晶体结构与性质复习

晶体结构与性质复习丽泽中学高三化学组迷人的晶体世界知识要求1．分类（微粒、结合力）2．物理性质（熔、沸点，导电性等）3．结构①微粒关系；②化学式；③原子环4．计算（密度）1．离子晶体在性质上有什么特点，这些特点与其结构的关系？2．谈一谈你对NaCl、CsCl两种晶体结构的认识。3．原子晶体在性质上有什么特点，这些特点与其结构的关系？4．谈一谈你对金刚石、二氧化硅两种晶体结构的认识。5．分子晶体在性质上有什么特点，这些特点与其结构的关系是什么？6．谈一谈你对干冰晶体结构的认识。晶体的基本类型分类依据：构成晶体的粒子种类及粒子间的相互作用。离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体混合型晶体离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体混合型晶体晶体小结晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体微粒阴、阳离子分子原子金属阳离子自由电子作用力离子键分子间作用力共价键金属键硬度较大较小较大较大熔沸点较高低较高较高导电性溶于水或熔融态下均导电熔融态不导电不导电导电典型实例NaOH、AgCl、Na2O等HCl、Cl2、CO2、He、P4、S等金刚石、碳化硅、刚玉、晶体硅等金属、合金Cl-Na+晶胞是整个晶体中最小的结构重复单位，则NaCl晶体中每个晶胞中有Na+个。例1．NaCl是无色立方形晶体如下图。晶体中，每个Na+周围有个Cl–；每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+共有个。NaClCsCl熔点℃沸点℃80164514131290请你想想为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？金刚石晶体结构图在金刚石结构中，最小的环为元环。二氧化硅晶体结构6在二氧化硅晶体结构中，最小的环为元环。12二氧化碳的晶体结构图在干冰晶体中，与每个CO2分子等距离且紧邻的CO2分子有个。12分子间作用力怎样证明分子间存在作用力？说明了物质的分子间存在着作用力这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力。气态液态固态降温加压降温分子距离缩短分子距离缩短分子无规则运动分子有规则排列如右图所示，在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为___，每个C完全拥有C－C数为___。石墨中C－C夹角为120☉，C－C键长为1.42×10－10m层间距3.35×10－10m23练习：描述下列各组物质的熔、沸点变化规律，并说明其原因。A．CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH2CH3升高，分子量增大，分子间作用力增大。B．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4降低，支链多，分子间作用力减弱。C．HCl、HBr、HI升高，分子量增大，分子间作用力增大。D．NaF、MgF2、MgO升高，离子间作用力增强。E．Na、Mg、Al升高，金属阳离子与自由电子之间作用力增大。F．C、SiC、Si降低，共价键键能逐渐减小。下列关于晶体的说法中正确的是:A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低A下表提供了有关晶体的熔点：根据表中数据判断下列说法中错误的是：A.铝和非金属元素组成的晶体都是离子晶体B.只有BCl3和CO2是分子晶体C.同族元素的氧化物可以形成不同类型晶体D.不同族元素的氧化物可以形成同类型晶体晶体NaClAlF3AlCl3BCl3SO3CO2SiO2熔点ºC8011291190-10716.8-56.61723AB某离子晶体结构如图所示，X（●表示）位于立方体的顶点，Y（○表示）位于立方体的中心。该晶体的化学式应为A．XY2B．X2YC．X4YD．XY3答案：A方法小结位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其1/8。位于面心的微粒，晶胞完全拥有其1/2。位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其1/4。位于体心上的微粒，微粒完全属于该晶胞。(对于立方体结构)2001年报道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。下图示意的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A．MgBB．MgB2C．Mg2BD．Mg3B2答案：B单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。②已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。金刚石晶体硅晶体硼熔点382316832573沸点510026282823硬度107.09.5原子熔、沸点较高1260ºC练习：1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状多面体（如下图），该结构的建立基于以下考虑：①C60分子中每个碳原子只能跟相邻的3个碳原子形成化学键；②C60分子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分子有多少个五边形和多少个六边形？确定C60分子所含单、双键数。C60分子有12个五边形和20个六边形。通过计算，确定C60分子所含单、双键数。答案：单键60、双键30键数=1个五边形键数=1个六边形键数=1个C占有双键数=5×1/2=5/26×1/2=312×5/2+20×3=90双键数=60×1/2=301/2已知氧化镍（NiO）晶体结构与NaCl相同，Ni+与最邻近的O2－的核间距离为a×10－8cm，计算NiO晶体的密度。（NiO的摩尔质量为74.7g/mol）V=（2a×10-8）3cm3=8a3×10-24cm3m=ANmolg/7.74×4ρ=Vm=a024.17.743g/cm3以一个立方体为研究对象每个立方体的体积V=（2a×10-8）3cm3每个氧化镍微粒所占的体积=（2a×10-8）3÷4cm3每摩尔氧化镍的体积=（2a×10-8）3÷4×NA=1.024a3cm3ρ=74.7/1.024a3g/cm3以一摩尔氧化镍为研究对象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晶体中就存在如有图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。解法一:根据晶体电中性3×x+2×(97–x)=2×100答案:Ni3+:Ni2+=6:91为什么不能用十字交叉法？本题中，设1mol晶体时，Ni3+和Ni2+的x和y相加为0.97，因为有部分空缺存在，不能用通常的十字交叉法简单处理。解法二:也可由题意来进行数学计算。设1mol完美晶体因为xmol缺陷同时有2xmolNi3+取代了2xmolNi2+所以Ni3+个数2xmol，Ni2+个数（1-x-2x）mol2x+（1-x-2x）=0.97x=0.03Ni3+=0.06Ni2+=0.91答案:Ni3+:Ni2+=6:91判断晶体类型的依据——三看一看构成晶体的粒子（原子、离子、分子等）二看离子间的相互作用（离子键、共价键、金属键、分子间作用力）三看晶体的物理性质（硬度、熔点、沸点、导电性等）