【2019年整理】晶体的类型与性质

晶体的类型与性质一、四种晶体类型的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成的粒子粒子间的相互作用肯定有：可能有：分子间：分子内：特性熔沸点一般_____，部分_____溶解性导热性导电性固体熔融水溶液机械加工性质硬度一般_____，部分_____熔化后克服的作用溶于水后克服的作用典型实例大多数盐(NaCl、NH4Cl等)强碱(NaOH等)活泼金属氧化物(CaO、Na2O2)金刚石、晶体硅、SiO2、SiC、晶体B、BN等气体、多数非金属单质、酸、稀有气体、多数有机物(冰、干冰、I2、P4等)金属(Na、Mg、Al等)想一想1．离子晶体中有无共价键？举例说明。离子晶体熔化时，克服了什么作用？2．分子晶体中存在共价键，分子晶体熔化时，共价键是否被破坏？3．稀有气体的单质属于什么晶体？4．晶体微粒间的作用力只影响晶体的物理性质吗？举例说明研究晶体性质的一般思路。5．离子晶体在熔融状态下能导电，这与金属导电的原因是否相同？6．分子晶体的熔点一定低于金属晶体，这种说法对吗？为什么？二、四种晶体类型的判断1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断(1)若晶格质点是阴阳离子，质点间的作用是离子键，则该晶体是离子晶体。(2)若晶格质点是原子，质点间的作用是共价键，则该晶体是原子晶体。(3)若晶格质点是分子，质点间的作用是分子间作用力，则该晶体是分子晶体。(4)若晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键，则该晶体是金属晶体。2．依据物质的分类判断(1)金属氧化物、强碱、绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。(3)金刚石、晶体硅、碳化硅（SiC）、二氧化硅等是原子晶体。(4)金属单质与合金是金属晶体。3．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高。(2)原子晶体熔点高。(3)分子晶体熔点低。(4)金属晶体多数熔点高，部分较低。4．依据导电性判断(1)离子晶体溶于水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。(4)金属晶体是电的良导体。5．依据硬度和机械性能判断(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。(2)原子晶体硬度大。(3)分子晶体硬度小且较脆。(4)金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。三、物质熔沸点高低的比较规律物质熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部质点间的作用有关，其规律如下：(1)不同晶体类型的熔沸点高低规律一般为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。金属晶体的熔沸点有的很高（如钨），有的很低（如Hg）。(2)同属原子晶体可通过比较原子半径的大小确定熔沸点的高低，一般半径越小，熔沸点越高（原子半径越小，键长越______，键能越_____）。例如：金刚石（C—C）＞二氧化硅（Si—O）＞碳化硅（Si—C）＞晶体硅（Si—Si）(3)同属离子晶体离子所带电荷越高，离子半径越小，则离子键越强，熔沸点越高。例如：MgO＞CaONaCl＞KCl＞RbClCsCl(4)同属金属晶体金属阳离子所带电荷越高，半径越小，金属键越强，熔沸点越高。例如：Al＞Mg＞Na。(5)同属分子晶体分子间作用力越强，沸点越高。①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高。例如：I2＞Br2＞Cl2＞F2。②组成和构成不相似的物质，分子的极性越大，沸点越高。例如：CO＞N2。③同分异构体之间a．一般是支链越多，沸点越低。例如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。b．结构越对称，沸点越低。例如：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。④若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故沸点较高。例如：HF＞HI＞HBr＞HClH2O＞H2Te＞H2Se＞H2S⑤根据在相同条件下物质的状态不同，例如：固体＞液体＞气体S＞Hg＞O2P2O5＞H2O＞CO2五、离子晶体中的特例1．离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。2．离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，熔点是2800℃；而SiO2是原子晶体，熔点是1732℃，MgO的熔点高于SiO2的熔点。3．离子晶体中一定含离子键，可能含其他化学键，如NaOH、Na2O2、NH4Cl等。4．由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。六、用均摊法确定晶体的化学式均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。求晶体中粒子个数比的方法是：1．处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞；2．处于棱上的粒子，同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞；3．处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞；4．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。例如：右图晶体的一个晶胞中，有c粒子：112144个，有d粒子：1186482个；c∶d=1∶1，晶体的化学式为cd或dc。七、中学阶段需要掌握的几种晶体模型1．氯化钠晶体（离子晶体）在氯化钠晶体中：(1)与每个Na＋等距紧邻的Cl－有_______个，与每个Cl－等距紧邻的Na＋有______个。(2)与每个Na＋等距紧邻的Na＋有_____个，与每个Cl－等距紧邻的Cl－有______个。(3)每个氯化钠晶胞中独立占有______个Na＋，______个Cl－，即_______个NaCl。(4)Na＋与其等距紧邻的6个Cl－围成的空间构型为__________________。(5)晶胞边长a与离子半径（Nar、Clr）之间的关系为_____________________。(6)相距最近的两Na＋之间的距离为____________________，相距最近的两Cl－之间的距离为______________________。(7)NaCl晶体密度、NaCl的摩尔质量M与离子半径（Nar、Clr）之间的关系______________________________。2．氯化铯（离子晶体）在氯化铯晶体中：(1)与每个Cs＋等距紧邻的Cl－有______个，与每个Cl－等距紧邻的Cs＋有_______个。(2)与每个Cs＋等距紧邻的Cs＋有______个，与每个Cl－等距紧邻的Cl－有_______个。(3)每个氯化铯的晶胞中独立占有______个Cs＋，______个Cl－，即_______个CsCl。(4)晶胞边长a与离子半径（Csr、Clr）之间的关系____________。(5)CsCl晶体密度、CsCl的摩尔质量M与离子半径（Csr、Clr）之间的关系________________________________。3．干冰（分子晶体）在干冰的晶体中：(1)与每个CO2分子等距紧邻的CO2分子有_______个。(2)平均每个CO2晶胞中含________个CO2分子。(3)取晶体中4个CO2分子，形成一个最小的正方形，用笔描出该正方形。4．金刚石（原子晶体）在金刚石的晶体结构中：(1)每个碳原子与周围的4个碳原子形成四条碳碳单键，这5个碳原子形成的是_________结构。两条C—C键的夹角为10928'（类似甲烷）。(2)晶体中最小的环为6原子环，但6个碳原子不在同一平面上。5．二氧化硅（原子晶体）(1)晶体中重复单元是硅氧四面体，每个硅原子与4个氧原子相连，即每个氧原子又与2个硅原子相连，所以在SiO2的晶体中硅、氧原子个数比为_________。(2)在SiO2的晶体结构中最小环上有_______个原子。(3)每nmolSiO2晶体中，Si—O键数目为_________mol。6．石墨(1)石墨是一种混合型晶体，层内存在________键，层间以________________结合。(2)在层内每个C原子通过共价单键与另_______个C原子结构，构成正六边形。(3)同层内，每个正六边形实际占有________个C原子，平均每个正六边形占有______个C—C单键，其关系式为_________________________________________。思考：12g石墨晶体中正六边形数目有__________________个。【巩固练习A】1．(上海市高考题)下列物质的晶体中，不存在分子的是（）。A．二氧化硅B．二氧化硫C．二氧化碳D．二硫化碳2．(春季高考题)离子晶体不可能具有的性质是（）。A．较高的熔沸点B．良好的导电性C．溶于极性溶剂D．坚硬而易粉碎3．石英玻璃是将纯石英在1723℃高温下熔化，冷却后形成的玻璃体。关于石英玻璃的结构和性质的叙述中正确的是（）。A．石英玻璃属于原子晶体B．石英玻璃能抵抗一切酸的腐蚀C．石英玻璃的结构类似于液体D．石英玻璃能抵抗碱的腐蚀4．下列物质呈固态时必定是分子晶体的是（）。A．非金属氧化物B．非金属单质C．金属氧化物D．无机含氧酸5．(辽宁省测试题)下列物质属于原子晶体的化合物是（）。A．金刚石B．氧化铝C．二氧化硅D．干冰6．(全国高考题)下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（）。A．SO2和SiO2B．CO2和H2OC．NaCl和HClD．CCl4和KCl7．(上海市高考题)水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。有关玻璃态水的叙述正确的是（）。A．水由液态变为玻璃态，体积缩小B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀C．玻璃态是水的一种特殊状态D．玻璃态水是一种特殊的分子晶体8．自然界中，由下列各组元素形成的化合物中，既有原子晶体，又有分子晶体的是（）。A．HOSiB．CaHCC．HNOD．HClO9．(天津市高考理科综合题)关于氢键，下列说法正确的是（）。A．每一个水分子内含有两个氢键B．冰、水和水蒸气中都存在氢键C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致【巩固练习B】1．(2006年北京东城区二模)下列说法正确的是（）。A．含有非极性键的化合物其分子一定是非极性分子B．原子晶体中只存在非极性共价键C．冰是水分子通过氢键作用而形成的分子晶体D．若R的含氧酸的酸性大于Q的含氧酸的酸性，则非金属性R大于Q2．(2006年清华附中一模)下列关于晶体的说法正确的是（）。A．晶体中只要有阳离子就一定有阴离子B．离子晶体发生状态变化时需要克服离子键C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D．构成分子晶体的粒子一定含有共价键3．(2005年南通市一模)用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（）。A．乙烯和丙烯的混合物1.4g中含有0.1NA个碳原子B．6.8g熔融的KHSO4中含有0.1NA个阳离子C．23.4gNaCl晶体中含有0.1NA个如图所示的结构单元D．60g石英晶体中含有4NA个硅氧四面体4．(2005年南昌调研测试)下列有关性质判断正确的是（）。A．沸点：HBrHClB．熔沸点：CH3CH2BrC2H5OHC．熔点：LiNaKD．密度：氨水水5．(2004年高考上海卷)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6．(2005年高考上海卷)下列说法错误的是（）。A．原子晶体中只存在非极性共价键B．分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力C．金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D．离子晶体在熔化状态下能导电7．(2005年高考全国卷II)下列说法正确的是（）。A．常温常压下，只有一种元素的单质呈液态B．周期表中所有元素都是从自然界中发现的C．过渡元素不全是金属元素D．常温常压下，气态单质的分子都是由非金属元素的原子形成的8．(2006年1月海淀一中模拟)NaCl为六面体型晶体，若使离子间距扩大2倍，晶体密度