金刚石、二氧化硅——原子晶体

考点二五类常见晶体模型与晶胞计算(考点层次B→共研、理解、整合)1．典型晶体模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。

含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。

②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。

(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

②冰的结构模型中，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”。

(3)离子晶体①NaCl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－。

②CsCl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。

(4)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。

(5)常见金属晶体的原子堆积模型2.晶胞中微粒的计算方法——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1 n(3)图示：提醒：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，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有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。

3．几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C ．CaF 2(含4个Ca 2＋，8个F －) D ．金刚石(含8个C) E ．体心立方(含2个原子) F ．面心立方(含4个原子) 4．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a 3×ρ×N A ＝n×M，a 表示晶胞的棱长，ρ表示密度，N A 表示阿伏加德罗常数的值，n 表示1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示摩尔质量，a 3×ρ×N A 表示1 mol 晶胞的质量。

高中化学晶体结构与性质练习题学校:___________姓名：___________班级：_____________一、单选题1．下列关于晶体的结构，粒子间的相互作用的说法，正确的是（）A．分子晶体中只存在范德华力B．离子晶体中只存在离子键C．共价晶体中都存在极性键D．金属晶体中只存在金属键2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种微粒数之比是（）A．3：9：4 B．1：4：2 C．2：9：4 D．3：8：5 3．下列各组物质的晶体中，化学键类型和晶体类型均相同的是（）A．NH3和NH4Cl B．HCl和H2OC．KCl和K D．CO2和SiO24．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图象和文字。

有关其显示原理的叙述中，正确的是（）A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列B．移去电压后，液晶分子恢复到原来状态C．施加电场时，液晶分子恢复到原来状态D．移去电场后，液晶分子沿电场方向排列5．下列物质的晶体类型与其他几个不同的是（）A．Na2S B．MgCl2C．AlCl3D．Al2O36．下列说法中，错误的是（）A．只含分子的晶体一定是分子晶体B．碘晶体升华时破坏了共价键C．几乎所有的酸都属于分子晶体D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体7．美国某杂志曾经报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，有关原子晶体干冰的推断错误的是（）A．有很高的熔点和沸点B．易汽化，可用作制冷材料C．含有极性共价键D．硬度大，可用作耐磨材料8．化学用语是学习化学的工具和基础。

下列有关化学用语的说法或使用正确的是A．稀有气体的晶体，其组成微粒是原子，晶体中不存在分子间作用力B．核素C—12的原子组成符号为C，二氧化碳分子的结构式为O=C=OC．NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液：2MnO4－＋5NO2－＋6H＋＝2Mn2＋＋5NO3－＋3H2OD．表示氢气燃烧热的热化学方程式为：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6KJ/mol 9．铁元素形成的单质有三种晶胞的结构，如图所示，则下列说法正确的是（）A．铁元素基态原子M层上有8对成对电子BC．三种晶胞α、β、θ中铁原子的配位数之比为4:6:3D．将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体结构相同10．下列说法正确的是（）A．晶体一般都是透明的B．金刚石属于混合型晶体C．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验D．在[Cu(NH3)4]2+配离子中NH3与中心离子Cu2+结合的化学键是非极性键11．金属钛(Ti)与氮形成的某种化合物常被用作高温结构材料和超导材料。

怎样区分物质是由离子，原子还是分子构成的？
金属和非金属组成的物质一般是由离子构成的；金属单质是由原子构成的；由不同种非金属构成的物质中，酸是由分子构成的，还有一部分由原子构成的。

离子晶体，如金属和非金属或其他原子团、铵盐一般是离子构成的，大部分盐都是
原子晶体，如二氧化硅、氮化硅、金刚石、碳化硅、硅等由原子构成
分子晶体，如氯化铝（特殊）、非金属组成的（铵盐除外）大多数都是分子晶体
熔融状态下可导电的——由离子组成
水溶液状态下可导电，熔融状态下不导电的——由分子组成都不导电的——由原子组成
离子构成的（也叫离子化合物）有：NaCI、K2CO3、NaOH、NH4CI等，一般是含有金属阳离子（或NH4+）的化合物。

AICI3除外。

它们固体时都叫离子晶体。

分子构成的有：H2O、NH3〃H2O、CH4、CO2、HCI等，一般是除了离子化合物以外的化合物。

和H2、O2、He等大多数非金属单质。

它们固体时都叫分子晶体。

原子构成的有：SiO2、金刚石、SiC、AIN、Si3N4、BN等少数几个物质。

它们固体时都叫原子晶体。

几种常见晶体结构分析一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。

阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。

离子的配位数分析如下：离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。

1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个C l －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。

每个N a +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。

见图1。

晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14＝ 4 因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。

2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。

晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平均Cl －个数：8×18＝ 1。

因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。

二、金刚石、二氧化硅——原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。

每个C 原子以共价键与4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。

由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6×112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。

C 原子数: C —C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。

晶体结构与性质一、选择题1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是（）①二氧化硅和三氧化硫②氯化钠和氯化氢③二氧化碳和二氧化硫④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③B．④⑤⑥C．③④⑥D．①③⑤答案:C解析：①二氧化硅是原子晶体,含有共价键，三氧化硫属于分子晶体，含有共价键，晶体类型不同，故错误；②氯化钠属于离子晶体,含有离子键，氯化氢属于分子晶体，含有共价键，晶体类型和化学键不同,故正确；③二氧化碳属于分子晶体，含有共价键，二氧化硫属于分子晶体，含有共价键、晶体类型和化学键类型相同，故正确④晶体硅属于原子晶体，含有共价键，金刚石属于原子晶体，含有共价键，晶体类型和化学键类型相同,故正确；⑤晶体氖属于分子晶体,氖有单原子组成的分子，不含化学键，晶体氮属于分子晶体，含有共价键，化学键类型不同,故错误；⑥硫磺属于分子晶体，含有共价键，碘属于分子晶体，含有共价键，晶体类型和化学类型相同，故正确；综上所述，故选项C正确。

2．某晶体的一部分如图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是（）A．3∶9∶4B．1∶4∶ 2C．2∶9∶4D．3∶8∶4答案：B解析：选B。

A粒子数为6×错误!＝错误!；B粒子数为6×错误!＋3×错误!＝2;C粒子数为1；故A、B、C粒子数之比1∶4∶2。

3．下列分子晶体中,关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是( )A．Cl2>I2B．SiCl4<CCl4C．NH3>PH3D．C（CH3）4>CH3CH2CH2CH2CH3答案:C解析：选C.A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但存在氢键的熔、沸点高;D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。

4．共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用力，则不含有上述两种相互作用力的晶体是（)A．SiO2晶体B．CCl4晶体C．Ba(OH）2晶体D．Na2O2晶体答案:A解析：选A.A项，SiO2中只含共价键。

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。

2．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：所有晶胞平行排列、取向相同。

(3)一般形状为平行六面体。

(4)晶胞中粒子数目的计算——均摊法晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有、那么、每个晶胞对这个粒子分得的份额就是1 n 。

长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算命题点1晶胞中粒子数与晶体化学式的确定1．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．A5B4C．AB2D．A2B5C [根据结构、可知、在晶体C中、每个A连有4个B、每个B连有2个A、故C中A∶B＝1∶2、故C的化学式为AB2。

]2．某Fe x N y的晶胞如图1所示、Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe、⎩⎪⎨⎪⎧①A周围有4个B ，B 周围有12个A②A周围有2个C ，C 周围有6个A ③B周围有6个D ，D 周围有2个B ④B周围有8个C ，C 周围有8个B ⑤C周围有12个D ，D 周围有4个C ⑥A周围有4个D ，D 周围有4个A命题点2 晶体密度、晶胞参数和空间利用率的计算 5．(20xx·全国卷Ⅰ、节选)图(a)是MgCu 2的拉维斯结构、Mg 以金刚石方式堆积、八面体空隙和半数的四面体空隙中、填入以四面体方式排列的Cu 。

图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。

可见、Cu 原子之间最短距离x ＝________pm 、Mg 原子之间最短距离y ＝________pm 。

设阿伏加德罗常数的值为N A 、则MgCu 2的密度是________g·cm －3(列出计算表达式)。

5．石墨晶体——混合型晶体(1)石墨层状晶体中、层与层之间的作用是范德华力。

几种常见晶体结构分析河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。

河北省化学学会会员。

市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。

联系电话： E-mail ：一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。

阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。

离子的配位数分析如下：离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。

1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。

每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。

见图1。

| 晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14 ＝ 4因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。

2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。

晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平均Cl －个数：8×18 ＝ 1。

因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。

二、金刚石、二氧化硅——原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。

每个C 原子以共价键与4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。

由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6×112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。