晶体结构与性质复习课件.ppt

1、上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25Chapter2晶体晶体结构与性质结构与性质上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25晶体自范性的本质晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象周期性的有序排列的宏观表象.自范性自范性微观结构微观结构晶体晶体有有(能能自发自发呈现多面体外呈现多面体外形形)原子在三维空间里原子在三维空间里呈周期性有序呈周期性有序排列排列非晶体非晶体没有没有(不能自发呈现多面不能自发呈现多面体外形体外形)原子排列相对原子排列相对无序无序一、晶体与非晶体一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的区别晶体与非晶体的区别

2、上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-252.晶体形成的途径晶体形成的途径 熔融态物质凝固熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华).溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出.3.晶体的特性晶体的特性 有规则的几何外形有规则的几何外形 有固定的熔沸点有固定的熔沸点 物理性质物理性质(强度、导热性、光学性质等）各强度、导热性、光学性质等）各向异性向异性上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25二二.晶胞晶胞 1.定义定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元晶体中重复出现的最基本的结构单元三种典型立方晶体结构三种典型立方晶体结构上一内容下一内容回主目录O

3、返回2023-5-25立方晶胞立方晶胞体心：体心：1面心：面心：1/2棱边：棱边：1/4顶点：顶点：1/8晶胞对质点的占有率晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞晶胞 上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25 石墨晶体的层状结构，石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（如图），试回答下列问题：（1 1）图中平均每个正六边）图中平均每个正六边形占有形占有C C原子数为原子数为_个、个、占有的碳碳键数为占有的碳碳键数为_个。个。碳原子数目与碳碳化学键数碳原子数目与碳碳化学键数目之比为目之比

4、为_._.练习一：练习一：2:32:32 23 3上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25三三.四种晶体的比较四种晶体的比较晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 晶体粒子晶体粒子 阴、阳离子阴、阳离子 原子原子 分子分子 金属阳离子、自金属阳离子、自由电子由电子 粒子间作粒子间作用力用力 离子键离子键共价键共价键 分子间作用分子间作用力力金属键金属键熔沸点熔沸点 硬度硬度 较高较高 较硬较硬 很高很高 很硬很硬 较低较低 一般较软一般较软 一般较高，少部一般较高，少部分低分低,一般较硬，一般较硬，少部分软少部分软 溶解性溶解性 难溶解

5、难溶解相似相溶相似相溶导电情况导电情况 固体不导电，固体不导电，熔化或溶于水熔化或溶于水后导电后导电 不导电不导电（除硅）（除硅）一般不导电一般不导电 良导体良导体 上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 1.金属氧化金属氧化物（物（K2O、Na2O2）2.强碱强碱（NaOH、KOH、Ba(OH)23.绝大多数绝大多数的盐类的盐类 金刚石、晶金刚石、晶体硅、晶体体硅、晶体硼硼、SiC、SiO2晶体晶体、BN晶体晶体1.大多数非金属单质大多数非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60（除金（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体刚石、石墨

6、、晶体硅、晶体硼外）硼外）2.气态氢化物气态氢化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金属氧化物非金属氧化物:CO2,SO2,NO2（除（除SiO2外）外）3.酸酸:H2SO4,HNO34.大多数有机物大多数有机物:乙醇，蔗糖乙醇，蔗糖（除有机盐）（除有机盐）上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25电荷数越大，半径越小电荷数越大，半径越小分子的极性越大分子的极性越大上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-251 1、几种重要的分子晶体结构、几种重要的分子晶体结构干冰干冰（面心立方）（面心立方）每个晶胞中每个晶胞中CO2的的实际分子数为实际分子数为 。4个个白磷白磷正四面体，正四面体

7、，键角为键角为6081/8+61/2=4上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-251212每个二氧化碳分子周围与之距离最近且相等每个二氧化碳分子周围与之距离最近且相等的二氧化碳分子有的二氧化碳分子有 个。个。上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25a222023-5-25氢键具有方向性氢键具有方向性2023-5-25OHHOHHOHHOHHOHH.一个水分子形成一个水分子形成 个氢键，属于个氢键，属于一个水分子的氢键是一个水分子的氢键是 个。个。上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25上一内容下一内容回主目录O返回2023-

8、5-25热点热点3 晶体的空间结构晶体的空间结构1.原子晶体原子晶体(金刚石和二氧化硅金刚石和二氧化硅)键角为键角为10928,每个最小的环上有每个最小的环上有6个碳原子个碳原子SiO2(正四面体正四面体)键角键角(OSi键键)为为10928,每个最每个最小的环上有小的环上有12个原子个原子,其中其中,有有6个个Si和和6个个O上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-252.分子晶体分子晶体(干冰干冰)每个每个CO2分子周围等距紧邻的分子周围等距紧邻的CO2分子有分子有12个个 上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-253.离子晶体离子晶体(1)NaCl型型在晶体中在晶体中,每个每个

9、Na+同时吸引同时吸引6个个Cl-,每个每个Cl-同同时吸引时吸引6个个Na+,配位数为配位数为6，每个晶胞，每个晶胞4个个Na+和和4个个Cl-上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-253331125.29)(2a5.584cmgNacmmolNmolgAA上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25(2)CsCl型型在晶体中在晶体中,每个每个Cl-吸引吸引8个个Cs+,每个每个Cs+吸引吸引8个个Cl-,配位数为配位数为8 上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-251230465

10、 5主页上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-252.2.晶格能晶格能 1.晶格能晶格能:在标准状况下在标准状况下,气态正离子和气态负气态正离子和气态负离子形成离子形成1mol离子晶体所释放的能量离子晶体所释放的能量.2.影响影响因素因素:a.离子所带电荷离子所带电荷:离子所带电荷越多离子所带电荷越多,晶格能越大晶格能越大b.离子的半径离子的半径:离子的半径越小离子的半径越小,晶格能越大晶格能越大 3.晶格能与离子晶体的物理性质晶格能与离子晶体的物理性质:晶格能越大晶格能越大,离子晶体越稳定离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬熔沸点越高、硬度越大度越大.上一内容下一内容回主目录O返回2023-

11、5-254.金属晶体金属晶体(1)金属键金属键电子气理论电子气理论金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用金属阳离子与自由电子间的强烈的相互作用上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型原子原子在在二维二维平面上的平面上的两种放置方式两种放置方式非密置层和密置层非密置层和密置层非密置层非密置层配位数为配位数为密置层密置层配位数为配位数为上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25三维堆积三维堆积四种方式四种方式二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型简简单单立立方方堆堆积积钾型钾型体心体心立方立方由由非非密密置置层层一一层层一一层

12、层堆堆积积而而成成上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25镁型镁型铜型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的两种最密堆积方式二、金属晶体的原子堆积模型二、金属晶体的原子堆积模型上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25 金属晶体简单立方堆积（简单立方堆积（PoPo）体心立方堆积体心立方堆积（K）六方密堆积（镁型）六方密堆积（镁型）BCA面心立方面心立方 （铜型）（铜型）上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25(2)金属晶体的几种典型堆积模型金属晶体的几种典型堆积模型上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25例例3如图

13、表示一些晶体中的某些结构如图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分分上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25(1)其中代表金刚石的是其中代表金刚石的是(填编号字母填编号字母,下同下同)_,其中每个碳原子与其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离个碳原子最接近且距离相等相等,金刚石属于金刚石属于_晶体晶体(2)其中代表石墨的是其中代表石墨的是_,其中每个正六边形占其中每个正六边形占有碳原子数平均为有碳原子数平均为_个个D4原子原子E22023-5-25(3)其中代表其中代表NaC

14、l的是的是_,每个每个Na+周围与它最周围与它最接近且距离相等的接近且距离相等的Na+有有_个个(4)代表代表CsCl的是的是_,它属于它属于_晶体晶体,每个每个Cs+与与_个个Cl-紧邻紧邻(5)代表干冰的是代表干冰的是_,它属于它属于_晶体晶体,每个每个CO2分子与分子与_个个CO2分子紧邻分子紧邻(6)上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_A12C离子离子8B分子分子12上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25(2008四川卷四川卷)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.离子晶体中每个离子周围均吸引着离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相

15、反电荷个带相反电荷的离子的离子B.金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子电子,电子定向运动电子定向运动C.分子晶体的熔沸点很低分子晶体的熔沸点很低,常温下都呈液态或气态常温下都呈液态或气态D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合D上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25Cu铜Cu铜Ba钡Ba钡Y钇Y钇O氧O氧2023-5-251.1.（20042004上海上海1010）有关晶体的说法正确的是有关晶体的说法正确的是()()A.A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B

16、.B.原子晶体中共价键越强，熔点越高原子晶体中共价键越强，熔点越高C.C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.D.氯化钠熔化时离子键未被破坏氯化钠熔化时离子键未被破坏2.2.（20052005上海上海1212）下列说法错误的是（下列说法错误的是（）A A、原子晶体中只存在非极性共价键原子晶体中只存在非极性共价键B B、分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力C C、金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D D、离子晶体在熔化状态下能导电离子晶体在熔化状态下能导电 BA 课堂练习课堂练习

17、 2023-5-253.3.(93(93全国化学全国化学,4),4)下列各组物质的晶体中下列各组物质的晶体中,化学化学键类型相同、晶体类型也相同的是（键类型相同、晶体类型也相同的是（）(A)SOA)SO2 2和和SiOSiO2 2 (B)CO(B)CO2 2和和H H2 2O O (C)NaClC)NaCl和和HClHCl (D)CCl(D)CCl4 4和和KClKCl 4.4.（20062006四川理综）下列物质发生变化时，所克四川理综）下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（服的粒子间相互作用属于同种类型的是（）A A 液溴和苯分别受热变为气体液溴和苯分别受热变为气体

18、B B 干冰和氯化铵分别受热变为气体干冰和氯化铵分别受热变为气体C C 二氧化硅和铁分别受热熔化二氧化硅和铁分别受热熔化 D D 食盐和葡萄糖分别溶解在水中食盐和葡萄糖分别溶解在水中 AB上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-255.5.选择以下物质，填写下列空白：选择以下物质，填写下列空白：干冰干冰 晶体硅晶体硅 氟化钙氟化钙 钠钠 固态氮固态氮 氮化硅（高温结构陶瓷）氮化硅（高温结构陶瓷）碘碘 铁铁 烧碱烧碱 （1 1）熔化时不需要破坏化学键的是）熔化时不需要破坏化学键的是 ；（2 2）熔化时需要破坏共价键的是）熔化时需要破坏共价键的是 ；（3 3）熔点最高的是）熔点最高的是 ，熔点

19、最低的是，熔点最低的是 ；（4 4）熔融时能导电且发生化学变化的是）熔融时能导电且发生化学变化的是 。上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-256.6.据报道据报道,科学家将干冰在一定条件下转变为一科学家将干冰在一定条件下转变为一种十分坚固的晶体种十分坚固的晶体.该晶体熔点高、硬度大，该晶体熔点高、硬度大，是一种新型的耐磨材料。请回答：是一种新型的耐磨材料。请回答：（1 1）干冰发生的变化属于）干冰发生的变化属于 变化。变化。（2 2）变化过程中克服粒子间的作用力类型）变化过程中克服粒子间的作用力类型 是是 。（3 3）该晶体的熔点比）该晶体的熔点比SiOSiO2 2晶体的熔点晶体的熔点

20、 。化学化学分子间作用力、共价键分子间作用力、共价键高高上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25原子序数原子序数7.7.右图中的曲线表示原子右图中的曲线表示原子序数小于序数小于2020的某些元素的的某些元素的原子序数（按递增顺序排原子序数（按递增顺序排序）与其单质沸点的近似序）与其单质沸点的近似关系，其中关系，其中A A点表示的元点表示的元素是（素是（）A.Si B.Al A.Si B.Al C.F D.OC.F D.O沸沸点点AC2023-5-258.（06江苏江苏19）(8分分)卤素互化物是指不同卤素原卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，子之间以共价键结合形成的

21、化合物，XX型卤素互型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下列问题：列问题：（1）下图是部分卤素单质和）下图是部分卤素单质和XX型卤素互化物的型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随沸点与其相对分子质量的关系图。它们的沸点随着 相 对 分 子 质 量 的 增 大 而 升 高，其 原 因 是着 相 对 分 子 质 量 的 增 大 而 升 高，其 原 因 是_。（2）试推测）试推测ICl的沸点所处的最小范围的沸点所处的最小范围_。Cl2Br2BrClIBrI2相对分子质量相对分子质量沸点沸点相对分子质量越大，分子间作用力越强相对分

22、子质量越大，分子间作用力越强介于介于Br2的沸点和的沸点和IBr的沸点之间的沸点之间上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25 1.右下图是石墨晶体结构的俯视图，请回右下图是石墨晶体结构的俯视图，请回答：答：(1)图中平均每个六元图中平均每个六元环含有环含有_个碳原子，个碳原子，含有含有_个个CC键。键。(2)右图七个环的碳原子右图七个环的碳原子数为数为 个，其计算式为：个，其计算式为：_。练习题练习题23142 7 （或（或6+6 2/3+12 1/3）上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25例例:现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示：可推

23、知：可推知：甲晶体中甲晶体中 A A与与B B的个数比是的个数比是_,_,乙晶体的化学式是乙晶体的化学式是_,_,丙晶体的化学式是丙晶体的化学式是_丁晶体的化学式是丁晶体的化学式是_DCAB甲甲乙乙丙丙EFXYZ18181/8=111/8=11C C2 2D DEFEFXYXY3 3Z Z2 2、根据粒子排列空间推断化学式、根据粒子排列空间推断化学式丁丁上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-253、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：

24、镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为化合物的化学式可表示为 （）A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg14B6B B上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-254、2001年报道的硼和镁形成的纳米颗粒，如图所年报道的硼和镁形成的纳米颗粒，如图所示的是该纳米颗粒：镁原子间形成正六棱柱，且棱示的是该纳米颗粒：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有柱的上下底面还各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱个硼原子位于棱柱内。则

25、该纳米颗粒化学式可表示为柱内。则该纳米颗粒化学式可表示为()A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg14B6D D上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-255、最近发现一种由钛原子和碳原子构成、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面的气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是子是碳原子，它的化学式是_。Ti14C13CTi团团簇簇分分子子注意晶胞结构与纳米颗粒、分子簇的区别注意晶胞结构与纳米颗粒、分子簇的区别2023-5-256、氯化钠晶体中与、氯化钠晶体中与Na

26、等距离且最近的等距离且最近的Cl 有有 个，它们构成的是个，它们构成的是 体。体。235461正八面体正八面体 62023-5-25 7 7、(05(05江苏江苏).).通常人们把拆开通常人们把拆开1 1 molmol某化学键所吸收的能量看某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能可以衡量化学键的强弱，也可用于估成该化学键的键能。键能可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热算化学反应的反应热(H)H)，化学反应的化学反应的 H H等于反应中断裂旧化等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键化学键SiO

27、SiClHHHClSiSi SiC键能键能/kJmol1460360436431176347请回答下列问题：请回答下列问题：(1)比较下列两组物质的熔点高低比较下列两组物质的熔点高低(填填“”或或“236上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-256 6、离子晶体、离子晶体（1 1）CsClCsCl型型:(CsClCsCl,CsBrCsBr,CsICsI,NH,NH4 4Cl)Cl)(23RRa上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25（2）NaCl型:)(2RRa上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25(4)分子晶体：分子晶体：组成和结构相似的物质组成和结构相似的物质，相对

28、分子质相对分子质量越大，熔沸点越高如熔沸点：量越大，熔沸点越高如熔沸点：O2N2，HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质，分子极性分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CON2。在同分异构体中在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；点越低，如熔沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻间对位化合物。顺序是邻间对位化合物。(5)金属晶体中金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越金属离子半径越小，离

29、子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。属熔沸点就越高。(6)元素周期表中元素周期表中第第A族卤素单质族卤素单质(分子晶体分子晶体)的熔的熔沸点随原子序数递增而升高；第沸点随原子序数递增而升高；第A族碱金属元素族碱金属元素单质单质(金属晶体金属晶体)的熔沸点随原子序数的递增而降低。的熔沸点随原子序数的递增而降低。上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25三、晶体的空间结构金刚石属于金刚石属于 晶体晶体,这种这种晶体的特点是晶体的特点是_.金刚石中每个金刚石中每个C原子与原子与_ 个个C原子紧邻，原子紧邻，由共价键构成最小环状结由共价键构成最小环状结构中有个构中有个 C原子原子.晶体晶体中中C原子个数与原子个数与C-C键数之键数之比为比为：原子原子空间网状空间网状461 (41/2)=1 2上一内容下一内容回主目录O返回2023-5-25.石墨属于石墨属于 晶体晶体,是是 状状结构结构,C C原子呈原子呈 杂化；杂化；晶体中每个晶体中每个C原子被原子被 个个六边形共用六边形共用,平均每个环占平均每个环占有有 个碳原子。个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比和碳碳单键数之比为为 。3 3混合层层sp2