高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)：晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 課件

第24講

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)固基點(diǎn)1

晶體常識(shí)

四類(lèi)常見(jiàn)晶體的性質(zhì)1．晶體與非晶體

晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征原子在三維空間里呈周期性____序排列原子排列相對(duì)____序性質(zhì)特征自范性________熔點(diǎn)______________異同表現(xiàn)__________無(wú)各向異性二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的______科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行___________實(shí)驗(yàn)有無(wú)有無(wú)固定不固定各向異性熔點(diǎn)X射線衍射2．獲得晶體的途徑熔融態(tài)物質(zhì)凝固；氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華);溶質(zhì)從溶液中析出(結(jié)晶)。從熔融態(tài)結(jié)晶出來(lái)的硫晶體凝華得到的碘晶體從飽和硫酸銅溶液中得到的硫酸銅晶體固態(tài)液態(tài)氣態(tài)凝固凝華融化升華氣化液化(放熱)(放熱)(放熱)(吸熱)(吸熱)(吸熱)3.晶胞描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞習(xí)慣采用的晶胞都是平行六面體(三維)或平行四邊形(二維)晶體由晶胞“無(wú)隙并置”而成a=b=c

=

=

=90°a=b≠c

=

=

=90°a=b≠c

=

=90

=120°4.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子的

屬于這個(gè)晶胞(均攤法)1內(nèi)部：1面上：1/22134棱邊：1/4頂角：1/8（3）晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算——均攤法某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子的

屬于這個(gè)晶胞(均攤法)面上：1/2頂角：1/812面上：1/2127685頂角：1/8【思考】晶胞都是平行六面體嗎？六棱柱（六方）晶胞三棱柱晶胞X：6/12=1/2Y：6/4+3/6=2Z：11.計(jì)算下列晶胞中原子數(shù)目，確定化學(xué)式?；瘜W(xué)式：X2ZY4規(guī)律總結(jié)：晶體化學(xué)式的確定流程:觀察確認(rèn)粒子種類(lèi)→確定各粒子在晶胞中的位置→用均攤法求晶胞均攤各粒子的數(shù)目→求各粒子數(shù)目的最簡(jiǎn)比→確定化學(xué)式。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練

頂點(diǎn)：1/12內(nèi)部：1豎直(側(cè))棱：1/6水平(上下)棱：1/4正三棱柱結(jié)構(gòu)中粒子的計(jì)算方法位置頂角水平棱豎直棱面上內(nèi)部份額1/121/41/61/21六棱柱（六方）晶胞中粒子的計(jì)算方法位置頂角水平棱豎直棱面上內(nèi)部份額頂角：1/6豎直(側(cè))棱：1/3水平(上下)棱：1/4面上：1/2內(nèi)部11/61/41/31/212.納米材料的表面粒子數(shù)占粒子總數(shù)的比例很大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某硼鎂化合物的結(jié)構(gòu)如圖所示(六個(gè)硼原子位于內(nèi)部)，則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的百分比為(

)A．22%

B．70%

C．66.7%

D．33.3%一、共價(jià)晶體所有原子都以共價(jià)鍵相互結(jié)合形成三維的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體構(gòu)成粒子共價(jià)晶體原子粒子間的作用力共價(jià)鍵1.定義：典型的共價(jià)晶體：如金剛石、硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）和錫（Sn）等如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等③極少數(shù)金屬氧化物①某些單質(zhì)②某些含硅化物如剛玉(ɑ-Al2O3)固基點(diǎn)2

常見(jiàn)晶體的結(jié)構(gòu)模型109o28′，三維骨架鍵能：347.7kJ/mol（很大）鍵長(zhǎng)：154pm（很短）熔點(diǎn)很高：大于35000C

硬度最大：摩氏10度結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)金剛石109o28′①在晶體中每個(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)單鍵與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，成為正四面體。②晶體中C-C-C夾角為109°28'③最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，最多3個(gè)碳原子在同一平面。④每個(gè)碳原子被

個(gè)六元環(huán)共用。

金剛石12⑦在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)_______

⑤每個(gè)碳原子都采取_______;sp3雜化⑥晶體中每個(gè)C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵

中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為：1：（）=1：28⑧12g金剛石含有_____個(gè)C原子含有_____個(gè)C-C鍵NA2NA金剛石109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅②在SiO2晶體中，每個(gè)硅原子形成

個(gè)共價(jià)鍵；每個(gè)氧原子形成

個(gè)共價(jià)鍵；①在SiO2晶體中，每個(gè)硅原子與

個(gè)氧原子結(jié)合；每個(gè)氧原子與

個(gè)硅原子結(jié)合；在SiO2晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是

.

③在SiO2

晶體中，最小環(huán)為

元環(huán)。21：244212二氧化硅180o109o28′④每個(gè)十二元環(huán)中平均含有硅原子

1：41：2=6×1/12=1/2

硅原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之是

；氧原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是

。每個(gè)十二元環(huán)中平均含有Si－O鍵=12×1/6=2

⑤60g二氧化硅含有_____個(gè)Si原子含有_____個(gè)O原子含有_____個(gè)Si-O鍵NA2NA4NA二氧化硅二、分子晶體組成粒子：分子相互作用分子內(nèi)：共價(jià)鍵分子間：分子間作用力1.定義：只含有分子的晶體稱(chēng)為分子晶體。碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）CO2

分子：中心每個(gè)分子周?chē)?2個(gè)緊鄰的分子，分子間只存在范德華力分子密堆積2.結(jié)構(gòu)特征

利用冰晶體的結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征,每個(gè)H2O周?chē)袔讉€(gè)緊密相鄰的H2O？冰中１個(gè)水分子周?chē)校磦€(gè)水分子每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。分子非密堆積氫鍵具有方向性2.結(jié)構(gòu)特征只含分子的晶體低熔點(diǎn)、硬度小含有氫鍵的分子晶體具有更為特殊的物理性質(zhì)（熔沸點(diǎn)偏高、水溶性高、水的密度反常等）構(gòu)成分子密堆積如：干冰只有范德華力含有氫鍵分子之間分子非密堆積如：冰性質(zhì)結(jié)構(gòu)分子晶體小結(jié)三、離子晶體1.定義：由陰離子和陽(yáng)離子相互作用而形成的晶體，叫做離子晶體2.常見(jiàn)離子晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬的氧化物和過(guò)氧化物、大多數(shù)鹽三、離子晶體3.離子晶體的物理性質(zhì)具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)

一般說(shuō)來(lái)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。（1）每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)：

熔點(diǎn)：801oC、沸點(diǎn)：1413oC三、離子晶體NaCl三、離子晶體NaCl（2）配位數(shù)：一種離子周?chē)钹徑膸喾措姾傻碾x子數(shù)目每個(gè)Na＋周?chē)c之等距且距離最近的Cl－有____個(gè)。6它們所圍成的空間幾何構(gòu)型是：正八面體每個(gè)Cl-周?chē)c之等距且距離最近的Na＋有____個(gè)。6三、離子晶體NaCl（3）每個(gè)Na＋周?chē)c之等距且距離最近的Na＋有___個(gè)。每個(gè)Cl－周?chē)c之等距且距離最近的Cl－有____個(gè)。1212Cl－Na＋三、離子晶體CsCl(1)每個(gè)晶胞含銫離子、氯離子的個(gè)數(shù)：熔點(diǎn)：645oC、沸點(diǎn)：1290oC1個(gè)（2）配位數(shù)每個(gè)Cs＋周?chē)c之等距且距離最近的Cl－有____個(gè)。它們所圍成的空間幾何構(gòu)型是

。8正六面體每個(gè)Cl-周?chē)c之等距且距離最近的Cs+有____個(gè)。8三、離子晶體CsCl(3)每個(gè)Cs＋周?chē)c之等距且距離最近的Cs＋有

個(gè)。

每個(gè)Cl－周?chē)c之等距且距離最近的Cl－有

個(gè)。66三、離子晶體CsCl(2)配位數(shù):Zn2+:4;S2-:4。ZnS(1)粒子數(shù)：Zn2+:4;S2-:4。Ca2+F--(2)配位數(shù):Ca2+:8;F-:4。(1)粒子數(shù)：Ca2+:4;F-:8。CaF2四、混合型晶體——石墨晶體(1)石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是__________。(2)平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是___，C原子采取的雜化方式是_____。(3)在每層內(nèi)存在______鍵和類(lèi)似金屬鍵的作用力。能導(dǎo)電，晶體中每個(gè)C形成3個(gè)共價(jià)鍵，C的另一價(jià)電子在電場(chǎng)作用下可移動(dòng)，形成電流。(4)石墨C—C的鍵長(zhǎng)比金剛石C—C的鍵長(zhǎng)短，熔點(diǎn)比金剛石的____。范德華力2sp2共價(jià)高五、過(guò)渡型晶體——石墨晶體1．(2024·合肥模擬)有關(guān)晶體或晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是(

)A．在NaCl晶體中，距Cl－最近的Na＋形成正八面體B．在CaF2晶體中，每個(gè)晶胞平均含有4個(gè)Ca2+C．冰晶體中每個(gè)水分子與另外四個(gè)水分子形成四面體結(jié)構(gòu)D．該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EFD

[該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為E4F4，D錯(cuò)誤。]√2．已知金剛石的晶胞如圖。

六109°28′晶體類(lèi)型與性質(zhì)的比較晶體類(lèi)型原子晶體分子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成微粒原子分子金屬陽(yáng)離子和自由電子作用力共價(jià)鍵范德華力氫鍵金屬鍵離子鍵物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)很高很低差別較大較高硬度很大很小差別較大較大導(dǎo)電性無(wú)（硅為半導(dǎo)體）晶體不導(dǎo)電，

部分晶體水溶液導(dǎo)電導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，

水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電陰、陽(yáng)離子1．下列有關(guān)晶體類(lèi)型的判斷正確的是(

)ASiI4：熔點(diǎn)120.5℃，沸點(diǎn)271.5℃共價(jià)晶體BB：熔點(diǎn)2300℃，沸點(diǎn)2550℃，硬度大金屬晶體C銻：熔點(diǎn)630.74℃，沸點(diǎn)1750℃，晶體導(dǎo)電共價(jià)晶體DFeCl3：熔點(diǎn)282℃，易溶于水，也易溶于有機(jī)溶劑分子晶體√2.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：一些氧化物的熔點(diǎn)如表所示：氧化物

熔點(diǎn)/

1570280023.8

（1）解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

。

晶體熔、沸點(diǎn)比較的一般思路(1)不同類(lèi)型晶體(一般)：共價(jià)晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。(2)同種類(lèi)型晶體，晶體內(nèi)粒子間的作用力越大，熔、沸點(diǎn)越高。①離子晶體：一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。②共價(jià)晶體：原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。晶體熔、沸點(diǎn)比較的一般思路③分子晶體a．分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。

晶體熔、沸點(diǎn)比較的一般思路d．同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>④金屬晶體：一般來(lái)說(shuō)，金屬陽(yáng)離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na<Mg<Al。技法磨尖課（三）

與晶體相關(guān)的計(jì)算技法1

俯視圖與原子坐標(biāo)

面心12

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