1、第18讲晶体结构与性质目标要求1.能说出晶体与非晶体的区别；了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。2.借助分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。知道金属键的特点与金属某些性质的关系。知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。1晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较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性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异
2、性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X-射线衍射实验(2)得到晶体的途径熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。(3)晶胞概念：描述晶体结构的基本单元。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。2晶胞组成的计算切割法(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。(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
3、形占。理解应用(1)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b的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个c离子和_个d离子。答案211144解析甲中N(x)N(y)1(4)21；乙中N(a)N(b)1(8)11；丙中N(c)1214，N(d)864。(2)下图为离子晶体空间构型示意图：(阳离子，阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_、B_、C_。答案MNMN3MN2解析在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：41(个)，含N：424(个)，MN13；在C中含M：4(个)，含N为1个。(1)冰和碘晶体中相互作用力相同()(2
4、)晶体内部的微粒按一定规律周期性排列()(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)1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价解析R：812G：88428Q：824R、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。2.某晶体的一部分如图所
5、示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是 ()A394 B142C294 D384答案B解析A粒子数为6；B粒子数为632；C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比为142。3(2019苏州高三月考)已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n_。答案5解析La：2123Ni：126615所以n5。4Cu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()：21236；H()：6136，所以化学式为CuH。5(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
6、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_。(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(1)12，化学式为BO。6已知下图所示晶体的硬度很可能比金刚石大，且原子间以单链结合，试根据下图确定该晶体的化学式为_。答案B3A41四种晶体类型的概念与特点(1)分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成
7、的晶体，此类晶体熔点、沸点低，硬度小。(2)原子晶体：原子通过共价键形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。(3)离子晶体阴、阳离子通过离子键形成的晶体，此类晶体的熔点、沸点较高。配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。(4)金属晶体含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而将所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。2四种晶体
8、类型的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理解应用在下列物质中：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
9、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_。(9)不含共价键的分子晶体是_，只含非极性共价键的原子晶体是_。答案(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC(9)晶体氩晶体硅、
10、金刚石3认识几种常见的晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)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109.5，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。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)分子晶体干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。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
11、晶体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。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范德华力，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。理解应用按要求回答问题(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
12、的Cl，其空间构型为_。(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)612(2)共价键、范德华力(3)2NA(4)126正八面体形(5)84(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)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体()题组一常见晶体的分析(不定项选择题)1已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的
13、是()A晶胞中一个CO2分子的配位数是12B晶胞的密度表达式是 gcm3C一个晶胞中平均含6个CO2分子DCO2分子的空间构型是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化答案AB解析晶胞中一个CO2分子的配位数为12，故A正确；该晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为a pm，则晶胞棱长a pma1010 cm，晶胞体积(a1010 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数864，晶胞密度 gcm3 gcm3，故B正确，C错误；二氧化碳分子是直线形分子，C原子价层电子对数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp1，故
14、D错误。2石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个SiSi键中插入一个O)，其中硅、氧原子数比是mn，有关叙述正确的是()Amn21B6 g该晶体中含有0.1NA个分子C原硅酸根(SiO)的结构为4，则二聚原硅酸根离子Si2O中的x7D石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为12答案CD解析每个Si原子占有O原子个数42；该晶体是原子晶体，不存在分子；原硅酸(H4SiO4)的结构可表示为，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸：，二聚原硅酸电离出6个H后，形成带6个负电荷的二聚原硅酸根离子；在SiO2晶体中，由Si、O构成的最小
15、单元环中共有12个原子。3(2020长沙模拟)下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共有6个C氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子答案B解析氯化钠晶体中，每个Na周围距离相等的Na共12个。每个Na周围距离相等且最近的Cl共有6个。题组二晶体类型的判断4NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH33F2NF33NH4F。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_(填字母)。a离子晶体 b分子晶体c原子晶体 d金属晶
16、体答案abd5(1)用“”或“”填空：第一电离能离子半径熔点酸性Si_SO2_NaNaCl_SiH2SO4_HClO4(2)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。MgO的熔点比BaO的熔点_(填“高”或“低”)。SiO2的晶体类型为_。(3)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是_(填字母)。ASiX4难水解BSiX4是共价化合物CNaX都易水解DNaX的熔点一般高于SiX4答案(1)CH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，水中氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大(3)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子
17、晶体(4)O3O3相对分子质量较大，范德华力较大6晶胞中微粒数目的计算(1)2017全国卷，35(4)(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_ nm，与K紧邻的O个数为_。在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。(2)2017全国卷，35MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。答案(1)0.315(或0.446)12体心棱心(2)0.148 0.076解析(1)根据晶胞结构可知，K与O间的最短距离为面对角线的一半，即nm0.315 nm。K、O构成面心立方，配位数为12(同层4个，上、下层各4 个)。(2)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触，所以a2r(O2)，r(O2)0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故2r(Mn2)r(O2)a，r(Mn2)0.076 nm。
