全部晶体复习资料.docx

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全部晶体复习资料

一、离子晶体

1、概念：

离子间通过离子键形成的晶体

2、空间结构

以NaCl、CsCl为例来，以媒体为手段，攻克离子晶体空间结构这一难点

[针对性练习]

[例1]如图为NaCl晶体中取出一部分结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置（不考虑体积的大小）。

（1）若该立方体中心处是一钠离子，请将图中代表Na+的小圆用笔涂黑圆点，以完成NaCl晶体结构示意图。

分析这个立方体示意图中共有多少个“NaCl”单元？

（2）从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少个?

[解析]下图中心圆甲涂黑为Na+，与之相隔均要涂黑

（1）图中大立方体是由8个小立方体构成，由于顶点上的微粒是由八个相同的立方体共用、棱上的微粒是由四个相同的立方体共用、面上的微粒是由两个相同的立方体共用。

可如下计算立方体中钠离子、氯离子个数：

计算在该晶胞中含有Na+的数目。

在晶胞中心有1个Na+外，在棱上共有4个Na+，一个晶胞有6个面，与这6个面相接的其他晶胞还有6个面，共12个面。

又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共有，所以该晶胞独占的是12×1/4=3个.该晶胞共有的Na+为4个。

晶胞中含有的Cl-数：

Cl-位于顶点及面心处，每.个平面上有4个顶点与1个面心，而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞（本层4个，上层4个）所共有。

该晶胞独占8×1/8=1个。

一个晶胞有6个面，每面有一个面心氯离子，又为两个晶胞共有，所以该晶胞中独占的Cl-数为6×1/2=3。

不难推出，n（Na+）:

n（Cl-）=4:

4=1:

1。

所以图示立方体中共有4个“NaCl”单元。

化学式为NaCl。

（2）以中心Na+为依据，画上或找出三个平面（主个平面互相垂直）。

在每个平面上的Na+都与中心Na+最近且为等距离。

每个平面上又都有4个Na+，所以与Na+最近相邻且等距的Na+为3×4=12个。

3、离子晶体结构对其性质的影响

（1）离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱，而离子晶体的稳定性又取决于什么?

在离子晶体中，构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的，即都是阴、阳离子。

离子晶体发生三态变化，破坏的是离子键。

也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低，又决定了晶体稳定性的强弱。

（2）离子晶体中为何不存在单个的小分子?

在离子晶体中，阴、阳离子既可以看作是带电的质点，又要以看作是带电的球体，其中，阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子（只要空间条件允许的话）这种结构向空间延伸，即晶体多大，分子就有多大，晶体内根本不存在单个的小分子，整个晶体就是一个大分子。

4、离子晶体的判断及晶胞折算

（1）如何判断一种晶体是离子晶体

方法一：

由组成晶体的晶格质点种类分：

离子化合物形成的晶体一定为离子晶体。

方法二：

由晶体的性质来分：

①根据导电性：

固态时不导电而熔化或溶解时能导电的一般为离子晶体。

②根据机械性能：

具有较高硬度，且脆的为离子晶体。

（2）什么是晶胞?

如何由晶胞来求算晶体的化学式?

构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。

在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。

根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法？

①处于顶点上的离子：

同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞。

②处于棱上的离子：

同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞。

③处于面上的离子；同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞。

④处于体心的离子：

则完全属于该晶胞。

[学生练习]

题目：

在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答：

（1）在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?

（2）在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数化是多少?

[解析]由图看出，在每个钛离于的同层左、右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子，共有晶胞边长的6个钛离子。

至于同一晶胞中独占三元素粒子个数比，则从每种元素粒子是晶胞中的位置考虑。

Ca2+位于立方体的中央为一个晶胞所独占；钛离子位于晶胞的顶点上，为相邻两层8个晶胞所共有（左右、前后、上中下、左右前后4个而上下中相同重复共8个），而每个晶胞独占有8×1/8=1个。

氧离子位于棱上，在同一晶胞中，每个氧离子为同层的4个晶胞所共有，一个晶胞独占12×1/4=3个。

故氧、钙、钛的粒子数之比为3:

1:

1

[答案]63:

1:

1

5、总结

1．离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。

构成离子晶体的微粒是阳离子和阴离子。

离子晶体中，阳离子和阴离子间存在着较强的离子键，因此，离子晶体的硬度都较高，密度都较大，熔、沸点都较高。

2．不同离子晶体的比较。

离子晶体的熔、沸点和硬度等物理性质可根据离子晶体中的阴阳离子的半径和电荷数进行粗略地比较。

一般化学式与结构相似的离子晶体，阴、阳离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。

如：

氯化钾、氯化钠、氟化钠等三种离子的熔点高低顺序为：

KCl

氧化镁>氯化钠。

一、选择题

1．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（）

（A）溶于水（B）有较高的熔点（C）水溶液能导电（D）熔融状态能导电

2．下列物质中，含有极性键的离子化合是（）

（A）CaCl2（B）Na2O2（C）NaOH（D）K2S

3．Cs是IA族元素，F是VIIA族元素，估计Cs和F形成的化合物可能是（）

（A）离子化合物（B）化学式为CsF2（C）室温为固体（D）室温为气体

4．某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示（其中前后两面心上的B原子未能画出），晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为（）

（A）1:

3:

1（B）2:

3:

1（C）2:

2:

1（D）1:

3:

3

一、知识要点

1．分子间作用力

（1）分子间作用力____________；又称范德华力。

分子间作用力存在于__________之间。

（2）影响因素：

①分子的极性

②组成和结构相似的：

2．分子晶体

（1）定义：

________________________________。

（2）构成微粒_______________________________。

（3）粒子间的作用力：

________________________________

（4）分子晶体一般物质类别_____________________________

（5）分子晶体的物理性质_______________________________

二、要点点拨

1．结构对性质的影响：

构成分子晶体的粒子是分子，分子间以分子间作用力而结合，而分子之间作用力是一种比较弱的作用。

比化学键弱的多。

因此造成分子晶体的硬度小，熔、沸点低（与离子晶体相比较）。

分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的都是分子，不存在可以导电的粒子（阴、阳离子或电子），故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，可判断晶体为分子晶体。

2．氢键：

对于HF、H2O、NH3熔、沸点反常，原因在于三者都是极性分子（极性很强）分子间作用力很大，超出了一般的分子间作用力的范围（实属氢键）。

是介于分子间作用力和化学键之间的一种特殊的分子间作用力，因此，它们的熔、沸点反常。

3．空间结构：

分子晶体中的分子构成晶体时，一般也有自己的规律，并不象我们所想象的那样任意排列。

不同的物质，分子之间的排列方式可能不相同，在中学，我们只了解干冰中CO2分子的排列方式就可以了。

由干冰晶体求一个晶胞中CO2分子数目的方法同离子晶体。

4．影响分子间作用力的因素：

①分子的极性

②相对分子质量的大小。

这里所说的分子的极性，一般指极性特别强的，即第二周期的几种活泼非金属的氢化物：

HF、H20、NH3。

其他组成和结构相似物质分子间作用力的大小，则要看其相对分子质量的大小。

相对分子质量大的分子，其中一般存在原子序数比较大的元素，这些元素的原子体积一般比较大。

由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对偏移，从而使原子产生瞬时的极性，并且原子的体积越大，这种相对偏移也越大。

因此使分子间产生作用。

由于这种现象产生的分子间作用力一般比由于分子本身存在极性产生的作用要弱。

三、习题讲练（学生先练，教师再点拨）

[例1]共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是（）

（A）干冰（B）氯化钠（C）氢氧化钠（D）碘

[解析]干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。

NaCl是离子晶体只存在离子键。

NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O共价键。

碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。

故只有B符合题意。

[例2]在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是（）

（A）HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱

（B）NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低

（C）F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高

（D）H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点

[解析]HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。

NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低是它们的离子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。

F2、C12、Br2、I2为分子晶体。

熔、沸点逐渐降低由分子间作用力决定。

H2S与H2O的熔沸点高低由分子间作用力及分子的极性决定。

故选C、D。

[例3]

（1）PtCl2（NH3）2成平面立方形结构，它可以形成两种固体。

一种为淡黄色，在水中溶解度较小；另一种为黄绿色，在水中溶解度较大。

请在空格内分别画出这两种固体分子的几何构型图。

（1）淡黄色固体的分子构型是______；黄绿色固体的分子构型为________。

（1）

（2）

（2）试解释：

钠的卤化物比相应的硅的卤化物熔点高的多（如氯化钠和氯化硅）。

[解析]

（1）分子对称、无极性、颜色为淡黄色、难溶于水，因为是非极性分子。

分子不对称、有极性、颜色为黄绿色能溶于水、因为分子有极性。

（2）钠的卤化物比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与晶体的类型有关。

前者是离子晶体而后者为分子晶体，前者靠阴、阳离子相互作用比后者的范德华力大的多。

[例4]在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有___________个，在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有___________个CO2分子。

[解析]解答此题要求对干冰的晶体模型十分熟悉。

以右下角CO2分子研究对象：

与其紧邻的为面心上的3个CO2分子，而CO2分子被8个这样的立方体所共有，故有3×8=24。

又考虑到面心上的CO2被2个这个的立方体共有，故24/2=12个。

由CO2晶体模型分析得出，符合题意的最小正方形即模型的角对角面的一半，不难看出有4个CO2分于。

[答案]12个；4个。

四、总结

1．分子间通过分子作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。

构成分子晶体的微粒是分子。

分子晶体中，由于分子间作用力较弱，因此，分子晶体一般硬度较小，熔、沸点较低。

2．一般来说，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力随着相对分子质量增加而增大，物质的熔点、沸点也升高。

例如：

F2

3．组成相似的分子，极性分子的熔、沸点大于非极性分子，如：

SO2>CO2。

一、选择题

1．下列物质在变化过程中，只需克服分子间作用力的是（）

（A）食盐溶解（B）铁的熔化（C）干冰升华（D）氯化铵的“升华”

2．下列化学式能真实表示物质分子组成的是（）

（A）NaOH（B）SO3（C）CsCl（D）NaCl

3．最近科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C60，下列说法正确的是（）

（A）C60是一种新型的化合物

（B）C60和石墨都是碳的同素异形体

（C）C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体

（D）C60相对分子质量为720

4．当SO3晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是（）

（A）分子内化学键（B）分子间距离

（C）分子构型（D）分子间作用力

1.A2.B3.BD4.BD

第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体（三）

（一）基本知识点

1．原子晶体：

相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。

2．构成粒子：

______________；

3.粒子间的作用______________；

4．原子晶体的物理性质

熔、沸点__________，硬度___________；______________一般的溶剂；_____导电。

原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________

原子晶体的化学式是否可以代表其分子式______________。

为什么？

5．常见的原子晶体有____________________________等。

6．判断晶体类型的依据

（1）看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。

对分子晶体,构成晶体的微粒是______________，微粒间的相互作用是___________；

对于离子晶体，构成晶体的是微粒是______________，微粒间的相互作__________键。

对于原子晶体，构成晶体的微粒是_______，微粒间的相互作用是___________键。

（2）看物质的物理性质（如：

熔、沸点或硬度）。

一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是________晶体>_______晶体>_______晶体。

原子晶体、离子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多

（二）重点点拨

1．晶体

晶体是指具有规则几何外形的固体。

其结构特征是其内的原子或分子在主维空间的排布具有特定的周期性，即隔一定距离重复出现。

重复的单位可以是单个原子或分子，也可以是多个分子或原子团。

重复的单位必须具备3个条件，化学组成相同，空间结构（包括化学键）相同，化学环境和空间环境相同。

2．晶胞的概念

在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。

晶胞在三维空间无限地重复就产生了宏观的晶体。

可以说，晶体的性质是由晶胞的大小，形状和质点的种类（分子、原子或离子）以及它们之间的作用力所决定的。

4．各类晶体主要特征

类型

比较

离子晶体

原子晶体

分子晶体

构成晶体微粒

阴、阳离子

原子

分子

形成晶体作用力

离子键

共价键

范德华力

物理性质

熔沸点

较高

很高

低

硬度

硬而脆

大

小

导电性

不良（熔融或水溶液中导电）

绝缘、半导体

不良

传热性

不良

不良

不良

延展性

不良

不良

不良

溶解性

易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂

不溶于任何溶剂

极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂中

典型实例

NaOH、NaCl

金刚石

P4、干冰、硫

在离子晶体、原子晶体均不存在分子，因此NaCl、SiO2等均为化学式。

只有分子晶体中才存在分子。

（三）讲练（先练后讲）

[例1]下列的晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是（）

（A）SO2与SiO2B.C02与H2O（C）NaCl与HCl（D）CCl4与KCl

[解析]抓住晶体粒子的化学键去判断晶体类型这一关键进行对比。

如SO2与SiO2都是共价化合物，但是，晶体内的作用力是分子间作用力，SO2为分子晶体，而SiO2中硅与氧以共价键结合形成网状的原子晶体。

[答案]B

[例2]碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和S原子的位置是交替的。

在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）

（A）①③②（B）②③①（C）③①②（D）②①③

[解析]C与Si同为IVA族元素，它们的相似性表现在金刚石是原子晶体，硅晶体，碳化硅也是原子晶体。

从碳到硅原子半径逐渐增大，形成共价键的键能逐渐减弱。

可推断碳化硅应在Si与C之间。

三种原子晶体，空间结构相似，熔点决定于它们的键长与键能，故熔点从高到低分别是金刚石碳化硅、晶体硅。

[答案]A

[例3]下列晶体分类中正确的一组是（）

离子晶体

原子晶体

分子晶体

A

NaOH

Ar

SO2

B

H2SO4

石墨

S

C

CH3COONa

水晶

D

Ba（OH）2

金刚石

玻璃

[解析]从晶体中结构粒子的性质去判断晶体的类型。

NaOH、CH3COONa、Ba（OH）2都是通过离子键相互结合的离子晶体，纯H2S04，无H+，系分子晶体。

Ar是气体，分子间以范德华力相互结合为分子晶体，石墨是过渡型或混合型晶体，水晶Si02与金刚石是典型原子晶体。

硫的化学式以1个S表示，实际上是S8，气体时为S2，是以范德华力结合的分子晶体。

玻璃无一定的熔点，加热时逐渐软化，为非晶体，是无定形物质。

[答案]C

[例4]单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据

金刚石

晶体硅

晶体硼

熔点

>3823

1683

2573

沸点

5100

2628

2823

硬度

10

7.0

9.5

①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。

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____________。

[解析]①原子，理由：

晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体。

②每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点（B原子）有3/5×20=12个。

又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60°

[例5]1999年美国《科学》杂志报道：

在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断中不正确的是（）。

（A）原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度

（B）原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料

（C）原子晶体干冰的硬度大，可用作耐磨材料

（D）每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键

[解析]解答前，应先弄清命题者是要考查干冰的性质、还是要考查原子晶体的性质。

有的同学没有分析清楚这一点，认为是考查干冰的性质，因而造成错解。

通过“原子晶体干冰”来考测解题者对“原子晶体性质”的理解程度。

原子晶体硬度大、熔点和沸点高，所以A和C两种说法正确。

联想到二氧化硅晶体结构，可得出D说法也是正确的。

答案应选B。

（四）总结

1．相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于离子晶体。

2．构成原子晶体的微粒是原子。

原子间以较强共价键相结合，而且形成空间网状结构。

键能大。

原子晶体的熔点和沸点高。

3．同种晶体:

若同为原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高：

如金刚石>SiC>Si。

第三课时（原子晶体）针对性训练

1．下列晶体中不属于原子晶体的是（）

（A）干冰（B）金刚砂（C）金刚石（D）水晶

2．在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是（）

（A）2个（B）3个（C）4个（D）6个

3．下列各物质中，按熔点由低到高排列正确的是（）

（A）O2、I2、Hg（B）CO2、KCl、SiO2

（C）Na、K、Rb（D）SiC、NaCl、SO2

4．下列各晶体申琪中任御一个原子都被相邻的4个原子所包围；似共价键潞戒正四面体结构，并向空间伸展虞网状结构的是（）

（A）甲烷（B）石墨（C）晶体硅（D）水晶

5．在xmol石英晶体中，含有Si-O键数是（）

（A）xmol（B）2xmol（C）3xmol（D）4xmol

1.A2.D3.B4.C5.D

《总结》

1．四种基本晶体类型

分类

晶体质点间作用力

物理性质

熔化时的变化

代表物

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

2．四种基本晶体类型的判断方法

（1）从概念，物质分类上看，由__________组成，通过_________和_________强烈相互作用而形成的晶体为金属晶体。

构成晶体质点为_________，这些质点间通过_________间作用力，而形成的晶体为分子晶体。

共价化合物一般为_________晶体，但SiO2、SiC为_________晶体；离子化合物一定为_________晶体

（2）由晶体的物理性质来看

①根据导电性，一般地：

熔融或固态时都不导电的是_________晶体或_________晶体，熔融或固态都能导电的为_________晶体；固态时不导电，熔化或溶于水时能导电的一般为_________晶体；液态、固态、熔融都不能导电，但溶于水后能导电的晶体是_________晶体。

一种称为过渡型或混合型晶体是_________，该晶体_________导电

②根据机械性能：

具有高硬度，质脆的为_________晶体，较硬且脆的为_________晶体，硬度较差但较脆的为_________晶体，有延展性的为_________晶体。

③根据熔、沸点：

_________晶体与_________晶体高于_________晶体。

_________晶体熔沸点有的高，有的低。

3．典型晶体的粒子数

物质

晶型

重复单位几何形状

粒子数

NaCl

每个Cl-周围与它最近等距的Na+有______个

CsCl

立方体

每个Cs+（Cl-）等距的Cl-（Cs+）有______个

金刚石

最小环上有______个C原子

石墨

每个六边形独占______个C原子

SiO2

硅氧四面体

最小环上有______个原子

干冰CO2

面心立方

等距相邻有______个CO2分子

4．四种晶体熔、沸点对比规律

①离子晶体：

结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径小（或阴、阳离子半径之和越小的），键能越强的熔、沸点就越高。

如NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低。

离子所带电荷大的熔点较高。

如：

MgO熔点高于NaCl

②分子晶体：

在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大熔点也高。

如：

F2、Cl2、Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。

熔、沸点升高。

但结构相似的分子晶体，有氢键存在熔、沸点较高。

③原子晶体：

在原子晶体中，只要成键原子半径小，键能大的，熔点就高。

如金刚石、金刚砂（碳化硅）、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。

④金属晶体：

在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径越小，其熔、沸点也就越高。

如ⅢA的Al，ⅡA的Mg，IA的Na，熔、沸点就依次降低。

而在同一主族中，金属原子半