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1、 第 7 讲 晶体结构 复习目标 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。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。3.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。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。知识构建 一晶体的常识 1晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒_排列 结构微粒_排列 性 质 特征 自范性 熔点 异同表现 二 者 区别方法 间接方法 看是否有固定的_ 科学方法 对固体进行_实验 2晶胞(1)概念 描述晶体结构的_。(2)晶体中晶胞的排列无隙并置 无隙：相邻晶
2、胞之间没有_。并置：所有晶胞_排列、_相同。3晶格能(1)定义 气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：_。(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_。离子的半径：离子的半径越_，晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越_，且熔点越_，硬度越_。二四种晶体性质比较 类型比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 、粒子间的相互作用力 硬度 有的_，有的_ 熔、沸点 有的_，有的_ 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 常见溶剂难溶 大多数易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性，个
3、别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 所有非金属氢化物(如水、硫化氢)、部分非金属单质(如卤素X2)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化合物(如 SiC、SiO2)金属单质与合金(如 Na、Al、Fe、青铜)金属氧 化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如 NaCl)三几种常见的晶体模型 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_个 C 形成共价键，CC 键之间的夹角是_，最小的环是_元环。含有 1 mo
4、l C 的金刚石中，形成的共价键有_ mol。(2)SiO2晶体中，每个 Si 原子与_个 O 成键，每个 O 原子与_个硅原子成键，最小的环是_元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是_原子。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_个。(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 个水分子以氢键相连接，含 1 mol H2O 的冰中，最多可形成 mol“氢键”。3离子晶体 (1)NaCl 型：在晶体中，每个 Na同时吸引_个 Cl，每个 Cl同时吸引_个 Na，配位数为_。每个晶胞含_个 Na和_个 Cl。(2)CsCl 型：在晶体中，每个 Cl吸引_个 Cs，
5、每个 Cs吸引_个 Cl，配位数为_。4石墨晶体 石墨层状晶体中，层与层之间的作用是_，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是_，C 原子采取的杂化方式是_。5常见金属晶体的原子堆积模型 结构型式 常见金属 配位数 晶胞 面心立方最密堆积 A1 Cu、Ag、Au 12 体心立方 堆积 A2 Na、K、Fe 8 六方最密 堆积 A3 Mg、Zn、Ti 12 典型例析【例 1】判断下列叙述是否正确：(1)固态物质一定是晶体 ()(2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同 ()(3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 ()(4)凡有规则外形的固体一定是晶体 ()【例 2】(1)立方晶胞中，顶点、棱边、面心依
6、次被多少个晶胞共用？(2)六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被多少个晶胞共用？【例 3】有关晶格能的叙述正确的是 ()A晶格能是气态离子形成 1 摩离子晶体释放的能量 B晶格能通常取负值 C晶格能越大，形成的离子晶体越不稳定 D晶格能越大，物质的硬度反而越小【例 4】下列物质均属于离子化合物，你认为可能作为耐火材料的是 ()AK2O2 BNa2O CNaCl DAl2O3【例 5】如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中 x 与 y 的个数比是_，乙中 a 与 b 的个数比是_，丙中一个晶胞中有_个 c 离子和_个 d 离子。仿真练习 1 X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素。X
7、、Y、Z 是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为 15；X 与 Z 可形成 XZ2分子；Y 与 M 形成的气态化合物在标准状况下的密度为 0.76 gL1；W 的质子数是 X、Y、Z、M 四种元素质子数之和的12。下列说法正确的是 ()A原子半径：WZYXM BXZ2、X2M2、W2Z2均为直线形的共价化合物 C由 X 元素形成的单质不一定是原子晶体 D由 X、Y、Z、M 四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键 2下列说法正确的是 ()A分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键 B分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸 C含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 D元素的非
8、金属性越强，其单质的活泼性一定越强 3有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素，其中 X、Y、Z、W 同周期，Z、M 同主族；X与 M2具有相同的电子层结构；离子半径：Z2W；Y 的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是 ()AX、M 两种元素只能形成 X2M 型化合物 B由于 W、Z、M 元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低 C元素 Y、Z、W 的单质晶体属于同种类型的晶体 D元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂 4下列说法中正确的是 ()A离子晶体中每个离子的周围均吸引着 6 个带相反电荷的离子 B金属导电的原因是在外加电场的作用下
9、金属产生自由电子，电子定向运动 C分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态 D原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合 5铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4处于立方晶胞顶点，Ba2处于晶胞中心，O2处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为_。每个 Ba2与_个 O2 配位。6铜(Cu)是重要金属，Cu 的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如 CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答下列问题：(4)元素金(Au)处于周期表中的第 6 周期，与 Cu 同族，Au 原子价电子排布式为_；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中 Cu 原子处于面心、Au 原子处于顶点位置，则该
10、合金中 Cu 原子与 Au 原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的作用力是_；(5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由 Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将 Cu 原子与 Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。7金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的 储氢材料，其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为 _；8CaC2晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似(如右图所示)，但 CaC2晶体中哑铃形 C2-的存在，使晶胞沿 一个方向拉长。CaC2晶体中 1 个 Ca2+周围距离最近的 C2-数 目为 。9科学家正在研究温室
11、气体 CH4和 CO2的转化和利用。（1）CH4和 CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。（2）下列关于 CH4和 CO2的说法正确的是_(填序号)。a固态 CO2属于分子晶体 bCH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 CH4熔点低于 CO2 dCH4和 CO2分子中碳原子的杂化类型分别是 sp3和 sp 10A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元索，A2-和 B+具有相同的电子构型；C、D 为同周期元索，C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍；D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：（1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号），其中 C
12、 原子的核外电子排布式为_。（2）单质 A 有两种同素异形体，其中沸点高的是 (填分子式)，原因是 ；A 和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。（3）C 和 D 反应可生成组成比为 1：3 的化合物 E，E 的立体构型为 ，中心原子的杂化轨道类型为 。答案区 知识构建 典型例析 例 1(1)(2)(3)(4)例 2(1)立方晶胞中，顶点、棱边、面心依次被 8、4、2 个晶胞共用。(2)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。例 3A 晶格能通常取正值，晶格能越大，离子晶体越稳定，物质的硬度越大。例 4D 作为耐火材料的物质应具有性质稳定、熔点高等特点
13、。Al2O3性质稳定，晶体中离子半径较小，离子所带电荷较高，离子键强度较大，具有较高的晶格能和熔点。仿真练习 1C 2A 惰性气体分子为单原子分子，内部没有化学键，A 正确；分子中含有两个氢原子的 酸不一定是二元酸，关键看是否能电离出两个氢离子，B 错误；金属晶体也含有金属阳离子，C 错误；非金属性是原子得电子能力，而单质的活泼性与物质的结构有关，D 错误。3.D 4D 不同的离子晶体有不同的结构，例如 CsCl 晶体，每个 Cl周围吸引着 8 个 Cs，每个 Cs周围有 8 个 Cl，故 A 不正确；金属晶体本身就是由金属阳离子和自由电子构成，B 不正确；分子晶体中有很多在常温下呈固态，例如
14、 I2、S、P4等，故 C 不正确；原子晶体都以共价键相结合，综上所述，只有 D 正确。5BaPbO3 12 解析 根据共用关系，每个晶胞中含有 Pb4：8181(个)，Ba2：1(个)，O2：12143(个)，故化学式为 BaPbO3。Ba2处于晶胞中心，只有 1 个，O2处于晶胞棱边中心，共 12 个，故每个 Ba2与 12 个 O2配位。6(4)5d106s1 31 金属键(5)Cu3AuH8 84 8LaNi5 解析 根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La：8181，Ni：18125。所以该合金的化学式为 LaNi5。9（1）H、C、O；（2）a、d；10（1）O；1s22s22p63s23p3（或Ne 3s23p3）（2）O3；O3相对分子质量较大，范德华力大；分子晶体；离子晶体