1第第 3939 讲讲 晶体结构与性质晶体结构与性质考纲要求 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。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。考点一考点一 晶体和晶胞晶体和晶胞1晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列自范性有无熔点固定不固定性质特征异同表现各向异性各向同性间接方法看是否有固定的熔点二者区别方法科学方法对固体进行 X射线衍射实验2.得到晶体的途径(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)。2(3)溶质从溶液中析出。3晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。(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。4晶胞组成的计算均摊法(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 。1 n(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占 。1 3(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的排列( )(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)31如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体化学式(X 为阳离子)为_。(2)乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是_。(3)丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是_。(4)乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为_。答案 (1)X2Y (2)131 (3)8 (4)122.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解析 R：8 121 8G：8 8 4 281 41 41 2Q：8 241 4R、G、Q 的个数之比为 142，则其化学式为 RQ2G4。由于 R 为2 价，G 为2 价，所以 Q 为3 价。3(1)硼化镁晶体在 39 K 时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。4(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_。答案 (1)MgB2 (2)BO 2解析 (1)每个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3 个 Mg，所以其化学式为 MgB2。(2)从图可看出，每个单元中，都有一个 B 和一个 O 完全属于这个单元，剩余的 2个 O 分别被两个结构单元共用，所以 BO1(12/2)12，化学式为 BO。 24Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为_。答案 CuH解析 根据晶胞结构可以判断：Cu()：2 12 36；H()：6 136，所1 21 61 3以化学式为 CuH。考点二考点二 常见晶体结构模型的微观结构分析常见晶体结构模型的微观结构分析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 4 个 C 形成共价键，CC 键之间的夹角是 10928，最5小的环是六元环。含有 1 mol C 的金刚石中，形成的共价键有 2 mol。(2)SiO2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，1 mol SiO2中含有 4 mol SiO 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 1 mol H2O 的冰中，最多可形成 2 mol“氢键” 。3离子晶体(1)NaCl 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。(2)CsCl 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石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，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。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Cu、Ag、Au12体心立方堆积Na、K、Fe86六方最密堆积Mg、Zn、Ti121判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。(1)干冰晶体；(2)氯化钠晶体；(3)金刚石；(4)钠；(5)冰晶体；(6)铜晶体。2下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。7ANaCl(含_个 Na，_个 Cl)B干冰(含_个 CO2)CCaF2(含_个 Ca2，_个 F)D金刚石(含_个 C)E体心立方(含_个原子)F面心立方(含_个原子)答案 A4 4 B4 C4 8 D8 E2 F43(常见晶体结构模型)填空。(1)在金刚石晶体中最小碳环含有_个 C 原子；每个 C 原子被_个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有_。(3)含 1 mol H2O 的冰中形成氢键的数目为_。(4)在 NaCl 晶体中，每个 Na周围有_个距离最近且相等的 Na，每个 Na周围有_个距离最近且相等的 Cl，其立体构型为_。(5)在 CaF2晶体中，每个 Ca2周围距离最近且等距离的 F有_个；每个 F周围距离最近且等距离的 Ca2有_个。答案 (1)6 12 (2)共价键、范德华力 (3)2NA (4)12 6 正八面体形 (5)8 41Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为a gcm3，则 Cu 与 F 最近距离为_pm。(NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简；图中为 Cu， 为 F)答案 10103434 83 aNA解析 设晶胞的棱长为x cm，在晶胞中，Cu：8 6 4；F：4，其化学式为1 81 28CuF。ax3NA4M(CuF)，x。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为 34MCuFaNAx。所以最短距离为x 1010 pm。x22x 22x 2232321 23434 83 aNA2如图为 Na2S 的晶胞，该晶胞与 CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是 gcm3，试计算Na与 S2的最短距离为_ cm(NA表示阿伏加德罗常数的值，只写出计算式)。答案 3434 78 NA解析 晶胞中，个数为 8 6 4，个数为 8，1 81 2其个数之比为 12，所以代表 S2，代表 Na。设晶胞边长为a cm，则a3NA478a 34 78 NA面对角线为 cm234 78 NA面对角线的 为 cm1 42434 78 NA边长的 为 cm1 41 434 78 NA所以其最短距离为cm24 34 78 NA214 34 78 NA2 cm。3434 78 NA3用晶体的 X射线衍射法对 Cu 的测定得到以下结果：Cu 的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，已知该晶体的密度为 9.00 gcm3，晶胞中该原子的配位数为_；Cu 的原子半径为_cm(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)。9答案 12 1.281082434 64 9.00 6.02 1023解析 设晶胞的边长为a cm，则a3NA464a 34 64 NA面对角线为a2面对角线的 为 Cu 原子半径1 4r cm1.28108cm。2434 64 9.00 6.02 1023考点三考点三 四种晶体的性质与判断四种晶体的性质与判断1四种晶体类型比较类型比较 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102.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJmol1。(2)影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。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。(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( )(5)离子晶体一定都含有金属元素( )(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( )(7)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)1在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。(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_