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1、第十一单元物质结构与性质第3节晶体结构与性质【核心素养】.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中微粒、微粒间作用力的区别。宏观辨识与微观探 析1 .了解晶格能的概念，了解品格能对离子晶体性质的影响。宏观辨识与微观探析.了解分子晶体结构与性质的关系。宏观辨识与微观探析2 .了解共价晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。宏观 辨识与微观探析.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积 方式。宏观辨识与微观探析3 .了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算0宏观辨识与微观探析 【考点解读】一、晶体和晶胞1.晶体与非晶体的比拟2
2、.获得晶体的三种途径工程晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里 呈周期性有序排列结构微粒无序排列质征 性特自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性无各向异性区别 方法熔点法有固定熔点无固定熔点X-射线对固体进行X-射线衍射实验熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。3 .晶胞概念：描述晶体结构的根本单元。(2)晶体中晶胞的排列一“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。4 .品胞中粒子数目的计算方法均摊法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17no长方体包括立方体晶胞
3、中不同位置的粒子数的计算(2)非长方体：如三棱柱二、四种晶体的结构和性质比拟.四种晶体的比拟晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、 自由电子阴、阳离子粒子间的相互作分子间共价键金属键离子键.离子晶体的晶格能用力作用力硬度较小很大有的很大， 有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任 何溶剂难溶于常 见溶剂大多易溶于水 等极性溶剂导电、传 热性一般不导 电，有的溶 于水后导电一般不具 有导电性电和热的 良导体晶体不导电，在 水溶液中或熔 融状态下导电物质类别及实例大多数非金 属单质 气态 氢化物、酸、非金属氧化 物（SQ除 外）、绝大多
4、 数有机物（有 机盐除外）局部非金属 单质（如金刚石、硅、 晶体硼），部 分非金属化合物（如SiCv SiO2）金属单质 与合金（如Na v Al v Fe、青铜）金属氧化物（如 K2O、Na2O） v 强碱（如KOH、 NaOH）、绝大部 分盐（如NaCl）（1）定义：气态离子形成Imol离子晶体释放的能量，通常取正值单位：kJ - mol-o（2）影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。离子的半径：离子的半径越小，品格能越大。与离子晶体性质的关系品格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。品格能越大，形成的离子晶体越稳定，旦熔点越 高，硬度越大。1 .物质熔、沸点上下比拟的规律不
5、同类型晶体熔、沸点的比拟不同类型晶体的熔、沸点上下一般规律：原子晶体,离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差异很大，如鸨、钝等熔、沸点很高，汞、钠等熔、沸点很低。同种类型晶体熔、沸点的比拟共价晶体原子半径越小一键长越短f键能越大一熔、沸点越高。如熔点：金刚石 碳化硅,硅。离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，那么晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgOMgCl2, NaClCsCU分子晶体a.分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如 H2O H2Te H2Se H2S。b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如S
6、nH4GeH4SiH4 CH4oc.组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），其分子的极性越大，熔、沸点越高， 如 CH3C1CH3CH3od.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如CH3cH2cH2cH2cH史CII3CH3CHCH2CH3 CH,cCH3 och3ch3金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属品体的熔、沸点越高，如熔、沸 点：NaMgAlo【根底测评】.易错易混辨析(正确的画7，错误的画“x)。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子()(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子()共价晶体的熔点一定比金属晶体的高()(4)分子晶体的熔点一定比金属晶
7、体的低()离子晶体一定都含有金属元素()(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体()答案：Mxxxx”.【深度思考】用或“填空：晶体熔点:CFCCLCBr4cL硬度:金刚石碳化硅晶体硅(3)熔点:NaMgAl(4)晶格能:NaFNaCINaBrNal答案V V1 .NR可由NH3和F?在Cu作催化剂条件下反响直接得到:4NH3+3F2NF3+3NHF。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有(填序号)。a.离子晶体b.分子晶体c.共价晶体d.金属晶体答案abd2 .有A、B、C三种晶体,分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成,对这三种晶体 进行实验,结果如下表：熔点/
8、硬度水溶性导电性水溶液与Ag，反响A811较大易溶水溶液或熔融态导电白色沉淀B3 500很大不溶不导电不反响C-114.2很小易溶液态不导电白色沉淀晶体的化学式分别为A、B、Co晶体的类型分别是A、B、Co晶体中微粒间作用力分别是A、B、Co答案(l)NaCl C HC1离子晶体共价晶体分子晶体离子键 共价健 范德华力3 .(1)川2。3、Sic、Si、金刚石中属于共价晶体的有，其熔点由高到低的顺序为，理由是。干冰、冰二者的熔点较高的是.其理由是。(3)CS?熔、沸点高于CO?的理由是。(4)BN、MgBn、SiCL的熔点由高到低的顺序为。(5)NaF的熔点(填或A/ BF；的熔点，其原因是。
9、答案(l)SiC、Si、金刚石 金刚石SiOSi CC键、C-Si键、Si-Si键的键长依次增 大，键能依次减小,熔点依次降低冰冰晶体中分子间存在氢键CS2和CO?均为分子晶体,CS2的相对分子质量大，分子间作用力大，因此CS?熔、沸点高于C02(4)BNMgBr2SiCl4(5)两者均为离子化合物.且离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔 点较低4 .(l)Zn与S形成的化合物晶体的晶胞如图a所示。(a) 在个晶胞中,ZM，的数目为。该化合物的化学式为。利用“卤化硼法可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，图b为其晶胞结构示意图，那么每 个晶胞中含有B原子的个数为，该功能陶瓷的
10、化学式为。(b) A.原溶液中一定含有S0；B.原溶液中一定含有NH；C.原溶液中一定含有ci-D.原溶液中一定含有Fe3+答案(1)0)4 ZnS (2)2 BN5 .(l)ZnS的晶胞结构如F图，在ZnS品胞中,S的配位数为。(2)某离子晶体晶胞的结构如下图。XQ)位于立方体顶点,Y(O)位于立方体中心。设该晶体的 摩尔质量为M g/mol,晶体的密度为夕g/cn?,阿伏加德罗常数的值为Na,那么晶体中两个距离 最近的X之间的距离为cm。用晶体的X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为 面心立方最密堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g cnE
11、那么铜晶胞的体积是cm 晶胞的质量是g,阿伏加德罗常数为列式计算,Ar(Cu)=63.6。(4)B、E两种元素形成的某种化合物的晶胞结构如图(白色球代表B原子)。B、E的原子半 径分别为apm、bpm。在该晶胞中,B原子的配位数为。该晶胞的空间利用率cp为。答案(1)43.6 g - mol 1(3)4.70x 1 O-23 4.23x 1022 NA=16.01 x 1023mol-x4.23xl(T22g46(4)6 %3+3b% I。% 6(a + b)3三、五类晶体结构模型1 .原子晶体金刚石晶体中,每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化C-C键之间的 夹角是109。28：
12、最小的环是6元环，每个C被12个环共用。金刚石晶胞中，内部C在体对角线蛤处。每个晶胞含8个C。SiCh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12 元环，在“硅氧四面体中，处于中心的是硅原子。1 mol SiCh晶体中含SiO键数目为4Na, 在SiCh晶体中Si、O原子均采取sp杂化。2 .分子晶体干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。晶 胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体3晶体等。冰的结构模型中,每个水分子与相邻的幺个水分子以氢键相连接，含I mol H20的冰中, 最多可形成2mol氢键。晶胞结构与金刚石相似,
13、含有8个H2Oo 3.混合晶体石墨石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德生力。平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2c原子采取的杂化方式是sp2。每层中存在o键和7T键.还有金属键。CC的键长比金刚石的CY 键长短，熔点比金刚石的高。能导电。4.金属晶体晶体晶体结构晶体详解单方积 简立堆(典型代表P。，配位数为6,空间利 用率52%心方密积 面立最堆( (卢 O 5酝 OO又称为A型或铜型,典型代表Cu、 Agv Au,配位数为12,空间利用 率74%体心 立方 堆积(00又称为A2型或钾型,典型代表Na、 K、Fe,配位数为8,空间利用率 8o六方又称为As型或镁型，典型代表最密OMg、Zn、
14、Ti,配位数为12,空间堆积利用率74%。晶体 晶体结构晶体详解5.离子晶体NaCl 型CsCl 型A. Ca?+的配位数为6B.与F距离最近的是KC.该物质的化学式为KCaBD.假设广换为Cl ,那么晶胞棱长将改变每个Na+(C)周围等距且紧邻的Cr(Na)有6个，每个Na+周围等距且紧邻的Na .有12个；每个晶胞中含4个Na.和4个CF每个Cs+周围等距且紧邻的。一有8个，每个Cs+(C)周围等距且紧邻的Cs+(CF) 有6个；如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs+、1 个【根底测评】1 .碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如下图：在石墨烯晶体中，每个C原子连接个六元环.每
15、个六元环占有个C原子。在金刚石晶体中C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接个六元环，六元环中 最多有个c原子在同一平面。答案(1)3 2 (2)12 42 .以下是钠、针、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞(未按顺序排序)。区分晶胞(请填相应的编号)。钠晶胞是;针晶胞是;金刚石晶胞是；干冰晶胞是;氯化钠晶胞是。针晶胞的堆积方式是，钠晶胞的堆积方式是。(3)与冰的晶体类型相同的是(填编号)。在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如下图),冰的升华热是51 kJ-mol1, 除氢键外.水分子间还存在范德华力(11 kJ mol)、那么冰晶体中氢键的“键能是kJ-mol *o 答案(
16、1)E CD BA (2)简单立方堆积体心立方堆积(3)B (4)20【真题演练】1.12022湖北高考真题某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如F图。以下说法错误的选项是【答案】B2.2022山东高考真题CuSe是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方 晶胞（示意图）的组成变化如下图，晶胞内未标出因放电产生的。价Cu原子。以下说法正确 的选项是A.每个CuSe晶胞中cd.个数为xB.每个Na?Se晶胞完全转化为Cu2.、Se晶胞，转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中。价Cu原子个数为l-xD.当Na,C%Se转化为NaCuSe时，每转移（l-y）mol电子，产生（l-x）
17、molCu原子【答案】BD32022北京高考节选II. FeS?晶胞为立方体,边长为anm,如下图。（4）与Fe2+紧邻的阴离子个数为 o晶胞的密度为= g cm-30 （1nm = i0-9m）480【答案】（4）6 西村0214.12022.海南.高考节选（5）ZnO晶体中局部O原子被N原子替代后可以改善半导体的性 能，Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-O键，原因是。以下图为某ZnO晶胞示意图，以下图是假设干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部 平面图。oabcd为所取晶胞的下底面，为锐角等于60。的菱形，以此为参考，用给出的字母 表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面、o【答案】（5
18、）电负性0N,。对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键（6） cdhi bcfc5.2022.广东.高考节选（6）我国科学家开展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构 数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方 法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1,沿x、y、z轴方向的投影均为图2。图1图2X的化学式为 O设X的最简式的式量为M,晶体密度为pg cnr3,那么X中相邻K之间的最短距离为nm （列出计算式，Na为阿伏加德罗常数的值）。【答案】（6）K2ScBr6x I076.2022.山东.高考节选研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x Zn(NHJy zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如下图(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a = bHc,a=内=90。答复以下问题：(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni?与Z/的配位数之比为； x：y：z=:晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是o【答案】(2) 2:32:1:1 Zn2 Ni2+