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《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义与特征当物质内部的粒子（原子、分子或离子）在三维空间中呈现出周期性的有序排列时，我们就称这种物质为晶体。
晶体具有一些显著的特征。
首先，晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部粒子的有序排列决定了晶体在宏观上呈现出特定的形状。
其次，晶体具有固定的熔点。
当晶体受热时，温度升高到一定程度，晶体开始熔化，且在熔化过程中温度保持不变，直到完全熔化。
再者，晶体具有各向异性。
这意味着晶体在不同方向上的物理性质（如导电性、导热性、光学性质等）可能存在差异。
二、晶体结构的基本概念1、晶格为了描述晶体中粒子的排列规律，我们引入了晶格的概念。
晶格是由无数个相同的点在空间有规则地排列而成，这些点称为晶格点。
通过连接晶格点，可以得到晶格的框架。
2、晶胞晶胞是晶体结构中能够反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。
晶胞的形状和大小可以用三条棱边的长度 a、b、c 和它们之间的夹角α、β、γ来表示，这六个参数被称为晶胞参数。
3、原子坐标在晶胞中，原子的位置可以用原子坐标来表示。
通常以晶胞的某个顶点为原点，以晶胞的三条棱边为坐标轴，原子在晶胞中的位置可以用其在三个坐标轴上的分数坐标来确定。
三、常见的晶体结构类型1、离子晶体离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成。
典型的离子晶体如氯化钠（NaCl），钠离子和氯离子在空间交替排列。
离子晶体具有较高的熔点和沸点，硬度较大，在熔融状态或水溶液中能够导电。
2、原子晶体原子晶体中，原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
常见的原子晶体有金刚石和二氧化硅。
原子晶体具有很高的熔点和硬度，一般不导电。
3、分子晶体分子晶体中，分子之间通过分子间作用力（范德华力或氢键）结合。
例如干冰（固态二氧化碳）就是一种分子晶体。
分子晶体通常熔点和沸点较低，硬度较小。
4、金属晶体金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成。
金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。
四、晶体的性质1、光学性质晶体对光的折射、反射和吸收等性质与其内部结构密切相关。
第3章晶体结构与性质命题晶体类型的判断及熔、沸点高低的比较一1.(1)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是,ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是。
(2)(2017年全国Ⅰ卷,35节选)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。
【解析】(1)ZnF2的熔点较高,故为离子晶体。
离子晶体难溶于乙醇等有机溶剂,分子晶体可以溶于乙醇等有机溶剂。
(2)金属键的强弱与半径成反比,与所带的电荷成正比。
【答案】(1)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小(2)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱2.(2016年全国Ⅰ卷,37节选)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因: 。
【答案】GeCl4、GeBr4、GeI4熔沸点依次升高;原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强3.(2016年全国Ⅱ卷,37节选)单质铜及镍都是由键形成的晶体。
【答案】金属4.(2016年全国Ⅲ卷,37节选)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是。
【答案】GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体GaF3的熔沸点更高5.(2015年全国Ⅰ卷,37节选)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于晶体。
【答案】分子6.(2014年全国Ⅰ卷,37节选)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。
【答案】X-射线衍射命题晶胞分析及计算二7.(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
可知Li2O晶格能为kJ·mol-1。
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。
第十一章物质结构与性质（选修）第一讲原子结构与性质考点1原子核外电子排布原理1．能层、能级与原子轨道之间的关系2.原子轨道的能量关系(1)轨道形状①s电子的原子轨道呈球形。
②p电子的原子轨道呈哑铃形。
(2)能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：n s<n p<n d<n f。
②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s……③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如n p x、n p y、n p z轨道的能量相等。
3．基态原子核外电子排布的三个原理(1)能量最低原理：电子优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。
即原子的核外电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。
如图为构造原理示意图：(2)泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，并且它们的自旋状态相反。
(3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
4．原子(离子)核外电子排布式(图)的书写(1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。
如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
(2)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。
价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。
(3)电子排布图：方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的电子，按排入各能层中的各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。
晶体构造与性质一、晶体的常识1.晶体与非晶体晶体与非晶体的本质差异自性微观构造晶体有〔能自发呈现多面体外形〕原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体无〔不能自发呈现多面体外形〕原子排列相对无序晶体呈现自性的条件：晶体生长的速率适当得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出特性：①自性；②各向异性〔强度、导热性、光学性质等〕③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射〔区分晶体和非晶体最可靠的科学方法〕2.晶胞--描述晶体构造的根本单元.即晶体中无限重复的局部一个晶胞平均占有的原子数=×晶胞顶角上的原子数+×晶胞棱上的原子+×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心的原子数思考：以下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图.它们分别平均含几个原子.eg：1.晶体具有各向异性。
如蓝晶〔Al2O3·SiO2〕在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。
晶体的各向异性主要表现在〔〕①硬度②导热性③导电性④光学性质A.①③B.②④C.①②③D.①②③④2.以下关于晶体与非晶体的说确的是〔〕A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体一定是无色透明的固体C.非晶体无自性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体3.以下图是CO2分子晶体的晶胞构造示意图.其中有多少个原子.二、分子晶体与原子晶体1.分子晶体--分子间以分子间作用力〔德华力、氢键〕相结合的晶体注意：a.构成分子晶体的粒子是分子b.分子晶体中.分子的原子间以共价键结合.相邻分子间以分子间作用力结合①物理性质a.较低的熔、沸点b.较小的硬度c.一般都是绝缘体.熔融状态也不导电d.“相似相溶原理〞：非极性分子一般能溶于非极性溶剂.极性分子一般能溶于极性溶剂②典型的分子晶体a.非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等b.酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等c.局部非金属单质:：X2、O2、H2、S8、P4、C60d.局部非金属氧化物：CO2、SO2、NO2、N2O4、P4O6、P4O10等f.大多数有机物：乙醇.冰醋酸.蔗糖等③构造特征a.只有德华力--分子密堆积〔每个分子周围有12个紧邻的分子〕CO2晶体构造图b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的构造为例.可说明氢键具有方向性④笼状化合物--天然气水合物2.原子晶体--相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状构造的晶体注意：a.构成原子晶体的粒子是原子 b.原子间以较强的共价键相结合①物理性质a.熔点和沸点高b.硬度大c.一般不导电d.且难溶于一些常见的溶剂②常见的原子晶体a.某些非金属单质：金刚石〔C〕、晶体硅(Si)、晶体硼〔B〕、晶体锗(Ge)等b.某些非金属化合物：碳化硅〔SiC〕晶体、氮化硼〔BN〕晶体c.某些氧化物：二氧化硅〔SiO2〕晶体、Al2O3金刚石的晶体构造示意图二氧化硅的晶体构造示意图思考：1.怎样从原子构造角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体〞.这种说法对吗.eg：1.在解释以下物质性质的变化规律与物质构造间的因果关系时.与键能无关的变化规律是〔〕A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.N2可用做保护气2.氮化硼是一种新合成的无机材料.它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。
