构成的微粒微粒个数比晶体内作用4了解晶体空间结构基本知识的主要应用（1）了解影响晶体物质的熔、沸点高低的因素（2）结合一些物理、数
2、学（几何）知识加深对物质内部结构的认识二、课程的基本知识回顾1、了解晶体的概念2、会判断简单物质所形成的晶体类型（方法）资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 2 页 共 7 页3、如何比较物质熔、沸点高低（一般）1由晶体结构来确定. 首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低的决定因素.一般规律：原子晶体 离子晶体 分子晶体如：Si0 2 NaCl CO2(干冰)同属原子晶体，一般键长越短，键能越大，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高.如：金属石 金刚砂 晶体硅 原因： 同类型的离子晶体，离子电荷数越大，阴、阳离子核间距越小，则离子键越牢固，晶体的熔、沸
3、点一般越高。如：MgO NaCl分子晶体，分子间范德华力越强，熔、沸点越高.i分子组成和结构相似的分子晶体，一般分子量越大，分子间作用力越强，晶体熔、沸点越高.如：F 2 Cl2 Br2 I2ii若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔、沸点特别高.如：氢化物的沸点如下图所示.HF 分子间氢键：H2O 分子间氢键：FFHHOHHO3Hsb2273424CH1Np3Sil周 期 数5GeABrI6FH沸 点 (K)T资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 3 页 共 7 页三、课程知识的提高1、典型晶体的结构特征（1）离子晶体 CsCl NaCl重点掌握 N
4、aCl 晶体结构，它还具有的特征：一个 Na+周围等距且最近的 Cl 有 6 个，此 6 个 Cl 连线形成的空间几何体为正八而体，Na +位于其中心 .一个 Na+周围等距且最近的 Na+有 12 个如何计算离子晶体中不同部位的离子（质点）对晶体重复单元的贡献？体心（内） 面心 棱上 角顶（2）金刚石和石墨的比较石墨有导电性，是因为层内有自由电子.碳还有多种因素异形体，如足球碳 C60等.想一想：C 60、N 60等属于什么晶体？可能是原子晶体吗？（3）二氧化硅和二氧化碳晶体二氧化硅 二氧化碳空间结构构成微粒结构特征晶体类型资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 4 页
5、共 7 页熔 点溶 解 性四、典型例题讲评例 1分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A碳化铝，黄色晶体，熔点 2200OC，熔融态不导电_；B溴化铝，无色晶体，熔点 98OC，熔融态不导电_；C五氟化钒，无色晶体，熔点 19.5OC，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中_；D溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电 _。例 21995 年美国 Lagow 教授报道，他制得了碳的第四种同素异性体一链式炔碳-C C-CC-C C- 该物质的一个分子中含有 300500 个碳原子，性质很活泼。据此判断，链式炔碳固体形成的晶体应属于_；其熔点估计比石墨的_。例 3已知氯化铝的熔点为 190OC(2.0210
6、5Pa)，但它在 180OC 即开始升华。(1)氯化铝是_(填“离子化合物”或“共价化合物”)。(2)在 500K 和 1.01105Pa 时，它的蒸气密度( 换算成标准状况时)为 11.92g/L，且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的化学式为_，结构式为 _。(3)无水氯化铝在潮湿空气中强烈地 “发烟” ，其原因是_ 。(4)如何通过其他实验来判别氯化铝是离子化合物还是共价化合物？例 4某离子晶体部分结构如图。(1)晶体中每个 Y 同时吸引着最近的_个 X，每个 X 同时吸引着最近的_ 个 Y，该晶体的化学式为_ 。(2)晶体中每个 X 周围与它最近且距离相等的 X 共有_个；(3)晶体中
7、距离最近的 2 个 X 与一个 Y 形成的夹角XYX 的角度_；(4)设该晶体的摩尔质量为 Mg ，晶体密度为 ，阿佛加法罗常数为 NA，1mol 3cmg-Y资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 5 页 共 7 页则晶体中两个距离最近的 X 中心间距离为 _cm。补充资料 ：什 么 是 晶 胞？1998 年高中学生化学竞赛（初赛）涉及晶胞概念。1999 年全国高考化学试题第 33 题本不必借助晶胞概念就能得解，但许多人却将之与 1998 年初赛试题联系起来，认为引入晶胞概念会有助于解题，便追究起什么是晶胞的问题来，鉴于经常见到教学参考资料中出现错误，完全不讨论似已脱离教
8、学实际，借此小文，以供辨析。晶胞是描述晶体微观结构的基本单位。整块晶体可视作成千上万个晶胞“无隙并置”地堆积而成。习用晶胞都是平行六面体，按其几何特征（边长和夹角）可以分为立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方 7 系（通称布拉维系） ，它们的边长与夹角被称为晶胞参数，如表 1 和图 3、4 所示。考察一个晶胞，绝对不能把它当作游离孤立的几何体，而需“想见”它的上下左右前后都有完全等同的晶胞与之比邻。从一个晶胞平移到另一个晶胞，不会察觉是否移动过了。这就决定了，晶胞的 8 个顶角、平行的面以及平行的棱一定完全等同的。由此我们就不难判断，如图 1 中的实线小立方体不是“氯化钠晶胞”和“金刚石晶
9、胞” ，因为它们的顶角不等同，图中的虚线大立方体才分别是氯化钠晶胞和金刚石晶胞，其上下左右前后都有等同的比邻晶胞，虽未在图中画出，却不应不想见，这点想象力大家都有，只是有时忘记了，才引出错误。还见到某教学参考资料说，如图 2 的六方柱体由三个晶胞构成，其底面中心的原子为 6 个晶胞共用。其错误是忘记图中构成六方柱的三个平行六面体并非“并置” ，从一个平行六面体到另一个平行六面体需要旋转，换言之，我们只能取其一而不能同时取其三为晶胞。若取其中位于前右的平行六面体为晶胞，其相邻晶胞为如虚线所画的平行六面体，其他晶胞也全都如此取向。总之，不应忘记，晶胞顶角永远为 8 个晶胞共用；也应提醒：六方柱不是
10、六方晶胞。x Fn( (图 1图 2 金属镁 图 3 晶胞参数资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 6 页 共 7 页表 1 7 种晶胞的边长与夹角立方（a = b = c， = = = 90o，只有一个晶胞参数 a）四方 （a = b c， = = = 90o，有 2 个晶胞参数 a 和 b）六方（a = b c， = = 90o， =120o，有 2 个晶胞参数 a 和 c）正交（a b c， = = = 90o，有 3 个晶胞参数 a、 b 和 c）单斜（a b c， = 90o， 90o，有 4 个晶胞参数 a、 b、 c 和 ）三斜（a b c， ，有 6 个晶
11、胞参数 a、 b、 c、 、 和 ）菱方（a = b = c， = = 90o，有 2 个晶胞参数 a 和 ） n Z n o图 4 布拉维系的七种晶胞晶胞有素晶胞和复晶胞之分。素晶胞是最小的晶胞，是不可能再小的晶胞（注：也叫“简单晶胞” ，但需指出，此处的“简单”不是指晶胞内原子数少或者结构简单，而是相对于复晶胞而言的） 。复晶胞是素晶胞的多倍体，分体心晶胞（2 倍体） 、面心晶胞（4 倍体）和底心晶胞（2 倍体）三种。考察某晶胞是否体心晶胞最简单的方法是：将晶胞的框架（围拢晶胞的平行六面体）的顶角移到原晶胞的体心位置（晶胞内外原子的位置保持在原位不动！） ，若移位后的框架围拢的“新晶胞”里
12、所有原子的位置与原晶胞里所有原子的位置一一对应地相等，就表明是体心晶胞，否则就不是体心晶胞。例如，图 5 中的金属钠是体心晶胞，而氯化铯则不是体心晶胞而是素晶胞。用同样方式将原晶胞框架的顶角平移原晶胞的任一面心位置得到的新晶胞与原晶胞无差别，则这种晶胞叫做面心晶胞，如图 6 中的金刚石是面心晶胞而干冰是素晶胞，因为干冰晶胞中处于面心位置的二氧化碳分子与处于顶角位置的二氧化碳分子的取向互不相同，框架移动后得到的新晶胞中原子的位置不同于原晶胞中原子的位置了。底心晶胞在中学课本中未涉及，不再赘述。试一试：判断赤铜矿晶胞（图如下）是体心立方还是素立方晶胞，说明理由。 n 图 5图 6 金刚石（左）是面心晶胞干冰（右）不是面心晶胞而是素晶胞资料由本站搜集员辛苦搜集,请尊重我们的劳动，保留本信息!第 7 页 共 7 页P ( (2 FP再试试：试判断金红石和亚硝酸钠晶胞（图如下左下右）是体心晶胞还是素晶胞？
