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1、第39講晶體結構與性質 微考點大突破 微考點大突破 探微提能點點結合 一、晶體的常識 1晶體與非晶體 (1)晶體。結構特征： _。性質特征： _。 (2)非晶體。結構特征：原子無序排列。性質特征：沒有自范性、固定熔點、對稱性、各向異性。 2晶胞晶胞是描述晶體結構的基本單元。晶胞在晶體中的排列呈“無隙并置”。微考點1晶體結構與性質 基礎微回扣有自范性、固定熔點、對稱性、各向異性 原子在三維空間里呈周期性有序排列 二、幾種典型的晶體模型 1原子晶體(金剛石和二氧化硅)金剛石鍵角為 _，每個最小的環(huán)上有_個碳原子。SiO 2(正四面體，OSi鍵角)為10928，每個最小的環(huán)上有12個原子，其中有6個
2、Si和6個O。10928 6 2分子晶體(干冰)每個CO2分子周圍等距緊鄰的CO2分子有_個。12 3離子晶體 (1)NaCl型。在晶體中，每個Na同時吸引 _個Cl，每個Cl同時吸引 _個Na，配位數(shù)為 _。每個晶胞含4個Na和4個Cl。66 6 8 8 8 高 大 大 大 穩(wěn)定 4金屬晶體 (1)金屬鍵電子氣理論。金屬陽離子與自由電子間的相互作用。 (2)金屬晶體的幾種典型堆積模型。堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞 簡單立方Po 52% 6 體心立方堆積Na、K、Fe 68% 8 堆積模型采納這種堆積的典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞 六方最密堆積Mg、Zn、Ti 74% 1
3、2面心立方最密堆積Cu、Ag、Au 74% 12 三、晶體的基本類型和性質比較類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體概念分子(或原子)間靠分子間作用力結合而成的晶體原子之間以共價鍵結合而形成的具有空間網狀結構的晶體金屬陽離子和自由電子以金屬鍵結合而形成的晶體陽離子和陰離子通過離子鍵結合而形成的晶體結構構成粒子分子(或原子)原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵 類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體性質密度較小較大有的很大，有的很小較大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，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶
4、劑大多易溶于水等極性溶劑導電導熱性一般不導電，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，水溶液或熔融態(tài)導電延展性無無良好無 類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體物質類別及舉例大多數(shù)非金屬單質(如P4、Cl2)、氣態(tài)氫化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金屬氧化物(如SO2、CO2、SiO2除外)、絕大多數(shù)有機物(如CH4，有機鹽除外)一部分非金屬單質(如金剛石、硅、晶體硼)，一部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)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) 三條途徑獲得晶體的三條途徑 (1
5、)熔融態(tài)物質凝固。 (2)氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固(凝華)。 (3)溶質從溶液中析出。 我的警示 1具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃； 2晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小重復單元，而不一定是最小的“平行六面體”； 3在使用均攤法計算晶胞中粒子個數(shù)時，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，頂點、側棱、底面上的棱、面心、體心依次被6、3、4、2、1個晶胞所共有。 4原子晶體的熔點不一定比離子晶體高，如石英的熔點為1 710 ，MgO的熔點為2 852 。 判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。 1CO2和SiO2是同
6、主族元素的氧化物，它們的晶體結構相似，性質也非常相似( )警示：CO2的晶體是分子晶體，SiO2是原子晶體，晶體結構差別很大，物理性質差別也很大。 2離子晶體是由陰、陽離子構成的，所以離子晶體能夠導電( )警示：離子晶體內的陰、陽離子不能自由移動，不能導電，只有在熔融狀態(tài)時或水溶液中產生了自由移動的離子才能導電。 3金屬晶體的熔點一定比分子晶體的熔點高( )警示：不一定，如Na的熔點為97 ，尿素的熔點為132.7 ，汞常溫下呈液態(tài)。 4原子晶體的熔點一定比離子晶體的高( )警示：不一定，如MgO的熔點為2 852 ，石英的熔點為1 710 。 5晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”( )警示：
7、晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面體”。 6具有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體( )警示：晶體的特點是內部質點的規(guī)則排列，而不是看外形，玻璃一般有規(guī)則的幾何外形，卻是非晶體。 一、晶體熔、沸點高低的比較 1不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律原子晶體離子晶體分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等沸點很高，如汞、鎵、銫等沸點很低。 2原子晶體由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高。如熔點：金剛石石英碳化硅硅。 3離子晶體一般地說，陰陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如
8、熔點：MgOMgCl 2NaClCsCl。 方法微總結 4分子晶體 (1)分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高；具有分子間氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常。如H2OH2TeH2SeH2S。 (2)組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 (3)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CON2，CH3OHCH3CH3。 (4)同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。如CH 3CH2CH2CH2CH3 5金屬晶體金屬離子半徑越小，離子的電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：NaMgAl。 【微典通
9、關1】參考下表中物質的熔點，回答有關問題：物質NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl熔點/995 801 755 651 801 776 715 646物質SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4熔點/90.470.4 5.2 12070.449.536.215 (1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點與鹵素離子及堿金屬離子的_有關，隨著_的增大，熔點依次降低。 (2)硅的鹵化物的熔點及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點與_有關，隨著_增大，_增大，故熔點依次升高。 (3)鈉的鹵化物的熔點比相應的硅的鹵化物的熔點高得多
10、，這與_有關，因為 _，故前者的熔點遠高于后者。半徑 半徑 相對分子質量 相對分子質量 分子間作用力 晶體類型 鈉的鹵化物為離子晶體，而硅的鹵化物為分子晶體 解析：分析表中的物質和數(shù)據(jù)：NaF、NaCl、NaBr、NaI均為離子晶體，它們的陽離子相同，隨著陰離子離子半徑的增大，離子鍵依次減弱，熔點依次降低。 NaCl、KCl、RbCl、CsCl四種堿金屬的氯化物均為離子晶體，它們的陰離子相同，隨著陽離子離子半徑的增大，離子鍵逐漸減弱，熔點依次降低。 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四種硅的鹵化物均為分子晶體，它們的結構相似，隨著相對分子質量的增大，分子間作用力逐漸增強，熔點依次升高。
11、 SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四種碳族元素的氯化物均為分子晶體，它們的組成和結構相似，隨著相對分子質量的增大，分子間作用力逐漸增強，熔點依次升高。 【微典通關2】ZnS在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛。立方ZnS晶體結構如圖所示，其晶胞邊長為540.0 pm，密度為_gcm3(列式并計算)，a位置S2離子與b位置Zn2離子之間的距離為 _pm(列式表示)。 每個面上上有4個，共計12個。 (2)?？嫉膸追N晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空間結構。當題中信息給出與某種晶體空間結構相同時，可以直接套用某
12、種結構。 對點微練晶體結構分析 1下圖是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是() A圖和圖B圖和圖 C圖和圖 D只有圖應用微提升 2如圖所示是某原子晶體A空間結構中的一個單元，A與某物質B反應生成C，其實質是每個AA鍵中插入一個B原子，則C物質的化學式為() AAB BA5B4 CAB2 DA2B5 解析：據(jù)題意可知一個A原子結合4個B原子，而一個B原子結合2個A原子，則A、B原子個數(shù)比為1 2，C的化學式為AB2(本題亦可從SiO2的形成思考：圖中A為Si原子，插入的B原子為氧，可得SiO2晶體，則C的化學式為AB2)。需注意：此圖
13、是某原子晶體空間結構中的一個單元。答案：C 3通常情況下，氯化鈉、氯化銫、二氧化碳和二氧化硅的晶體結構分別如下圖所示： 下列關于這些晶體結構和性質的敘述不正確的是() A同一主族的元素與另一相同元素所形成的化學式相似的物質不一定具有相同的晶體結構 B氯化鈉、氯化銫和二氧化碳的晶體都有立方的晶胞結構，它們具有相似的物理性質 C二氧化碳晶體是分子晶體，其中不僅存在分子間作用力，而且也存在共價鍵 D在二氧化硅晶體中，平均每個Si原子形成4個SiO共價單鍵 解析：SiO2和CO2的化學式相似，但其晶體結構不同，A項正確；二氧化碳為分子晶體，因此分子間存在分子間作用力，而分子內部碳原子和氧原子間形成共價
14、鍵，氯化鈉和氯化銫為離子晶體，所以物理性質不同。根據(jù)二氧化硅的結構可判斷D項正確。答案：B 4氯化鉻酰(CrO2Cl2)在有機合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機物反應。請回答下列問題： (1)寫出鉻原子的基態(tài)電子排布式_，與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有_(填元素符號)，其中一種金屬的晶胞結構如圖所示，該晶胞中含有金屬原子的數(shù)目為_。1s 22s22p63s23p63d54s1 K、Cu 4 (2)CrO2Cl2常溫下為深紅色液體，能與CCl4、CS2等互溶，據(jù)此可判斷CrO2Cl2是_(填“極性”或“非極性”)分子。 (3)在苯CH3OHHCHOCS2CC
15、l4五種有機溶劑中，碳原子采取sp2雜化的分子有_(填序號)，CS2分子的空間構型是_。直線形 非極性 對點微練晶體類型的判斷 5下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型也相同的是() ASO2和SiO2 BCO2和H2O CNaCl和HCl DCCl4和KCl解析：A項中兩種化合物原子間均以共價鍵結合，但SO2形成分子晶體，SiO2為原子晶體；B項中兩分子均為共價鍵結合的分子，且均形成分子晶體；C項中NaCl中含離子鍵，HCl為共價鍵結合的分子，前者是離子晶體，后者是分子晶體；D項中CCl 4是以共價鍵結合的分子晶體，KCl中含離子鍵，為離子晶體。答案：B 61919年，朗繆爾提出等電
16、子體假說：“凡原子數(shù)和總電子數(shù)均相等的物質，其結構相同，物理性質相近，對應的物質稱為等電子體”。如CO和N2。現(xiàn)有一種新型層狀結構的無機材料BN的一種同分異構體 BN，平面結構示意圖如圖所示，則關于該物質的性質和用途的推斷正確的是() A是一種高溫潤滑材料，可用作電器材料 B是一種堅硬耐磨材料，可用作鉆具 C是一種化學纖維，可用作織物 D以上判斷均不正確 解析：由BN的電子數(shù)與CC相同，即BN與石墨屬等電子體，性質相似，由石墨性質就可以遷移比較。答案：A 對點微練晶體性質的比較 7碳、氫、氟、氮、硅等非金屬元素與人類的生產生活息息相關。回答下列問題： (1)寫出硅原子的電子排布式_。C、Si、
17、N的電負性由大到小的順序是_。 (2)氟化氫水溶液中存在的氫鍵有_種。1s22s22p63s23p2 NCSi 4 (3)繼C60后，科學家又合成了Si60、N60。請解釋如下現(xiàn)象。熔點：Si60N60C60，而破壞分子所需要的能量；N60C60Si60，其原因是_。結構相似的分子晶體的相對分子質量越大，分子間作用力(或范德華力)越強，熔化所需的能量越多，故熔點：Si60N60C60；而破壞分子需斷開化學鍵，元素電負性越強其形成的化學鍵越穩(wěn)定，或成鍵電子數(shù)越多，成鍵原子半徑越小，斷鍵所需能量越多，故破壞分子需要的能量順序為N60C60Si60. (4)Co3有多種配合物，如Co(CN)63、C
18、o(NH3)4Cl2等。銠(Rh)與鈷屬于同族元素，某些性質相似?，F(xiàn)有銠的某鹽組成為CsRh(SO4)24H2O，易溶解于水，向其水溶液中加入一定濃度的BaCl2溶液，無沉淀生成。請寫出該鹽溶解于水后的電離方程式_。 (5)氧化鎂的晶格能_氧化鈣(填“大于”或“小于”)，由巖漿結晶規(guī)則可推測_先從巖漿中析出。CsRh(SO4)24H 2O=CsRh(SO4)2(H 2O)4 氧化鎂 大于 真題微探 1(2013山東)鹵族元素包括F、Cl、Br等。利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖為某晶胞結構示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為_，該功能陶瓷的化學式為_。BN 2 2(20
19、13新課標卷)硅是重要的半導體材料，構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎?；卮鹣铝袉栴}：在硅酸鹽中，SiO四面體(如圖a)通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構形式。圖b為一種無限長單鏈結構的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為_，Si與O的原子數(shù)之比為_，化學式為_。 圖a圖bsp3 1 3 3(2015山東卷)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 (1)下列有關CaF2的表述正確的是_。 aCa2與F間僅存在靜電吸引作用 bF的離子半徑小于Cl，則CaF2的熔點高于CaCl2 c陰陽離子比為2 1的物質，均與CaF2晶體構型相同 dCaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電 (2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用離子方程式表示)。已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。 (3)F 2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構型為_，其中氧原子的雜化方式為_。 b、d V形 sp3 (4)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJmol1，F(xiàn)F鍵的鍵能為159 kJmol1，ClCl鍵的鍵能為242 kJmol1，則ClF3中ClF鍵的平均鍵能為_ kJmol1。ClF3的熔、沸點比BrF3的_(填“高”或“低”)。172 低
高考化學總復習 第十二章 39 晶體結構與性質課件
