选修3物质结构与性质第34讲晶体结构与性质.docx

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选修3物质结构与性质第34讲晶体结构与性质

第34讲　晶体结构与性质

考纲要求

名师点拨

1.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。

2．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。

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。

本讲内容是选修3的重要组成部分，在高考中占有极其重要的地位。

高考考点是：

①晶体常识；②四种类型晶体的比较；③结合立体几何的知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，书写化学式及相关计算等每年必考。

预计在今后的高考中，对晶体计算的相关考查还会持续。

选修三理论性强、抽象，复习时要针对不同知识点采用不同的方式进行。

（1）对于核外电子排布，要在充分理解构造原理，重点掌握能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理的基础上，完成电子排布式、电子排布图（或轨道表示式）的书写；

（2）对于电负性和电离能的比较，既要抓住一般规律，又要记住反常情况：

（3）在理解价层电子对互斥理论和杂化轨道的基础上，理解分子（或离子）的中心原子杂化类型、分子（或离子）的空间构型和VSEPR模型之间的关系，准确解决实际问题；（4）以m＝p·V为基础突破晶体计算。

明确晶胞粒子间距离、晶胞体积、晶体密度、晶胞的空间利用率之间的相互关系，掌握不同晶体的堆积模型和性质。

考点一　晶体常识与四种晶体的比较

　）

1．晶体

（1）晶体与非晶体的比较

比较

晶体

非晶体

结构特征

结构微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列

结构微粒（原子、离子或分子）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

实例

水、NaCl、Fe

玻璃、石蜡

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）获得晶体的三种途径。

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。

2．四种晶体的比较

晶体类型

分子晶体

原子晶体

离子晶体

金属晶体

构成粒子

分子

原子

阴阳离子

金属阳离子、

自由电子

粒子间的相互作用力

分子间

作用力

共价键

离子键

金属键

硬度

较小

很大

较大

有的很大，

有的很小

溶、

沸点

较低

很高

较高

有的很高、

有的很低

溶解性

相似

相溶

难溶于一般溶剂

大多易溶于水等极性溶剂

难溶于常见溶剂，有的与水反应

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

晶体不导电，水溶液或熔融状态下导电

电和热的良导体

物质类别及实例

大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物（SiO2除外）、绝大多数有机物（有机盐除外）

部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物（如SiC、SiO2）

离子化合物：

金属氧化物（如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐（如NaCl）

金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜）

3．晶体类型的5种判断方法

（1）依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断。

①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

（2）依据物质的分类判断。

①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）、非金属氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、几乎所有的酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。

③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质是金属晶体。

（3）依据晶体的熔点判断。

①离子晶体的熔点较高。

②原子晶体的熔点很高。

③分子晶体的熔点低。

④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。

（4）依据导电性判断。

①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。

②原子晶体一般为非导体。

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移动的离子，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离子晶体硬度较大、硬而脆。

②原子晶体硬度大。

③分子晶体硬度小且较脆。

④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。

4．晶体熔、沸点的比较

（1）不同类型晶体熔、沸点的比较。

①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：

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。

（2）同种晶体类型熔、沸点的比较。

①原子晶体：

（比较共价键强弱）

原子半径越小→键长越短→键能越大→共价键越强→熔、沸点越高。

如熔点：

金刚石>碳化硅>晶体硅

②离子晶体：

（比较离子键强弱或晶格能大小）

a．一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越大，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：

MgO>NaCl>CsCl。

b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

③分子晶体：

（比较分子间作用力大小）

a．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、沸点反常地高。

如沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S。

b．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>GeH4>SiH4>CH4。

c．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>N2，CH3OH>CH3CH3。

d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如熔、沸点：

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>

。

④金属晶体：

金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如溶、沸点：

Na

　）

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）凡是有规则外形的固体一定是晶体（　×　）

（2）晶体与非晶体的本质区别：

是否有自范性（　√　）

（3）金属晶体导电的原因是在电场作用下电子定向移动（　√　）

（4）由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。

（　×　）

（5）熔融态物质凝固就得到晶体（　×　）

（6）晶体有一定的熔、沸点（　√　）

（7）区分晶体和非晶体最可靠的科学方法：

是否具有固定的熔沸点（　×　）

（8）在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子（　×　）

（9）在分子晶体中一定有范德华力和化学键（　×　）

（10）在石墨晶体中有共价键、金属键和范德华力（　√　）

（11）金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高（　×　）

（12）原子晶体的熔点一定比金属晶体的高（　×　）

（13）分子晶体的熔点一定比金属晶体的低（　×　）

（14）离子晶体中一定不含有共价键（　×　）

（15）分子晶体或原子晶体中一定不含离子键（　√　）

（16）晶体的熔点一定比非晶体的熔点高（　×　）

（17）冰和固体碘晶体中的相互作用力完全相同（　×　）

（18）缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体（　√　）

（19）晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列（　√　）

（20）通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体（　√　）

2．问题思考：

CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有较多相似，你知道原因吗？

提示：

物理性质有较大差异是因为晶类型不同，SiO2是原子晶体，CO2（固态）是分子晶体；化学性质相似是因为SiO2和CO2均是酸性氧化物。

1．（2019·新题预选）下列各组物质中，按熔点由高到低顺序排列正确的是（　B　）

①Hg>I2>O2　②SiO2>KCl>CO　③Rb>K>Na　④Al>Mg>Na　⑤金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅　⑥CI4>CBr4>CCl4>CF4>CH4　⑦生铁>纯铁>钠>冰　⑧KCl>NaCl>BaO>CaO

A．①③⑤　　B．②④⑥　　

C．②⑥⑧　　D．④⑥⑦

[解析]　①常温下，Hg为液态，I2为固态，O2为气态，故熔点：

I2>Hg>O2，错误；②SiO2为原子晶体，KCl为离子晶体，CO为分子晶体，故熔点：

SiO2>KCl>CO，正确；③金属键强度：

Na>K>Rb，故熔点：

Na>K>Rb，错误；④金属键强度：

Al>Mg>Na，故熔点：

Al>Mg>Na，正确；⑤共价键强度：

C—C>Si—O>Si—C>Si—Si，故熔点：

金刚石>二氧化硅>碳化硅>晶体硅，错误；⑥CI4、CBr4、CCl4、CF4、CH4均属于分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高，正确；⑦合金的熔点低于其成分金属，故熔点生铁<纯铁，错误；⑧离子晶体熔点的高低取决于晶体晶格能的大小，离子半径越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，熔点越高，离子半径：

Ba2＋>Cl－>K＋>Ca2＋>O2－>Na＋，故熔点CaO>BaO>NaCl>KCl，错误。

2．NF3可由NH3和F2在Cu作催化剂条件下反应直接得到：

4NH3＋3F2

NF3＋3NH4F。

上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有（　abd　）

a．离子晶体b．分子晶体

c．原子晶体d．金属晶体

[解析]　NH3、F2和NF3为分子晶体，NH4F为离子晶体，Cu为金属晶体。

3．在下列物质中：

NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、（NH4）2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。

（1）其中只含有离子键的离子晶体是NaCl、Na2S。

（2）其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是NaOH、（NH4）2S。

（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（NH4）2S。

（4）其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是Na2S2。

（5）其中含有极性共价键的原子晶体是SiO2、SiC。

（6）其晶体属于分子晶体的是H2O2、CO2、CCl4、C2H2。

4．（2019·经典习题选萃）有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下表：

熔点/℃

硬度

水溶性

导电性

水溶液与Ag＋反应

A

811

较大

易溶

水溶液或熔融导电

白色沉淀

B

3500

很大

不溶

不导电

不反应

C

－114.2

很小

易溶

液态不导电

白色沉淀

（1）晶体的化学式分别为ANaCl、BC、CHCl。

（2）晶体的类型分别是A离子晶体、B原子晶体、C分子晶体。

（3）晶体中微粒间作用力分别是A离子键、B共价键___、C范德华力。

[解析]　根据晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键：

C应为分子晶体，且易溶，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。

5．（2019·经典习题选萃）现有几组物质的熔点（℃）数据：

A组

B组

C组

D组

金