人教版高中化学选修三复习学案选修33晶体结构与性质含答案.docx
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人教版高中化学选修三复习学案选修33晶体结构与性质含答案
第三节晶体结构与性质
考纲定位
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。
（中频）
3.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。
4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
（高频）
5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
（高频）
6.了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。
固考基•教材梳理I基础知识分类盘点
■圭■壬•知•识橋•理
知识1晶体常识
1•晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒在三维空间里呈周期性有序排
列
结构微粒无序排
列
性质特
征
自范性
有
无［:
熔点
固定
不固定
异同表
现
各向异性
无各向异性
区别方
法
熔点法
有固定熔点
无固定熔点
X射线
对固体进行X-射线衍射实验
2.晶胞
（1）概念：
描述晶体结构的基本单元。
⑵晶体中晶胞的排列一一无隙并置。
1无隙：
相邻晶胞之间没有任何间隙;
2并置：
所有晶胞平行排列、取向相同。
1.分子晶体
（1）结构特点
1晶体中只含分子。
2分子间作用力为范德华力，也可能有氢键。
3分子密堆积：
一个分子周围通常有12个紧邻的分子。
（2）典型的分子晶体
1冰：
水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
2干冰：
CO分子之间存在范德华力，每个CO分子周围有12个紧邻的CO分子。
2.原子晶体
（1）结构特点
1晶体中只含原子。
2原子间以共价键结合。
3三维空间状结构。
（2）典型的原子晶体一一金刚石
①碳原子取sp3杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为109。
28'。
②每个碳原子与相邻的4个碳原子结合。
1•“电子气理论”要点
（1）该理论把金属键描述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”，被所有原子所共
用，从而把所有金属原子维系在一起。
（2）金属晶体是由金属阳离子、自由电子通过金属键形成的一种“巨分子”。
（3）金属键的强度差异很大。
2.金属晶体的构成、通性及其解释
金属晶
体结构
微粒
作用力名称
导电性
导热性
延展性
金属阳离子、自由电子
金属键
自由电子在电场中定向移动形成电流
电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子碰撞而导热
八、、
当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会相对滑动，但不会改变其体系的排列方式，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用
3.金属晶体的常见堆积
1.离子晶体
⑴概念
1离子键：
阴、阳离子间通过静电作用_（指相互排斥和相互吸引的平衡）形成的化学键。
2离子晶体：
由阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。
（2）决定离子晶体结构的因素
1几何因素：
即晶体中正、负离子的半径比。
_
2电荷因素：
即正负离子电荷不同，配位数不同。
3键性因素：
离子键的纯粹程度。
（3）一般物理性质
一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，较大的硬度、难于压缩。
这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。
若要破坏这种作用需要较多的能量。
2•晶格能
（1）定义
气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。
（2）大小及与其他量的关系
1晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。
2在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则晶格能越大。
3晶格能越大，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点越高，硬度越大。
_
基础知识验收
1•易误诊断（正确的打“V”，错误的打“X”）。
（1）具有规则几何外形的固体一定是晶体（）
（2）晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”（）
（3）原子晶体的熔点一定比离子晶体的咼（）
（4）金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高（）
（5）离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电（）
（6）CO2和SiO2是同主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似（）
（7）干冰（CQ）晶体中包含的作用力为分子间力和共价键（）
（8）SiO2晶体中包含的作用力只有共价键（）
（9）含有阳离子的物质一定含阴离子（）
【答案】⑴X
（2）x（3）x⑷x（5）x（6）x（7）V（8）V（9）x
2.有下列物质①冰②干冰③SiO2④NaOH⑤CaF2⑥冰醋酸⑦Cu⑧NaCI⑨SiC⑩晶体硅
Fe?
石墨
（1）能导电的有（填序号，下同）
（2）晶体不导电而熔化能导电的有。
（3）分子晶体有。
（4）含氢键的分子晶体有。
（5）原子晶体有。
（6）金属晶体有。
（7）离子晶体有。
【答案】
（1）⑦？
？
（2）④⑤⑧
（3）①②⑥（4）①⑥（5）③⑨⑩
（6）⑦？
（7）④⑤⑧
4种晶体对应的粒子及其粒子间作用力
分子晶体分子，分子间作用力
原子晶体一一原子，共价键
金属晶体金属阳离子和电子，金属键
离子晶体——阴、阳离子，离子键
析考点•董难突破I
晶体结构的有关计算
是1。
n
1.晶胞中所含粒子数的计算方法一一均摊法
（1）原则：
晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就
＜方体（包括立方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算
2•几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
AB
A.NaCI（含4个NaJ4个C「）
B.干冰（含4个COO
C.CaF2（含4个Ca2+,8个F_）
D.金刚石（含8个C）
E.体心立方（含2个原子）
F.面心立方（含4个原子）
3•有关晶胞各物理量的关系
p表示
XNA表
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：
a3xpxNA=nxM,a表示晶胞的棱长，
密度，Nx表示阿伏加德罗常数，n表示1mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3xp
示1mol晶胞的质量。
OA®B・D
（2018•新课标全国卷n）A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。
Ni元素）
（1）该化合物的化学式为;D的配位数为;
（2）列式计算该晶体的密度g•cmT3。
11
子位于棱和体内，故K原子个数为-X8+2=4个，Ni原子位于8个顶点上和体内，故Ni原子个数为；X8+1=
48
2个，K、Ni、F原子的个数比为4：
2:
8=2：
1：
4,所以化学式为K2MF4;由图示可看出在每个Ni原子的周围
有6个F原子，故配位数为6。
8X19+4X39+2X59
⑵假设以1mol晶胞为标准
P=m=8八；914X3912X59-30g・测3-3.4g•cmf3。
PV6.02X10X400X1308X10
【答案】
（1）K2NiF46
39X4+59X2+19X8
（2）232=30~3・4
6.02X10X400X1308X10
晶胞的计算公式
P•V
已知：
晶体密度（P）、晶胞体积（V）、晶胞含有的组成个数（n）和Na的有关计算公式：
P孑Na=M
P•V
如NaCI晶体：
卩，NA=58.5。
4
考向1根据晶胞结构确定晶体的组成或粒子数之比
1.
（1）（2018•新课标全国卷I）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）（2018•山东高考）利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图,
则每个晶胞中含有B原子的个数为，该功能陶瓷的化学式为。
6个硅原子，每个硅原子为两个晶胞共有，所以一个晶胞中
【解析】
（1）结合金刚石的晶体结构，单质硅属于原子晶体，每个硅原子和四个硅原子以共价键结合成空
间状结构。
晶胞结构为面心立方晶胞，在面心上有
在面心位置对该晶胞贡献3个硅原子。
（2）B的原子半径大于N的原子半径，则晶胞结构示意图中O代表B原子，代表N原子，根据晶胞结构，每
个晶胞中含有B原子的个数为8X1/8+1=2个，含有N原子的个数为4X1/4+1=2个，B、N原子的个数比为
1:
1，则该功能陶瓷的化学式为BM
【答案】
（1）共价键3
（2）2BN
考向2晶胞中p、VMNA之间的换算
2.（2018•新课标全国卷）
【答案】
（540X10t°cm）
ZnS晶体结构如右图所示，其晶胞边长为
ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。
立方
540.0pm，密度为g•cmT3（列式并计算），a位置S2_与b位置Zn2+之间的距离为pm（列式表示）。
2—112+m
【解析】1个ZnS晶胞中N（S「）=8X7+6^-=4（个），N（Zn）=4个，故p=「=
82V
4X（65+32）g•mol
6.02X1023mol「1_3
-10、3〜4.1g•cmo
（540X10cm）
仔细观察ZnS的晶胞结构不难发现，S2「位于ZnS晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心,
Zn2£间的距离就是小立方体对角线的一半，即：
1X3X540.0-P-=1353pm。
4X（65+32）g•mol-
6.02X10mol
四种晶体的性质和判断
1.四种晶体的比较
晶体类型
离子晶体
分子晶体
原子晶体
金属晶体
微粒间相
互作用
离子键
分子间作用力
共价键
金属键
熔沸点
较咼
很低
很高
无规律
硬度
较硬
一般很软
很硬
无规律
溶解性
易溶于极性溶剂
相似相溶
难溶
难溶（部分与
水反应）
导电情况
晶体不导电，熔融
状态下导电
晶体和熔融状态
下都不导电
一般不导电，个别导
电，还有半导体
晶体导电
导热性
不良
不良
不良
良
2.熔沸点的比较
（I）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：
原子晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。
（n）同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。
（1）离子晶体：
一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子晶格能越大，其离子晶体的熔、
沸点就越高，如熔点：
MgO>MgG>NaCI>CsCI。
（2）原子晶体：
原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：
金刚石>碳化硅>晶体
硅。
（3）分子晶体
1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H2O>H2Te>fSe>HS。
2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SnH4>GeH>SiH4>CH。
3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CO>I2,CHOH>CbCH。
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