晶体的结构及性质分解

立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质一、晶体的常识1．固体可分为晶体和非晶体两类具有①_______________的固体，叫晶体，不具有②______________的固体，叫非晶体。得到晶体的三条途径是③_______________；④___________________________________；⑤________________。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现⑥_______的有序排列的宏观表象。非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。晶体具有自范性的条件之一是⑦__________________。规则的几何外形规则的几何外形熔融态物质凝固气态物质冷却，不经液态直接凝固(凝华)溶质从溶液中析出周期性晶体生长的速率适当立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质2．晶体的特点(1)晶体的外形和内部质点排列的⑧___________。(2)晶体表现⑨_________。(3)晶体的⑩___________。(4)当单一波长的X射线通过晶体时，不同的晶体会得到不同的X射线衍射图谱。3．晶胞(1)⑪___________________叫做晶胞。一般来说，晶胞都是平行六面体。但基本的结构单元只要有完全等价的顶点、完全等价的平行面和完全等价的平行棱，且能代表晶体的化学组成，都可当作晶胞对待。高度有序性各向异性熔沸点固定晶体结构的基本单元立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(2)晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看成是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。无隙是指：⑫_________________________。并置是指：⑬_________________________________。(3)晶胞中粒子数的计算方法晶胞任意位置上的一个原子A如果是被x个晶胞所共有，那么，属于该晶胞的就是1/x。以立方体晶胞为例：①凡处于立方体顶点的微粒，同时为⑭_个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑮___；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为⑯_个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑰___；③凡处于立方体面上的微粒，同时为⑱_个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑲___；④凡处于立方体体心的微粒，完全属于该晶胞。相邻晶胞之间没有任何间隙所有晶胞都是平行排列，取向相同的81/841/421/2立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质二、四种常见晶体1．分子晶体中，分子内的原子之间以①_______结合，而相邻分子之间靠②____________相互吸引。原子晶体里，所有原子都以③_______相互结合，整块晶体是一个三维的④_______________，又称⑤________。在金属晶体中，原子间以⑥_______相互结合。离子晶体是由⑦_______和⑧______通过⑨_______结合而成的晶体。2．(1)某些非金属单质，如硼、硅、锗等；某些非金属化合物，如碳化硅、氮化硼等；某些氧化物，如SiO2等，都属于⑩____晶体。共价键分子间作用力共价键共价键网状结构共价晶体金属键阳离子阴离子离子键原子立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(2)所有非金属氢化物，如水、H2S、NH3、HCl、CH4等，部分非金属单质如X2、O2、硫、N2、白磷、C60等，部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2等，几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3等，绝大多数有机物的晶体，都属于⑪____晶体。分子立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质考点一几种典型的晶体模型1．离子晶体(1)NaCl型在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(2)CsCl型在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(3)晶格能①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。②影响因素a．离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。③与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质2．原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石中，C—C键键长为154pm，键角为109°28′，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2晶体(正四面体)中键角(O—Si键)为109°28′，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质3．分子晶体(干冰)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质4．金属晶体(1)金属键——电子气理论金属阳离子与自由电子间的强的相互作用。(2)金属晶体的几种典型堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6钾型Na、K、Fe68%8立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞镁型Mg、Zn、Ti74%12铜型Cu、Ag、Au74%12立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。5.晶胞中微粒数目的计算计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1n属于这个晶胞。①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有18属于该晶胞；立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有14属于该晶胞；③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有12属于该晶胞；④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被3个六边形所共有，每个六边形占有1个碳原子的13。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【思维深化】在计算晶胞中微粒个数过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均可使用均摊法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【案例1】如图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨晶体结构中的某一种的某一部分。(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)______，其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(2)其中代表石墨的是________，其中每个正六边形占有碳原子数平均为________个。(3)其中代表NaCl晶体的是________，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。(4)代表CsCl晶体的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。【解析】根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体的晶胞是简单的立方单元，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，但观察与Na＋距离最近且距离相等的Na＋数目时要抛开Cl－，从立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质空间结构上看是12个Na＋，即x、y、z轴面上各有4个Na＋。CsCl晶体的晶胞由Cs＋、Cl－分别构成立方结构，但Cs＋组成立方的中心有1个Cl－，Cl－组成立方的中心又镶入1个Cs＋，可称为“体心立方”结构。Cl－紧邻8个Cs＋，Cs＋紧邻8个Cl－。干冰的晶胞也是立方体结构，但立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子也组成立方结构，彼此相互套入面的中心，每个CO2分子在三维空间里三个面各紧邻4个CO2分子，共12个CO2分子。金刚石的基本单元是正四面体，每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻另外3个碳原子，每个碳原子为三个六边形共用，即每个六边形占有1个碳原子的1/3，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×13＝2个。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【答案】(1)D4原子(2)E2(3)A12(4)C离子8(5)B分子12立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【即时巩固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，则下面表示该化合物的化学式正确的是()A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【解析】化合物的化学式确定的方法为均摊法。X处在正方体的八个顶点上，其个数为：8×18＝1；Y处在正方体的12条楞上，其个数为：12×14＝3；Z处在正方体的体心上，其个数为1。答案A立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质考点二晶体的基本类型和性质特点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作用力共价键金属键离子键立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质(续表)类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体性质密度较小较大有的很大，有的很小较大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，溶于水后有的导电一般不具有导电性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立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体物质类别及举例大多数非金属单质(P4、Cl2)、气态氢化物、酸(盐酸、硫酸)、非金属氧化物(SO2、CO2、SiO2除外)、绝大多数有机化合物(CH4，有机盐除外)一部分非金属单质(金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(SiC、SiO2)金属单质与合金(Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(K2O、Na2O)、强碱(KOH、NaOH)、绝大部分盐(NaCl)【特别提醒】四种晶体中只有分子晶体含分子；物质状态变化过程中，只有分子晶体化学键没有破坏。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【案例2】有下列8种晶体：A.水晶、B.冰醋酸、C.氧化镁、D.白磷、E.晶体氩、F.氯化铵、G.铝、H.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是______________。(2)由极性分子构成的晶体是____________，含有共价键的离子晶体是____________，属于原子晶体的单质是________。(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【解析】做此类题一定要注意选项的“关键词”如(1)中属于原子晶体的化合物，则不能选H，因为金刚石为单质；直接由原子构成的晶体不仅有原子晶体，还要注意分子晶体中稀有气体的特殊性——稀有气体为单原子分子；(2)中注意选项中的“定语”即关键词，如极性分子、含有共价键、单质等，只有注意到这些词，才能不犯低级错误。【答案】(1)AA、E、HE(2)BFH(3)GB、D、EA、H立体设计·走进新课堂选修3物质结构与性质【规律方法】晶体类型的判断方法：①依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断。离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点