化學(xué)竟賽晶 體 結(jié) 構(gòu)

K2Cr2O7晶體KNO3晶體1晶體的類型與性質(zhì)

2一、離子晶體

強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。

屬于離子晶體物質(zhì)構(gòu)成粒子：例如:

Na2ONa2O2KOHNaOHNaClCsClK2SO4NH4Cl

陰陽(yáng)離子相互作用：離子鍵離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。.3無(wú)單個(gè)分子存在。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。水溶液或者熔融狀態(tài)下均導(dǎo)電。強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類。

3.離子晶體的特點(diǎn)4Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食鹽(晶體)的形成——以離子鍵結(jié)合返回5Na+食鹽的晶體結(jié)構(gòu)圖Cl-6Na+Cl-123546可見：在NaCl晶體中，鈉離子、氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體。每個(gè)鈉離子周圍同時(shí)吸引著6個(gè)氯離子，每個(gè)氯離子也同時(shí)吸引著6個(gè)鈉離子。2354617CsCl晶體89

根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的方法。在晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單位叫晶胞。10有1/8屬于該晶胞有1/4屬于該晶胞有1/2屬于該晶胞完全屬于該晶胞11A:B:C=1:1:3ACB12確定化學(xué)式ABA2B13ABAB14ABA2BC2C15小結(jié)：

立方體晶胞中各位置上粒子總數(shù)的計(jì)算方法分別是：頂角上的粒子總數(shù)=1/8×頂角粒子數(shù)棱上的粒子總數(shù)面心上的粒子總數(shù)=1/4×棱上粒子數(shù)=1/2×面心粒子數(shù)體心上的粒子總數(shù)=1×體心粒子數(shù)16

在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答：

(1)在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個(gè)?

(2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個(gè)數(shù)比是多少?17研究離子晶體，?？疾煲砸粋€(gè)離子為中心時(shí)，其周圍不同距離的離子對(duì)它的吸引或排斥的靜電作用力。設(shè)氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為d，以鈉離子為中心，則：

(1)第二層離子有

個(gè)，離中心離子的距離為

d，它們是

離子。

(2)已知在晶體中Na＋離子的半徑為116pm，Cl－離子的半徑為167pm，它們?cè)诰w中是緊密接觸的。求離子占據(jù)整個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。

(3)納米材料的表面原子占總原子數(shù)的比例極大，這是它的許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數(shù)的百分比。

(4)假設(shè)某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長(zhǎng)為氯化鈉晶胞邊長(zhǎng)的10倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比。18二、原子晶體原子間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。金剛石、單晶硅、碳化硅、二氧化硅等。

屬于原子晶體物質(zhì)原子晶體的特點(diǎn)晶體中無(wú)單個(gè)分子存在。SiO2是化學(xué)式不是分子式，Si和O原子個(gè)數(shù)比1∶2。熔沸點(diǎn)很高，硬度很大，難溶于一般溶劑。不導(dǎo)電。19金剛石的晶體結(jié)構(gòu)20金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型21二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)二氧化硅中Si－O鍵夾角為109☉28‘22SiO2平面結(jié)構(gòu)SiO2最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？白球表示硅原子12個(gè)231.⑴金剛石晶體中的碳原子數(shù)與C-C化學(xué)鍵數(shù)的比是

。

⑵nmolSiO2中含有的Si—O鍵為

mol

242．如圖所示，晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體的原子晶體，其中含有20個(gè)等邊三角形和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有一個(gè)原子，觀察圖形回答：這個(gè)基本單元由

個(gè)硼原子組成，鍵角是

，共含有

個(gè)B—B鍵。1260o3025三、分子晶體分子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合成的晶體。

分子間作用力：把分子聚集在一起的作用力。又稱范德瓦耳斯力。分子間作用力的特點(diǎn)比化學(xué)鍵弱得多，它對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有影響。鍵能一般為:120kJ/mol~800kJ/mol分子間作用力約幾個(gè)~數(shù)十個(gè)kJ/mol26

對(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，其熔沸點(diǎn)也越高。一般規(guī)律：分子晶體的特點(diǎn)有單個(gè)分子存在；化學(xué)式就是分子式。熔沸點(diǎn)較低，硬度較小。固態(tài)和熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電。27

稀有氣體、多數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬氫化物、多數(shù)非金屬氧化物、含氧酸、部分鹽類、大多數(shù)有機(jī)物等。

屬于分子晶體物質(zhì)例如:HeI2

C60

H2OCO2

H2SO4

AlCl3

C12H22O11

28HFδ+δ-HFδ-δ+HFδ-δ+

氫鍵

29水分子間形成的氫鍵30氫鍵的基本特征

它比化學(xué)鍵弱而比分子間作用力強(qiáng)，其鍵能約在10~40kJ·mol-1。

是一種存在于分子之間也存在于分子內(nèi)的作用力。氫鍵的形成條件表示方法：在形成氫鍵的兩原子間用·

·

·

表示分子中有氫原子和得電子能力強(qiáng)的原子。如：N、O、F31

除了分子間氫鍵外，還有分子內(nèi)氫鍵。例如，硝酸的分子內(nèi)氫鍵使其熔、沸點(diǎn)較低。32干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖(一)返回33干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖(二)返回可見:每個(gè)二氧化碳分子周圍有

個(gè)二氧化碳分子123435石墨的晶體結(jié)構(gòu)圖36層間為分子間力37

同一層：C－C鍵長(zhǎng)為142pm，C原子與周圍三個(gè)C原子形成共價(jià)鍵，鍵角為1200。層與層間：距離為340pm，靠分子間力結(jié)合起來(lái)。石墨晶體既有共價(jià)鍵，又有分子間作用力，是過(guò)渡型或混合型晶體。38石墨晶體中每一層為正六邊形的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),則每個(gè)正六邊形占有多少個(gè)碳原子?多少個(gè)C-C鍵?39石墨為什么很軟？

石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是以分子間作用力相結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以硬度很小。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同層碳原子之間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，所以熔沸點(diǎn)很高。石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高？40四、金屬晶體

通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用形成的晶體。

金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用就是金屬鍵

金屬晶體容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有金屬光澤等41

金屬導(dǎo)電的原因：

在金屬晶體中，存在著許多自由電子，這些自由電子的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有方向的，但在外加電場(chǎng)的條件下自由電子就會(huì)發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)，因而形成電流，所以金屬容易導(dǎo)電。金屬晶體的結(jié)構(gòu)與金屬性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系42金屬的延展性自由電子+金屬離子金屬原子外力+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++43金屬導(dǎo)熱的原因

金屬容易導(dǎo)熱，是由于自由電子運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子發(fā)生碰撞，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，從而使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。44金屬晶體中粒子的排列方式常見的有三種：體心立方堆積面心立方密堆積六方密堆積45體心立方晶胞中金屬原子的空間利用率()

(2)原子半徑r與晶胞邊長(zhǎng)a

的關(guān)系：

勾股定理：2a

2+a

2=(4r)2

底面對(duì)角線平方垂直邊長(zhǎng)平方斜邊平方

得：(3)

=晶胞含有原子的體積/晶胞體積100%

=(1)計(jì)算每個(gè)晶胞含有幾個(gè)原子:1+8×1/8=246面心立方晶胞的空間利用率晶胞邊長(zhǎng)為a，原子半徑為r.據(jù)勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每個(gè)面心立方晶胞含原子數(shù)目：

81/8+6?=48個(gè)頂點(diǎn)各1個(gè)原子，為8個(gè)晶胞共享；

6個(gè)面心，各1個(gè)原子，為2個(gè)晶胞共享.%=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%47四種晶體類型及性質(zhì)的比較晶體類型構(gòu)成的微粒微粒間的作用含化學(xué)鍵情況熔化需克服的作用固體導(dǎo)電情況熔化時(shí)導(dǎo)電情況離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子、自由電子離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力

(氫鍵)金屬鍵一定有離子鍵，可能有共價(jià)鍵含有極性鍵或非極性鍵含有共價(jià)鍵或不含任何化學(xué)鍵金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力金屬鍵不導(dǎo)電除半導(dǎo)體外不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電除半導(dǎo)體外不導(dǎo)電48晶型的判斷1．從組成上判斷(僅限于中學(xué)范圍)：化合物有無(wú)活潑金屬或銨根(有，則多為離子晶體)是否屬于四種常見的原子晶體是否為金屬單質(zhì)

以上皆否定，則多數(shù)是分子晶體2．從性質(zhì)上判斷：熔沸點(diǎn)和硬度(高：原子晶體；中：離子晶體；低：分子晶體)熔融狀態(tài)的導(dǎo)電性(導(dǎo)電：離子晶體)

49已知下列晶體的熔點(diǎn)：NaCl801℃AlF31291℃

AlCl3190℃BCl3107℃Al2O3

2045℃

CO2-56.6℃SiO21723℃

據(jù)此判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A．元素和鋁組成的晶體中有的是離子晶體

B．以上給出的物質(zhì)中只有BCl3和CO2是分子晶體

C．同族元素的氧化物可以形成不同類型的晶體

D．不同族元素的氧化物可以形成相同類型的晶體B50

熔沸點(diǎn)的比較：1．同種晶體：相互作用越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高。離子晶體：離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，

離子鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)

量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高(如分子間形成氫鍵，則熔沸點(diǎn)更高)原子晶體：原子半徑越小，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高金屬晶體：主族金屬陽(yáng)離子電荷數(shù)越多，離子半徑越小，金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高512．不同種晶體：原子晶體>離子晶體>分子晶體

金屬晶體可高可低

3．常溫下物質(zhì)的狀態(tài)：固態(tài)>液態(tài)>氣態(tài)52下列各物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是()

A．O2、I2、Hg、MgCl2

B．CO2、KCl、NaCl、SiO2

C．Na、K、Rb、Cs

D．H2O、H2S、H2Se、KCl53三種典型的離子晶體NaCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：面心立方(紅球－Na+,綠球－Cl-)有關(guān)晶體的計(jì)算配位比：6:654CsCl型晶胞中離子的個(gè)數(shù)：(紅球－Cs+,

綠球－Cl-)簡(jiǎn)單立方配位比：8:855晶胞中離子的個(gè)數(shù)：ZnS型(立方型)面心立方(紅球－Zn2+,

綠球－S2-)配位比：4:4564.1996年諾貝化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:①C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵;②C60分子只含有五邊形和六邊形;③多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理:

頂點(diǎn)數(shù)＋面數(shù)－棱邊數(shù)＝2

據(jù)上所述,可推知C60分子有

12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:57(1)固體C60與金剛石相比較,熔點(diǎn)較高者應(yīng)是______,理由是:_______________.

(2)試估計(jì)C60跟F2在一定條件下,能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)

，并簡(jiǎn)述其理由：

。

(3)通過(guò)計(jì)算，確定C60分子所含單鍵數(shù)。

C60分子所含單鍵數(shù)為_______________.

(4)C70分子也已制得,它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C60同樣考慮而推知.通過(guò)計(jì)算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目.C70分子中所含五邊形數(shù)為_____,六邊形數(shù)為______。585.NiO晶體為NaCl型結(jié)構(gòu),將它在氧氣中加熱,部