高三化学一轮复习：晶体结构与性质 课件

第24讲

晶体结构与性质固基点1

晶体常识

四类常见晶体的性质1．晶体与非晶体

晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈周期性____序排列原子排列相对____序性质特征自范性________熔点______________异同表现__________无各向异性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___________实验有无有无固定不固定各向异性熔点X射线衍射2．获得晶体的途径熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华);溶质从溶液中析出(结晶)。从熔融态结晶出来的硫晶体凝华得到的碘晶体从饱和硫酸铜溶液中得到的硫酸铜晶体固态液态气态凝固凝华融化升华气化液化(放热)(放热)(放热)(吸热)(吸热)(吸热)3.晶胞描述晶体结构的基本单元叫做晶胞习惯采用的晶胞都是平行六面体(三维)或平行四边形(二维)晶体由晶胞“无隙并置”而成a=b=c

=

=

=90°a=b≠c

=

=

=90°a=b≠c

=

=90

=120°4.晶胞中粒子数目的计算——均摊法某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的

属于这个晶胞(均摊法)1内部：1面上：1/22134棱边：1/4顶角：1/8（3）晶胞中粒子数目的计算——均摊法某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的

属于这个晶胞(均摊法)面上：1/2顶角：1/812面上：1/2127685顶角：1/8【思考】晶胞都是平行六面体吗？六棱柱（六方）晶胞三棱柱晶胞X：6/12=1/2Y：6/4+3/6=2Z：11.计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。化学式：X2ZY4规律总结：晶体化学式的确定流程:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。对点训练

顶点：1/12内部：1竖直(侧)棱：1/6水平(上下)棱：1/4正三棱柱结构中粒子的计算方法位置顶角水平棱竖直棱面上内部份额1/121/41/61/21六棱柱（六方）晶胞中粒子的计算方法位置顶角水平棱竖直棱面上内部份额顶角：1/6竖直(侧)棱：1/3水平(上下)棱：1/4面上：1/2内部11/61/41/31/212.纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如图所示(六个硼原子位于内部)，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分比为(

)A．22%

B．70%

C．66.7%

D．33.3%一、共价晶体所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体构成粒子共价晶体原子粒子间的作用力共价键1.定义：典型的共价晶体：如金刚石、硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等③极少数金属氧化物①某些单质②某些含硅化物如刚玉(ɑ-Al2O3)固基点2

常见晶体的结构模型109º28´，三维骨架键能：347.7kJ/mol（很大）键长：154pm（很短）熔点很高：大于35000C

硬度最大：摩氏10度结构决定性质金刚石109º28´①在晶体中每个碳原子以四个共价单键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。②晶体中C-C-C夹角为109°28'③最小环上有6个碳原子，最多3个碳原子在同一平面。④每个碳原子被

个六元环共用。

金刚石12⑦在金刚石晶胞中占有的碳原子数_______

⑤每个碳原子都采取_______;sp3杂化⑥晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键

中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1：（）=1：28⑧12g金刚石含有_____个C原子含有_____个C-C键NA2NA金刚石109º28´SiO共价键二氧化硅②在SiO2晶体中，每个硅原子形成

个共价键；每个氧原子形成

个共价键；①在SiO2晶体中，每个硅原子与

个氧原子结合；每个氧原子与

个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是

.

③在SiO2

晶体中，最小环为

元环。21：244212二氧化硅180º109º28´④每个十二元环中平均含有硅原子

1：41：2=6×1/12=1/2

硅原子个数与Si－O共价键个数之是

；氧原子个数与Si－O共价键个数之比是

。每个十二元环中平均含有Si－O键=12×1/6=2

⑤60g二氧化硅含有_____个Si原子含有_____个O原子含有_____个Si-O键NA2NA4NA二氧化硅二、分子晶体组成粒子：分子相互作用分子内：共价键分子间：分子间作用力1.定义：只含有分子的晶体称为分子晶体。碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）CO2

分子：中心每个分子周围有12个紧邻的分子，分子间只存在范德华力分子密堆积2.结构特征

利用冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征,每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？冰中１个水分子周围有４个水分子每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。分子非密堆积氢键具有方向性2.结构特征只含分子的晶体低熔点、硬度小含有氢键的分子晶体具有更为特殊的物理性质（熔沸点偏高、水溶性高、水的密度反常等）构成分子密堆积如：干冰只有范德华力含有氢键分子之间分子非密堆积如：冰性质结构分子晶体小结三、离子晶体1.定义：由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体2.常见离子晶体：强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐三、离子晶体3.离子晶体的物理性质具有较高的熔、沸点，难挥发

一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。（1）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：

熔点：801oC、沸点：1413oC三、离子晶体NaCl三、离子晶体NaCl（2）配位数：一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。6它们所围成的空间几何构型是：正八面体每个Cl-周围与之等距且距离最近的Na＋有____个。6三、离子晶体NaCl（3）每个Na＋周围与之等距且距离最近的Na＋有___个。每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。1212Cl－Na＋三、离子晶体CsCl(1)每个晶胞含铯离子、氯离子的个数：熔点：645oC、沸点：1290oC1个（2）配位数每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。它们所围成的空间几何构型是

。8正六面体每个Cl-周围与之等距且距离最近的Cs+有____个。8三、离子晶体CsCl(3)每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cs＋有

个。

每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有

个。66三、离子晶体CsCl(2)配位数:Zn2+:4;S2-:4。ZnS(1)粒子数：Zn2+:4;S2-:4。Ca2+F--(2)配位数:Ca2+:8;F-:4。(1)粒子数：Ca2+:4;F-:8。CaF2四、混合型晶体——石墨晶体(1)石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是__________。(2)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_____。(3)在每层内存在______键和类似金属键的作用力。能导电，晶体中每个C形成3个共价键，C的另一价电子在电场作用下可移动，形成电流。(4)石墨C—C的键长比金刚石C—C的键长短，熔点比金刚石的____。范德华力2sp2共价高五、过渡型晶体——石墨晶体1．(2024·合肥模拟)有关晶体或晶胞的结构如图所示，下列说法不正确的是(

)A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2+C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构D．该气态团簇分子的分子式为EFD

[该气态团簇分子的分子式为E4F4，D错误。]√2．已知金刚石的晶胞如图。

六109°28′晶体类型与性质的比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体构成微粒原子分子金属阳离子和自由电子作用力共价键范德华力氢键金属键离子键物理性质熔沸点很高很低差别较大较高硬度很大很小差别较大较大导电性无（硅为半导体）晶体不导电，

部分晶体水溶液导电导体晶体不导电，

水溶液或熔融态导电阴、阳离子1．下列有关晶体类型的判断正确的是(

)ASiI4：熔点120.5℃，沸点271.5℃共价晶体BB：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大金属晶体C锑：熔点630.74℃，沸点1750℃，晶体导电共价晶体DFeCl3：熔点282℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂分子晶体√2.请回答下列问题：一些氧化物的熔点如表所示：氧化物

熔点/

1570280023.8

（1）解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

。

晶体熔、沸点比较的一般思路(1)不同类型晶体(一般)：共价晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体。(2)同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。①离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。②共价晶体：原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。晶体熔、沸点比较的一般思路③分子晶体a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高，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SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。

晶体熔、沸点比较的一般思路d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>④金属晶体：一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。技法磨尖课（三）

与晶体相关的计算技法1

俯视图与原子坐标

面心12

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