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1、第三单元物质的空间结构和性质本讲稿第一页，共二十五页续表续表性质性质特征特征自自范范性性_熔点熔点_异同表异同表现现_二者区二者区别方别方法法间间接接方方法法看看是是否否有有固定固定的的_科科学方学方法法对对固固体体进进行行_实验实验有有无无各向异各向异性性各向同各向同性性不不固定固定固定固定熔点熔点X射射线线衍射衍射本讲稿第二页，共二十五页晶胞晶胞(1)概念概念描述晶体结构的描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列晶体中晶胞的排列无隙并置无隙并置a.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。b.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。并置：所有晶胞平行排列、取向相同。2.基本
2、基本单单元元本讲稿第三页，共二十五页通通过过哪些途径哪些途径可可以以获获得得晶体晶体？提示提示获得晶体的途径有三个：获得晶体的途径有三个：(1)熔融态物质凝固。熔融态物质凝固。(2)气态气态物质不经液态直接凝固。物质不经液态直接凝固。(3)溶质从溶液中析出。溶质从溶液中析出。1.本讲稿第四页，共二十五页金属晶体和离子晶体金属晶体和离子晶体金属键和金属晶体金属键和金属晶体金属键金属键“电子气电子气理理论论”要要点点(1)该该理理论论把把金属键金属键描述描述为金属原子为金属原子脱落下来脱落下来的价电子的价电子形形成成遍布整遍布整块块晶体的晶体的“电子气电子气”，被所被所有原子有原子所所共用，共用，
3、从而把所从而把所有的金属原子有的金属原子维维系系在一在一起起。(2)金属晶体是由金属晶体是由_、_通通过过_形形成的一成的一种种“巨巨分子分子”。(3)金属键的强度金属键的强度差差别很大。别很大。(一一)1.金属阳离子金属阳离子自由电子自由电子金属键金属键本讲稿第五页，共二十五页金属晶体的原子堆积模型金属晶体的原子堆积模型(1)二维空间模型二维空间模型a.非密置层，配位数为非密置层，配位数为4。b.密置层，配位数为密置层，配位数为6。(2)三维空间模型三维空间模型a.简单立方堆积简单立方堆积相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为相邻非密置层原子的原子核在同一直线上，配位数为6。只有。只
4、有Po采取这种堆积方式。采取这种堆积方式。b.钾型（即钾型（即A2型密堆积）型密堆积）将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，将非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的凹穴中，每层都照此堆积。如每层都照此堆积。如Na、K、Fe等是这种堆积方式，配位数等是这种堆积方式，配位数为为8。2.本讲稿第六页，共二十五页c.镁镁型和铜型型和铜型(即即A3型型最密堆最密堆积积和和A1型型最密堆最密堆积积)密置密置层层的原子的原子按按钾钾型型堆堆积积方式方式堆堆积积。若按若按_的方式的方式堆堆积积为为镁镁型，型，按按_的方式的方式堆堆积积为铜型。为铜型。这这两种堆两种堆积积方式方式都都是是金
5、属晶体的金属晶体的_，配位配位数数均均为为12，空空间间利利用用率均率均为为74%。离子晶体和晶格能离子晶体和晶格能离子晶体离子晶体(1)概念概念a.离子键离子键：_间间通通过过_(指指相互相互排斥排斥和相互和相互吸引吸引的的平衡平衡)形形成的化学键。成的化学键。b.离子晶体离子晶体：由阳离子和由阳离子和_通通过过_结合结合而而成的晶体。成的晶体。(2)决定决定离子晶体结构的因离子晶体结构的因素素(二二)1.ABABABABCABCABC最密堆最密堆积积阴、阳离子阴、阳离子静静电作用电作用阴离子阴离子离子键离子键本讲稿第七页，共二十五页a.几几何因何因素：即素：即晶体晶体中中阴、阳离子的半阴、
6、阳离子的半径径比比决定决定晶体结构。晶体结构。b.电电荷荷因因素素，即即阴、阳离子电阴、阳离子电荷荷不不同同，配位配位数数必然必然不不同同。c.键性因键性因素：素：离子键的离子键的纯纯粹程粹程度。度。(3)一般物一般物理理性质性质一般一般地地说说，离子晶体具有较高的，离子晶体具有较高的_点和沸点，较大的点和沸点，较大的_、难、难于于压缩压缩。这这些些性质性质都都是因为离子晶体是因为离子晶体中存中存在在着着较强的离子键。较强的离子键。若若要破坏要破坏这这种种作用作用需要需要较多的较多的能量能量。熔熔硬度硬度本讲稿第八页，共二十五页晶格能晶格能(1)定义定义_形成形成1摩尔离子晶体摩尔离子晶体_的
7、能量，单位的能量，单位kJmol1，通常，通常取正值。取正值。(2)大小及与其他量的关系大小及与其他量的关系a.晶格能是最能反映离子晶体晶格能是最能反映离子晶体_的数据。的数据。b.在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。能越大。c.晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越_，形成的离子晶体，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高、硬度大。就越稳定，而且熔点高、硬度大。2.气态离子气态离子释释放放稳稳定定性性强强本讲稿第九页，共二十五页试试列表列表比较比较四种四种晶体的结构晶体的结构特特点和
8、性质。点和性质。提示提示2.类型类型比较比较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体构成粒子构成粒子分子分子原子原子金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子阴、阳离子阴、阳离子粒子间粒子间的相互的相互作用力作用力分子间分子间作用力作用力共价键共价键金属键金属键离子键离子键硬度硬度较小较小很大很大有的很大，有有的很大，有的很小的很小较大较大熔、沸点熔、沸点较低较低很高很高有的很高，有有的很高，有的很低的很低较高较高本讲稿第十页，共二十五页类型类型比较比较分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体溶解性溶解性相似相溶相似相溶难溶于难溶于任何溶剂任何溶剂
9、常见溶剂常见溶剂难溶难溶大多易溶于大多易溶于水水等极性溶剂等极性溶剂导电、导电、传热性传热性一般不导电，一般不导电，溶于水后有的溶于水后有的导电导电一般不具有一般不具有导电性，个导电性，个别为半导体别为半导体电和热的电和热的良导体良导体晶体不导电，晶体不导电，水溶液或熔水溶液或熔融态导电融态导电物质类别物质类别及举例及举例大多数非金属大多数非金属单质、气态氢单质、气态氢化物、酸、非化物、酸、非金属氧化物金属氧化物（SiO2除外）、除外）、绝大多数有机绝大多数有机物（有机盐除物（有机盐除外）外）部分非金属部分非金属单质（如金单质（如金刚石、硅、刚石、硅、晶体硼），晶体硼），部分非金属部分非金属化
10、合物（如化合物（如SiC、SiO2）金属单质金属单质与合金与合金（如（如Na、Al、Fe、青铜）青铜）金属氧化物金属氧化物（如（如K2O、Na2O）、强）、强碱（如碱（如KOH、NaOH）、）、绝大部分盐绝大部分盐（如（如NaCl）本讲稿第十一页，共二十五页依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断离子晶体的粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键；原子离子晶体的粒子是阴、阳离子，粒子间的作用是离子键；原子晶体的粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的粒子晶体的粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的粒子是分子，分子间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶
11、是分子，分子间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。体的粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的作用是金属键。晶体类型的判断和性质的比较晶体类型的判断和性质的比较1.本讲稿第十二页，共二十五页依据物质的性质分类判断依据物质的性质分类判断金属氧化物（如金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（如等）、强碱（如NaOH、KOH等）等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化
12、物（除SiO2外）外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。依据晶体的熔点判断依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在离子晶体的熔点较高，常在几百至几百至一一千千多度。原子晶体的熔多度。原子晶体的熔点高，常在一点高，常在一千至几千千至几千度。分子晶体熔点低，常在度。分子晶体熔点低，常在几百几百度度以以下至下至很低很低温温度。金属晶体的熔点度。金属晶体的熔点差差别很大。别很大。2.3.本讲稿第十三页，共二十五页依据导电性判断依据导电性判断离子晶体水溶液或熔融态能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为离子晶体水溶液或熔融态能导电。原子晶体一般
13、为非导体。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电。金属晶体是电的良导体。由离子，也能导电。金属晶体是电的良导体。依据硬度和机械性能判断依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或离子晶体硬度较大或略略硬硬而脆；而脆；原子晶体硬度大原子晶体硬度大；分子晶体硬度小分子晶体硬度小且且较较脆；脆；金属晶体多数硬度金属晶体多数硬度差差别大，别大，且且具有具有延展延展性。性。4.5.本讲稿第十四页，共二十五页 (2010日照调研日照调研)下面下面有有关关晶体的晶体的叙述中叙述中，错误错误的是的是 (
14、)。A.金刚石的金刚石的网状网状结构结构中中，由共价键，由共价键形形成的成的最最小小碳碳环环上有上有6 个个碳碳原子原子B.在在NaCl晶体晶体中中每个每个Na(或或Cl)周周围围都都紧邻紧邻6个个Cl(或或6 个个Na)C.白磷白磷晶体晶体中中，粒子，粒子之之间间通通过过共价键结合，键共价键结合，键角角为为60D.离子晶体在熔化离子晶体在熔化时时，离子键，离子键被破坏；而被破坏；而分子晶体熔化分子晶体熔化 时时，化学键不，化学键不被破坏被破坏【典典例例1】本讲稿第十五页，共二十五页解析解析金刚石的网状结构中，每个最小的碳环上有金刚石的网状结构中，每个最小的碳环上有6个原子，个原子，以共价键结
15、合；以共价键结合；NaCl晶体的配位数为晶体的配位数为6，即每个晶胞中有，即每个晶胞中有6个个Na、6个个Cl；白磷的化学式为；白磷的化学式为P4，结构为正四面体形，键角为，结构为正四面体形，键角为60，分子内以，分子内以PP共价键结合，而共价键结合，而P4分子晶体以分子间力结合，而分子晶体以分子间力结合，而非共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，非共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，分子并未发生改变。分子并未发生改变。答案答案C本讲稿第十六页，共二十五页 有有A、B、C三种三种晶体，分别由晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中四种元素中的一的一种种或或
16、几种几种组组成，成，对这对这三种三种晶体晶体进进行行实验实验，结，结果果如如表：表：【应用应用1】熔点熔点/硬度硬度 水溶性水溶性导电性导电性水溶液与水溶液与Ag反反应应A811较大较大易溶易溶水溶液或水溶液或熔融导电熔融导电白色沉淀白色沉淀B3 500很大很大不溶不溶不导电不导电不不反反应应C114.2很小很小易溶易溶液态不液态不导电导电白色沉淀白色沉淀本讲稿第十七页，共二十五页（1）晶体的化学式分别为）晶体的化学式分别为：A、B、C。（2）晶体的类型分别是）晶体的类型分别是：A、B、C。（3）晶体）晶体中微中微粒间作用力分别是粒间作用力分别是：A、B、C。解析解析A晶体的熔点较高，硬度较大
17、，且熔融状态下能导电，晶体的熔点较高，硬度较大，且熔融状态下能导电，故故A应为离子晶体，又因为应为离子晶体，又因为A与与Ag反应可生成白色沉淀，故反应可生成白色沉淀，故A应应为为NaCl。晶体。晶体B熔点很高，硬度很大，应为原子晶体，故熔点很高，硬度很大，应为原子晶体，故B应为金应为金刚石。晶体刚石。晶体C的熔点很低，液态不导电，应为分子晶体，故的熔点很低，液态不导电，应为分子晶体，故C为为HCl。答案答案（1）NaClCHCl（2）离子晶体原子晶体分子晶体）离子晶体原子晶体分子晶体（3）离子键共价键分子间作用力）离子键共价键分子间作用力本讲稿第十八页，共二十五页晶体微粒数计算和化学式的确定晶
18、体微粒数计算和化学式的确定本讲稿第十九页，共二十五页本讲稿第二十页，共二十五页 (2011苏北联考苏北联考)氯氯化化铯铯晶胞晶胞(晶体晶体重复重复的结构单的结构单位位)如如下下图图甲所示甲所示，该该晶体晶体中中Cs与与Cl的个数比为的个数比为11，化学式为，化学式为CsCl。若某若某晶体晶胞结构如晶体晶胞结构如下下图图乙所示乙所示，其中含其中含有有A、B、C三种元素三种元素的粒子，的粒子，则该则该晶体晶体中中的的A、B、C的粒子个数比为的粒子个数比为 ()。【典例典例2】A.861 B.431 C.161 D.131本讲稿第二十一页，共二十五页答案答案D本讲稿第二十二页，共二十五页1.在使用在
19、使用“均摊法均摊法”计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状，计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共用。个晶胞共用。2.非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（每一层内碳原子排成六边形，其顶点（1个碳原子）被三个六边个碳原子）被三个六边形共有，每个六边形占形共有，每个六边形占1/3。本讲稿第二十三页，共二十五页 已已知知X、Y、Z三种元素三种元素组组成的化成的化合物是离子晶体，
20、合物是离子晶体，其其晶胞如晶胞如右右图图所示所示，则则下面表示下面表示该该化合物的化学式正化合物的化学式正确确的是的是 ()。A.ZXY3 B.ZX2Y6C.ZX4Y8 D.ZX8Y12【应用应用2】解析解析由晶胞的结构可知由晶胞的结构可知X是在正方体的是在正方体的8个顶点上，每一个晶胞个顶点上，每一个晶胞只占有顶点的只占有顶点的1/8，一个晶胞占有，一个晶胞占有X个数为个数为1/881，Y在正方体在正方体的的12个棱上，每一个晶胞只占有一个棱的个棱上，每一个晶胞只占有一个棱的1/4，一个晶胞占有，一个晶胞占有Y的个的个数为数为1/4123，Z在正方体的体心，一个晶胞完全占有一个在正方体的体心，一个晶胞完全占有一个Z。因。因此此X、Y、Z的原子个数比为的原子个数比为131，因此化学式为，因此化学式为ZXY3。答案答案A本讲稿第二十四页，共二十五页单击此处进入单击此处进入 活页限时训练活页限时训练本讲稿第二十五页，共二十五页