十三优秀教案晶体的结构与性质.docx
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十三优秀教案晶体的结构与性质
学案65 晶体地结构与性质
[考纲要求]1.理解离子键地形成，能根据离子化合物地结构特征解释其物理性质.2.了解原子晶体地特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体地结构与性质地关系.3.理解金属键地含义，能用金属键理论解释金属地一些物理性质.4.了解分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体地结构微粒、微粒间作用力地区别.
知识点一晶体与非晶体
1．晶体与非晶体
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒________排列
结构微粒____排列
性质特征
自范性
熔点
异同表现
二者区别方法
间接方法
看是否有固定地______
科学方法
对固体进行__________实验
2.得到晶体地途径
（1）________________________.
（2）____________________________________.
（3）__________________________.
3．晶胞
（1）概念
描述晶体结构地__________.
（2）晶体中晶胞地排列——无隙并置
①无隙：
相邻晶胞之间没有__________.
②并置：
所有晶胞________排列、________相同.
知识点二分子晶体与原子晶体
1．分子晶体地结构特点
（1）晶体中只含__________.
（2）分子间作用力为______________，也可能有
________________________________________________________________________.b5E2R。
（3）分子密堆积：
一个分子周围通常有____个紧邻地分子.
2．原子晶体地结构特点
（1）晶体中只含原子.
（2）原子间以____________结合.
问题思考
1．具有规则几何外形地固体一定是晶体吗？
晶胞是否一定为“平行六面体”？
知识点三金属晶体
1．金属键
（1）“电子气理论”要点
该理论把金属键描述为金属原子脱落下来地__________形成遍布整块晶体地“电子气”，被__________所共用，从而把所有地金属原子维系在一起.p1Ean。
（2）金属晶体是由__________、__________通过________形成地一种“巨分子”.金属键地强度__________.DXDiT。
2．金属晶体地几种堆积模型
堆积模型
采纳这种堆积地典型代表
空间利用率
配位数
晶胞
简单立方
Po
52%
钾型
Na、K、Fe
68%
镁型
Mg、Zn、Ti
74%
12
铜型
Cu、Ag、Au
74%
知识点四离子晶体
1．离子晶体
（1）概念
①离子键：
__________间通过________________（指相互排斥和相互吸引地平衡）形成地化学键.RTCrp。
②离子晶体：
由阳离子和阴离子通过________结合而成地晶体.
（2）决定离子晶体结构地因素
①几何因素：
即
________________________________________________________________________.5PCzV。
②电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同.
③键性因素：
离子键地纯粹程度.
（3）一般物理性质
一般地说，离子晶体具有较高地____点和____点，较大地________、难于压缩.这些性质都是因为离子晶体中存在着较强地离子键.若要破坏这种作用需要较多地能量.jLBHr。
2．晶格能
（1）定义：
气态离子形成1摩尔离子晶体________地能量，单位kJ·mol－1，通常取正值.
（2）大小及与其他量地关系
①晶格能是最能反映离子晶体________地数据.②在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大.③晶格能越大，阴、阳离子间地离子键就越强，形成地离子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大.xHAQX。
知识点五几种常见地晶体模型
（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____个C形成共价键，C—C键之间地夹角是______，最小地环是____元环.含有1molC地金刚石中，形成地共价键有____mol.LDAYt。
②SiO2晶体中，每个Si原子与____个O成键，每个O原子与____个硅原子成键，最小地环是______元环，在“硅氧”四面体中，处于中心地是____原子.Zzz6Z。
（2）分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻地CO2分子有____个.
②冰地结构模型中，每个水分子与相邻地____个水分子以氢键相连接，1mol冰中，有____mol“氢键”.dvzfv。
（3）离子晶体
①NaCl型：
在晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，每个Cl－同时吸引____个Na＋，配位数为____.每个晶胞含____个Na＋和____个Cl－.rqyn1。
②CsCl型：
在晶体中，每个Cl－吸引____个Cs＋，每个Cs＋吸引____个Cl－，配位数为____.Emxvx。
（4）石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间地作用是____________________，平均每个正六边形拥有地碳原子个数是____，C原子采取地杂化方式是______.SixE2。
问题思考
2．在晶体模型中，金刚石中地“铁棍”和干冰中地“铁棍”表示地意义一样吗？
分子晶体中有化学键吗？
一、晶体基本类型和性质地比较
类型
比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
概念
分子间靠分子间作用力结合而成地晶体
原子之间以共价键结合而形成地具有空间网状结构地晶体
金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成地晶体
阳离子和阴离子通过离子键结合而形成地晶体
构成粒子
结构
粒子间地相互作用力
性
质
硬度
较小
很大
有地很大，有地很小
较大
熔、沸点
较低
有地很高，有地很低
溶解性
相似相溶
导电、传热性
一般不导电、溶于水后有地导电
一般不具有导电性
电和热地良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
延展性
无
无
良好
无
物质类别
及举例
大多数非金属单质（如P4、Cl2）、气态氢化物、酸（如HCl、H2SO4）、非金属氧化物（如SO2、CO2，SiO2除外）、绝大多数有机物（如CH4，有机盐除外）
一部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），一部分非金属化合物（如SiC、SiO2）
金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜）
金属氧化物（如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐（如NaCl）
典例导悟1
（2010·黄冈质检）下列叙述正确地是（ ）
A．分子晶体中地每个分子内一定含有共价键
B．原子晶体中地相邻原子间只存在非极性共价键
C．离子晶体中可能含有共价键
D．金属晶体地熔点和沸点都很高
二、晶体地有关计算
1．确定晶体组成地方法——均摊法
均摊法：
指每个晶胞平均拥有地粒子数目.如：
某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞.
（1）长方体形（正方体）晶胞中不同位置地粒子对晶胞地贡献
①处于顶点地粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞地贡献为____.②处于棱上地粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞地贡献为____.③处于面上地粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞地贡献为____.④处于体心地粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞地贡献为____.6ewMy。
（2）非长方体形（正方体）晶胞中粒子对晶胞地贡献视具体情况而定.如石墨晶胞每一层内6个碳原子排成六边形，其顶点地1个碳原子对六边形地贡献为1/3.kavU4。
典例导悟2
右图为高温超导领域里地一种化合物——钙钛矿晶体结构是具有代表性地最小重复单元.
（1）在该物质地晶体中，每个钛离子周围与它最近且等距离地钛原子共有____个.
（2）该晶体中，元素氧、钛、钙地个数比是________.
2．晶体密度（或微粒间距离）地计算
解题思路知道微粒间距离
晶胞体积
密度，或已知密度求微粒间距离.y6v3A。
典例导悟3
右图是
氯化铯晶体地晶胞（晶体中地最小重复单元），已知晶体中两个最近地Cs＋核间距离为acm，氯化铯地相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是（ ）M2ub6。
A.
g·cm－3B.
g·cm－30YujC。
C.
g·cm－3D.
g·cm－3
题组一晶体地“分割”与计算
1．[2011·课标全国卷－37（5）]六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm.立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、______个硼原子、立方氮化硼地密度是__________________g·cm－3（只要求列算式，不必计算出数值.阿伏加德罗常数为NA）.eUts8。
2．[2011·山东理综－32（4）]CaO与NaCl地晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3.sQsAE。
3．（2010·全国理综Ⅰ，13）下面关于SiO2晶体网状结构地叙述正确地是（ ）
A．最小地环上，有3个Si原子和3个O原子
B．最小地环上，Si和O原子数之比为1∶2
C．最小地环上，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个顶点
4.[2010·全国课标卷，37（4）]X、Y、Z可形成立方晶体结构地化合物，其晶胞中X占据所有棱地中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体地组成为X∶Y∶Z＝________.GMsIa。
5．[2010·山东理综，32（4）]铅、钡、氧形成地某化合物地晶胞结构是：
Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心.该化合物化学式为__________，每个Ba2＋与______个O2－配位.TIrRG。
题组二晶体地类型与晶体地性质
6．（2011·江苏－21A）原子序数小于36地X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多地元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数地2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对地电子，W地原子序数为29.回答下列问题：
7EqZc。
（1）Y2X2分子中Y原子轨道地杂化类型为__________，1molY2X2含有σ键地数目为________.lzq7I。
（2）化合物ZX3地沸点比化合物YX4地高，其主要原因是
________________________________________________________________________.zvpge。
（3）元素Y地一种氧化物与元素Z地一种氧化物互为等电子体，元素Z地这种氧化物地分子式是____________.NrpoJ。
（4）元素W地一种氯化物晶体地晶胞结构如图所示，
该氯化物地化学式是__________，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应地化学方程式为1nowf。
________________________________________________________________________.fjnFL。
7．（2010·浙江理综，8）有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同地电子层结构；离子半径：
Z2－>W－；Y地单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要地半导体材料.tfnNh。
下列说法中，正确地是（ ）
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素地氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W地单质晶体属于同种类型地晶体
D．元素W和M地某些单质可作为水处理中地消毒剂
8．[2010·海南，19（Ⅱ）]金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛.请回答下列问题：
HbmVN。
（1）Ni原子地核外电子排布式为
________________________________________________________________________；V7l4j。
（2）NiO、FeO地晶体结构类型均与氯化钠地相同，Ni2＋和Fe2＋地离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO______FeO（填“<”或“>”）；83lcP。
（3）NiO晶胞中Ni和O地配位数分别为______、
________________________________________________________________________；mZkkl。
（4）金属镍与镧（La）形成地合金是一种良好地储氢材料，其晶胞结构示意图如下图所示.该合金地化学式为____________；AVktR。
题组一晶体地结构与性质
1．下列关于晶体地说法正确地是（ ）
A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C．原子晶体地熔点一定比金属晶体地高
D．分子晶体地熔点一定比金属晶体地低
2．（2011·惠州调研）下列性质适合分子晶体地是（ ）
①熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电
②熔点10.31℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃
④熔点97.81℃，质软导电，密度为0.97g·cm－3
A．①②B．②③C．①④D．③④
题组二常见晶体及其结构地认识
3．如下图表示一些晶体中地某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中地某一种地某一部分.ORjBn。
（1）其中代表金刚石地是（填编号字母，下同）____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等.金刚石属于________晶体.2MiJT。
（2）其中代表石墨地是____，其中每个正六边形占有地碳原子数平均为____个.
（3）其中代表NaCl地是____，每个Na＋周围与它最接近且距离相等地Na＋有____个.
（4）代表CsCl地是____，它属于________晶体，每个Cs＋与____个Cl－紧邻.
（5）代表干冰地是____，它属于________晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻.gIiSp。
题组三晶体地有关计算
4．（2011·沈阳质检）最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成地气态团簇分子，如右
图所示.图中顶点和面心地原子都是钛原子，棱地中心和体心地原子都是碳原子，该分子地化学式是（ ）
A．Ti13C14B．Ti14C13
C．Ti4C5D．TiC
5．（2011·西安联考）金晶体地最小重复单元（也称晶胞）是面心立方体，即在立方体地8个顶点及
各个面地中心各有一个金原子，每个金原子被相邻地晶胞所共用（右图）.金原子地直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金地摩尔质量.uEh0U。
（1）金晶体每个晶胞中含有____个金原子.
（2）欲计算一个晶胞地体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定
________________________________________________________________________.IAg9q。
（3）一个晶胞地体积是______.
（4）金晶体地密度是__________.
题组四综合探究
6．已知A、B、C、D、E五种元素地原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期.A位于周期表地s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B地基态原子中电子占据三种能量不同地原子轨道，且每种轨道中地电子总数相同；D原子地核外成对电子数是未成对电子数地3倍.A、B、D三种元素组成地一种化合物M是新装修居室中常含有地一种有害气体，A、B两种元素组成地原子个数之比为1∶1地化合物N是常见地有机溶剂.E有“生物金属”之称，E4＋和氩原子地核外电子排布相同.WwghW。
请回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E均用所对应地元素符号表示）：
（1）E地基态原子地外围电子排布式为__________.
（2）由A、B、C形成地ABC分子中，含有______个σ键，______个π键.
（3）下列叙述正确地是________（填字母）.
a．M易溶于水，是因为M与水分子之间能形成氢键，且M是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子
b．M和二氧化碳分子中地中心原子均采用sp2杂化
c．N分子中含有6个σ键和1个π键
d．BD2晶体地熔点、沸点都比二氧化硅晶体地低
（4）E地一种氧化物Q，其晶胞结
构如图所示，则Q地化学式为
________________________________________________________________________，asfps。
该晶体中氧原子地配位数为
________________________________________________________________________.ooeyY。
（5）B、C、D三种元素地第一电离能由小到大地顺序为__________.
（6）在浓地ECl3地盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为ECl3·6H2O地绿色晶体，该晶体中两种配体地物质地量之比为1∶5，则该配离子地化学式为__________.BkeGu。
学案65 晶体地结构与性质
【课前准备区】
知识点一
1．周期性有序无序有无固定不固定各向异性各向同性熔点X射线衍射
2．
（1）熔融态物质凝固
（2）气态物质冷却不经液态直接凝固
（3）溶质从溶液中析出
3．
（1）基本单元
（2）①任何间隙②平行取向
知识点二
1．
（1）分子
（2）范德华力氢键
（3）12
2．
（2）共价键
知识点三
1．
（1）价电子所有原子
（2）金属阳离子自由电子金属键差别很大
2．6812
知识点四
1．
（1）①阴、阳离子静电作用
②离子键
（2）①晶体中阴、阳离子地半径比决定晶体结构
（3）熔沸硬度
2．
（1）释放
（2）①稳定性
知识点五
（1）①4109°28′六2
②42十二Si
（2）①12②42
（3）①66644
②888
（4）分子间作用力2sp2
问题思考
1．
（1）具有规则几何外形地固体不一定是晶体，如玻璃；
（2）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性地最小部分，而不一定是最小地“平行六面体”.
2．不一样，金刚石中表示地是C－C共价键，而干冰中地“铁棍”表示分子间作用力，分子晶体中多数含有化学键（如CO2中地C===O键），少数则无（如稀有气体形成地晶体）.PgdO0。
【课堂活动区】
一、分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子分子间作用力共价键金属键离子键很高较高难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂3cdXw。
二、1.
（1）①8
②4
③2
④1h8c52。
典例导悟
1．C[稀有气体为单原子分子，晶体中分子内无共价键，A不正确；SiO2晶体为原子晶体，Si原子与氧原子间为极性键，B不正确；Na2O2、铵盐等离子晶体中含有共价键，C正确；不同金属晶体、金属键强弱不同，其熔、沸点差别很大，D不正确.]v4bdy。
2．
（1）6
（2）3∶1∶1
解析从所给模型图中可确定晶体中距离最近地钛原子地相对位置为
，即每个钛原子周围与它最近且等距离地钛原子有6个.图中钙原子位于立方体体心，为该立方体单独占有；钛原子位于顶点，为8个立方体共有，故每个立方体拥有钛原子数为8×
＝1（个）；氧原子位于棱上，为4个立方体所共有，每个立方体拥有氧原子数为12×
＝3（个），故N（O）∶N（Ti）∶N（Ca）＝3∶1∶1.J0bm4。
3．C[该晶胞中含有1个Cs＋和1个Cl－，则1个CsCl分子地质量为
g，晶胞地体积为a3cm3，故密度为
g·cm－3.]XVauA。
【课后练习区】
高考集训
1．44
解析依据金刚石地晶胞结构及化学式BN可确定立方氮化硼晶胞中含有4个N原子，4个B原子.则一个晶胞地质量可表示为
×4g（BN地摩尔质量为25g·mol－1），一个晶胞地体积可表示为（361.5×10－10）3cm3（1pm＝10－12m＝10－10cm），晶体密度地表达式为
g·cm－3.bR9C6。
2.
解析根据CaO晶胞与NaCl晶胞相同，可知CaO晶胞中含有4个Ca2＋和4个O2－，则晶胞质量为m＝
×4＝
g，则晶胞地体积V＝
＝
＝
cm3.pN9LB。
3．C
4．3∶1∶1
解析每一个晶胞中实际拥有地离子数目地计算规律为：
顶点：
、棱上：
、面心：
、体心：
晶胞独有，推出X∶Y∶Z＝3∶1∶1.DJ8T7。
5．BaPbO312
解析根据共用关系，每个晶胞中含有Pb4＋：
8×
＝1Ba2＋：
1O2－：
12×
＝3，故化学式为BaPbO3.Ba2＋处于晶胞中心，只有1个，O2－处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2＋与12个O2－配位.QF81D。
6．
（1）sp杂化
（2）3NA或3×6.02×1023
（2）NH3分子间存在氢键 （3）N2O
（4）CuClCuCl＋2HCl（浓）===H2CuCl3（或CuCl＋2HCl（浓）===H2[CuCl3]）4B7a9。
解析形成化合物种类最多地元素是H，基态时，最外层电子数是内层电子数2倍地元素是C,2p原子轨道上有3个未成对电子地是N元素，原子序数为29地是Cu元素.ix6iF。
（1）C2H2是直线形分子，C原子杂化方式为sp杂化，C2H2分子中有一个碳碳三键，因此1molC2H2分子中有3NAσ键，即3×6.02×1023个.wt6qb。
（2）由于NH3分子间存在氢键，使其沸点较高.
（3）CO2和N2O都是22个电子，二者互为等电子体.
（4）晶胞中Cu地个数为8×1/8＋6×1/2＝4，而Cl全在晶胞中，因此该晶体地化学式为CuCl.
7．D[X＋与M2－具有相同地电子层结构且均属于短周期元素，可推知X为钠元素，M为氧元素，由此可知Z为硫元素；X、Y、Z、W属于同周期元素，由离子半径：
Z2－>W－，可推知W为氯元素；Y地单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要地半导体材料，不难判断，Y为硅元素.Na与O两种元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，故A项错误；虽然HCl、H2S、H2O相对分子质量依次减小，但因H2O分子间存在氢键，沸点高于HCl和H2S，故B项错误；单质Si属于原子晶体，单质S和Cl2属于分子晶体，故C项错误；O3和Cl2都具有强氧化性，可作为水处理地消毒剂，故D项正确.]Kp5zH。
8．
（1）[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
（2）> （3）66 （4）LaNi5
解析
（1）核外电子排布式与价电子排布式要区别开.
（2）NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越强，熔点越高.
（3）因为NiO晶体结构类型与NaCl相同，而NaCl晶体中Na＋、Cl－地配位数都是6，所以，NiO晶体Ni2＋、O2－地配位数也是6.Yl4Hd。
（4）根据晶胞结构可计
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