《2012高三高考化学一轮知识研习教程五单元晶体结构与性质选修3节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012高三高考化学一轮知识研习教程五单元晶体结构与性质选修3节（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、晶体的常识 1固体可分为晶体和非晶体两类 具有 的固体，叫晶体，不具有 的固体，叫非晶体。 得到晶体的三条途径是 ； ； 。,规则的几何外形,规则的几何外形,熔融态物质凝固,气态物质冷却，不经液态直接凝固(凝华),溶质从溶液中析出,晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现 的有序排列的宏观表象。非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。晶体具有自范性的条件之一是 。,周期性,晶体生长的速率适当,2晶体的特点 (1)晶体的外形和内部质点排列的 。 (2)晶体表现 。 (3)晶体的 。 (4)当单一波长的X射线通过晶体时，不同的晶体会得到不同的X射线衍射图谱。,高度有序性,各向异性,熔沸点固
2、定,3晶胞 (1) 叫做晶胞。 一般来说，晶胞都是平行六面体。但基本的结构单元只要有完全等价的顶点、完全等价的平行面和完全等价的平行棱，且能代表晶体的化学组成，都可当作晶胞对待。 (2)晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看成是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 无隙是指： 。 并置是指： 。,晶体结构的基本单元,相邻晶胞之间没有任何间隙,所有晶胞都是平行排列，取向相同的,(3)晶胞中粒子数的计算方法 晶胞任意位置上的一个原子A如果是被x个晶胞所共有，那么，属于该晶胞的就是1/x。以立方体晶胞为例：凡处于立方体顶点的微粒，同时为 个晶胞所共有，属于该晶胞的为 ；凡处于立方体棱上的微粒，同时为4个晶胞所
3、共有，属于该晶胞的为 ；凡处于立方体面上的微粒，同时为 个晶胞所共有，属于该晶胞的为 ；凡处于立方体体心的微粒，完全属于该晶胞。,8,1/8,1/4,2,1/2,二、四种常见晶体 1分子晶体中，分子内的原子之间以 结合，而相邻分子之间靠 相互吸引。原子晶体里，所有原子都以 相互结合，整块晶体是一个三维的 ，又称 。在金属晶体中，原子间以 相互结合。离子晶体是由 和 通过 结合而成的晶体。,共价键,分子间作用力,共价键,共价键网状结构,共价晶体,金属键,阳离子,阴离子,离子键,2(1)某些非金属单质，如硼、硅、锗等；某些非金属化合物，如碳化硅、氮化硼等；某些氧化物，如SiO2等，都属于 晶体。
4、(2)所有非金属氢化物，如水、H2S、NH3、HCl、CH4等，部分非金属单质如X2、O2、硫、N2、白磷、C60等，部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2等，几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3等，绝大多数有机物的晶体，都属于 晶体。,原子,分子,1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。,(3)晶格能 定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。 影响因素 a离子所带
5、电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。 b离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。,2原子晶体(金刚石和二氧化硅),金刚石中，CC键键长为154 pm，键角为10928，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2晶体(正四面体)中键角(OSi键)为10928，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。,3分子晶体(干冰) 每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。,4金属晶体 (1)金属键电子气理论 金属阳离子与自由电子间的强的相互作用。 (2)金属晶体的几种典型堆积模型,【思维深化】 在计算晶胞中微粒
6、个数过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均可使用均摊法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。,【案例1】 如图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨晶体结构中的某一种的某一部分。,(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)_，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_晶体。 (2)其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占有碳原子数平均为_个。 (3)其中代表NaCl晶体的是_，每个Na周围与它最接近且距离相等的Na有_个。,(4)代表Cs
7、Cl晶体的是_，它属于_晶体，每个Cs与_个Cl紧邻。 (5)代表干冰的是_，它属于_晶体，每个CO2分子与_个CO2分子紧邻。,【解析】 根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体的晶胞是简单的立方单元，每个Na与6个Cl紧邻，每个Cl又与6个Na紧邻，但观察与Na距离最近且距离相等的Na数目时要抛开Cl，从空间结构上看是12个Na，即x、y、z轴面上各有4个Na。CsCl晶体的晶胞由Cs、Cl分别构成立方结构，但Cs组成立方的中心有1个Cl，Cl组成立方的中心又镶入1个Cs，可称为“体心立方”结构。Cl紧邻8个Cs，Cs紧邻8个Cl。,【答案】 (1)D 4 原子 (2
8、)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8 (5)B 分子 12,【即时巩固1】 已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是( ) AZXY3 BZX2Y6 CZX4Y8 DZX8Y12,【答案】 A,【特别提醒】 四种晶体中只有分子晶体含分子；物质状态变化过程中，只有分子晶体化学键没有破坏。,【案例2】 有下列8种晶体：A.水晶、B.冰醋酸、C.氧化镁、D.白磷、E.晶体氩、F.氯化铵、G.铝、H.金刚石。用序号回答下列问题：,(1)属于原子晶体的化合物是_，直接由原子构成的晶体是_，直接由原子构成的分子晶体是_。 (2)由极性分子构成
9、的晶体是_，含有共价键的离子晶体是_，属于原子晶体的单质是_。 (3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_，受热熔化后化学键不发生变化的是_，需克服共价键的是_。,【解析】 做此类题一定要注意选项的“关键词”如(1)中属于原子晶体的化合物，则不能选H，因为金刚石为单质；直接由原子构成的晶体不仅有原子晶体，还要注意分子晶体中稀有气体的特殊性稀有气体为单原子分子；(2)中注意选项中的“定语”即关键词，如极性分子、含有共价键、单质等，只有注意到这些词，才能不犯低级错误。 【答案】 (1)A A、E、H E (2)B F H (3)G B、D、E A、H,【规律方法】 晶体类型的判断方法： 依据组
10、成晶体的晶格质点和质点间的作用判断。 离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。,依据物质的分类判断。 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机化合物(除有机盐外)是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳
11、化硅、二氧化硅等；金属单质与合金是金属晶体。,依据晶体的熔点判断。 离子晶体的熔点较高，常在数百至1 000余度；原子晶体熔点高，常在1 000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低的温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。,依据导电性判断。 离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。 依据硬度和机械性能判断。 离子晶体硬度较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。,【即时巩固
12、2】 有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下：,(1)晶体的化学式分别为：A_，B_，C_。 (2)晶体中微粒间的作用分别为：A_，B_，C_。,【解析】 由晶体的性质可知C为分子晶体，且能溶于水又与Ag生成白色沉淀，则应为HCl，其微粒间相互作用力为范德华力。A水溶液或熔融状态能导电则为离子晶体，又与Ag生成白色沉淀，则应为NaCl，其微粒间相互作用力为离子键。B由其性质可知应为原子晶体，由提供的元素推测B只能为金刚石，微粒间的相互作用力为共价键。 【答案】 (1)NaCl C(金刚石) HCl (2)离子键 共价键 分子间作
13、用力(或范德华力),1不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律 原子晶体离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，而汞、镓、铯等沸点很低。,2原子晶体 在原子晶体中，原子半径小的键长短、键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石石英碳化硅硅。 3离子晶体 一般来说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。,4分子晶体 (1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。 (2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、
14、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 (3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。,5金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。,【案例3】 在118号元素中，部分连号元素单质的熔点情况如图所示，试回答：,(1)c点代表的单质是_，其熔点高的主要原因是_。 (2)d所属的晶体类型是_，微粒间的作用力为 _。 (3)上述元素中形成的氢化物能形成氢键的是_。,【解析】 考查不同类型晶体与熔点的关系。 图中表示了11种连号元素单质的熔点情况。由于c点的熔点在3 000 以上，而相邻的d点的熔点很低，可推知c元素为碳元素，其单质可能为原子晶体。由此可知ak 依次为Be、B、C、N2、O2、F2、Ne、Na、Mg、Al、Si。c单质为金刚石，也可能是石墨(混合型晶体)，金刚石是原
