高三化学复习选修三3 第三节 晶体结构与性质

1、考纲定标考纲定标1.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶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、金属晶体的构成粒了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒 子及粒子间作用力的区别子及粒子间作用力的区别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 性质性质热点定位热点定位1晶体与非晶体的区别，晶体中粒子的空间堆积方式，晶晶体与非晶体的区别，晶体中粒子的空间堆积方式，晶 胞的结构特点及其应用胞的结构特点及其应用2晶胞中粒子个数及

2、边长等的计算晶胞中粒子个数及边长等的计算3晶体类型与性质之间的关系晶体类型与性质之间的关系4晶体类型与粒子间作用力的关系晶体类型与粒子间作用力的关系5四类晶体的特征及代表物质四类晶体的特征及代表物质选修3第三节析考点提能力返回返回1 1几种典型的晶体模型几种典型的晶体模型晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解原原子子晶晶体体金金刚刚石石(1)每个碳与相邻每个碳与相邻4个碳以共价键结个碳以共价键结合，形成正四面体结构合，形成正四面体结构(2)键角均为键角均为109.5(3)最小碳环由最小碳环由6个个C组成且六原子组成且六原子不在同一平面内不在同一平面内(4)每个每个C参与参与4条条CC键的形成

3、，键的形成，C原子数与原子数与CC键之比为键之比为12返回返回晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解分分子子晶晶体体干干冰冰(1)8个个CO2分子构成分子构成立方体且在立方体且在6个面个面心又各占据心又各占据1个个CO2分子分子(2)每个每个CO2分子周分子周围等距紧邻的围等距紧邻的CO2分子有分子有12个个返回晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解离离子子晶晶体体NaCl(型型)(1)每个每个Na(Cl)周周围等距且紧邻的围等距且紧邻的Cl(Na)有有6个。每个。每个个Na周围等距且周围等距且紧邻的紧邻的Na有有12个个(2)每个晶胞中含每个晶胞中含4个个Na和和4个个Cl返回晶体晶体晶

4、体结构晶体结构晶体详解晶体详解离离子子晶晶体体CsCl(型型)(1)每个每个Cs周围等距且周围等距且紧邻的紧邻的Cl有有8个，每个个，每个Cs(Cl)周围等距且紧周围等距且紧邻的邻的Cs(Cl)有有6个个(2)如图为如图为8个晶胞，每个晶胞，每个晶胞中含个晶胞中含1个个Cs、1个个Cl返回晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解离离子子晶晶体体CaF2型型(1)每个每个Ca2周围等距周围等距且紧邻的且紧邻的F有有8个个(2)每个每个F周围等距且周围等距且紧邻的紧邻的Ca2有有4个个(3)每个晶胞中含每个晶胞中含4个个Ca2和和8个个F返回晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解金属金属晶体晶体

5、体心体心立方立方堆积堆积典型代表典型代表Na、K、Fe，空间利用率，空间利用率68%，配位数为，配位数为8六方六方最密最密堆积堆积典型代表典型代表Mg、Zn、Ti，空间利用率，空间利用率74%，配位数为配位数为12返回晶体晶体晶体结构晶体结构晶体详解晶体详解金属金属晶体晶体面心面心立方立方最密最密堆积堆积典型代表典型代表Cu、Ag、Au，空间，空间利用率利用率74%，配，配位数为位数为12返回2 2晶体的基本类型和性质比较晶体的基本类型和性质比较类型类型比较比较分子晶分子晶体体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体概念概念分子间分子间靠分子靠分子间作用间作用力结合力结合而形成而形成的

6、晶体的晶体原子之间以原子之间以共价键结合共价键结合而形成的具而形成的具有空间网状有空间网状结构的晶体结构的晶体金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子以金属键结以金属键结合而形成的合而形成的晶体晶体阳离子和阳离子和阴离子通阴离子通过离子键过离子键结合而形结合而形成的晶体成的晶体返回类型类型比较比较分子晶体分子晶体原子原子晶体晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体结结构构构成构成粒子粒子分子分子原子原子金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子阴、阳离阴、阳离子子粒子间粒子间的相互的相互作用力作用力分子间的分子间的作用力作用力共价键共价键金属键金属键离子键离子键返回类型类型比较比较分子晶体分子晶体原

7、子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体性性质质硬度硬度较小较小很大很大有的很大，有的很大，有的很小有的很小较大较大熔、熔、沸点沸点较低较低很高很高有的很高，有的很高，有的很低有的很低较高较高返回类型类型比较比较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体性性质质溶解性溶解性相似相似相溶相溶难溶于任难溶于任何溶剂何溶剂难溶于常难溶于常见溶剂见溶剂大多易溶于水大多易溶于水等极性溶剂等极性溶剂导电、导电、传热性传热性一般不导一般不导电，溶于电，溶于水后有的水后有的导电导电一般不具一般不具有导电性有导电性电和热的电和热的良导体良导体晶体不导电，晶体不导电，水溶液或熔融水溶液

8、或熔融态导电态导电延展性延展性无无无无良好良好无无返回 类型类型比较比较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属金属晶体晶体离子晶体离子晶体物质类物质类别别及举例及举例大多数非金属单质大多数非金属单质(如如P4、Cl2)、气态、气态氢化物、酸氢化物、酸(如如HCl、H2SO4)、非金属氧、非金属氧化物化物(如如SO2、CO2)、绝大多数有机物绝大多数有机物(如如CH4，有机盐除外，有机盐除外)一部分非一部分非金属单质金属单质(如金刚石、如金刚石、硅、晶体硅、晶体硼硼)，一部，一部分非金属分非金属化合物化合物(如如SiC、SiO2)金属金属单质单质与合与合金金(如如Na、Al、Fe、青铜青铜)金属氧

9、化物金属氧化物(如如K2O、Na2O)、强、强碱碱(如如KOH、NaOH)、绝、绝大部分盐大部分盐(如如NaCl)返回3 3晶体中粒子数目的计算方法晶体中粒子数目的计算方法返回例例1如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。返回(1)其中代表金刚石的是其中代表金刚石的是(填编号字母，下同填编号字母，下同)_，其中，其中每个碳原子与每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于属于_晶体。晶体。(2)其中代表石

10、墨的是其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占有碳原，其中每个正六边形占有碳原子数平均为子数平均为_个。个。(3)其中代表其中代表NaCl的是的是_，每个，每个Na周围与它最接近且周围与它最接近且距离相等的距离相等的Na有有_个。个。返回(4)代表代表CsCl的是的是_，它属于，它属于_晶体，每个晶体，每个Cs与与_个个Cl紧邻。紧邻。 (5)代表干冰的是代表干冰的是_，它属于，它属于_晶体，每个晶体，每个 CO2分子与分子与_个个CO2分子紧邻。分子紧邻。返回解析解析根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。的物质。NaCl晶体是简单立方单元，

11、每个晶体是简单立方单元，每个Na与与6个个Cl紧邻，每个紧邻，每个Cl又与又与6个个Na紧邻，但观察与紧邻，但观察与Na距离最近距离最近且等距离的且等距离的Na数目时要抛开数目时要抛开Cl，从空间结构上看是，从空间结构上看是12个个Na，即，即x、y、z轴面上各有轴面上各有4个个Na。CsCl晶体由晶体由Cs、Cl分别构成立方结构，但分别构成立方结构，但Cs组成立方的中心有组成立方的中心有1个个Cl，Cl组成的立方中心又镶入组成的立方中心又镶入1个个Cs，可称为，可称为“体心立方体心立方”结结构，构，Cl紧邻紧邻8个个Cs，Cs紧邻紧邻8个个Cl。返回返回答案答案(1)D4原子原子(2)E2(

12、3)A12(4)C离子离子8(5)B分子分子12返回1.高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构， 晶体中氧的化合价部分为晶体中氧的化合价部分为0价，部分为价，部分为 2价。如右图所示为超氧化钾晶体的价。如右图所示为超氧化钾晶体的 一个晶胞，则下列说法正确的是一个晶胞，则下列说法正确的是()返回返回答案：答案：A返回2二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下种变

13、体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法正确的是列有关说法正确的是 ()返回A方英石晶体中存在着方英石晶体中存在着SiO4结构单元结构单元B1 mol Si形成形成2 mol SiO键键C图所示的结构单元中实际占有图所示的结构单元中实际占有18个硅原子个硅原子D方英石晶体中，方英石晶体中，SiO键之间的夹角为键之间的夹角为90返回答案：答案：A返回1晶体类型的判断晶体类型的判断(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离 子键。子键。原子晶体的构

14、成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用力为分子间分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用力为分子间作用力。作用力。金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。的作用是金属键。返回(2)依据物质的分类判断：依据物质的分类判断：金属氧化物金属氧化物(如如K2O、Na2O2等等)、强碱、强碱(NaOH、KOH等等)和绝大多数的盐类是离子晶体。和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等除金刚石、石墨、晶体硅等)

15、，气态，气态氢化物、非金属氧化物氢化物、非金属氧化物(除除SiO2外外)、酸、绝大多数有机物、酸、绝大多数有机物(除有机盐外除有机盐外)是分子晶体。是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质是金属晶体。金属单质是金属晶体。返回(3)依据晶体的熔点判断：依据晶体的熔点判断：离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄

16、氏度。分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。返回(4)依据导电性判断：依据导电性判断：离子晶体水溶液及熔化时能导电。离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。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分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主主要是酸和强极性非金属氢化物要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。金属晶体是电的良导体。返回

17、(5)依据硬度和机械性能判断：依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大或略硬而脆。离子晶体硬度较大或略硬而脆。原子晶体硬度大。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。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。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。返回2晶体熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体离子 晶体分子晶体。晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，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。汞、铯

18、等熔、沸点很低。(2)原子晶体：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：金刚石碳化硅硅。大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。返回(3)离子晶体：离子晶体：一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键就越强，晶格能也就越大。其离子晶体的熔、沸点子键就越强，晶格能也就越大。其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶体：分子晶体：分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键分

19、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。如的分子晶体熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。返回组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸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。如点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近相对分子质量接近)，分子的极，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。返回返回(5)金属晶体：金属晶体：金属离子半径越小，

20、离子电荷数越多，其金属键越强，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：金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。返回特别提醒特别提醒 上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析，如分析，如MgO为离子晶体，其熔点为离子晶体，其熔点(2 852)高于原子晶体高于原子晶体SiO2(1 710)，分子晶体碘比金属晶体汞的熔点要高。，分子晶体碘比金属晶体汞的熔点要高。返回例例2下列各物质中，按熔点由高到底的顺序排列正确下列各物质中，按熔点由高到底的顺序排列正确的是的是 ()ACH4SiH4GeH4Sn

21、H4BKClNaClMgCl2MgOCRbKNaLiD金刚石金刚石Si钠钠返回解析解析晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作晶体熔点的高低取决于构成该晶体的结构粒子间作用力的大小。用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取项物质均为结构相似的分子晶体，其熔点取决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，决于分子间作用力的大小，一般来说，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故相对分子质量越大者分子间作用力也越大，故A项各物质熔项各物质熔点应为逐渐升高的顺序；点应为逐渐升高的顺序；B项物质均为离子晶体，离子晶体项物质均为离子晶体，离子晶体熔点高低取决

22、于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径熔点高低取决于离子键键能的大小，一般来说，离子的半径越小，电荷越多，离子键的键能就越强，故越小，电荷越多，离子键的键能就越强，故B项各物质熔点项各物质熔点也应为升高顺序；也应为升高顺序；返回C项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的项物质均为同主族的金属晶体，其熔点高低取决于金属键的强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，强弱，而金属键能与金属原子半径成反比，与价电子数成正比，碱金属原子半径依碱金属原子半径依LiCs的顺序增大，价电子数相同，故熔点的顺序增大，价电子数相同，故熔点应是应是Li最高，最高，Cs最低；最低；D项，原

23、子晶体的熔点取决于共价键的项，原子晶体的熔点取决于共价键的键能，后者则与键长成反比，金刚石键能，后者则与键长成反比，金刚石CC键的键长更短些，键的键长更短些，所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的所以金刚石的熔点比硅高。原子晶体的熔点一般比金属晶体的熔点高。熔点高。答案答案D返回3双选题双选题下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的是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金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅 BCI4CBr4CCl4CH4 CMgOH2OO2N2 D金刚石生铁纯铁钠金刚石生铁纯铁钠返回解析：解析：A选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅，错误；强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅，错误；B选项，同选项，同为组成、结构相似的分子晶体，熔沸点高低要看相对分子质量为组成、结构相似的分子晶体，熔沸点高低要看相对分子质量大小，正确；大小，正确；C选项，对于不同晶体类型熔沸点高低一般为：选项，对于不同晶体类型熔沸点高低一般为：原子晶体离子晶体分子晶体，原子晶体离子晶体分子晶体，MgO(H2O、O2、N2)，H2OO2N2，正确；，正确；D选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。铁，错误。答案：答