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1、晶体的类型与性质一知识要点1根据构成晶体的粒子种类及粒子之间的相互作用的不同，可以将晶体分成离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。在晶体结构中，构成晶体的粒子在晶体中是有规则排列的。由于构成粒子的不同以及粒子之间作用力的不同，导致不同类型的晶体具有不同的性质特点。归纳成下表：晶体类型构成粒子作用力物性特点离子晶体阴阳离子离子键熔沸点高、硬度大、质脆，能溶于水（极性溶剂），不导电原子晶体原子共价键熔沸点高、硬度大，难溶于水，分子晶体分子分子间力熔沸点低、一般质软，晶体不导电，溶于水后能电离则水溶液导电金属晶体金属离子、自由电子金属键一般熔沸点较高、质硬（少数质软），难溶于水（K、Na、Ca等与
2、水反应），导电2晶体类型的判别 一般根据成键类型和晶体的物理性质判断。凡是离子化合物形成的晶体，具有熔沸点高、硬度大、质脆、不导电的特点，属离子晶体。如：NaCl、KOH、MgSO4等。直接由原子构成，并以共价键结合形成空间网状结构，具有熔沸点高、硬度大、难溶于水的特性，属原子晶体。如：金刚石、单晶硅、二氧化硅、碳化硅等。通过分子间作用力结合而成的，具有熔沸点低、质软、不导电特性的晶体属分子晶体。在分子晶体中各原子以共价键结合，分子间则是以范德华力结合，所以分子晶体的熔沸点低，通常状态下为液体或气体。如：干冰、I2单质、冰醋酸等。金属原子之间通过金属键结合，具有导电导热延展性、一般熔沸较高、硬
3、度较大特性的晶体，属金属晶体。由于金属晶体中有自由电子存在，所以具有导电导热的特性。3化学键的强弱与物质性质的关系 离子晶体中，离子键键能的大小与离子的半径、离子所带的电荷数、离子的核电荷数有关，一般起决定作用的主要是离子半径的大小。离子半径小，阴、阳离子间的静电作用力大，离子键键能就大，离子晶体的熔沸点就高，硬度也大。原子晶体中共价键键能的大小与成键的原子半径有关，原子半径越小，键长越短，键能就越大，晶体的熔沸点就越高，硬度也就越大。分子晶体中分子与分子之间的作用力为范德华力，其能量较小。对于组成和结构相似的物质，其分子间的作用力随相对分子质量的增大而增大，熔沸点也随之增高。还与分子的极性有
4、关，分子极性大，分子间作用力大，熔沸点高。金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越大，其金属离子与自由电子间的作用力越强，金属的熔沸点就越高。4石墨晶体具有层状结构的特点，层内原子间以共价键的方式形成平面网状结构（相当于原子晶体），层与层之间以范德华力结合（相当于分子晶体），层与层间有自由电子存在，晶体具有导电性（相当于金属晶体），所以石墨是一种过渡性或混合型晶体。二、方法技能 1思想方法： 高考说明中要求考生“对原子、分子、化学键等微观结构有一定的三维空间想象能力”。晶体的空间构型是学习和理解晶体结构十分重要的一个方面，应用数学思想和数型结合的思维方式，在思考有关物质结构题目时，应用分析和综
5、合、比较和归纳的思考方法，充分应用学过的化学键、分子间力，结合立体几何知识，想象晶体中粒子在空间的排布方式，勾勒出晶体的整体结构。应用事物是相互联系的观点，从物质的结构，分析物质的性质。2技能方法： 通过观察分析典型的晶体模型（金刚石、SiO2、NaCl、干冰、石墨），掌握晶体中粒子在空间的排布，从构成晶体的粒子以及粒子间作用力不同，分析晶体的物性特点，利用立体几何、排列、组合的数学知识，解析晶体中粒子个数比。如果是原子晶体还可以解析粒子数与成键数之间的关系。利用晶体结构的知识，通过数理计算，解析晶体的密度、粒子间的距离或测定阿佛加德罗常数值。三范例讲解 例1已知BN与CC属等电子体物质，其结
6、构和性质均有很大的相似性。又知BN是一种新制的无机材料，则它的两种晶体中，一种是类似于_的空间网状结构晶体，可用作耐磨材料；另一种是类似于_的层状结构的混合型晶体，可用作润滑材料，在其晶体结构的每一层上最小的封闭环中有_个B原子，BN键的键角应为_。 目前BN可通过下列反应制得，请配平该反应。 Na2B4O7 + NH4Cl NaCl + B2O3 + BN +_ _思路分析：碳单质有两种晶体：一种是金刚石，碳原子以共价键结合形成空间正四面体网状结构，键能大,硬度大、熔沸点高；另一种为石墨晶体，层状结构，每一层中碳原子排列成平面正六边形，每个碳原子与其他三个碳原子以共价键结合，键角为120，每
7、一最小环有6 个碳原子组成，层与层之间以分子间作用力结合，因而容易滑动（可用作润滑剂）。BN与碳单质属等电子体，碳的晶体结构中C原子1/2被B原子替代，1/2被N原子替代，依据题中所给晶体的物理性质，推得BN应形成金刚石和石墨两种类型的晶体。在类似于石墨的晶体结构中，每一层上 CN 形成的最小环中有3个N原子和3 个B原子。BN键角为120待配平的是一缺项反应式，产物中缺氢，经分析知缺水，应先将缺少的产物水补上。然后配平化学方程式。解题快车道：一种是类似于金刚石结构的晶体，另一种是类似于石墨结构的混合型晶体，最小的封闭环中有3个B原子，BN键的键角应为120。配平的化学方程式：Na2B4O7
8、+ 2 NH4Cl 2NaCl + B2O3 + 2BN +4H2O 本题是一道结构信息题，在解答本题时应对所提供信息（等电子体、晶体的物理性质）的分析，联系碳的两种晶体的结构和性质，推断出BN的晶体类型。注意知识的迁移、联系、对比在解题中的应用。缺项配平应根据元素守恒定律，找出缺少的元素种类，根据化学反应的原理，推出缺项物质。例2已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压形成的固体，是外观像冰的甲烷水化物。（1）试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将发生什么变化？为什么？它的晶体是
9、分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？（2）已知每1 m3这种晶体能释放出164 m3的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设的合理均按正确论）。思路分析：（1）我们知道甲烷在常态下是气体，从海底取出的甲烷水合物是在高压下形成的，拿到地面将融化并放出甲烷气体。甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子通过共价键形成的小分子物质，水分子和甲烷分子之间主要靠范德华力结合，而水分子之间不仅存在范德华力，还存在氢键，所以甲烷水合物是分子晶体。（2）要求晶体中水与甲烷的分子比，在题给条件下，还需知道晶体的密度和甲烷气体的状态。解题快车道：假设甲烷的体积已折合成
10、标况下的体积，甲烷水合物晶体的密度与冰的密度相同，为1000kg/ m3，则 1m3 晶体的质量为 1 m31000kg/ m3 =1000 kg其中甲烷的物质的量 164 m322.4/k mol = 7.32 k mol 甲烷的质量为 7.32 k mol16kg/ k mol = 171.12 kg水的质量为 1000 kg171.12 kg = 828.88 kg水的物质的量为 828.88 kg18 kg/k mol = 46.05 k mol因此CH4：H2O = 7.32：46.05 = 1：6.3（分子比）以上计算是在自我假设的条件下得到的结果，只是答案之一。只要假设合理，可以
11、得到不同的结果。由此看出在解题的过程中，分析题意和抓住条件是至关重要的。例31996年诺贝尔奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体（如图所示），该结构的建立基于以下考虑：（1）C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；（2）C60分子中只含有五边形和六边形：（3）多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数棱边数 = 2据上所述，可推知C60分子中有12个五边形和20个六边形，C60分子所含的双键数为30。请回答下列问题：（1）固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是_，理由是：_（2）试估计C60跟F2在一定条件下能否发生反应生成
12、C60F60（填“可能”或“不可能”），并简述其理由：_（3）通过计算，确定C60分子所含单键数。C60分子所含单键数_（4）C70分子也已制得，它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。C70分子中所含五边形数为_，六边形数为_思路分析： 本题用获诺贝尔奖的素材为背景，考查物质结构知识，题给条件较充分，但四个小问由易到难，逐步加深，有一定的坡度，更有一定的难度。是一道入门容易上楼难的题。 （1）判断晶体熔沸点的高低，主要是依据晶体的类型。本质是粒子之间的作用力。金刚石是典型的原子晶体，熔沸点高硬度大，而固体C60应属分子晶体，熔沸点低，所以金刚
13、石的熔沸点比C60高。 （2）能否发生加成反应，要分析物质结构中是否含有不饱和键。C60分子中含有双键数为30，所以C60能与极活泼的F2分子发生加成反应。 （3）分析题意和结构图可知，C60分子中形成的化学键数应等于棱边数，每一个碳原子分别与另3 个碳原子成键（单键或双键）形成三条棱，每一个碳原子相当于形成1.5条棱，棱边数为：1.560 = 90，已知C60分子中含双键数为30，所以CC单键数为9030 = 60。本小题也可以由欧拉定理公式计算。 （4）在认识C60分子的基础上，通过知识的迁移和联系来解决C70的问题。解题快车道： （1）金刚石，因为金刚石是典型的原子晶体，熔沸点高硬度大，
14、而固体C60属分子晶体，熔沸点低，所以金刚石的熔沸点比C60高。（2）可能，因为C60分子含有30个双键，能与极活泼的F2分子发生加成反应生成C60F60。（3）C60分子中形成的化学键数等于棱边数，1/2（360）=90也可以由欧拉定理公式计算棱边数（即化学键数）60+（12+20）2 = 90C60分子中含单键数为 9030 = 60（4）设分子中有五边形数为X，六边形数为Y，每条棱边被两个多边形共用。则得： 1/2（5X+6Y）= 1/2（370） （化学键数即棱边数） 70+（X+Y）1/2 (370) = 2 （欧拉定理） 解得 X = 12 （五边形） Y = 25（六边形） 本题
15、是一道综合性和难度较大的题，解答时应充分利用题目所提供的信息，如C60分子中有12个五边形和20个六边形，C60分子中含有双键数为30，欧拉定理。抓住分子中键数与棱边数、碳数与成键数的关系，尤其是每一个碳原子与其他3个碳原子成键为何可以折算成每一个碳原子相当于形成1.5 个键（棱）。本题还可以继续求C70分子中碳碳双键的数目。 例4（1）中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最相邻的O2-的核间距离为a10-8cm，计算晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）.（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被N
