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第十三章物质结构与性质(选考)第3讲晶体结构与性质基础盘点一、晶体的常识1．晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒排列结构微粒排列自范性熔点性质特征异同表现间接方法看是否有固定的二者区别方法科学方法对固体进行实验周期性有序无序固定不固定各向异性各向同性X射线衍射熔点有无2.晶体结构的堆积模型(1)配位数在密堆积中，一个原子或离子周围所称为配位数。(2)堆积的类型等径圆球的密堆积等径圆球在一列上进行紧密堆积的方式只有种，即所有的圆球都在排列。邻接的原子或离子的数目1一条直线上等径圆球在一个平面上进行最紧密堆积排列也只有种，即只有当每个等径圆球与周围其它个球相接触时，才能做到最紧密堆积，这样形成的层称为密置层。密置双层也只有种形式。在密置双层的基础上再堆积第三层时，紧密堆积的方式有两种：一是，用符号“…ABAB…”表示；二是，用符号“…ABCABC…”表示，其中金属镁属于最密堆积，金属铜属于最密堆积。六方11六方最密堆积面心立方最密堆积六面心立方3．晶胞(1)概念描述晶体结构的基本单元。(2)特征①无隙：相邻晶胞之间没有。②并置：所有晶胞都是排列、相同。4．晶格能(1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：。任何间隙平行取向kJ/mol(2)影响因素①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越。②离子的半径：离子的半径越，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越，且熔点越，硬度越。大小稳定高大分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子粒子间的相互作用力硬度有的，有的熔、沸点有的，有的溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多数易溶于水等极性溶剂分子原子金属阳离子、自阴、阳离子分子间作用力共价键金属键离子键较小很大很大很小较大较低很高很高很低较高二、四种晶体的比较由电子类型比较导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)特别提醒(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℃。(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℃。考点精讲考点一晶体类型的判断1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。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)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、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)离子晶体溶于水的溶液及熔融状态时能导电。(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移动的离子，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离子晶体硬度较大或硬而脆。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。注意：①常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。②石墨属于混合键型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10m)短，所以熔、沸点高于金刚石。③AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190℃)。④合金的硬度比成分金属大，熔、沸点比成分金属低。例1现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶体：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶体：2300℃K：64℃HBr：－89℃RbCl：718℃二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：－51℃CsCl：645℃据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于______________；(4)D组晶体可能具有的性质是__________(填序号)。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaClKClRbClCsCl，其原因为_________________。解析通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。答案(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)r(K＋)r(Rb＋)r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高规律方法在具体比较晶体的熔、沸点高低时，应先弄清晶体的类型，然后根据不同类型晶体进行判断，但应注意具体问题具体分析。即时巩固1有关晶体的下列说法中正确的是()A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．冰熔化时水分子中共价键发生断裂D．氯化钠熔化时离子键未被破坏解析晶体中分子间作用力越大，其熔、沸点越高；分子内化学键的键能越大，分子越稳定，A错；原子晶体中共价键越强，其熔点越高，B正确；冰熔化时分子间作用力受到破坏，水分子中共价键未发生断裂，C错；氯化钠晶体熔化时离子键被破坏，D错。答案B考点二晶体熔、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、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。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：金刚石石英碳化硅硅。3．离子晶体一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，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、沸点反常得高。如H2OH2TeH2SeH2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4，F2Cl2Br2I2。(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。(4)同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3(5)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。。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，LiNaKRbCs。注意：①金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，如汞、镓、铯等熔点很低。②金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如金属晶体Na晶体的熔点(98℃)小于分子晶体AlCl3晶体的熔点(190℃)。例2下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是()A．金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅B．CI4CBr4CCl4CH4C．MgOH2OO2Br2D．金刚石生铁纯铁钠解析对于A选项，同属于原子晶体，熔沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅，错误；B选项，同为组成、结构相似的分子晶体，熔沸点高低要看相对分子质量大小，正确；C选项，对于不同晶体类型熔沸点高低一般为：原子晶体离子晶体分子晶体，MgO(H2O、O2、Br2)，H2O(Br2、O2)，Br2O2，错误；D选项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。规律方法不同类型的晶体，熔、沸点的高低一般是原子晶体离子晶体分子晶体，但比较时必须针对具体情况，具体问题具体分析。答案B即时巩固2NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是()物质①NaF②NaI③MgO离子电荷数112键长(10－10m)2.313.182.10A．①②③B．③①②C．③②①D．②①③解析对离子化合物而言，晶格能越大熔点就越高。一般说来，离子半径越小、所带电荷数越多，晶格能就越大。同时，化学键键长越长，化学键的键能就越低；反之，化学键键长越短，化学键的键能就越高。根据题给信息，比较得③、①、②熔点逐渐降低。答案B晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与4个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为109°28′(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与C—C键之比为1∶2考点三几种典型的晶体结构原子晶体SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有1个Si,4个“12O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小环上有12个原子，即6个O,6个Si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-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－例3(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，则该化合物的化学式__________。(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：____________________。(3)X＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶胞结构如图所示。X的元素符号是________，与同一个N3－相连的X＋有______个。解析(1)利用均摊法计算，该晶胞中N(Z)∶N(X)∶N(Y)＝1×1∶8×18∶12×14＝1∶1∶3，该化合物的化学式为ZXY3。(2)由于MgO晶体结构属于NaCl型，Mg2＋与O2－应交替排列，结合MgO晶胞图示，⑧应为黑色，并且黑球应为Mg2＋，白球为O2－。(3)X＋所含电子：2＋8＋18＝28，则X为29号铜元素。从图上看○少●多，结合X3N可知，○为N3－，以顶角上的○为中心，距离最近的X＋有3个。构成一个完整的三维空间需8个这样的立方体晶胞，则每个N3－周围有X＋：8×3×14＝6(个)(棱上原子为4个晶胞所共用)。答案(1)ZXY3(2