《导学案晶体的结构与性质》

1、晶体的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。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性质。4.了解分子晶体、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。课前法备区旦扣教也至实基础_ _知识点一晶体与非晶体1.晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒排列结构微粒排列性质特征自范性熔点异同表现二者区 别方法间接方法看是否有固定的科学方法对固体进行实验2.得到晶体的途径。(2)。(3)。3.晶胞(1)概念描述晶体结构的。(2)晶体中晶胞的排列一一无隙并置

2、无隙：相邻晶胞之间没有 。并置：所有晶胞 排列、相同。知识点二分子晶体与原子晶体1 .分子晶体的结构特点(1)晶体中只含。(2)分子间作用力为 ,也可能有 (3)分子密堆积：一个分子周围通常有 个紧邻的分子。2 .原子晶体的结构特点晶体中只含原子。(2)原子间以 结合。【问题思考】1.具有规则几何外形的固体一定是晶体吗？晶胞是否一定为“平行六面体” ？知识点三金属晶体1 .金属键1 1) “电子气理论”要点该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的“电子 气”，被 所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。(2)金属晶体是由 、通过 形成的一种“巨分子”。金属键的强度。2 .金属

3、晶体的几种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Po52%<产甲1JT g钾型Na、K、Fe68%的镁型Mg、Zn、Ti74%12、 -铜型Cu、Ag、Au74%MAb1知识点四 离子晶体1.离子晶体(1)概念离子键： 间通过(指相互排斥和相互吸引的平衡 )形成的 化学键。离子晶体：由阳离子和阴离子通过 结合而成的晶体。(2)决定离子晶体结构的因素几何因素：即。电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同。键性因素：离子键的纯粹程度。(3) 一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的 点和 点，较大的 、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强

4、的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。2.晶格能(1)定义：气态离子形成 1摩尔离子晶体 的能量，单位kJ mol 1,通常取正值。(2)大小及与其他量的关系晶格能是最能反映离子晶体 的数据。在离子晶体中，离子半径越小，离子 所带电荷数越大，则晶格能越大。晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越强，形成的离 子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大。知识点五 几种常见的晶体模型金刚77二啊化解(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 个C形成共价键，cC键之间的夹角是 最小的环是 元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有 mol。的环是元环，在“硅氧”四面体中，处于中

5、心的是原子。SiO2晶体中，每个Si原子与 个。成键，每个O原子与 个硅原子成键，最小F泳的结构模型f晶胭)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的.mol "氢键"。离子晶体冰的结构模型.个水分子以氢键相连接,mol冰中，有(2)分子晶体干冰晶体中，每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有个。*Na' QCINaCl型：在晶体中，每个 Na+同时吸引 个Cl ,每个C同时吸引 个Na+, 配位数为 。每个晶胞含 个Na+和 个Cl oCsCl型：在晶体中，每个C吸引个Cs+,每个Cs+吸引个Cl,配位数为 (4)石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是 ,平均每

6、个正六边形拥有 的碳原子个数是, C原子采取的杂化方式是。【问题思考】2.在晶体模型中，金刚石中的“铁棍”和干冰中的“铁棍”表示的意义一样吗？分子晶 体中有化学键吗？突破考点研析熟点、晶体基本类型和性质的比较比较分子晶体原子晶体金属晶体离了晶体概念分子间靠分子间 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 构构成粒子粒子间的 相互作用 力性 质硬度较小很大有的很大，有的 很小较大熔、沸点较低有的很高，有的 很低溶解性相似相溶导电、传热 性一般不导电、溶 于水后有的

7、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物质类别及举例大多数非金属单 质（如 P4、Cl 2）、 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K2。、Na2。）、强 碱（如KOH、NaOH）、钙部 分盐（如NaCl）【典例导悟1 （2013徐州质检）下列叙述正确的是（）A.分子晶体中的每个分子内一定含有共价键B

8、.原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键C.离子晶体中可能含有共价键D.金属晶体的熔点和沸点都很高二、晶体的有关计算1 .确定晶体组成的方法均摊法均摊法：指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞。（1）长方体形（正方体）晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献处于顶点的粒子，同时为 个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。处于棱 上的粒子，同时为 个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。处于面上的粒子，同 时为 个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为 。处于体心的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为 。（2）非长方体形（正方体）晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情

9、况而定。如石墨晶胞每一层内 6个碳原子排成六边形，其顶点的1个碳原子对六边形的贡献为1/3。【典例导暗21元。右图为高温超导领域里的一种化合物钙钛矿晶体结构是具有代表性的最小重复单个。（1）在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最近且等距离的钛原子共有（2）该晶体中，元素氧、钛、钙的个数比是2.晶体密度（或微粒间距离）的计算解题思路 知道微粒间距离 【典例导暗31右图是根据晶胞结构摩尔质量小事 晶胞体积库质 密度，或已知密度求微粒间距离。cm,氯化葩的相对分子质量为M, Na为阿伏加德罗常数，则氯化葩晶体密度是（）A. 78M3 g cmNa a3 'C.r-3 g cm Na a &#

10、39;一3一38Ma b."8NAMa333-g cmD.NAa3 g cm一3氯化葩晶体的晶胞（晶体中的最小重复单元），已知晶体中两个最近的Cs+核间距离为a高考集训题组一 晶体的“分割”与计算1. 2013课标全国卷37（5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子、个硼原子、立方氮化硼的密度是 g- cm-3（只要求列算式， 不必计算出数值。阿伏加德罗常数为Na）。2. 2013山东理综一32（4）CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a g cm 3,

11、Na表示阿伏加德罗常数，则 CaO晶胞体积为 cm3。3. （2013全国理综I , 13）下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是（）A.最小的环上，有 3个Si原子和3个。原子B .最小的环上，Si和O原子数之比为1 ： 2C.最小的环上，有 6个Si原子和6个。原子D.存在四面体结构单元，。处于中心，Si处于4个顶点4. 2013全国课标卷，37（4）X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为 X ： Y ： Z =。5. 2013山东理综，32（4）铅、根、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba

12、"处于晶胞中心，。2一处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为 ,每个 Ba2+与 个。2一配位。题组二晶体的类型与晶体的性质6. （2013江苏一21A）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2P原子轨道上有3个未成对的电子， W的原子序数为29。回答下列问题：Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 , 1 mol Y2X2含有b键的数目为 O(2)化合物ZX 3的沸点比化合物 YX 4的高，其主要原因是 。(3)元素Y的一种氧化物与元素 Z的一种氧化物互为等电子体，元素 Z的这种氧化物的分子

13、式是(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,0O'-T,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物和78 pm ,则熔点NiO.FeO（填“或“）'该氯化物的化学式是 HnWCl3,反应的化学方程式为7. (2013浙江理综，8)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中 X、Y、Z、W同周 期，Z、M同主族；X+与M"具有相同的电子层结构；离子半径：Z2 W ; Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是()A. X、M两种元素只能形成 X2M型化合物B.由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低C.元素Y

14、、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体D.元素 W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂8. 2013海南，19(H)金属馍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回 答下列问题：(1)Ni 原子的核外电子排布式为 (2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni 2+和Fe2+的离子半径分别为 69 pm考点集训(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为 、(4)金属馍与例(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如下图所示。 该合金的化学式为题组一晶体的结构与性质1 .下列关于晶体的说法正确的是()A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B.在晶体中只要有阳离子就一定

15、有阴离子C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低2 . (2013苏州调研)下列性质适合分子晶体的是()熔点1 070 C,易溶于水，水溶液导电熔点10.31 C,液态不导电，水溶液导电能溶于CS2,熔点112.8 C,沸点444.6 C熔点97.81 C,质软导电，密度为 0.97 g cm 3A.B. C.D.题组二 常见晶体及其结构的认识3.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。(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同),其中每个碳原子与 个碳原子最接 近且距离相等。金刚石属于 晶体。(

16、2)其中代表石墨的是 ,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个。(3)其中代表NaCl的是,每个Na卡周围与它最接近且距离相等的Na*有 个。(4)代表CsCl的是,它属于 晶体，每个Cs+与 个C紧邻。(5)代表干冰的是 ,它属于 晶体，每个CO2分子与 个CO2分子紧邻。题组三晶体的有关计算4. (2013沈阳质检)最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右，在詈尸图所示。图中顶点和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子，该分 子的化学式是()A. Ti13C14B. Ti14C13C. Ti4c5D . TiC5 . (2013张家港联考)金晶体的最小重复

17、单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点及各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共用(右图)。金原子的直径为d,用Na表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。(1)金晶体每个晶胞中含有 个金原子。(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定 。(3)一个晶胞的体积是。(4)金晶体的密度是。题组四综合探究6 .已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3

18、倍。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为1 ： 1的化合物N是常见的有机溶剂。E有“生物金属”之称，E4+和僦原子的核外电子排布相同。请回答下列问题(答题时，A、B、C、D、E均用所对应的元素符号表示 )：(1)E的基态原子的外围电子排布式为 。(2)由A、B、C形成的ABC分子中，含有 个b键，个兀键。(3)下列叙述正确的是 (填字母)。a. M易溶于水，是因为 M与水分子之间能形成氢键，且M是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子b. M和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2杂化c. N分子中含有6个b键和1个兀键d

19、. BD2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低(4)E的一种氧化物 Q,其晶胞结c-O 一E构如图所示，则 Q的化学式为 , 该晶体中氧原子的配位数为 。(5)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 。(6)在浓的ECl3的盐酸溶液中加入乙醛，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为EC13 6H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1 : 5,则该配离子的化学式为学案58晶体的结构与性质【课前准备区】知识点一1. .周期性有序无序有无固定不固定各向异性各向同性熔点 X-射线衍射2. (1)熔融态物质凝固(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(3)溶质从溶液中析出3. (1)

20、基本单元(2)任何间隙平行 取向知识点二1. (1)分子(2)范德华力氢键 (3)122. (2)共价键知识点三1. (1)价电子所有原子(2)金属阳离子 自由电子 金属键差别很大2. 6 8 12知识点四1. (1)阴、阳离子 静电作用离子键(2)晶体中阴、阳离子的半径比决定晶体结构熔沸硬度2. (1)释放(2)稳定性知识点五4 109 28' 六 24 2 十二 Si(2) 12 4 2(3)6 6 6 4 48 8 8(4)分子间作用力2 sp2问题思考1 . (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；而不一定是最小的“平行六面(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的

21、最小部分, 体”。2 .不一样，金刚石中表示的是C C共价键，而干冰中的“铁棍”表示分子间作用力，分子晶体中多数含有化学键 (如CO2中的C=O键)，少数则无(如稀有气体形成的晶体)。【课堂活动区】分子间作用力共价键 金属大多易溶于水等极性溶剂一、分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 键离子键很高较高难溶于任何溶剂常见溶剂难溶_1_1_1_二、1.(1) 8141 211A不正确；SiO2晶体为原子俊盐等离子晶体中含有共价键，C典例导悟1. C 稀有气体为单原子分子，晶体中分子内无共价键, 晶体，Si原子与氧原子间为极性键，B不正确；Na2O2、正确；不同金属晶体、金属键强弱不同，其熔

22、、沸点差别很大，D不正确。,J ',即每个钛2. (1)6 (2)3 ： 1 ： 1解析从所给模型图中可确定晶体中距离最近的钛原子的相对位置为原子周围与它最近且等距离的钛原子有6个。图中钙原子位于立方体体心，为该立方体单独1* 一占有；钛原子位于顶点，为 8个立方体共有，故每个立方体拥有钛原子数为8X1= 1(个)；氧8 1原子位于棱上，为4个立方体所共有，每个立方体拥有氧原子数为12Xz=3(个)，故N(O) : N(Ti) : N(Ca)=3 ： 1 ： 1。3. C 该晶胞中含有1个Cs+和1个C/，则1个CsCl分子的质量为MNg,晶胞的体积 为 a3 cm3,故密度为 r-3

23、 g cm 3o NAa【课后练习区】高考集训25X44 4 361.5X 10 10 3X Na解析 依据金刚石的晶胞结构及化学式BN可确定立方氮化硼晶胞中含有4个N原子,4个B原子。则一个晶胞白质量可表示为N5X4 g(BN的摩尔质量为25 g mol 1), 一个晶胞的体积可表示为(361.5 X 10 10)3cm3(1pm= 1012m = 10 10cm),晶体密度的表达式为25X43 3 3361.5 X 10 10 3XNa g °2242. Na a解析 根据CaO晶胞与NaCl晶胞相同，可知 CaO晶胞中含有4个Ca2+和4个。2-56 g 224m 224 g

24、224 一则晶胞质重为 m = ix 4 = mT g，则晶胞的体积 V = ="= M _cm3°NA NAP Na a g cm 3 NA a3. C4. 3 ： 1 ： 1111解析 每一个晶胞中实际拥有的离子数目的计算规律为：顶点： 1、棱上： < 面心：*842体心：晶胞独有，推出 X ： Y ： Z= 3 ： 1 ： 1。5. BaPbO3 12解析 根据共用关系，每个晶胞中含有Pb4+： 8X1=1 Ba2+： 1 O2 ： 12X1 = 3,故84化学式为BaPbO3。Ba2+处于晶胞中心，只有 1个，O2一处于晶胞棱边中心，共 12个，故每 个Ba2

25、+与12个O2一配位。6. (1)sp 杂化 (2)3Na 或 3X 6.02 X 1023(2)NH 3分子间存在氢键(3)N2O(4)CuCl CuCl + 2HCl(浓尸=H2CuCl 3(或 CuCl + 2HCl(浓尸=H2CuCl 3)解析 形成化合物种类最多的元素是H,基态时，最外层电子数是内层电子数2倍的元素是C,2p原子轨道上有3个未成对电子的是 N元素，原子序数为 29的是Cu元素。(1)C2H2是直线形分子，C原子杂化方式为 sp杂化，C2H2分子中有一个碳碳三键，因此1 mol C2H2分子中有 3Na b键，即 3X6.02X 1023个。(2)由于NH 3分子间存在

26、氢键，使其沸点较高。(3)CO2和N2O都是22个电子，二者互为等电子体。(4)晶胞中Cu的个数为8义1/8 + 6M/2 = 4,而Cl全在晶胞中，因此该晶体的化学式为 CuCl。7. D X+与M2一具有相同的电子层结构且均属于短周期元素，可推知 X为钠元素，M 为氧元素，由此可知 Z为硫元素；X、Y、Z、W属于同周期元素，由离子半径： Z2 >W , 可推知W为氯元素；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，不难判断，Y为硅元素。Na与。两种元素可形成 Na2O和Na2O2两种化合物，故 A项错误；虽然 HCl、 H2S、H2O相对分子质量依次减小，但因 H2O分子间存

27、在氢键，沸点高于 HCl和H2S,故B 项错误；单质Si属于原子晶体，单质 S和Cl2属于分子晶体，故 C项错误；O3和Cl2都具有 强氧化性，可作为水处理的消毒剂，故 D项正确。8. (1)Ar3d 84s2 或 1s22s22p63s23p63d84s2 (2)>(3)6 6 (4)LaNi 5解析 (1)核外电子排布式与价电子排布式要区别开。(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越 强，熔点越高。(3)因为NiO晶体结构类型与 NaCl相同，而NaCl晶体中Na+、C的配位数都是6,所 以，NiO晶体Ni2+、O2-的配位数也是6。(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La: 8X=1, Ni： 1 + 8X=5o所以该合82金的化学式为LaNi 5。考点集训1. . A 在原子晶体中构成晶体的粒子是原子，在离子晶体中构成晶体的粒子是阳离子 和阴离子；在分子晶体中构成晶体的粒子是分子，在金属晶体中构成晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，故选项 B错误；晶体的熔点一般是原子晶体>离子晶体 >分子晶体，而金属晶体的熔点相差比较大，晶体硅的熔点(1 410 C)要比金属鸨的熔点(3 410 C)低，而金属汞的熔点(