下载文档原格式
第3节原子晶体与分子晶体[课标要求]1．知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间的作用力的区别。
2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
1.原子晶体是指相邻原子间以共价键结合形成的具有空间立体网状结构的晶体。
2．常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅。
3．原子晶体具有熔点高、硬度大，不溶于溶剂的特性。
4．对于结构相似的原子晶体，其原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
5．分子晶体是指分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。
6．常见的分子晶体有非金属单质(除Si)、非金属氧化物(除SiO2)、酸、多数有机物。
7．分子晶体具有硬度小，熔点、沸点低的特性。
8．由组成和结构相似的分子组成的不含氢键的分子晶体，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，晶体的熔点升高。
原子晶体1．概念相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。
2．结构3．结构特点(1)由于共价键的饱和性和方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。
(2)由于所有原子间均以共价键相结合，所以晶体中不存在单个分子。
4．典型的原子晶体(1)金刚石在晶体中，碳原子以sp 3杂化轨道与周围_4_个碳原子以共价键相结合，C —C 键间的夹角为109.5°。
(2)二氧化硅⎭⎪⎬⎪⎫每个硅原子周围结合 4 个氧原子每个氧原子周围结合 2 个硅原子硅、氧原子个数比为1∶2。
5．原子晶体的物理性质根据下表中有关数据分析，并填写表下面的空白。
(1)键能：C —C ＞C —Si ＞Si —Si ；熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅；硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅(用“＞”或“＜”填空)。
(2)规律：原子晶体具有很高的熔点，很大的硬度；对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小， 键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
[特别提醒](1)1个C 原子形成4个C —C 键，每个C —C 键被两个C 原子共用，故每个C 原子占用C —C 键数目为4×12＝2，即1 mol 金刚石含有2 mol C —C 键。
〖第1节认识晶体〗之小船创作[课标要求]1．知道晶体的特性和堆积模型。
2．能计算晶体中构成粒子的数目。
1.晶体是内部微粒在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。
2．晶体的三大特性包括对称性、自范性、各向异性。
3．晶体通常分为金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体。
4．晶体镁是A3型最密堆积(…ABAB…)，晶体铜是A1型最密堆积(…ABCABC…)。
5．晶胞是晶体结构中最小的重复单元。
6．晶胞粒子数目计算方法——切割法：若某微粒被几个晶胞共用，则该晶胞占有该微粒的1n 。
晶体的特性1．晶体(1)概念：内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。
(2)晶体的特性①自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
②各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质。
③对称性：晶体具有规则的几何外形。
④固定的熔、沸点：加热晶体，温度达到熔点时即开始熔化，在没有全部熔化之前，继续加热，温度不再升高，完全熔化后，温度才继续升高。
⑤能使X射线产生衍射：利用这种性质，人们建立了测定晶体的重要实验方法。
2．晶体的分类(1)分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。
(2)分类(1)有规则几何外形或美观、对称外形的固体，不一定是晶体。
如玻璃制品既可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外形。
(2)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
(3)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
(4)晶体和非晶体的本质区别在于晶体中的微观粒子在三维空间呈现周期性有序排列。
1．下列物质具有自范性、各向异性的是( )A．钢化玻璃B．塑料C．水晶D．陶瓷解析：选C 晶体具有自范性和各向异性，钢化玻璃、塑料、陶瓷均不属于晶体。
2．下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是( )A．具有规则几何外形的固体均为晶体B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性C．晶体研碎后即变为非晶体D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体解析：选B 晶体的规则几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体，因此，A、D选项错误。
〖物质结构与性质〗之小船创作第三章第一节认识晶体在必修2中，学生已初步了解了物质结构和元素周期律、离子键、共价键、分子间作用力等微粒间作用力的知识，又初步了解了离子晶体、分子晶体和原子晶体等结构知识。
本专题内容是在学生学习必修2和从原子、分子水平上认识物质构成的基础上，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同类型物质的有关性质，使学生能更深层次上认识物质的结构与性质之间的关系。
在金属键的基础上，简单介绍了金属晶体中晶胞的几种常见的堆积模型。
让学生对晶体结构有一个较为全面的认识，通过本专题的学习，使学生进一步认识晶体的结构与性质之间的关系，也可使学生进一步深化“结构决定性质”的认识。
【教学设计】【知识与技能】1、了解晶体与非晶体的本质差异2、掌握晶体的基本性质3、理解金属晶体的概念、构成；了解金属晶体中晶胞的堆积方式。
【过程与方法】通过对晶体结构示意图和晶体模型的观察认识，教会学生研究方法，培养学生的观察能力、空间想象力，提高思维的全面性、严密性。
【情感态度与价值观】1、通过对晶体内部微观结构的分析，培养学生实事求是、务实严谨的学习作风和学习化学的兴趣2、通过“内部有序造就了外部有序”的事实，培养学生体验科学探究的乐趣，激发学生对科学的热爱。
【教学重点】：对晶体结构示意图和晶体模型的观察认识【教学难点】：晶体的空间堆积方式。
【教学过程设计】【引入】展示：雪花、石英、食盐、铝的晶体结构图，大多数的金属及其合金也是晶体，具有规则的几何外形。
【阅读】课本P70-71晶体的特征。
问题：1、食盐、冰、金属、宝石、水晶大部分矿石等都是晶体，那么什么样的物质才能称为晶体？2、晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？3、为什么晶体具有明显不同于非晶体的特性？【板书】一、晶体的特性1、有规则的几何外形2、各向异性(强度、导热性、光学性质等）3对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
4、有固定的熔沸点二、晶体与非晶体晶体:具有规则几何外形的固体非晶体:没有规则几何外形的固体三、晶体的分类(依据：构成晶体的粒子种类及粒子之间的作用)分为：金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体。
2013化学复习知识点深度剖析教案： 专题十一 第三章 物质的聚集状态与物质性质(人教版） （一） ※考纲解读：(二)基础巩固（一）晶体的常识1．晶体是内部粒子(原子、离子、分子)在空间按一定规律做 周期性重复排列 构成的固体 物质，晶体区别于非晶体的三个特征为：具有 规则 的几何外形，各向 异性 和具有特定的对称性。
2．根据晶体内部粒子的 种类 和粒子间 相互作用 的不同可以将晶体分为 分子 晶体、 原子 晶体、离子 晶体和 金属 晶体．3．晶胞是晶体结构的基本单元，在晶体中排列呈无隙并置． （二）四类晶体的比较答案：金属离子分子间作用力共价键金属阳离子自由电子阳离子阴离子分子原子金属离子分子间作用力共价键K、Na 、Cu、Mg KCl、CaF2、CsCl CO2 金刚石（三）实验探究金属晶体的密堆积结构-等径圆球的密堆积【原理】由于金属键没有方向性，每个金属原子中的电子分布基本是球对称的，所以可以把金属晶体看成是由直径相等的圆球的三维空间堆积而成的。
【准备】足够的等径的红色和黑色圆球【操作】1. 将等径圆球在一列上的最紧密排列有几种？如何排列？等径圆球的排列在一列上进行紧密堆积的方式只有一种,即所有的圆球都在一条直线上排列。
2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一的吗？最紧密堆积有几种排列？在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球相接触？在一个层中，最紧密的堆积方式是:一个球与周围 6 个球相切，在中心的周围形成6 个凹位，将其算为第一层----密置层。
3.将球扩展到两层有几种方式，认真观察两层球形成的空隙种类。
在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球相接触？第二层对第二层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。
----密置双层.若对准 2，4，6 位，其情形是一样的。
即密置双层只有一种，每个球都与周围9个球相切。
认真观察两层球形成的空隙种类。
4.扩展到三层，有几种排列方式，并寻找重复性排列的规律。
在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球相接触？第三层对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。
第一种排列方式:将球对准第一层的球。
于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积--- A3型。
下图是A3型六方紧密堆积的前视图第二种排列方式: 是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。
第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。
得到面心立方堆积—A1型。
练一练：下列晶体的结构不．遵循“紧密堆积”原则的是( ) A ．金属铜 B ．氯化钠 C ．金刚石 D ．干冰解析：金刚石属于原子晶体，碳原子以共价键相结合，由于共价键有饱和性和方向性，决定了一个原子周围的其他原子数目不仅是有限的，而且堆积方向是一定的。
答案：C（四）重点突破 1.直击考点： 考点1 晶体的组成该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
四种晶体都有相应的微粒组成，要进行分析、比较。
【例1】下列晶体中由原子直接构成的单质有（ ）A ．硫B ．氦气C ．金刚石D ．金属考点2 晶体与作用力该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
形成四种晶体的作用力各不相同。
【例2】下列固体熔化时必须破坏极性共价键的是( )A．晶体硅B．二氧化硅C．冰 D．干冰考点3 晶体与性质该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
由于构成晶体的微粒和作用力不同，所以其性质之间存在较大差异。
【例3】按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是( )A．由分子间作用力结合而成，熔点低B．固体或熔融后易导电，熔点在1 000 ℃左右C．由共价键结合成网状结构，熔点高D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电考点4 用均摊法确定晶胞中粒子的数目该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
均摊法是指每个图形平均拥有的粒子数目．如某个粒子为n个图形(晶胞)所共有，则该粒子有属于这个图形(晶胞)．【例4】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．ZX4Y8 D．ZX8Y12【解析】由晶胞结构知X占据正方体的8个顶点，属于该晶胞的X＝8×1/8＝1，Y占12条棱的中间，属于该晶胞的Y＝12×1/4＝3，Z占据体心为1，故化学式为ZXY3.【答案】A【点评】分别找出各原子的个数，然后弄清位置，搞好均摊计算。
考点5 晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较方法该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
1.晶体类型的判断(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断(2)依据物质的分类判断(3)依据晶体的熔点判断(4)依据导电性判断(5)依据硬度和机械性能判断2．晶体熔、沸点高低的比较方法不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体．金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低．属于同种晶体的，比较其作用力的大小。
【例5】现有几组物质的熔点(℃)数据：据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________．(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)．①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于____________________．(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)．①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因解释为：________________________________.可)(4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高【点评】(1)(2)根据表格中数据可以判断出晶体类型.再推测晶体的性质；(3)从HF结构去分析熔点反常的原因；(4)(5)利用晶格能的知识分析离子晶体熔点高低的原因.考点6 有关晶胞的计算该考点经常以选择题、填空题的形式出现。
通过均摊法计算出晶胞的大小，然后结合物质的量及密度，将晶胞与宏观物质及质量联系起来，进行有关计算。
【例6】晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称为晶胞。
NaCl晶体结构如右图所示。
已知Fe x O晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。
测知Fe x O晶体密度为ρ=5.71 g·cm-3，晶胞边长为4.28×10-10 m。
(1)Fe x O中x值(精确至0.01)为。
(2)晶体中的Fen+分别为Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所占分数(用小数表示，精确至0.001)为________。
(3)此晶体化学式为_________。
(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是_________。
(5)在晶体中，铁元素的离子间最短距离为_________ m。
(4)2.走出误区：误区一晶体中只要有阳离子就一定有阴离子带负电荷的微粒除了阴离子外，还有自由电子。
【例1】下列关于晶体的说法正确的是( )A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低误区二稀有气体中含有共价键稀有气体是单原子分子，原子最外层已达稳定结构，不再形成化学键。
【例2】下列叙述正确的是（）①离子化合物可能含有共价键②构成晶体的粒子一定含有共价键③共价化合物中不可能含有离子键④非极性分子中一定含有非极性键A．①② B．①③ C．②④ D．③④错解：C原因：原子构成分子，分子中一定含共价键。
正解：B原因：NaOH 中含有共价键；稀有气体中只有范德华力；含有离子键的一定是离子化合物；CH 4是非极性分子，含有极性键。
误区三 分子晶体结构当作离子晶体进行均摊计算分子晶体一个分子中含有多少个原子，分子式中就表现出几个来，而不用均摊计算。
【例3】右图为一种有钛原子和碳原子构成的气态团簇分子的结构，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为______.（五）巩固复习1．下列物质中，属于晶体的是 ( ) A ．玻璃 B ．水晶 C ．琥珀 D ．橡胶解析：玻璃、琥珀、橡胶没有固定的熔点，属于混合物，是非晶体． 答案：B2．在单质形成的晶体中，一定不．存在的相互作用是 ( ) A ．共价键 B ．范德华力 C ．金属键 D ．氢键解析：氢键一定存在于化合物中，即电负性较强的N 、O 、F 与H 形成的化合物中． 答案：D3．下列叙述的有关性质，可能属于金属晶体的是 ( )解析：A项为分子晶体，C项为原子晶体，D项为离子晶体．答案：B4．下列说法正确的是 ( )A．原子晶体中只存在非极性共价键B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HFC．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物解析：A项SiO2中存在极性键；B项HF分子间含有氢键，故HF沸点高；D项AlCl3 为共价化合物．答案：C5．碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的．在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是( )A．①③② B．②③①C．③①② D．②①③6．下列说法中正确的是 ( ) A．离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子B．金属导电的原因是在外电场作用下金属产生自由电子，电子定向运动C．分子晶体的熔沸点很低，常温下都呈液态或气态D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合7．AB、CD、EF均为1∶1型离子化合物，根据下列数据判断它们的熔点由高至低的顺序是( )A．CD>AB>EF B．AB>EF>CDC．AB>CD>EF D．EF>AB>CD解析：离子所带电荷数越多，键长越短，则离子键越强，晶体的熔点越高，EF化合物的键长短，电荷多，熔点最高．答案：D8．朱经武(Paul Chu)教授等发现钇钡铜氧化合物在90 K时即具有超导性，该化合物的部分结构如图所示：该化合物以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结而成，其原料配比(物质的量之比)为 ( ) A．1∶1∶1 B．1∶4∶6C．1∶2∶3 D．2∶2∶39．金属晶体具有延展性的原因是( )A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键D．金属阳离子之间存在斥力【解析】金属晶体具有延展性是由于密堆积层的阳离子受到外力作用时容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键。
