化学竟赛晶 体 结 构

K2Cr2O7晶体KNO3晶体1晶体的类型与性质

2一、离子晶体

强碱、部分金属氧化物、部分盐类。

属于离子晶体物质构成粒子：例如:

Na2ONa2O2KOHNaOHNaClCsClK2SO4NH4Cl

阴阳离子相互作用：离子键离子间通过离子键结合而成的晶体。.3无单个分子存在。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。水溶液或者熔融状态下均导电。强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。

3.离子晶体的特点4Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食盐(晶体)的形成——以离子键结合返回5Na+食盐的晶体结构图Cl-6Na+Cl-123546可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。每个钠离子周围同时吸引着6个氯离子，每个氯离子也同时吸引着6个钠离子。2354617CsCl晶体89

根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法。在晶体结构中最小重复单位叫晶胞。10有1/8属于该晶胞有1/4属于该晶胞有1/2属于该晶胞完全属于该晶胞11A:B:C=1:1:3ACB12确定化学式ABA2B13ABAB14ABA2BC2C15小结：

立方体晶胞中各位置上粒子总数的计算方法分别是：顶角上的粒子总数=1/8×顶角粒子数棱上的粒子总数面心上的粒子总数=1/4×棱上粒子数=1/2×面心粒子数体心上的粒子总数=1×体心粒子数16

在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答：

(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?

(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数比是多少?17研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：

(1)第二层离子有

个，离中心离子的距离为

d，它们是

离子。

(2)已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。

(3)纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。

(4)假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。18二、原子晶体原子间通过共价键结合而成的具有空间网状结构的晶体。金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。

属于原子晶体物质原子晶体的特点晶体中无单个分子存在。SiO2是化学式不是分子式，Si和O原子个数比1∶2。熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。不导电。19金刚石的晶体结构20金刚石晶体结构模型21二氧化硅晶体结构二氧化硅中Si－O键夹角为109☉28‘22SiO2平面结构SiO2最小的环有几个原子组成？白球表示硅原子12个231.⑴金刚石晶体中的碳原子数与C-C化学键数的比是

。

⑵nmolSiO2中含有的Si—O键为

mol

242．如图所示，晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个原子，观察图形回答：这个基本单元由

个硼原子组成，键角是

，共含有

个B—B键。1260o3025三、分子晶体分子间通过分子间作用力结合成的晶体。

分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。又称范德瓦耳斯力。分子间作用力的特点比化学键弱得多，它对物质的熔点、沸点有影响。键能一般为:120kJ/mol~800kJ/mol分子间作用力约几个~数十个kJ/mol26

对于组成与结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，其熔沸点也越高。一般规律：分子晶体的特点有单个分子存在；化学式就是分子式。熔沸点较低，硬度较小。固态和熔融状态下都不导电。27

稀有气体、多数非金属单质、非金属氢化物、多数非金属氧化物、含氧酸、部分盐类、大多数有机物等。

属于分子晶体物质例如:HeI2

C60

H2OCO2

H2SO4

AlCl3

C12H22O11

28HFδ+δ-HFδ-δ+HFδ-δ+

氢键

29水分子间形成的氢键30氢键的基本特征

它比化学键弱而比分子间作用力强，其键能约在10~40kJ·mol-1。

是一种存在于分子之间也存在于分子内的作用力。氢键的形成条件表示方法：在形成氢键的两原子间用·

·

·

表示分子中有氢原子和得电子能力强的原子。如：N、O、F31

除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。32干冰的晶体结构图(一)返回33干冰的晶体结构图(二)返回可见:每个二氧化碳分子周围有

个二氧化碳分子123435石墨的晶体结构图36层间为分子间力37

同一层：C－C键长为142pm，C原子与周围三个C原子形成共价键，键角为1200。层与层间：距离为340pm，靠分子间力结合起来。石墨晶体既有共价键，又有分子间作用力，是过渡型或混合型晶体。38石墨晶体中每一层为正六边形的平面网状结构,则每个正六边形占有多少个碳原子?多少个C-C键?39石墨为什么很软？

石墨为层状结构，各层之间是以分子间作用力相结合，容易滑动，所以硬度很小。石墨各层均为平面网状结构，同层碳原子之间以较强的共价键结合，所以熔沸点很高。石墨的熔沸点为什么很高？40四、金属晶体

通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体。

金属离子与自由电子之间的较强作用就是金属键

金属晶体容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等41

金属导电的原因：

在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。金属晶体的结构与金属性质的内在联系42金属的延展性自由电子+金属离子金属原子外力+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++43金属导热的原因

金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子发生碰撞，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。44金属晶体中粒子的排列方式常见的有三种：体心立方堆积面心立方密堆积六方密堆积45体心立方晶胞中金属原子的空间利用率()

(2)原子半径r与晶胞边长a

的关系：

勾股定理：2a

2+a

2=(4r)2

底面对角线平方垂直边长平方斜边平方

得：(3)

=晶胞含有原子的体积/晶胞体积100%

=(1)计算每个晶胞含有几个原子:1+8×1/8=246面心立方晶胞的空间利用率晶胞边长为a，原子半径为r.据勾股定理：a2+a2=(4r)2a=2.83r每个面心立方晶胞含原子数目：

81/8+6½=48个顶点各1个原子，为8个晶胞共享；

6个面心，各1个原子，为2个晶胞共享.%=(44/3r3)/a3=(44/3r3)/(2.83r)

3100%=74%47四种晶体类型及性质的比较晶体类型构成的微粒微粒间的作用含化学键情况熔化需克服的作用固体导电情况熔化时导电情况离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子离子键共价键分子间作用力

(氢键)金属键一定有离子键，可能有共价键含有极性键或非极性键含有共价键或不含任何化学键金属键离子键共价键分子间作用力金属键不导电除半导体外不导电不导电导电导电导电不导电除半导体外不导电48晶型的判断1．从组成上判断(仅限于中学范围)：化合物有无活泼金属或铵根(有，则多为离子晶体)是否属于四种常见的原子晶体是否为金属单质

以上皆否定，则多数是分子晶体2．从性质上判断：熔沸点和硬度(高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体)熔融状态的导电性(导电：离子晶体)

49已知下列晶体的熔点：NaCl801℃AlF31291℃

AlCl3190℃BCl3107℃Al2O3

2045℃

CO2-56.6℃SiO21723℃

据此判断下列说法错误的是（）

A．元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体

B．以上给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体

C．同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体B50

熔沸点的比较：1．同种晶体：相互作用越强，熔沸点越高。离子晶体：离子的电荷数越多，离子半径越小，

离子键越强，熔沸点越高分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质

量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高(如分子间形成氢键，则熔沸点更高)原子晶体：原子半径越小，共价键越强，熔沸点越高金属晶体：主族金属阳离子电荷数越多，离子半径越小，金属键越强，熔沸点越高512．不同种晶体：原子晶体>离子晶体>分子晶体

金属晶体可高可低

3．常温下物质的状态：固态>液态>气态52下列各物质中，按熔点由低到高排列正确的是()

A．O2、I2、Hg、MgCl2

B．CO2、KCl、NaCl、SiO2

C．Na、K、Rb、Cs

D．H2O、H2S、H2Se、KCl53三种典型的离子晶体NaCl型晶胞中离子的个数：面心立方(红球－Na+,绿球－Cl-)有关晶体的计算配位比：6:654CsCl型晶胞中离子的个数：(红球－Cs+,

绿球－Cl-)简单立方配位比：8:855晶胞中离子的个数：ZnS型(立方型)面心立方(红球－Zn2+,

绿球－S2-)配位比：4:4564.1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;②C60分子只含有五边形和六边形;③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理:

顶点数＋面数－棱边数＝2

据上所述,可推知C60分子有

12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30。请回答下列问题:57(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是______,理由是:_______________.

(2)试估计C60跟F2在一定条件下,能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)

，并简述其理由：

。

(3)通过计算，确定C60分子所含单键数。

C60分子所含单键数为_______________.

(4)C70分子也已制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑而推知.通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目.C70分子中所含五边形数为_____,六边形数为______。585.NiO晶体为NaCl型结构,将它在氧气中加热,部