高中化学几种典型晶体结构分析 典型硅酸盐晶体结构模型分析表 【摘要】在高中化学选修3《物质结构》中，晶体结构的分析和计算是高考中的热点和重点，也是难点本文就高中化学中常见的晶体结构进行了分析和总结，使相关知识得以系统和条理，以便更好的掌握和应用 【关键词】高中化学；晶体结构；分析 在11年和12年新课标卷试题中，都考查了晶体结构的分析和计算，但这两年的的试题中晶体结构的得分比较低这引起了我的注意，于是我对相关高考试题进行了仔细的分析和研究，发现试题本身不是太难，知识并未超出教材和考纲，关键是学生存在相关的知识缺陷为了弥补和巩固学生的知识不足，我将高中化学中几种典型的晶体结构总结和分析如下： 一、原子晶体 1、金刚石是一种正四面体的空间网状结构每个C原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6个环，因此六元环中的平均C原子数为6× ＝ ，平均C—C键数为6× ＝ 1 C原子数:C—C键键数＝1:2；C原子数:六元环数＝1:2 2、二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插氧，即为SiO2晶体，则SiO2晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 最小环的平均Si原子个数：6× ＝ ；平均O原子个数：6× ＝ 1。
即Si : O＝ 1 : 2，用SiO2表示 在SiO2晶体中每个Si原子周围有4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子一个Si原子可形成4个Si—O键，1mol Si原子可形成4mol Si—O键 二、离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低离子的配位数分析如下： 1、氯化钠晶体中每个Na+周围有6个Cl－，每个Cl－周围有6个Na+，与一个Na+距离最近且相等的Cl－围成的空间构型为正八面体每个Na+周围与其最近且距离相等的Na+有12个 晶胞中平均Cl－个数：8× +6× ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12× ＝4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－） 2、氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8× ＝ 1 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－） 三、分子晶体 干冰晶体是一种立方面心结构，立方体的八个顶点及六个面的中心各排布一个CO2分子，晶胞是一个面心立方。
一个晶胞实际拥有的CO2分子数为四个（均摊法），每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子共有12个分子间由分子间作用力形成晶体每个CO2分内存在共价键，因此晶体中既有分子间作用力，又有化学键，但熔、沸点的高低由分子间的作用力决定，重要因素是相对分子质量，因此当晶体熔化时，分子内的化学键不发生变化 每个结构单元中含CO2分子数目为：8× + 6× ＝ 4 四、金属晶体 1、金属原子在 二维平面内的堆积方式 非密置层 密置层 2、金属原子的空间堆积方式 （1）简单立方堆积 堆积形式：简单立方 配位数：6 典型金属：钋（Po） 晶胞：立方体 空间利用率：52％ （2）体心立方堆积 堆积形式：体心立方 配位数：8 典型金属：钠、钾、铁 晶胞：立方 空间利用率：68％ （3）六方堆积 堆积形式：六方最密堆积 配位数：12 典型金属：锌、钛、镁 晶胞：六棱柱 空间利用率：74％ （4）面心立方堆积 堆积形式：面心里发最密堆积 配位数：12 典型金属：金、银、铜 晶胞：面心立方 空间利用率：74％ 五、石墨——混合型晶体 石墨晶体是层状结构，在每一层内有无数个正六边形，同层碳原子间以共价键结合，晶体中C—C的夹角为120℃,层与层之间的作用力为范德华力，每个C原子被六个棱柱共用，每六个棱柱实际占有的C原子数为2个。
每个正六边形拥有的C原子数为：6× ＝2 ；每个C原子平均形成 个共价键，C原子数与C—C键数之比为2 : 3 石墨的独特结构决定了它的独特性质，该晶体实际介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间，因此具有各种晶体的部分性质特点，是一种混合型晶体如熔点高、硬度小、能导电等 （责任编辑：李盼盼） 来稿日期：2022-05-16 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页。
