高考化学 一轮复习 第十二章 第3讲 晶体的结构与性质 新人教

第38讲晶体结构与性质考点一晶体概念与结构模型[知识梳理]一、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X­射线衍射实验(1)熔融态物质凝固。

(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

(3)溶质从溶液中析出。

3．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

二、晶胞组成的计算——均摊法1．原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1n。

2．方法(1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算(2)非长方体晶胞中粒子数的计算视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占13。

三、常见晶体的结构模型晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构；(2)键角均为109°28′；(3)最小碳环由6个C原子组成且六个C原子不在同一平面内；(4)每个C参与4条C—C键的形成，含有1 molC的金刚石中，形成的共价键有2N A个SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；(2)每个正四面体占有1个Si，4个“12O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2，即1 mol SiO2中含有4N A个Si—O键；(3)最小环上有12个原子，即6个O和6个Si分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个冰每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键离子晶体NaCl型(1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个；(2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－CsCl型(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个；(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2金属晶体简单立方堆积典型代表Po，配位数为6，空间利用率为52%体心立方堆积典型代表Na、K、Fe，配位数为8，空间利用率为68%面心立方最密堆积典型代表Cu、Ag、Au，配位数为12，空间利用率为74%六方最密堆积典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为12，空间利用率为74%1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

B．图②和图③ D．只有图④
2．如图所示是某原子晶体 A 空间结构中的一个单元，A 与某物质 B 反 应生成 C，其实质是每个 A—A 键中插入一个 B 原子，则 C 物质的化学式 为( )
A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5
3．通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分 别如下图所示：
个 Cl－，配位
(3)晶格能。 ①定义：气态离子形成 1 mol 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 ，且熔点越 高 ，硬度 越大 。
5．晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”( × )
6．具有规则几何外形的固体一定是晶体( × )
应|用|微|提|升 对点微练一 晶体结构分析 1．下图是从 NaCl 或 CsCl 晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中 属于从 NaCl 晶体中分割出来的结构图是( )
A．图①和图③ C．图①和图④
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晶胞
三、晶体的基本类型和性质比较
微助学 三条途径
获得晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3)溶质从溶液中析出。
我的警示 1．具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃； 2．晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不 一定是最小的“平行六面体”； 3．原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为 1 710 ℃， MgO 的熔点为 2 852 ℃。
晶体结构的相关计算
1．晶胞质量＝晶胞占有的微粒的质量＝晶胞占有的微粒数×NMA。

有的很低
溶解性
相似相溶
难溶于任 何溶剂
常见溶剂 难溶
大多易溶 于水等极
性溶剂
一般不导
晶体 不导
导电、 电，溶于水 一般不具 电和热的 电，水溶液
传热性 后有的导 有导电性 良导体 或熔融态
电
导电
大多数非金 部分非金 金属氧化物
属单质、气态 属单质(如 物质 氢化物、酸、 金刚石、 金属单质 (如 K2O、 类别 非金属氧化 硅、晶体 与合金(如 Na2O)、强
A．BaTi8O12
B．BaTi4O6
C．BaTi2O4
D．BaTiO3
解析：选 D。Ba 在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti 处于
立方体的 8 个顶点，每个 Ti 为与之相连的 8 个立方体所共用，即
只有18属于该晶胞；O 处于立方体的 12 条棱的中点，每条棱为四
个立方体共用，故每个
O
只
有
1 4
考点二 四类晶体的组成和性质比较
1．四类晶体的比较
类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
比较
构成 粒子
分子
原子
金属阳 离子 、自 阴、阳离子 由电子
粒子间 范德华力
的相互 (某些含氢 共价键 金属键 离子键
作用力 键)
硬度
较小
很大
有的很大， 较
大
有的很小
熔、沸点 较低 很 高
有的很高， 较高
由题意知，该晶胞中含有12个 XY2 或 Y2X，设晶胞的边长为 a
cm，则有 ρ a3NA＝12M，a＝ 3 2ρMNA，则晶体中两个距离最近的 X
之间的距离为
2
3
M 2ρNA
cm。

证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构 特点及组成并进行相关计算。
变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角 度动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。
晶体与晶胞
1．晶体与非晶体 结构特征
[知识梳理]
晶体
非晶体
结构微粒
结构微粒_无__序___排
__周__期__性__有__序__排列 列
晶体
原 子 晶 SiO2 体
晶体结构
晶体详解
(1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，
形成正四面体结构；
(2)每个正四面体占有 1 个 Si，4 个
“12O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2，即 1 mol SiO2 中含有_4_N_A_个 Si—O 键； (3)最小环上有__1_2_个原子，即 6 个
2.得到晶体的途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接__凝__固__(_凝__华__) _。 (3)溶质从溶液中析出。 3．晶胞 (1)概念：描述晶体结构的__基__本__单__元____。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有__任__何__间__隙____。 ②并置：所有晶胞都是_平__行___排列、_取__向___相同。
(4)[2017·高考全国卷Ⅲ，35(5)]MgO 具有 NaCl 型结构(如图)， 其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a＝0.420 nm，则 r(O2－)为________nm。 MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a′＝0.448 nm，则 r(Mn2＋)为____________nm。
(5)在 CaF2 晶体中，每个 Ca2＋周围距离最近且等距离的 F－有 ________个；每个 F－周围距离最近且等距离的 Ca2＋有________ 个。