第4讲 不同聚集状态的物质与性质Word文档格式.docx

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各向同性

二者区

别方法

间接方法

看是否有固定的熔点

科学方法

对固体进行X－射线衍射实验

（2）获得晶体的途径

①熔融态物质凝固。

②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。

③溶质从溶液中析出。

2．晶胞

（1）概念：

描述晶体结构的最小的重复单元。

（2）晶体中晶胞的排列——无隙并置

无隙：

相邻晶胞之间没有任何间隙。

并置：

所有晶胞平行排列、取向相同。

3．离子晶体的晶格能

（1）定义

气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：

kJ·

mol－1。

（2）影响因素

①离子所带电荷数：

离子所带电荷数越多，晶格能越大。

②离子的半径：

离子的半径越小，晶格能越大。

（3）与离子晶体性质的关系

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。

4．四种晶体类型的比较

　　类型

比较　　

分子晶体

原子晶体

金属晶体

离子晶体

构成粒子

分子

原子

金属阳离子和自由电子

阴、阳离子

粒子间的

相互作用力

分子间作用力

共价键

金属键

离子键

硬度

较小

很大

有的很大，有的很小

较大

熔、沸点

较低

很高

有的很高，有的很低

较高

溶解性

相似相溶

难溶于

任何溶剂

常见溶剂难溶

大多易溶于水等极性溶剂

导电、

传热性

一般不导电，溶于水后有的导电

一般不具有导电性

电和热的良导体

晶体不导电，水溶液或熔融态导电

5.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

①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。

②原子晶体（共价晶体）的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。

③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。

④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。

（2）依据物质的类别判断

①活泼金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。

②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。

③常见的原子晶体（共价晶体）单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体（共价晶体）化合物有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质与合金是金属晶体。

（3）依据晶体的熔点判断

①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。

②原子晶体（共价晶体）熔点高，常在一千至几千摄氏度。

③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。

④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。

（4）依据导电性判断

①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。

②原子晶体（共价晶体）一般为非导体。

③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。

④金属晶体是电的良导体。

（5）依据硬度和机械性能判断

①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。

②原子晶体（共价晶体）的硬度大。

③分子晶体的硬度小且较脆。

④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。

【诊断1】判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×

。

（1）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（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）×

　（5）√　（6）×

　（7）√

二、典型晶体的结构模型

1．原子晶体（金刚石和二氧化硅）

①金刚石晶体中，每个C与另外相邻4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°

28′，最小的环是六元环。

含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。

②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。

2．分子晶体

①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。

3．离子晶体

①NaCl型：

在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。

每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。

②CsCl型：

在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。

4．金属键、金属晶体

（1）金属键：

金属阳离子与自由电子之间的作用。

（2）本质——电子气理论

该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

（3）金属晶体的物理性质及解释

（4）金属晶体的四种堆积模型分析

堆积模型

简单立方

堆积

体心立方

六方最密

面心立方

最密堆积

晶胞

配位数

6

8

12

原子半径（r）和晶胞边长（a）的关系

2r＝a

2r＝

一个晶胞内原子数目

1

2

4

常见金属

Po

Na、K、Fe

Mg、Zn、Ti

Cu、Ag、Au

5.石墨晶体

石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。

【诊断2】判断下列说法是否正确，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）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（　　）

（3）面心立方晶胞的原子的配位数是12（　　）

（4）在NaCl晶体中每个Na＋同时吸引8个Cl－（　　）

（5）金刚石中C原子只有一种杂化方式，石墨中的碳原子有多种（　　）

（6）干冰晶胞中位于顶点的分子和位于面心的分子配位数不同（　　）

（7）晶胞中微粒只要位于顶点位置，配位数就是8（　　）

答案　

（1）√　

（2）×

　（3）√　（4）×

　（5）×

　（6）×

　（7）×

考点一　晶胞组成的计算和常见晶体的比较与判断

【典例1】（2020·

防城港市期中检测）氢气是重要而洁净的能源，要利用氢气作能源，必须安全有效地储存氢气。

有报道称某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如图所示。

则这种合金的化学式为（　　）

A．LaNi3B．LaNi4

C．LaNi5D．LaNi6

答案　C

解析　在晶体结构单元中镍原子分布在上底面和下底面上，另外在六个侧面的面心上以及在六棱柱体内也有六个镍原子，所以镍原子的个数为：

12×

＋6×

＋6＝15，镧原子分布在六棱柱的十二个顶点上，以及上下底面的面心上，所以镧原子的个数为：

＋2×

＝3，所以化学式为LaNi5。

均摊法计算晶胞组成

（1）原则

晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。

（2）方法

①长方体（包括立方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算。

②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定：

a．三棱柱

b．六棱柱

【对点练1】（晶胞组成的计算）下图是由Q、R、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________。

答案　＋3价

解析　R：

8×

＋1＝2

G：

＋8×

＋4×

＋2＝8

Q：

＋2＝4

R、G、Q的个数之比为1∶4∶2，则其化学式为RQ2G4。

由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。

【对点练2】（不同类型晶胞微粒数的计算）金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，晶胞a、b、c内金属原子个数比为（　　）

A．11∶8∶4B．3∶2∶1

C．9∶8∶4D．21∶14∶9

答案　B

解析　用“均摊法”可计算出晶胞中金属原子的个数，晶胞a中金属原子的个数为12×

＋3＝6，晶胞b中金属原子的个数为8×

＝4，晶胞c中金属原子的个数为8×

＋1＝2，晶胞a、b、c中金属原子个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1，答案选B。

【典例2】（2020·

内蒙古通辽高三月考）下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是（　　）

Na2O

Na

AlF3

AlCl3

Al2O3

BCl3

CO2

SiO2

920℃

97.8℃

1291℃

190℃

2073℃

－107℃

－57℃

1723℃

A.Na2O、AlF3是离子晶体；

AlCl3、BCl3是分子晶体

B．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

C．Al2O3熔点高于AlF3，因为Al2O3晶格能大于AlF3

D．在上面涉及的共价化合物分子中各原子都形成8电子结构

答案　D

解析　Na2O、AlF3是活泼的金属元素与活泼的非金属元素组成的化合物熔点较高是离子晶体；

而AlCl3、BCl3熔点较低，是分子晶体，A正确；

C、Si都是第ⅣA的元素，它们形成的氧化物中，CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体，B正确；

Al2O3、AlF3都属于离子晶体，熔点Al2O3高于AlF3，说明晶格能Al2O3大于AlF3，C正确；

题给化合物中，AlCl3、BCl3分子中Al原子、B原子最外层只有6个电子，没有形成8电子稳定结构，D错误。

晶体熔、沸点的比较

（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

（2）相同类型晶体

①金属晶体：

金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高。

②离子晶体：

a.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

b.阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高。

③原子晶体：

原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。

④分子晶体：

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。

【对点练3】（常见晶体类型的比较）（2020·

江苏省泗阳县众兴中学月考）下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型、物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用也相同的是（　　）

A．SO3和HClB．KCl和Mg

C．NaCl和H2OD．CCl4和SiO2

答案　A

解析　SO3和HCl都是分子晶体，都有极性共价键，物质发生状态变化都克服分子间作用力，A符合题意；

KCl为离