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1、第39讲晶体结构与性质 微考点大突破 微考点大突破 探微提能点点结合 一、晶体的常识 1晶体与非晶体 (1)晶体。结构特征： _。性质特征： _。 (2)非晶体。结构特征：原子无序排列。性质特征：没有自范性、固定熔点、对称性、各向异性。 2晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。微考点1晶体结构与性质 基础微回扣有自范性、固定熔点、对称性、各向异性 原子在三维空间里呈周期性有序排列 二、几种典型的晶体模型 1原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石键角为 _，每个最小的环上有_个碳原子。SiO 2(正四面体，OSi键角)为10928，每个最小的环上有12个原子，其中有6个
2、Si和6个O。10928 6 2分子晶体(干冰)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有_个。12 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，配位数为 _。每个晶胞含4个Na和4个Cl。66 6 8 8 8 高 大 大 大 稳定 4金属晶体 (1)金属键电子气理论。金属阳离子与自由电子间的相互作用。 (2)金属晶体的几种典型堆积模型。堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞 简单立方Po 52% 6 体心立方堆积Na、K、Fe 68% 8 堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞 六方最密堆积Mg、Zn、Ti 74% 1
3、2面心立方最密堆积Cu、Ag、Au 74% 12 三、晶体的基本类型和性质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(或原子)间靠分子间作用力结合而成的晶体原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体结构构成粒子分子(或原子)原子金属阳离子、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 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体性质密度较小较大有的很大，有的很小较大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难溶于常见溶
4、剂大多易溶于水等极性溶剂导电导热性一般不导电，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延展性无无良好无 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体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) 三条途径获得晶体的三条途径 (1
5、)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。 我的警示 1具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃； 2晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”； 3在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，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用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心、体心依次被6、3、4、2、1个晶胞所共有。 4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 。 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。 1CO2和SiO2是同
6、主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似( )警示：CO2的晶体是分子晶体，SiO2是原子晶体，晶体结构差别很大，物理性质差别也很大。 2离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电( )警示：离子晶体内的阴、阳离子不能自由移动，不能导电，只有在熔融状态时或水溶液中产生了自由移动的离子才能导电。 3金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高( )警示：不一定，如Na的熔点为97 ，尿素的熔点为132.7 ，汞常温下呈液态。 4原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( )警示：不一定，如MgO的熔点为2 852 ，石英的熔点为1 710 。 5晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”( )警示：
7、晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。 6具有规则几何外形的固体一定是晶体( )警示：晶体的特点是内部质点的规则排列，而不是看外形，玻璃一般有规则的几何外形，却是非晶体。 一、晶体熔、沸点高低的比较 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。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。 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，阴阳离子的电荷数越多，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
8、熔点：MgOMgCl 2NaClCsCl。 方法微总结 4分子晶体 (1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体，熔、沸点反常。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SnH4GeH4SiH4CH4。 (3)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。 (4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH 3CH2CH2CH2CH3 5金属晶体金属离子半径越小，离子的电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。 【微典通
9、关1】参考下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl熔点/995 801 755 651 801 776 715 646物质SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4熔点/90.470.4 5.2 12070.449.536.215 (1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。 (2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_增大，_增大，故熔点依次升高。 (3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多
10、，这与_有关，因为 _，故前者的熔点远高于后者。半径 半径 相对分子质量 相对分子质量 分子间作用力 晶体类型 钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体 解析：分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，随着阴离子离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。 NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，随着阳离子离子半径的增大，离子键逐渐减弱，熔点依次降低。 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。
11、 SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体，它们的组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔点依次升高。 【微典通关2】ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为_gcm3(列式并计算)，a位置S2离子与b位置Zn2离子之间的距离为 _pm(列式表示)。 每个面上上有4个，共计12个。 (2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某
12、种结构。 对点微练晶体结构分析 1下图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是() A图和图B图和图 C图和图 D只有图应用微提升 2如图所示是某原子晶体A空间结构中的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是每个AA键中插入一个B原子，则C物质的化学式为() AAB BA5B4 CAB2 DA2B5 解析：据题意可知一个A原子结合4个B原子，而一个B原子结合2个A原子，则A、B原子个数比为1 2，C的化学式为AB2(本题亦可从SiO2的形成思考：图中A为Si原子，插入的B原子为氧，可得SiO2晶体，则C的化学式为AB2)。需注意：此图
13、是某原子晶体空间结构中的一个单元。答案：C 3通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示： 下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是() A同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构 B氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，它们具有相似的物理性质 C二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键 D在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成4个SiO共价单键 解析：SiO2和CO2的化学式相似，但其晶体结构不同，A项正确；二氧化碳为分子晶体，因此分子间存在分子间作用力，而分子内部碳原子和氧原子间形成共价
14、键，氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以物理性质不同。根据二氧化硅的结构可判断D项正确。答案：B 4氯化铬酰(CrO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应。请回答下列问题： (1)写出铬原子的基态电子排布式_，与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有_(填元素符号)，其中一种金属的晶胞结构如图所示，该晶胞中含有金属原子的数目为_。1s 22s22p63s23p63d54s1 K、Cu 4 (2)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是_(填“极性”或“非极性”)分子。 (3)在苯CH3OHHCHOCS2CC
15、l4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有_(填序号)，CS2分子的空间构型是_。直线形 非极性 对点微练晶体类型的判断 5下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是() ASO2和SiO2 BCO2和H2O CNaCl和HCl DCCl4和KCl解析：A项中两种化合物原子间均以共价键结合，但SO2形成分子晶体，SiO2为原子晶体；B项中两分子均为共价键结合的分子，且均形成分子晶体；C项中NaCl中含离子键，HCl为共价键结合的分子，前者是离子晶体，后者是分子晶体；D项中CCl 4是以共价键结合的分子晶体，KCl中含离子键，为离子晶体。答案：B 61919年，朗缪尔提出等电
16、子体假说：“凡原子数和总电子数均相等的物质，其结构相同，物理性质相近，对应的物质称为等电子体”。如CO和N2。现有一种新型层状结构的无机材料BN的一种同分异构体 BN，平面结构示意图如图所示，则关于该物质的性质和用途的推断正确的是() A是一种高温润滑材料，可用作电器材料 B是一种坚硬耐磨材料，可用作钻具 C是一种化学纤维，可用作织物 D以上判断均不正确 解析：由BN的电子数与CC相同，即BN与石墨属等电子体，性质相似，由石墨性质就可以迁移比较。答案：A 对点微练晶体性质的比较 7碳、氢、氟、氮、硅等非金属元素与人类的生产生活息息相关。回答下列问题： (1)写出硅原子的电子排布式_。C、Si、
17、N的电负性由大到小的顺序是_。 (2)氟化氢水溶液中存在的氢键有_种。1s22s22p63s23p2 NCSi 4 (3)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象。熔点：Si60N60C60，而破坏分子所需要的能量；N60C60Si60，其原因是_。结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60N60C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，或成键电子数越多，成键原子半径越小，断键所需能量越多，故破坏分子需要的能量顺序为N60C60Si60. (4)Co3有多种配合物，如Co(CN)63、C
18、o(NH3)4Cl2等。铑(Rh)与钴属于同族元素，某些性质相似。现有铑的某盐组成为CsRh(SO4)24H2O，易溶解于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl2溶液，无沉淀生成。请写出该盐溶解于水后的电离方程式_。 (5)氧化镁的晶格能_氧化钙(填“大于”或“小于”)，由岩浆结晶规则可推测_先从岩浆中析出。CsRh(SO4)24H 2O=CsRh(SO4)2(H 2O)4 氧化镁 大于 真题微探 1(2013山东)卤族元素包括F、Cl、Br等。利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为某晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。BN 2 2(20
19、13新课标卷)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：在硅酸盐中，SiO四面体(如图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为_，Si与O的原子数之比为_，化学式为_。 图a图bsp3 1 3 3(2015山东卷)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 (1)下列有关CaF2的表述正确的是_。 aCa2与F间仅存在静电吸引作用 bF的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2 c阴阳离子比为2 1的物质，均与CaF2晶体构型相同 dCaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 (2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用离子方程式表示)。已知AlF在溶液中可稳定存在。 (3)F 2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。 b、d V形 sp3 (4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJmol1，FF键的键能为159 kJmol1，ClCl键的键能为242 kJmol1，则ClF3中ClF键的平均键能为_ kJmol1。ClF3的熔、沸点比BrF3的_(填“高”或“低”)。172 低
高考化学总复习 第十二章 39 晶体结构与性质课件
