一轮复习晶体的结构与性质分析

1.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区分。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，能用金属键理论说明金属的一些物理性质。第三章晶体的结构与性质分类是否有自范性微观结构晶体有原子在三维空间里呈

排列非晶体没有原子排列相对

1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区分周期性有序无序晶体自范性的缘由：晶体中粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列。晶体自范性的条件之一：生长速率适当。(2)得到晶体的途径①。②。③。(3)晶体的特点①外形和内部质点排列的性。②晶体的很多物理性质如强度表现出性。③晶体具有性，即晶体能自发地呈现的性质。熔融态物质凝固气态物质凝华溶质从溶液中析出高度有序各向异自范几何多面体 (4)区分晶体和非晶体的方法 ①熔点法：的熔点较固定，而没有固定的熔点。 ②：当单一波长的X­射线通过晶体时，会在记录仪上看到 ，而非晶体则没有。2．晶胞 (1)概念 描述晶体结构的。晶体非晶体X­射线衍射法分立的斑点或谱线基本单元(2)晶体中晶胞的排列——①无隙：相邻晶胞之间没有。②并置：全部晶胞排列、相同。延长：1.晶胞是晶体中最小的结构重复单元。2．晶胞一般是一个平行六面体，其三条边的长度不确定相等，也不确定相互垂直。晶胞的形态和大小由具体晶体的结构所确定，晶胞不能是八面体或六方柱体等其他形态。任何间隙平行取向无隙并置3．整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成的。这种排列必需是晶胞的无隙并置积累。 同一晶体所划出来的同类晶胞大小和形态完全相同。体心立方简洁立方面心立方三种典型立方晶体结构晶胞中原子个数的计算体心：1面心：1/2顶点：1/8棱边：1/4(2010·模拟精选，海南海口3月)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是() A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12 解析：由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X＝8×＝1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y＝12×＝3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z＝1。故化学式为ZXY3。 答案：A最近发觉一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，则它的化学式为() A．M4N4 B．MN C．M14N13 D．条件不够，无法写出化学式1．分子晶体 (1)结构特点 ①晶体中只含。 ②分子间作用力为，也可能有。 ③分子密积累：一个分子四周通常有个紧邻的小分子。分子范德华力氢键12只有范德华力——分子密积累有分子间氢键——不具有分子密积累分子晶体结构特征:分子密积累在干冰晶体中，与1个CO2分子距离最近的CO2分子共有多少个

干冰的晶体结构图碘的晶体结构图由此可见，每个碘分子四周有个紧邻的碘分子12冰的结构氢键具有方向性分子的非密积累当冰刚刚溶化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧分子间距离加大，密度渐渐减小。全部非金属氢化物：几乎全部的酸：部分非金属单质:部分非金属氧化物:大多数有机物：典型的分子晶体：分子晶体物理特性低熔、沸点;硬度小固态、熔融状态不导电

2.原子晶体 (1)结构特点 ①晶体中只含原子。 ②原子间均以

结合。 ③

结构。共价键三维空间网状109º28´共价键金刚石的晶体结构示意图(2)典型的原子晶体——金刚石①碳原子取

杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为

。②每个碳原子与相邻的

个碳原子结合。sp3109°28′4原子晶体物理特性：熔沸点高、硬度大、一般不导电、难溶于常见溶剂常见的原子晶体某些非金属单质：金刚石（C）、硅(Si)、硼（B）等某些非金属化合物：碳化硅（SiC）氮化硼（BN）某些氧化物：二氧化硅（SiO２）晶体1．金属键 (1)“电子气理论”要点 ①该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的

形成遍布

的“电子气”，被

所共用，从而把

维系在一起。 ②金属晶体是由

、

通过

形成的一种“巨分子”。 ③金属键的强度

。价电子整块晶体全部原子全部的金属原子金属阳离子自由电子金属键差别很大金属晶体结构微粒作用力名称导电性导热性延展性金属阳离子自由电子金属键自由电子在电场中作

形成电流电子气中的自由电子在

的作用下与金属原子

而导热当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层就会

，但不会改变其

，而弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间

的作用(2)金属晶体的构成、通性及其说明定向运动频繁碰撞相对滑动体系的排列方式润滑剂热2.金属晶体的原子积累模型 (1)二维空间模型 ①非密置层，配位数为。 ②密置层，配位数为。

46 ①简洁立方积累 相邻非密置层原子的原子核在同始终线上，配位数为。只有实行这种积累方式。空间利用率_______.6Po52%(2)三维空间模型②体心立方积累(钾型)将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的中，每层都照此积累。如、、等是这种积累方式，配位数为。空间利用率为_______凹穴NaKFe868%③六方紧密积累(镁型)密置层的原子按型积累方式积累。若按的方式积累为型，空间利用率为________钾ABABAB镁74%④面心立方紧密积累铜型按的方式积累为型。这两种积累方式都是金属晶体的，配位数均为12，空间利用率为________。ABCABCABC铜最密积累74%石墨是层状结构的混合型晶体

石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，简洁滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨为混合型晶体。1．离子晶体 (1)概念 ①离子键：间通过(指和的平衡)形成的化学键。 ②离子晶体：由和通过结合而成的晶体。 (2)确定离子晶体结构的因素 ①几何因素：。 ②电荷因素：即正负离子。 ③键性因素：离子键的。阴、阳离子静电作用相互排斥相互吸引阳离子阴离子离子键即晶体中阴阳离子的半径比确定晶体结构电荷不同，配位数必定不同纯粹程度(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

。这些性质都是因为离子晶体中存在着

。若要破坏这种作用需要

。沸硬度压缩较强的离子键较多的能量熔

2．晶格能 (1)定义

形成1摩尔离子晶体

的能量。单位

，通常取

值。 (2)大小及与其他量的关系 ①晶格能是最能反映离子晶体

的数据。 ②在离子晶体中，离子半径越

，离子所带电荷数越

，则晶格能越大。气态离子释放kJ·mol－1正稳定性小大③晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点，硬度。几种典型离子晶体的结构模型(1)NaCl晶体结构模型(右图)：配位数为6。①在NaCl晶体中每个Na＋同时吸引着6个Cl－，每个Cl－也同时吸引着6个Na＋。②每个Na＋四周与它最近等距的Na＋有12个，每个Na＋四周与它最近等距的Cl－有6个。强大高(2)CsCl晶体结构模型(右图)：配位数为8。①在CsCl晶体中每个Cs＋同时吸引着8个Cl－，每个Cl－也同时吸引着8个Cs＋。②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋与8个Cl－等距离相邻。CsCl的晶体结构模型CaF2晶胞①Ca2+的配位数:②F-的配位数:配位数4个Ca2+和8个F-CaF2晶体中Ca2+和F-的位置关系如何?一个CaF2晶胞中含Ca2+、F-个数是多少?84晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体原子晶体定义金属原子通过金属键形成的晶体阴、阳离子通过离子键形成的晶体分子间通过分子间作用力形成的晶体相邻原子间通过共价键结合而形成的立体网状结构的晶体基本微粒金属阳离子、电子阴离子、阳离子分子原子物质类别金属单质(合金)离子化合物多数的非金属单质和共价化合物金刚石、碳化硅(SiC)、晶体硅、二氧化硅等少数的非金属单质和共价化合物物理性质硬度和密度较大，熔、沸点较高，有延展性，有光泽硬度和密度较大，熔、沸点较高硬度和密度较小，熔、沸点低硬度和密度大，熔、沸点高决定熔、沸点高低的因素金属键强弱离子键强弱(或晶格能大小)范德华力(或氢键)的强弱共价键的强弱导电性固态就可导电熔融或溶于水能导电某些溶于水能导电一般不导电推断晶体类型的方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用推断。离子晶体中的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体中的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体中的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体中的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。(2)依据物质的分类推断。金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸，绝大多数有机物(除有机盐外)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，化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质(除液态汞外)与合金是金属晶体。(3)依据晶体的熔点推断。离子晶体的熔点较高，常在数百至1000℃；原子晶体熔点高，常在1000℃至几千摄氏度；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。(4)依据导电性推断。可溶性的离子晶体水溶液或离子晶体熔化时能导电；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(主要是强酸和非金属氢化物非金属氧化物)溶于水后，使分子内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。(5)依据硬度和机械性能推断。离子晶体硬度较大；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体硬度有大有小，且具有延展性。1．按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是() A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固体或熔融后易导电，熔点在1000℃左右 C．由共价键结合成网状结构，熔点高 D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 解析：A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1000℃左右，应为金属晶体； C为原子晶体；D为离子晶体。 答案：B思索：若某物质中有阳离子，确定有阴离子吗？提示：在金属晶体中，只存在金属离子和自由电子，不存在金属中性原子和阴离子。在金属晶体中：(1)含金属阳离子的晶体中不确定含阴离子。(2)含阳离子的晶体中不确定含有离子键。【例1】最近发觉一种由某金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是M原子，棱的中心和体心的原子是N原子，则它的化学式为() A．M4N4 B．MN C．M14N13 D．条件不够，无法写出化学式C【例1】据美国《科学》杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，制得具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是() A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体易汽化，可用作制冷材料 C．确定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应 D．每摩尔该晶体中含2molC—O键 解析：高熔点、高硬度是原子晶体的特点，故该二氧化碳晶体是原子晶体。每 摩尔该晶体中含4molC—O键。 答案：C【例1】(2010·原创)ⅠA族元素与ⅦA族元素组成的晶体是() A．确定是分子晶体 B．确定是离子晶体 C．可能是原子晶体 D．可能是分子晶体或离子晶体 解析：ⅠA族元素包括氢元素和碱金属元素，碱金属元素与卤素形成离子晶体，氢元素与卤素形成分子晶体。 答案：D【例1】(2010·原创)ⅠA族元素与ⅦA族元素