1、【 精 品教育资源文库 】 第 39讲 晶体结构与性质 考纲要求 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。 3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.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。 6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。 7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 考点一 晶体和晶胞 1晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒 周
2、期性有序 排列 结构微粒 无序 排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 二者区 别方法 间接方法 看是否有固定的 熔点 科学方法 对固体进行 X射线衍射 实验 2.得到晶体的途径 (1)熔融态 物质凝固。 (2)气态 物质冷却不经液态直接凝固 (凝华 )。 (3)溶质从溶液中 析出 。 3晶胞 (1)概念 描述晶体结构的 基本单元 。 (2)晶体中晶胞的排列 无隙并置 无隙：相邻晶胞之间没有 任何间隙 。 并置 ：所有晶胞 平行 排列、 取向 相同。 4晶胞组成的计算 均摊法 【 精 品教育资源文库 】 (1)原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被
3、n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是 1n。 (2)方法 长方体 (包括立方体 )晶胞中不同位置的粒子数的计算。 非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点 (1个碳原子 )被三个六边形共有，每个六边形占 13。 (1)冰和碘晶体中相互作用力相同 ( ) (2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 ( ) (3)凡有规则外形的固体一定是晶体 ( ) (4)固体 SiO2一定是晶体 ( ) (5)缺角的 NaCl晶体在饱和 NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块 ( ) (6)晶胞是晶体中最小的 “ 平行六面体 ”( ) (7)区分晶体和非晶体
4、最可靠的方法是对固体进行 X射线衍射实验 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞： 试写出： 【 精 品教育资源文库 】 (1)甲晶体化学式 (X为阳离子 )为 _。 (2)乙晶体中 A、 B、 C 三种微粒的个数比是 _。 (3)丙晶体中每个 D周围结合 E的个数是 _。 (4)乙晶体中每个 A周围结合 B的个数为 _。 答案 (1)X2Y (2)131 (3)8 (4)12 2.下 图是由 Q、 R、 G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中 R为 2价， G为 2价，则 Q的化合价为 _。 答案 3 解析 R： 8
5、18 1 2 G： 8 14 8 14 4 12 2 8 Q： 8 14 2 4 R、 G、 Q的个数之比为 142 ，则其化学式为 RQ2G4。 由于 R为 2 价， G为 2价，所以 Q为 3价。 3 (1)硼化镁晶体在 39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为 _。 (2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为 _。 答案 (1)MgB2 (2)BO2 解析 (1)每 个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3
6、个 Mg，所以其化学式为 MgB2。 (2)从图【 精 品教育资源文库 】 可看出，每个 单元中，都有一个 B 和一个 O 完全属于这个单元，剩余的 2个 O分别被两个结构单元共用，所以 BO 1(1 2/2) 12 ，化学式为 BO2 。 4 Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如下图所示。则该化合物的化学式为 _。 答案 CuH 解析 根据晶胞结构可以判断： Cu( )： 2 12 12 16 3 6； H( )： 6 13 1 3 6，所以化学式为 CuH。 考点二 常见晶体结构模型的微观结构分析 1原子晶体 (金刚石和二氧化硅 ) (1)金刚石晶体中，每个 C
7、与另外 4 个 C 形成共价键， C C 键之间的夹角是 10928 ，最小的环是 六 元环。含有 1 mol C的金刚石中，形成的共价键有 2 mol。 (2)SiO2晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2 个硅原子成键，最小的环是 十二 元环，在 “ 硅氧 ” 四面体中，处于中心的是 Si原子， 1 mol SiO2中含有 4 mol Si O键。 2分子晶体 (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。 【 精 品教育资源文库 】 (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 1 mol H2O的冰中
8、，最多可形成 2 mol“ 氢键 ” 。 3离子晶体 (1)NaCl型：在晶体中，每个 Na 同时吸引 6 个 Cl ，每个 Cl 同时吸引 6 个 Na ，配位数为6。每个晶胞含 4 个 Na 和 4个 Cl 。 (2)CsCl型：在晶体中，每个 Cl 吸引 8个 Cs ，每个 Cs 吸引 8个 Cl ，配位数为 8。 4石墨晶体 石墨层状晶 体中，层与层之间的作用是 分子间作用力 ，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 2， C原子采取的杂化方式是 sp2。 5常见金属晶体的原子堆积模型 结构型式 常见金属 配位数 晶胞 面心立方最密堆积 Cu、 Ag、 Au 12 体心立方堆积 Na、 K
9、、 Fe 8 六方最密堆积 Mg、 Zn、 Ti 12 1判断下列物质的晶胞结构，将对应序号填在线上。 【 精 品教育资源文库 】 (1)干冰晶体 ； (2)氯化钠晶体 ； (3)金刚石 ； (4)钠 ； (5)冰晶体 ； (6)铜晶体 。 2下列是几种常见的晶胞结 构，填写晶胞中含有的粒子数。 A NaCl(含 _个 Na ， _个 Cl ) B干冰 (含 _个 CO2) 【 精 品教育资源文库 】 C CaF2(含 _个 Ca2 ， _个 F ) D金刚石 (含 _个 C) E体心立方 (含 _个原子 ) F面心立方 (含 _个原子 ) 答案 A 4 4 B 4 C 4 8 D 8 E
10、 2 F 4 3 (常见晶体结构模型 )填空。 (1)在金刚石晶体中最小碳环含有 _个 C原子；每个 C原子被 _个最小碳环共用。 (2)在干冰中粒子间作用力有 _。 (3)含 1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为 _。 (4)在 NaCl 晶体中，每个 Na 周围有 _个距离最近且相等的 Na ，每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Cl ，其立体构型为 _。 (5)在 CaF2晶体中，每个 Ca2 周围距离最近且等距离的 F 有 _个；每个 F 周围距离 最近且等距离的 Ca2 有 _个。 答案 (1)6 12 (2)共价键、范德华力 (3)2NA (4)12 6 正八面体形 (5)
11、8 4 1 Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如下图所示，若晶体密度为 a gcm 3，则 Cu 与 F 最近距离为 _ _pm。 (NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简；图中 为Cu， 为 F) 答案 34 3 483a NA1010 解析 设晶胞的棱长为 x cm，在晶胞中， Cu： 8 18 6 12 4； F： 4，其化学式为 CuF。 a x3 NA 4M(CuF)， x3 4M?CuF?a NA 。最短距离为小立方体体对角线的一半，小立方体的体对角线为 ?x2?2 ?x2?2 ?x2?2 32 x。所以最短距离为 32 x 12 34 3 483a NA1010
12、pm。 2如图为 Na2S的晶胞，该晶胞与 CaF2晶胞结构相似，设晶体密度是 gcm 3，试计算 Na【 精 品教育资源文库 】 与 S2 的最短距离为 _ cm(NA表示阿伏加德罗常数的值，只写出计算式 )。 答案 34 3 478 NA 解析 晶胞中， 个数为 8 18 6 12 4， 个数为 8， 其个数之比为 12 ，所以 代表 S2 ， 代表 Na 。 设晶胞边长为 a cm，则 a3 NA 478 a 3 478 NA 面对角线为 2 3 478 NA cm 面对角线的 14为 24 3 478 NA cm 边长的 14为 14 3 478 NA cm 所以其最短距离为 ? 2
13、4 3 478 NA?2 ?14 3 478 NA?2 cm 34 3 478 NA cm。 3用晶体的 X射线衍射法对 Cu 的测定得到以下结果： Cu 的晶胞为面心立方最密堆积 (如下图 )，已知该晶体的密度为 9.00 gcm 3，晶胞中该原子的配位 数为 _； Cu 的原子半径为 _cm(阿伏加德罗常数为 NA，要求列式计算 )。 【 精 品教育资源文库 】 答案 12 24 3 4649.006.0210 231.2810 8 解析 设晶胞的边长为 a cm，则 a3 NA 464 a 3 464 NA 面对角线为 2a 面对角线的 14为 Cu 原子半径 r 24 3 4649.006.0210 23 cm1.2810 8cm。 考点三 四种晶体的性质与判断 1四种晶体类型比较 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多易 溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶
