高三化学一轮复习分子晶体及共价晶体的堆积方式课件

分子晶体及共价晶体的堆积方式物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃-183-90-127＞1000浙江新高考T26】（2）

四种晶体的熔点数据如表：CF4

和SiF4熔点相差较小，BF3

和AlF3熔点相差较大，原因是

。晶体熔、沸点高低的原因解释化学键C-HSi-HC=OC-OSi-OC-CSi-Si键能/kJ·mol-14113187993584523462222.北京新高考9】由键能数据大小，不能解释下列事实的是（

）A.稳定性：CH4>SiH4B.键长：C=O<C-OC.熔点：CO2<SiO2

D.硬度：金刚石>晶体硅3.全国高考理综甲卷T35节选】(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,若该立方晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为

pm。晶胞结构的计算晶体微粒间的作用力和物质性质的关系知识重构考向1——共价晶体、分子晶体的类型判断与性质比较考向2——以金刚石、石墨等晶体结构为背景的晶胞分析分子晶体及共价晶体的堆积方式知识重构必备知识1——构成物质的基本微粒与相互作用【问题1】构成物质的基本微粒有哪些？原子分子离子得失e-共价键【问题2】微粒能构成哪些类别的物质？离子化合物非金属单质（金刚石等）共价化合物（SiO2等）非金属单质（C60等）共价化合物（HCl等）金属单质【问题3】微粒之间存在哪些相互作用？离子键：阴阳离子间静电作用（含引力和斥力）共价键：原子间通过共用电子对形成的相互作用。（静电引力）分子内：存在共价键、可能含分子内氢键；分子间：分子间作用力、可能含分子间氢键。金属键：金属原子与自由电子之间的相互作用。【问题4】微粒构成的晶体类型？离子晶体金属原子：金属晶体(金属键）分子晶体非金属原子：共价晶体（共价键）2.【2020年山东T17节选】Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常

压下，SnCl4为无色液体，SnCl4固体的晶体类型为

。1.浙江新高考T26】（2）

四种晶体的熔点数据如表：

物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃-183-90-127＞1000CF4

和SiF4熔点相差较小，BF3

和AlF3熔点相差较大，原因是

。3.【北京新高考9】由键能数据大小，不能解释下列事实的是（

）化学键C-HSi-HC=OC-OSi-OC-CSi-Si键能/kJ·mol-1411318799358452346222A.稳定性：CH4>SiH4B.键长：C=O<C-OC.熔点：CO2<SiO2

D.硬度：金刚石>晶体硅考向1——原子晶体、分子晶体的类型判断与性质比较结构相似的分子晶体，分子间作用力相差较小BF3是分子晶体，AlF3是离子晶体，破坏离子键需要能量更多，所以AlF3熔点很高。常温下SnCl4为液体，性质体现结构，可判定SnCl4为分子晶体。CO2

是分子晶体，熔点由分子间作用力决定，SiO2是共价晶体，所以熔点CO2<SiO2，不能用键能解释熔点CO2<SiO2C4.【2022年全国高考理综乙卷T35】(3)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为

。解释X的熔点比Y高的原因

。5.【2021年福建高考(3)节选】石墨相氮化碳g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如右图所示，g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有_______(填标号)。a.非极性键b.金属键c.π键d.范德华力6.【2022年山东新高考T5】AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是()A.GaN的熔点高于AlN B.晶体中所有化学键均为极性键C.晶体中所有原子均采取sp3杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同考向1——共价晶体、分子晶体的类型判断与性质比较CsClCsCl为离子晶体,ICl为分子晶体，离子键强于分子间作用力，所以CsCl的熔点高于ICl。石墨相氮化碳具有和石墨相似的层状结构，所以层与层之间存在范德华力，同层内C与N之间存在极性共价键，存在大π键，故选c、d。cdAlN、GaN的成键结构与金刚石相似,因此AlN、GaN都为原子晶体,熔点的大小和键能有关，键能和键长有关，键长取决于原子半径，Al原子的半径比Ga原子的小,N—Al键的键长小于N—Ga键的键长,N—Al键的键能较大,AlN晶体的熔点较高,故所以GaN的熔点低于AlN,A错误;ACsICl2===CsCl+ICl×核心思想：答题模板：性质体现决定结构题目信息或问题判断晶体类型比较微粒间作用力①熔、沸点数据②常温下物质状态③键能大小④成键结构等解释差异答题思想：分析思路：先整体后局部！先根据题目信息判断晶体的类型，再对微粒间作用力的大小进行晶体同类型或不同类型的比较，得出结论，解释原因。分析原因考向1——共价晶体、分子晶体的类型判断与性质比较必备知识2——典型的分子晶体和共价晶体分子间作用力堆积方式典型物质分子结构晶胞结构特点

氢键和范德华力非密堆积冰(H2O)氢键具有

，冰晶体中，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角的

个相邻水分子相互吸引，所以1mol冰中有

mol氢键，这使冰晶体中水分子的空间利用率

，冰的密度

液态水。4方向性不高2范德华力分子密堆积干冰(CO2)碘(I2)C60面心立方最密堆积若以一个分子为中心，周围有

个紧邻的分子，这就是分子

。密堆积12①每个干冰晶胞中有

个CO2分子，配位数

，CO2的排列方向有

种，

。4124顶点1种，上下面心、前后面心、左右面心各1种②I2的排列方向有

种，

和

。③C60结构：

分子，固态时是

，每个碳原子只跟相邻的

形成共价键，60个碳原子构成

形，共32面体，包括

个五边形，

个六边形。1220三个碳原子分子晶体球2笼状顶点面心小于一维空间里粒子的堆积方式二维空间里粒子的堆积方式12233456非密置层放置密置层放置14配位数：配位数：空隙形状：空隙形状：46高频考点1：分子密堆积——面心立方最密堆积三维空间中密置层的堆积方式12345第三层小球

对准第一层

小球空隙的

2、4、6位。第四层同第

一层。每三层形成

一个周期的

紧密堆积。6aaaaa高频考点1：分子密堆积——面心立方最密堆积CAAAAAABBBBBBC【问题2】1个晶胞的质量(g)？

【问题3】小球间位置关系？【问题4】微粒小球的半径r与晶胞参数a的关系？

【问题5】两小球之间的最近距离？【问题1】1个晶胞中含有微粒的个数（N）？4该晶胞的密度？g·cm-344a3a

a=4r2等径球面心接触（面对角线相切）面对角线的一半,①立方体空隙【问题1】空隙的种类？②四面体空隙③八面体空隙【问题2】如何判定空隙的类型？正四面体空隙4个紧密相切的堆积球归纳：面心立方最密堆积的8个顶点各自对应一个正四面体空隙,1个晶胞共有8个正四面体空隙。堆积球的位置：晶胞的一个顶点和三个面心思路梳理：1、观察堆积球的数目、位置及相互关系8个堆积球相切4个堆积球相切6个堆积球相切例：CaF2晶胞说明：Ca2+做堆积球，在顶点和面心构成面心立方，

F-在体内，做填隙球，填充在Ca2+围成的8个正四面体空隙中。高频考点2：分子密堆积——面心立方最密堆积的空隙问题例：BiF3晶胞正八面体空隙6个紧密相切的堆积球最典型的填隙球位于晶胞体心，堆积球就位于晶胞的六个面心思路梳理：归纳：属于面心立方最密堆积晶胞棱边上的正八面体空隙有12×1/4=3个，加上体内的1个，1个晶胞共有4个正八面体空隙。和体心等效的位置是棱心2、根据填隙球（A）的配位数确定若A的配位数为8，就填充在B围成的立方体空隙中；若A的配位数为6，填充在B围成的八面体空隙中；若A的配位数为4，填充在B围成的四面体空隙中。堆积球B的粒子数：立方体空隙数：四面体空隙数：八面体空隙数=1：1：2：1N(Bi3+)=4四面体空隙数=8八面体空隙数=43、根据堆积球（B）与空隙的比例关系确定基本思路：Bi3+做堆积球，位于顶点（8×1/8＝1个）和面心(6×1/2＝3个）,构成面心立方晶胞；F-做填隙球，分别在体内（配位数为4）和棱心（配位数为6），因此有8个正四面体空隙和4个正八面体空隙。高频考点2：分子密堆积——面心立方最密堆积的空隙问题例：NaCl晶胞说明：Cl－做堆积球，在顶点和面心构成面心立方；

Na+在体心和棱心，做填隙球，填充在Cl－围成的4个正八面体空隙中。①每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体，配位数

。②密度：

必备知识2——典型的分子晶体和共价晶体典型代表物空间结构结构分析

①C原子采取

杂化，每个C与相邻的

个C以

结合，形成

，键角均为

。

②最小碳环为

元环，环上的C

同一平面内，③每个C参与4个C-C键的形成，碳原子数与C-C键数之比为

。④1个金刚石晶胞中，碳原子分别位于

、

、

，共

个。①每个Si与4个O以共价键结合，形成

结构；②每个正四面体占有1个Si，4个“1/2O”，晶体中Si与O的个数比为

；③最小环上有

个原子，即

个Si，

个O。sp31：261264共价键正四面体109.5∘1：2正四面体6金刚石二氧化硅SiC、BP、AlN不在⑤④顶点面心体内84高频考点3：金刚石的空间构型【问题1】微粒半径r与晶胞参数a的关系？【问题2】两个碳原子间的最近距离？【问题3】正四面体空隙的填隙率？【问题4】晶胞的密度计算？金刚石晶胞金刚石晶胞的1/8m2mm3mm=4r3a=2ma/2=4r321r=a注意：1、2两球是虚拟的！体对角线AD=微粒半径r与晶胞参数a的关系两原子最近距离为晶胞体对角线的1/4AD顶点和面心的C构成面心立方晶胞，即为堆积球B，共构成8个正四面体空隙；体内的4个碳原子即为填隙球A，填充在其中4个空隙中，所以正四面体空隙的填隙率为50%。50%8rg·cm-38a37.【2022年全国高考理综甲卷T35节选】(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是

;若该立方晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为

pm。解析：由图可知，X代表的离子位于顶点和面心，构成面心立方最密堆积，面心立方最密堆积有8个正四面体空隙，X做堆积球，共8×1/8+6×1/2=4个，X类似于金刚石在顶点和面心的C原子，题给晶胞体内有8个Y，根据化学式CaF2，可知X是Ca2+，Y是F-，F-做填隙球，填隙率100%，因此，对照金刚石的晶胞结构，Ca2+与F-最近的核间距为晶胞体对角线长度的1/4，由于晶胞参数为apm，故Ca2+与F-最近的核间距为√3/4apm。金刚石体内的C共4个，正四面体空隙填隙率为50%

；Ca2+√3/4a考向2——以金刚石、石墨等晶体结构为背景的晶胞分析8.【2019新课标Ⅰ卷35T35节选】(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x=

pm，Mg原子之间最短距离y=

pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是

g·cm−3(列出计算表达式)。分析1：根据图b可知，Cu原子之间最短距离为该晶胞面对角线的1/4，由于晶胞参数是apm，则面对角线是

，则x＝pm。面对角线a体对角线a3分析2：Mg以金刚石方式堆积，因而Mg原子之间最短距离为晶胞体对角线的1/4，体对角线是，则y＝pm。分析3：镁以金刚石方式堆积，晶胞中含有Mg原子8×1/8+6×1/2+4＝8个，而Cu以四面体方式排列在Mg的八面体空隙和半数四面体空隙中，共16个，1mol晶胞的质量是

。由于晶胞参数是apm，则MgCu2的密度是

g·cm−3。考向2——以金刚石、石墨等晶体结构为背景的晶胞分析混合型晶体空间结构晶胞结构特点石墨碳原子的排列方式：

结构

，每层内C以

杂化，存在

键，C之间以

形成

的平面网状结构，键角

，C与碳碳键之比为

。每一层内C-C的键长为1.42×10-10m，比金刚石中C-C的键长(1.54×10-10m)短，因此熔沸点高于金刚石;层与层之间以

结合，所以石墨硬度小，滑腻感，能导电因为

。层状正六边形sp2120°2：3共价键高频考点4：混合型晶体——石墨

分子间作用力大π大π键(5)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)

，OPCN的化学式为_______。

9.【2021年福建高考真题节选】石墨相氮化碳g-C3N4作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3