第34讲晶体结构与性质考纲导视考纲定位1.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。2.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。3.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。4.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。了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。基础反馈正误判断，正确的画“”，错误的画“”。(1)离子晶体中每个离子周围均吸引着 6 个带相反电荷的离子()。)。(2)分子晶体的熔沸点很低，常温下都呈液态或气态(3)原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合()。(4)金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动()。(5)金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等强烈的相互作用，很难断裂，因而都具有延展性()。(6)氮化碳()属于原子晶体，其化学式为C3N4()。(7)在CaF2 晶体()中，每个晶胞平均占有4个Ca2()。)中，碳原子与碳碳键(8)在金刚石晶体(个数的比为 12()。(9)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高()。(10)同族元素的氧化物不可能形成不同类型的晶体()。答案： (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)物质晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈周期性_序排列结构微粒 _ 序排列性质特征自范性_熔点_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-射线衍射实验考点一晶体和晶胞【知识梳理】1晶体与非晶体。有无有无固定不固定2.晶胞。(1)晶胞：是描述晶体结构的基本单元。(2)晶体与晶胞的关系：整个晶体可以看作由数量巨大的晶胞“_”而成，晶胞是晶体结构中的基本重复单元，晶胞的结构可以反映晶体的结构。(3)晶胞中粒子数目的计算均摊法：如某个粒子为 n 个1n晶胞所共有，则该粒子有_属于这个晶胞。 无隙并置3晶格能。kJmol1大小稳定高大(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：_。(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。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_。【考点集训】例1(1)(2014 年新课标卷)Cu2O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示 Al 单质的密度(2)(2014 年江苏卷)Cu2O 在稀硫酸中生成 Cu 和 CuSO4。铜晶胞结构如上图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为_。_ gcm3(不必计算出结果)。 (3)(2013 年江苏卷)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。在 1 个晶胞中，Zn 离子的数目为_。该化合物的化学式为_。(4)(2013年四川卷)Al2O3 在一定条件下可制得AlN，AlN的晶体结构如上图所示，该晶体中 Al 的配位数是_。(5)(2013 年新课标卷)F、K 和 Ni 三种元素组成的一个化合物的晶胞如右下图所示。该化合物的化学式为_，Ni 的配位数为_；列式计算该晶体的密度_gcm3。面心上的原子被两个晶胞共用，所以Cu原子数为3812。(3)从晶胞图分析，含有Zn离子为864。S为4个，(2)选择一个顶点作中心原子，此晶胞中与此顶点最近的Cu 原子为 3 个面心上的Cu 原子，此顶点周围共有8 个晶胞，每个121 18 2所以化合物中Zn 与 S 个数之比为11，则化学式为ZnS。(4)以图中居于晶胞体心位置的铝原子为例，距离该原子最近且相等的氮原子有4 个。(5)在该化合物中F 原子位于棱、面心方法技巧晶胞组成的计算规律(1)形的贡献为，那么每一个六边形实际有62个碳原子。(2)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点1 个碳原子对六边1 13 3例2用晶体的 X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边_cm3，晶胞的质量是_g，阿伏加德罗常数为_列式计算，已知 Ar(Cu)63.6。长为361 pm。又知铜的密度为9.00 gcm3，则铜晶胞的体积是例3元素X的某价态离子Xn中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层，它与 N3形成的晶体结构如图所示。(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_。(2)该晶体中Xn中n_。(3)X元素的原子序数是_。(4)晶体中每个N3被_个等距离的Xn包围。答案：(1)31(2)1(3)29(4)6方法技巧晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子_金属阳离子、自由电子_粒子间的相互作用力_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，有的很低较高考点二晶体类型的结构和性质【知识梳理】1四种晶体的比较。分子原子阴、阳离子分子间作用力共价键金属键离子键晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难 溶 于 常见溶剂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，水溶液或熔融状态下导电物质类别及实例大 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)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)（续表）2.晶体熔、沸点的比较。原子晶体离子晶体(1)不同类型晶体熔、沸点的比较。分子晶体不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：_。小短大强金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。高(2)同种晶体类型熔、沸点的比较。原子晶体：( 比较共价键) 原子半径越_键长越_键能越_共价键越_熔、沸点越_。如熔点：金刚石_碳化硅_晶体硅。多小大高大离子晶体：(比较离子键强弱或晶格能大小)一般地说，阴、阳离子的电荷数越_，离子半径越_，则离子间的作用力就越_，其离子晶体的熔、沸点就越_，如熔点：MgO_MgCl2_NaCl_CsCl；衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越_，形成的离子晶体越_，熔点越_，硬度越_。稳定高大大高高大高分子晶体：(比较分子间作用力)分子间作用力越_，物质的熔、沸点越_；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地_ 。如 H2O_H2Te_H2Se_H2S ；组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越_ ，熔、沸点越_，如 SnH4_GeH4_SiH4_CH4；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 CON2，CH3OHCH3CH3；同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻 4 个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为 10928(3)最小碳环由_个 C 组成且 6 原子不在同一平面内(4)每个 C 参与 4 个 CC 键的形成，C 原子数与 CC 键数之比为_SiO2(1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构(2) 每 个正四面体占有 1 个 Si ， 4 个 O ，n(Si)n(O)12(3)最小环上有_个原子，即 6 个 O,6 个 Si3典型晶体模型。61212(续表)61286晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl型(1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有_个。每个Na周围等距且紧邻的Na有_个 (2)每个晶胞中含4个Na和4个ClCsCl型(1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有_个，每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)有_个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个Cl(续表)126晶体晶体结构晶体详解分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_个 金属晶体简单立方堆积典型代表Po，配位数为_，空间利用率52% 晶体晶体结构晶体详解金属晶体面心立方最密堆积又称为 A1 型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为_，空间利用率 74%体心立方堆积又称为 A2 型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为_，空间利用率 68%六方最密堆积又称为 A3 型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为_，空间利用率 74%(续表)12812晶体熔点/硬度水溶性导电性水溶液与 Ag+ 反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3500很大不溶不导电不反应C114.2很小易溶液态不导电白色沉淀【考点集训】例 4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：(1)晶体的化学式分别为 A_、B_、C_。(2)晶体的类型分别是 A_、B_、C_。(3)晶体中微粒间作用力分别是 A_、B_、C_。解析：根据A、B、C 所述晶体的性质可知，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。答案：(1)NaCl CHCl(2)离子晶体原子晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力方法技巧晶体类型的判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断：离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键；原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力为范德华力或氢键；金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。(2)依据物质的类别判断：金属氧化物(如K2O、Na2O2 等)、强碱(NaOH、KOH 等)和绝大多数盐类是离子晶体；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；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；金属单质、合金是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点较高；原子晶体熔点高；分子晶体熔点低；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(4)依据导电性判断：离子晶体溶于水及熔融状态时能导电；原子晶体一般为非导体；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；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5 C 和 Si 元素在化学中占有极其重要的地位。(1)写出 Si 的基态原子核外电子排布式_。从电负性角度分析，C、Si 和 O 元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为_。(2)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似，其中 C 原子的杂化方式为_，微粒间存在的作用力是_。SiC 晶体和晶体 Si 的熔沸点高低顺序是_。(3) 氧 化 物 MO 的 电 子 总 数 与 SiC 的 相 等 ， 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_。Na、M、Ca 三种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。(4)C、Si 为同一主族的元素，CO2 和 SiO2 的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2 中C与O原子间形成键和键，SiO2 中 Si 与 O 原子间不形成上述键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成上述键，而Si、O原子间不能形成上述键：_，SiO2 属于_晶体，CO2 属于_晶体，所以熔点 CO2_SiO2(填“”“”或“”)。(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MO、CO2、M 六种晶体的构成微粒分别是_，熔化时克服的微粒间的作用力分别是_。解析：(1)C、Si和O的电负性大小顺序为：OCSi。(2)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，因为SiC的键长小于SiSi，所以熔点：碳化硅晶体硅。(3)SiC电子总数是20，则该氧化物为MgO；晶格能与所组成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比, MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2半径比Ca2小，MgO晶格能大，熔点高。Na、Mg、Ca三种晶体均为金属晶体，金属晶体都有金属光泽，都能导电、导热，都具有一定的延展性。(4)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的键，SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2CO2。(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；Mg为金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，熔化时克服金属键，CO2为分子晶体，由分子构成，CO2分子间以分子间作用力结合；MgO为离子晶体，由Mg2和O2构成，熔化时破坏离子键。(4)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的键原子分子(5)原子、原子、原子、阴阳离子、分子、金属阳离子与自共价键、共价键、共价键、离子键、分子间作用力、由电子金属键答案：(1)1s22s22p63s23p2OCSi(2)sp3共价键SiCSi(3)MgMg2半径比Ca2小，MgO晶格能大例6 (1)分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：碳化铝，黄色晶体，熔点 2200 ，熔融态不导电_；溴化铝，无色晶体，熔点 98 ，熔融态不导电_；五氟化钒，无色晶体，熔点 19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中_；溴化钾，无色晶体，熔融或溶于水中都能导电_。(2)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为_。面心立方体心立方解析：(1)将晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。原子晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同。答案：(1) 原子晶体分子晶体分子晶体离子晶体(2)21例7(2016年四川成都月考)A、B、C、D 是元素周期表中前 36 号元素，它们的核电荷数依次增大。第二周期元素 A 原子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍且有 3 个能级，B原子的最外层 p 轨道的电子为半充满结构，C 是地壳中含量最多的元素。D 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满。请回答下列问题：(1)A、B、C 的第一电离能由小到大的顺序是_(用对应的元素符号表示)；D 原子的基态电子排布式为_。(2)A 的最高价氧化物对应的水化物分子中，其中心原子采取_杂化；BC 的空间构型为_(用文字描述)。(3)1 mol AB中含有的键个数为_。(4)如图是金属 Ca 和 D 所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中 Ca 和 D 的原子个数比是_。0.083gcm3。(5)镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn，它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金LaNin 晶 胞 体 积 为9.01023 cm3，储氢后形成 LaNinH4.5 合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则 LaNin 中 n_(填数值)；氢在合金中的密度为_。解析：根据题中已知信息，第二周期元素A 原子的核外成对电子数是未成对电子数的 2 倍且有3 个能级可知，A为碳元素，B为氮元素，C为氧元素，D为铜元素。镧镍合金储氢后，1 mol 晶体中氢元素的质量为 4.5 g，则氢在合金中的密度为答案：(1)CON1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(2)sp2平面三角形(3)2NA或26.021023(4)15(5)50.083 gcm3