晶体结构

选修3第三章晶体的结构与性质高三化学一轮复习考纲要求1.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2.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区别3.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一、晶体的特点（1）结构特性——晶体有自范性（条件之一是生长的速率适当）（2）晶体具有各向异性（强度、导热性、光学性质等）（3）晶体具有固定的熔点（4）能使X-射线产生衍射（最可靠的方法）能自发地呈现多面体外形的性质2、晶体形成的途径(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(1)熔融态物质凝固二﹑晶胞1、晶胞：晶体中最小的重复单元2、特点：习惯上采用的晶胞都是平行六面体。整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成.无隙并置3、晶胞中原子数目的计算—均摊法：•顶角：1/8•棱上：1/4•面上：1/2•体心：11．金刚石三、①在金刚石晶体中,C采取什么杂化方式？每个C与多少个C成键？形成怎样的空间结构？每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？每个碳原子被多少个六元环共有？②在金刚石晶体中，C原子个数与C—C键数之比为多少？③金刚石晶体中所有的C—C键长是否相等，键角是多少？思考④12克金刚石中C—C键数为多少？①在金刚石晶体中,C采取杂化，每个C与个C成键。每个碳原子周围紧邻的碳原子有个。②在金刚石晶体中，C原子个数与C—C键数之比为。⑤金刚石晶体中所有的C—C键长是否相等？键角是。金刚石晶胞④12g金刚石中C—C键数为。sp3441:22NA是109°28′③最小碳环由个碳原子组成且这些原子同一平面内。6不在⑥金刚石晶胞中包含有个碳原子。8SiO2晶胞①每个Si原子周围结合个O原子；同时，每个O原子跟个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1︰2的比例所组成的立体网状的晶体。②1molSiO2中含Si—O键。③最小的环是由个Si原子和个O原子组成的元环。且这些原子同一平面内。424mol6612④SiO2晶胞中包含有个Si原子个O原子。816不在SiO思考SiO⑤每个Si原子被————个十二元环共有，每个O原子被————个十二元环共有，每个Si-O键被————个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为————，拥有的O原子数为———，拥有的Si-O键数为———；12661/212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的个数为___。21.5石墨晶体1、石墨为什么很软（硬度小）？2、石墨的熔点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨为什么有导电性？4、石墨属于什么晶体？石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨为什么有导电性？4、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，所以石墨为混合晶体。P轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。晶体晶体结构晶体详解分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个C60、干冰、I2、O2C60的晶胞每个C60分子周围有12个紧邻的C60分子。C60的晶体结构足球烯有几个五边形？六边形？多少条棱？多少单双建？冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl(型)(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个。每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－晶体晶体结构晶体详解离子晶体CsCl(型)(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－晶体晶体结构晶体详解离子晶体CaF2型(1)每个Ca2＋周围等距且紧邻的F－有8个(2)每个F－周围等距且紧邻的Ca2＋有4个(3)每个晶胞中含4个Ca2＋和8个F－ZnS的晶胞①阳离子的配位数：②阴离子的配位数：③一个ZnS晶胞中含：444个Zn2+和4个S2-空间利用率：只有金属钋（Po）(1)简单立方堆积晶胞类型：简单立方体52％配位数：6实例：晶胞所含原子数：1金属晶体的4种堆积方式(2)体心立方堆积--钾型碱金属、Fe等晶胞类型：体心立方体68％配位数：8实例：空间利用率：晶胞所含原子数：21200平行六面体(3)六方最密堆积——镁型六方最密堆积——镁型Mg、Zn、Ti等晶胞类型：平行六面体74％配位数：12实例：空间利用率：晶胞所含原子数：2面心立方最密堆积分解图Cu、Ag、Au等晶胞类型：面心立方体74％配位数：12实例：空间利用率：(4)面心立方最密堆积—铜型晶胞所含原子数：4堆积方式晶胞类型空间利用率配位数实例面心立方最密堆积金属堆积方式简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方平行六面体体心立方立方体74%74%68%52％121286Cu、Ag、AuMg、Zn、TiNa、K、FePo知识梳理·题型构建题组一依据晶胞判断晶体类型1．下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是__________(请用相应的编号填写)。BC知识梳理·题型构建B题组二对晶胞结构的考查2．下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等的Na＋共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子3．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A属于________层，配位数是________；B属于________层，配位数是________。(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是______，平均每个晶胞所占有的原子数目是__________。(3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。钋位于元素周期表的第________周期第________族，元素符号是________，最外电子层的电子排布式是________。6s26p4非密置4密置661六ⅥAPo四．晶体的基本类型和性质比较类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体概念分子间靠分子间作用力结合而形成的晶体原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体结构构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间的作用力共价键金属键离子键类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体性质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，有的很低较高性质溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后能电离的导电一般不具有导电性（硅、锗是半导体）电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无常见晶体离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体大多数盐强碱某些金属氧化物金刚石、晶体硅、SiO2、晶体B、BN、SiC、Si3N4等金属单质、合金部分非金属单质部分非金属氧化物非金属氢化物酸绝大多数有机物混合型晶体（过渡型晶体）：石墨等知识梳理·题型构建深度思考深度思考√×××特别提醒(2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97℃，尿素的熔点为132.7℃。(1)原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710℃，MgO的熔点为2852℃。知识梳理·题型构建2．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_______________________________；(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_______________；(3)其中既含有离子键，又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________；(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________；(5)其中含有极性共价键的非极性分子是________________________；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_____________________。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是___________________________________。SiO2、SiCNaCl、Na2SNaOH、(NH4)2S(NH4)2SNa2S2CO2、CCl4、C2H2C2H2H2O21．晶体类型的判断(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键。②原子晶体的构成粒子是原子，粒子间的作用是共价键。③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的作用力为分子间作用力。④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。(2)依据物质的分类判断：①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。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)，气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③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化硅、二氧化硅等。④金属单质是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断：①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。②原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(4)依据导电性判断：①离子晶体水溶液及熔化时能导电。②原子晶体一般为非导体。③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。④金属晶体是电的良导体。(5)依据硬度和机械性能判断：①离子晶体硬度较大或略硬而脆。②原子晶体硬度大。③分子晶体硬度小且较脆。④金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。2．晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：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、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)原子晶体：由共价键形成的原子晶体中，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＞碳化硅＞硅。(3)离子晶体：一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键就越强，晶格能也就越大。其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2NaCl＞CsCl。(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、沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。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CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。(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：Na＜Mg＜Al。[特别提醒]上述总结的都是一般规律，具体比较时要具体问题具体分析，如MgO为离子晶体，其熔点(2852℃)高于原