2025版高考化学一轮总复习教师用书第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质考点二常见晶体结构与性质

常见晶体结构与性质必备知识·梳理夯实知识梳理1．分子晶体(1)定义：只含分子的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。(3)常见的分子晶体。①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷、卤化氢(HX)等。②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数有机物的晶体，如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。(4)物理性质。分子晶体熔、沸点较低，硬度较小，不导电，分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。(5)分子晶体的结构特征项目分子密堆积分子非密堆积微粒间作用力范德华力范德华力和氢键空间特点通常每个分子周围有12个紧邻的分子每个分子周围紧邻的分子数小于12个，空间利用率不高举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。②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1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。2．共价晶体(1)相邻原子通过共价键相互结合形成的晶体，整块晶体是一个三维骨架(立体网状)结构。(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。(3)常见共价晶体及物质类别①某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。③极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。(4)常见共价晶体结构①金刚石晶体a．每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′。b．每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平面，碳原子为sp3杂化。c．每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有eq\f(1,2)个碳原子。d．C原子数与C—C键数之比为1∶2,12g金刚石中有2mol共价键。e．密度＝eq\f(8×12g·mol－1,NA×a3)(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。②低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。另一种SiO2晶体晶胞结构如图：a．SiO2晶体中最小的环为十二元环，即：每个环上有6个O，6个Si。b．每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体占有1个Si，4个“eq\f(1,2)O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2。c．每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被6个十二元环共用。d．每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子。e．硅原子与Si—O共价键个数比为1∶4,1molSiO2晶体中有4mol共价键。f．密度＝eq\f(8×60g·mol－1,NA×a3)(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。③SiC、BP、AlN晶体a．每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构。b．密度：ρ(SiC)＝eq\f(4×40g·mol－1,NA×a3)；ρ(BP)＝eq\f(4×42g·mol－1,NA×a3)；ρ(AlN)＝eq\f(4×41g·mol－1,NA×a3)(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。c．若Si与C最近距离为d，则棱长(a)与最近距离(d)的关系：eq\r(3)a＝4d。3．离子晶体(1)离子键及其影响因素①概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。②影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。提醒：离子键没有方向性和饱和性。(2)离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(3)离子晶体的性质①熔、沸点较高，难挥发，硬度较大，难以压缩。②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。③一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶。(4)常见离子晶体的结构①NaCl晶胞NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有6个，构成正八面体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有6个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。a．每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是12个。b．每个晶胞中实际拥有的Na＋数是4个，Cl－数是4个。c．若晶胞参数为apm，则氯化钠晶体的密度为eq\f(234,NA·a3×10－30)g·cm－3。②CsCl晶胞离子间存在较强的离子键，使得晶体的硬度较大，难以压缩，具有较高熔点和沸点CaCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有8个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有8个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。a．每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有6个，构成正八面体。b．每个晶胞中实际拥有的Cs＋有1个，Cl－有1个。c．若晶胞参数为apm，则氯化铯晶体的密度为eq\f(168.5,NA·a3×10－30)g·cm－3。③ZnS晶体a．1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋。b．Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4。c．密度＝eq\f(4×97g·mol－1,NA×a3)(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)④CaF2晶体a．1个CaF2晶胞中，有4个Ca2＋，有8个F－。b．CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋的配位数是8，F－的配位数是4。c．密度＝eq\f(4×78g·mol－1,NA×a3)(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。4．混合型晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数为2，碳原子采取的杂化方式是sp2。5．金属晶体(1)金属键①概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。②成键粒子是金属阳离子和自由电子。③金属键的强弱和对金属性质的影响a．金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数。原子半径越大、价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。如：熔点最高的金属是钨，硬度最大的金属是铬。提醒：金属键没有方向性和饱和性。(2)金属晶体①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。(3)金