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1、第 34講 晶 體 結 構 與 性 質 考 綱 導 視 考 綱 定 位1.了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。2.了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結構微粒、微粒間作用力的區(qū)別。3.理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結構特征解釋其物理性質。4.理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質。了解金屬晶體常見的堆積方式。了解晶格能的概念及其對離子晶體性質的影響。5.能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進行相關的計算。 基 礎 反 饋 正誤判斷，正確的畫“”，錯誤的畫“”。(1)離子晶體中每個離子周圍均吸引著 6 個帶相反電荷的離子( )。)。(2)分

2、子晶體的熔沸點很低，常溫下都呈液態(tài)或氣態(tài)(3)原子晶體中的各相鄰原子都以共價鍵相結合( )。(4)金屬導電的原因是在外電場作用下金屬產(chǎn)生自由電子，電子定向運動( )。(5)金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子鍵等強烈的相互作用，很難斷裂，因而都具有延展性( )。 (6)氮化碳( )屬于原子晶體，其化學式為C3N4( )。(7)在CaF2 晶體( )中，每個晶胞平均占有4個Ca2( )。 )中，碳原子與碳碳鍵(8)在金剛石晶體(個數(shù)的比為 1 2( )。(9)金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的高( )。(10)同族元素的氧化物不可能形成不同類型的晶體( )。答 案 ： (1)(2)(3) (4

3、)(5)(6) (7)(8) (9) (10) 物質晶體非晶體結構特征結構微粒在三維空間里呈周期性_序排列結構微粒 _ 序排列性質特征自范性_ _熔點_ _異同表現(xiàn)各向異性無各向異性區(qū)別方法熔點法有固定熔點無固定熔點X-射線對固體進行 X-射線衍射實驗考 點 一 晶 體 和 晶 胞 【 知 識 梳 理 】1晶體與非晶體。有無有無固定不固定 2.晶胞。(1)晶胞：是描述晶體結構的基本單元。(2)晶體與晶胞的關系：整個晶體可以看作由數(shù)量巨大的晶胞“_”而成，晶胞是晶體結構中的基本重復單元，晶胞的結構可以反映晶體的結構。(3)晶胞中粒子數(shù)目的計算均攤法：如某個粒子為 n 個1n晶胞所共有，則該粒子有

4、_屬于這個晶胞。無隙并置 3晶格能。kJmol1大小穩(wěn)定高大(1)定義：氣態(tài)離子形成 1 mol 離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：_。(2)影響因素：離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越_。離子的半徑：離子的半徑越_，晶格能越大。與離子晶體性質的關系：晶格能越大，形成的離子晶體越_，且熔點越_，硬度越_。 【 考 點 集 訓 】例 1(1)(2014 年 新 課 標 卷) Cu2O 為半導體材料，在其立方晶胞內部有 4 個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有_個銅原子。Al 單質為面心立方晶體，其晶胞參數(shù) a0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_。列式表示 Al 單

5、質的密度(2)(2014 年 江 蘇 卷 )Cu 2O 在稀硫酸中生成 Cu 和 CuSO4。銅晶胞結構如上圖所示，銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為_。_ gcm3(不必計算出結果)。 (3)(2013 年 江 蘇 卷 )Zn與S所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。在 1 個晶胞中，Zn 離子的數(shù)目為_。該化合物的化學式為_。(4)(2013年 四 川 卷 )Al 2O3 在 一定條件下可制得AlN，AlN的晶體結構如上圖所示，該晶體中 Al 的配位數(shù)是_。 (5)(2013 年 新 課 標 卷)F、 K 和 Ni 三種元素組成的一個化合物的晶胞如右下圖所示。該化合物的化學式為_，Ni

6、 的配位數(shù)為_；列式計算該晶體的密度_gcm 3。 面 心 上 的 原 子 被 兩 個 晶 胞 共 用 ， 所 以 Cu原 子 數(shù) 為 3 8 12。(3)從 晶 胞 圖 分 析 ， 含 有 Zn離 子 為 8 6 4。 S為 4個 ，(2)選 擇 一 個 頂 點 作 中 心 原 子 ， 此 晶 胞 中 與 此 頂 點 最 近 的 Cu 原子 為 3 個 面 心 上 的 Cu 原 子 ， 此 頂 點 周 圍 共 有 8 個 晶 胞 ， 每 個121 18 2所 以 化 合 物 中 Zn 與 S 個 數(shù) 之 比 為 1 1， 則 化 學 式 為 ZnS。(4)以 圖 中 居 于 晶 胞 體 心

7、位 置 的 鋁 原 子 為 例 ， 距 離 該 原 子 最 近 且相 等 的 氮 原 子 有 4 個 。 (5) 在 該 化 合 物 中 F 原 子 位 于 棱 、 面 心 方 法 技 巧 晶 胞 組 成 的 計 算 規(guī) 律(1) 形 的 貢 獻 為 ， 那 么 每 一 個 六 邊 形 實 際 有 6 2個 碳 原 子 。(2)非 平 行 六 面 體 形 晶 胞 中 粒 子 數(shù) 目 的 計 算 同 樣 可 用 均 攤法 ， 其 關 鍵 仍 然 是 確 定 一 個 粒 子 為 幾 個 晶 胞 所 共 有 。 例 如 ， 石墨 晶 胞 每 一 層 內 碳 原 子 排 成 六 邊 形 ， 其 頂 點

8、 1 個 碳 原 子 對 六 邊1 13 3 例 2用晶體的 X-射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊_cm3，晶胞的質量是_g，阿伏加德羅常數(shù)為_列式計算，已知 Ar(Cu)63.6。長為361 pm。又知銅的密度為9.00 gcm3，則銅晶胞的體積是 例 3元素X的某價態(tài)離子Xn中所有電子正好充滿 K、L、M 三個電子層，它與 N3形成的晶體結構如圖所示。(1)該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)比為_。(2)該晶體中X n中n_。(3)X元素的原子序數(shù)是_。(4)晶體中每個N3被_個等距離的Xn包圍。 答 案 ： (1)3 1 (2)1 (3)2

9、9 (4)6 方 法 技 巧 晶體類型分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構成粒子_ _金屬陽離子、自由電子_粒子間的相互作用力_ _ _ _硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高考 點 二 晶 體 類 型 的 結 構 和 性 質【 知 識 梳 理 】1四種晶體的比較。分子原子陰、陽離子分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵 晶體類型分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難 溶 于 常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導電、傳熱性一般不導電，溶于水后有的導電一般不具有導電性電 和 熱 的良導體晶體不導電，水溶液或熔融狀態(tài)下導電物質類別及實例大 多 數(shù) 非

10、金 屬單質、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2 除外)、絕大多數(shù)有機物(有機鹽除外)部分非金屬單質(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO 2)金屬單質與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物( 如 K2O 、Na2O) 、 強 堿( 如 KOH 、NaOH) 、絕大部 分 鹽 ( 如NaCl) （ 續(xù) 表 ） 2.晶體熔、沸點的比較。原子晶體離子晶體(1)不同類型晶體熔、沸點的比較。分子晶體不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：_。小短大強金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點很高，汞、銫等熔、沸點很低。高 (2)同種晶體類型熔、沸點的比較。原子晶體：(

11、比較共價鍵) 原子半徑越_鍵長越_鍵能越_共價鍵越_熔、沸點越_。如熔點：金剛石_碳化硅_晶體硅。 多小大高 大離子晶體：(比較離子鍵強弱或晶格能大小)一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越_，離子半徑越_，則離子間的作用力就越_，其離子晶體的熔、沸點就越_，如熔點：MgO_MgCl2_NaCl_CsCl；衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越_，形成的離子晶體越_，熔點越_，硬度越_。穩(wěn)定高大 大高高 大高 分子晶體：(比較分子間作用力)分子間作用力越_，物質的熔、沸點越_；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地_ 。如 H2O_H2Te_H2Se_H2S ；組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越

12、_ ，熔、沸點越_，如 SnH4_GeH4_SiH4_CH4；組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高，如 CON 2，CH3OHCH3CH3；同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。如 CH3CH2CH2CH2CH3 金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：NaMgAl。 晶體晶體結構晶體詳解原子晶體金剛石(1)每個碳與相鄰 4 個碳以共價鍵結合，形成正四面體結構(2)鍵角均為 10928(3)最小碳環(huán)由_個 C 組成且 6 原子不在同一平面內(4)每個 C 參與 4 個 CC 鍵的形成，C 原子數(shù)與 CC 鍵數(shù)

13、之比為_SiO 2 (1)每個 Si 與 4 個 O 以共價鍵結合，形成正四面體結構(2) 每 個正四面體占有 1 個 Si ， 4 個 O ，n(Si) n(O)1 2(3)最小環(huán)上有_個原子，即 6 個 O,6 個 Si 3典型晶體模型。6 1 212 (續(xù) 表 ) 6 12 86晶體晶體結構晶體詳解離子晶體NaCl型(1)每個Na(Cl)周圍等距且緊鄰的Cl(Na)有_個。每個Na周圍等距且緊鄰的Na有_個 (2)每個晶胞中含4個Na和4個ClCsCl型(1)每個Cs周圍等距且緊鄰的Cl有_個，每個Cs (Cl)周圍等距且緊鄰的Cs(Cl)有_個 (2)如圖為8個晶胞，每個晶胞中含1個C

14、s、1個Cl (續(xù) 表 ) 12 6晶體晶體結構晶體詳解分子晶體干冰(1)8個CO2分子構成立方體且在6個面心又各占據(jù)1個CO2分子(2)每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有_個 金屬晶體簡單立方堆積典型代表Po，配位數(shù)為_，空間利用率52% 晶體晶體結構晶體詳解金屬晶體面心立方最密堆積又稱為 A1 型或銅型，典型代表Cu、Ag、Au，配位數(shù)為_，空間利用率 74%體心立方堆積又稱為 A2 型或鉀型，典型代表Na、K、Fe，配位數(shù)為_，空間利用率 68%六方最密堆積又稱為 A 3 型或鎂型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位數(shù)為_，空間利用率 74% (續(xù) 表 ) 12812 晶體熔點/硬度水

15、溶性導電性水溶液與Ag+ 反應A 811較大易溶水溶液或熔融導電白色沉淀B 3500很大不溶不導電不反應C114.2很小易溶液態(tài)不導電白色沉淀【 考 點 集 訓 】例 4有 A、B、C 三種晶體，分別由 H、C、Na、Cl 四種元素中的一種或幾種組成，對這三種晶體進行實驗，結果如下表： (1)晶體的化學式分別為 A_、B_、C_。(2)晶體的類型分別是 A_、B_、C_。(3)晶體中微粒間作用力分別是 A_、B_、C_。解 析 ： 根 據(jù) A、 B、 C 所 述 晶 體 的 性 質 可 知 ， A 為 離 子 晶 體 ，只 能 為 NaCl， 微 粒 間 的 作 用 力 為 離 子 鍵 ； B

16、 應 為 原 子 晶 體 ， 只能 為 金 剛 石 ， 微 粒 間 的 作 用 力 為 共 價 鍵 ； C 應 為 分 子 晶 體 ， 且易 溶 ， 只 能 為 HCl， 微 粒 間 的 作 用 力 為 范 德 華 力 。答 案 ： (1)NaCl C HCl(2)離子晶體原子晶體分子晶體(3)離子鍵共價鍵范德華力 方 法 技 巧 晶 體 類 型 的 判 斷 方 法(1)依 據(jù) 構 成 晶 體 的 微 粒 和 微 粒 間 的 作 用 判 斷 ： 離 子 晶 體 的構 成 微 粒 是 陰 、 陽 離 子 ， 微 粒 間 的 作 用 力 是 離 子 鍵 ； 原 子 晶 體的 構 成 微 粒 是 原

17、 子 ， 微 粒 間 的 作 用 力 是 共 價 鍵 ； 分 子 晶 體 的 構成 微 粒 是 分 子 ， 微 粒 間 的 作 用 力 為 范 德 華 力 或 氫 鍵 ； 金 屬 晶 體的 構 成 微 粒 是 金 屬 陽 離 子 和 自 由 電 子 ， 微 粒 間 的 作 用 力 是 金 屬鍵 。 (2)依 據(jù) 物 質 的 類 別 判 斷 ： 金 屬 氧 化 物 (如 K2O、 Na2O2 等 )、強 堿 (NaOH、 KOH 等 )和 絕 大 多 數(shù) 鹽 類 是 離 子 晶 體 ； 大 多 數(shù) 非金 屬 單 質 (除 金 剛 石 、 石 墨 、 晶 體 硅 等 )、 非 金 屬 氫 化 物

18、、 非 金屬 氧 化 物 (除 SiO2 外 )、 幾 乎 所 有 的 酸 、 絕 大 多 數(shù) 有 機 物 (除 有 機鹽 外 )是 分 子 晶 體 ； 常 見 的 單 質 類 原 子 晶 體 有 金 剛 石 、 晶 體 硅 、晶 體 硼 等 ， 常 見 的 化 合 類 原 子 晶 體 有 碳 化 硅 、 二 氧 化 硅 等 ； 金屬 單 質 、 合 金 是 金 屬 晶 體 。(3)依 據(jù) 晶 體 的 熔 點 判 斷 ： 離 子 晶 體 的 熔 點 較 高 ； 原 子 晶 體熔 點 高 ； 分 子 晶 體 熔 點 低 ； 金 屬 晶 體 多 數(shù) 熔 點 高 ， 但 也 有 相 當?shù)?的 。 (

19、4)依 據(jù) 導 電 性 判 斷 ： 離 子 晶 體 溶 于 水 及 熔 融 狀 態(tài) 時 能 導電 ； 原 子 晶 體 一 般 為 非 導 體 ； 分 子 晶 體 為 非 導 體 ， 而 分 子 晶 體中 的 電 解 質 (主 要 是 酸 和 強 極 性 非 金 屬 氫 化 物 )溶 于 水 ， 使 分 子內 的 化 學 鍵 斷 裂 形 成 自 由 移 動 的 離 子 ， 也 能 導 電 ； 金 屬 晶 體 是電 的 良 導 體 。(5)依 據(jù) 硬 度 和 機 械 性 能 判 斷 ： 離 子 晶 體 硬 度 較 大 或 硬 而脆 ； 原 子 晶 體 硬 度 大 ； 分 子 晶 體 硬 度 小 且

20、 較 脆 ； 金 屬 晶 體 多 數(shù)硬 度 大 ， 但 也 有 較 低 的 ， 且 具 有 延 展 性 。 例 5 C 和 Si 元素在化學中占有極其重要的地位。(1)寫出 Si 的基態(tài)原子核外電子排布式_。從電負性角度分析，C、Si 和 O 元素的非金屬活潑性由強至弱的順序為_。(2)SiC 的晶體結構與晶體硅的相似，其中 C 原子的雜化方式為_，微粒間存在的作用力是_。SiC 晶體和晶體 Si 的熔沸點高低順序是_。(3) 氧 化 物 MO 的 電 子 總 數(shù) 與 SiC 的 相 等 ， 則 M 為_(填元素符號)。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結構與NaCl晶體相似 。 MO 的 熔點比

21、CaO的高 ， 其原因是_。Na、M、Ca 三種晶體共同的物理性質是_(填序號)。 有金屬光澤；導電性；導熱性；延展性。(4)C、Si 為同一主族的元素，CO2 和 SiO2 的化學式相似，但結構和性質有很大的不同。CO2 中C與O原子間形成鍵和鍵，SiO2 中 Si 與 O 原子間不形成上述鍵。從原子半徑大小的角度分析，為何C、O原子間能形成上述鍵，而Si、O原子間不能形成上述鍵：_，SiO2 屬于_晶體，CO 2 屬于_晶體，所以熔點 CO2_SiO2(填“”“”或“”)。 (5)金剛石、晶體硅、二氧化硅、MO、CO2、M 六種晶體的構成微粒分別是_，熔化時克服的微粒間的作用力分別是_。

22、解 析 ： (1)C、 Si和 O的 電 負 性 大 小 順 序 為 ： O C Si。 (2)晶體 硅 中 一 個 硅 原 子 周 圍 與 4個 硅 原 子 相 連 ， 呈 正 四 面 體 結 構 ， 所以 雜 化 方 式 是 sp3， 因 為 SiC的 鍵 長 小 于 SiSi， 所 以 熔 點 ： 碳化 硅 晶 體 硅 。 (3)SiC電 子 總 數(shù) 是 20， 則 該 氧 化 物 為 MgO； 晶 格能 與 所 組 成 離 子 所 帶 電 荷 成 正 比 ,與 離 子 半 徑 成 反 比 , MgO與 CaO的 離 子 電 荷 數(shù) 相 同 ， Mg 2 半 徑 比 Ca2 小 ， Mg

23、O晶 格 能 大 ， 熔 點高 。 Na、 Mg、 Ca三 種 晶 體 均 為 金 屬 晶 體 ， 金 屬 晶 體 都 有 金 屬 光 澤 ， 都 能 導 電 、 導 熱 ， 都 具 有 一 定 的 延 展 性 。 (4)Si的原 子 半 徑 較 大 ， Si、 O原 子 間 距 離 較 大 ， p p軌 道 肩 并 肩 重 疊 程度 較 小 ， 不 能 形 成 上 述 穩(wěn) 定 的 鍵 ， SiO2為 原 子 晶 體 ， CO2為 分 子晶 體 ， 所 以 熔 點 SiO2 CO2。 (5)金 剛 石 、 晶 體 硅 、 二 氧 化 硅 均 為原 子 晶 體 ， 構 成 微 粒 為 原 子 ，

24、 熔 化 時 破 壞 共 價 鍵 ； Mg為 金 屬 晶體 ， 由 金 屬 陽 離 子 和 自 由 電 子 構 成 ， 熔 化 時 克 服 金 屬 鍵 ， CO2為分 子 晶 體 ， 由 分 子 構 成 ， CO2分 子 間 以 分 子 間 作 用 力 結 合 ； MgO為 離 子 晶 體 ， 由 Mg 2 和 O2 構 成 ， 熔 化 時 破 壞 離 子 鍵 。 (4)Si 的原子半徑較大，Si、O 原子間距離較大，pp 軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵原子分子(5)原子、原子、原子、陰陽離子、分子、金屬陽離子與自共價鍵、共價鍵、共價鍵、離子鍵、分子間作用力、由電子金屬鍵答 案

25、： (1)1s22s22p63s23p2OCSi(2)sp3共價鍵SiCSi(3)MgMg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大 例 6 (1)分析下列物質的物理性質，判斷其晶體類型：碳化鋁，黃色晶體，熔點 2200 ，熔融態(tài)不導電_；溴化鋁，無色晶體，熔點 98 ，熔融態(tài)不導電_；五氟化釩，無色晶體，熔點 19.5 ，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中_；溴化鉀，無色晶體，熔融或溶于水中都能導電_。 (2)金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示。面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數(shù)之比為_。面心立方體心立方解 析 ： (1)將 晶 體 的 熔 點 高 低 、 熔 融 態(tài) 能 否

26、 導 電 及 溶 解 性 等性 質 相 結 合 是 判 斷 晶 體 類 型 的 重 要 依 據(jù) 。 原 子 晶 體 和 離 子 晶 體的 熔 點 都 很 高 或 較 高 ， 兩 者 最 大 的 差 異 是 熔 融 態(tài) 的 導 電 性 不 同 。 答 案 ： (1) 原子晶體分子晶體分子晶體離子晶體(2)2 1 例 7(2016年 四 川 成 都 月 考 )A、 B、 C、 D 是元素周期表中前 36 號元素，它們的核電荷數(shù)依次增大。第二周期元素 A 原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的 2 倍且有 3 個能級，B原子的最外層 p 軌道的電子為半充滿結構，C 是地殼中含量最多的元素。D 是第四周

27、期元素，其原子核外最外層電子數(shù)與氫原子相同，其余各層電子均充滿。請回答下列問題：(1)A、B、C 的第一電離能由小到大的順序是_(用對應的元素符號表示)；D 原子的基態(tài)電子排布式為_。 (2)A 的最高價氧化物對應的水化物分子中，其中心原子采取_雜化；BC 的空間構型為_(用文字描述)。(3)1 mol AB中含有的鍵個數(shù)為_。(4)如圖是金屬 Ca 和 D 所形成的某種合金的晶胞結構示意圖，則該合金中 Ca 和 D 的原子個數(shù)比是_。 0.083gcm 3。(5)鑭鎳合金與上述合金都具有相同類型的晶胞結構 XYn，它們有很強的儲氫能力。已知鑭鎳合金LaNin 晶 胞 體 積 為9.010 2

28、3 cm3，儲氫后形成 LaNinH4.5 合金(氫進入晶胞空隙，體積不變)，則 LaNin 中 n_(填數(shù)值)；氫在合金中的密度為_。解 析 ： 根 據(jù) 題 中 已 知 信 息 ， 第 二 周 期 元 素 A 原 子 的 核 外 成對 電 子 數(shù) 是 未 成 對 電 子 數(shù) 的 2 倍 且 有 3 個 能 級 可 知 ， A為 碳 元素 ， B為 氮 元 素 ， C為 氧 元 素 ， D為 銅 元 素 。 鑭 鎳 合 金 儲 氫 后 ，1 mol 晶 體 中 氫 元 素 的 質 量 為 4.5 g， 則 氫 在 合 金 中 的 密 度 為 答 案 ： (1)CON1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(2)sp2平面三角形(3)2NA或26.021023(4)1 5(5)50.083 gcm3