晶体结构与性质.docx

1、晶体结构与性质第3讲晶体结构与性质考纲解读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。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。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。考点一晶体的常识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的_科学方法对固体进行_实验2. 得到晶体的途径(1)_。(2)_。(3)_。3晶胞(1)概念描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置无隙

2、：相邻晶胞之间没有_。并置：所有晶胞_排列、_相同。4晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越_。离子的半径：离子的半径越_，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_，且熔点越_，硬度越_。1判断下列叙述是否正确：(1)固态物质一定是晶体 ()(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同 ()(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 ()(4)凡有规则外形的固体一定是晶体 ()2(1)立方晶胞中，顶点、棱边、面心依次被多少个晶胞共用？ (2)六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面

3、心依次被多少个晶胞共用？3有关晶格能的叙述正确的是 ()A晶格能是气态离子形成1摩离子晶体释放的能量B晶格能通常取负值C晶格能越大，形成的离子晶体越不稳定D晶格能越大，物质的硬度反而越小4下列物质均属于离子化合物，你认为可能作为耐火材料的是 ()AK2O2 BNa2O CNaCl DAl2O3特别提醒(1)具有规则几何外形的固体物质不一定是晶体，如玻璃。(2)晶胞是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。(3)在计算晶胞中微粒个数的过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均可使用分割法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶

4、胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共用。考点二四种晶体性质比较 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子、粒子间的相互作用力硬度有的_，有的_熔、沸点有的_，有的_溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数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，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、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Si

5、C、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)5判断下列说法是否正确：(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 ()(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 ()(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 ()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 ()6CO2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？特别提醒(1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ，MgO的熔点为2 852 。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97

6、，尿素的熔点为132.7 。7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_；(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_；(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_；(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_；(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。考点三几种常见的晶体模

7、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，CC键之间的夹角是_，最小的环是_元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有_ mol。(2)SiO2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，最小的环是_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是_原子。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_个。(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成 mol“氢键”。3离子晶体(1)NaCl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

8、数为_。每个晶胞含_个Na和_个Cl。(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl吸引_个Cs，每个Cs吸引_个Cl，配位数为_。4石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是_，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_，C原子采取的杂化方式是 _。5常见金属晶体的原子堆积模型结构型式常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积A1Cu、Ag、Au12体心立方堆积A2Na、K、Fe8六方最密堆积A3Mg、Zn、Ti128在晶体模型中，金刚石中的“铁棍”和干冰中的“铁棍”表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？9下列排列方式中，A.ABCABCABCBABABABABABCABBAABBADABCCBAABCCBA，属

9、于镁型堆积方式的是_；属于铜型堆积方式的是_。10下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(请用相应的编号填写)。晶体类型的判断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

10、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)原子晶体熔点高。(3)分子晶体熔点低。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。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

11、电。(4)金属晶体是电的良导体。5依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或硬而脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。【例1】有下列八种晶体：A.水晶B冰醋酸C氧化镁D白磷E晶体氩F铝G氯化铵H金刚石。用序号回答下列问题：(1)直接由原子构成的晶体是_，属于原子晶体的化合物是_。(2)由极性分子构成的晶体是_，含有共价键的离子晶体是_，属于分子晶体的单质是_。(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是_。【例2】现有几组物质的熔点()数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 Li：181

12、HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_。(4)D组晶体可能具有的性质是_(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaClKClRbClCsCl，其原因为_。晶体熔、沸点高低的比较1不同类型

13、晶体的熔、沸点高低一般规律原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。2原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石石英碳化硅硅。3离子晶体一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。4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H2OH2TeH2SeH2S。(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

14、SnH4GeH4SiH4CH4，F2Cl2Br2N2，CH3OHCH3CH3。(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：CH3CH2CH2CH2CH3 (5)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。5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，如熔、沸点：NaMgNaKRbCs。特别提醒(1)金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，如汞、镓、铯等熔点很低。(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如金属晶体Na晶体的熔点(98 )小于分子晶体AlCl3晶体的熔点(190 )。(3)并非存在氢键的分子晶体的熔、沸点就高，分子内

15、形成氢键，一般会使分子晶体的熔、沸点降低。例如邻羟基苯甲醛()由于形成分子内氢键，比对羟基苯甲醛( )的熔、沸点低。【例3】下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 ()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4CH4CMgOH2OO2Br2D金刚石生铁纯铁钠【例4】下表给出几种氯化物的熔、沸点，对此有下列说法：CaCl2属于离子晶体， SiCl4是分子晶体，1 500 时，NaCl可形成气态分子，MgCl2水溶液不能导电。与表中数据一致的说法有 ()NaClMgCl2CaCl2SiCl4熔点/801712782168沸点/1 4651 4181 60057A.仅 B仅 C和 D晶胞中

16、原子个数的计算方法均摊法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：(1)处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；(2)处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；(3)处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞；如图：特别提醒在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。【例5】如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是_，乙中a与

17、b的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个c离子和_个d离子。晶体的密度及微粒间的距离的计算若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。【例6】某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y()位于立方体的中心。试分析：(1)晶体中每个Y同时吸引个X。(2)该晶体的化学式为。(3)设该晶体的摩尔质量为M gmol-1，晶体的密度为 gcm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为cm。高考题组

18、一晶体的结构与性质及其类型的判断1判断下列说法是否正确，正确的划“”，错误的划“”(1)CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体 ()(2011四川理综，7C)(2)原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大，熔点高、硬度大的特性 ()(2009海南，193D)(3)熔点：Si3N4NaClSiI4 ()(2010大纲全国卷，6A)(4)熔点：CO2KClSiO2 ()(2009上海，8A)(5)沸点：乙烷戊烷丁烷 ()(2009上海，8B)(6)同主族元素形成的氧化物的晶体类型相同 ()(2010四川理综，8D)2(2011浙江理综，9)X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z

19、是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15；X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 gL1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的。下列说法正确的是 ()A原子半径：WZYXMBXZ2、X2M2、W2Z2均为直线形的共价化合物C由X元素形成的单质不一定是原子晶体D由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键3(2011四川理综，8)下列说法正确的是 ()A分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键B分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸C含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体D元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强4

20、(2010大纲全国卷，13)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 ()A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B最小的环上，Si和O原子数之比为12C最小的环上，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个顶角5(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具有相同的电子层结构；离子半径：Z2W；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是 ()AX、M两种元素只能形成X2M型化合物B由于W、Z、M元素的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的单质

21、晶体属于同种类型的晶体D元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂6(2008全国理综，7)下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 ()ASiO2CsClCBr4CF4BSiO2CsClCF4CBr4CCsClSiO2CBr4CF4DCF4CBr4CsClSiO27(2008四川理综，10)下列说法中正确的是 ()A离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子B金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动C分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态D原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合8(1)2009山东理综，32(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，

22、则M为_(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是_。(2)2010海南，19()(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_FeO(填“”)。高考题组二晶体的“分割”与计算9 (2008海南，24)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是 ()AZXY3 BZX2Y6CZX4Y8 DZX8Y12102011新课标全国卷，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

23、刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子、立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。112011山东理综，32(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a gcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。122010山东理综，32(4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：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。132011海南，19(4)(5)铜(Cu)是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有

24、许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答下列问题：(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子价电子排布式为_；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的作用力是_；(5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。142010江苏，21(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如右图所示)，但CaC2晶体中

25、哑铃形C 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C 数目为。152010海南，19(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢 材料，其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为_；课时规范训练教材习题回扣1(选修3P822)下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是 ()AO2和SiO2 BNaI和I2CCO2和H2O DCCl4和NaCl2(选修3P841)在单质的晶体中，一定不存在 ()A离子键B分子间作用力C共价键D金属离子与自由电子间的作用3(选修3P847)X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X的原子核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是 ()AX的单质固态时为分子晶体BY的单质为原子晶体CX与Y形成的化合物固态时为分子晶体DX