高中化学 专题3 微型专题(四)晶体类型的判断及晶体结构的分析与计算教案 苏教版选修3

微型专题(四) 晶体类型的判断及晶体结构的分析与计算

[核心素养发展目标] 1.能辨识常见物质的晶体类型，能从微观角度分析各种晶体的构成微粒及微粒间的作用力，并解释各类晶体性质的差异。2.熟知各类晶体的结构特点及堆积模型，能利用均摊法对晶胞进行结构分析和计算。

一、晶体类型的判断

例1(2018·上海杨浦区检测)四种物质的一些性质如下表：

物质熔点/℃沸点/℃其他性质

单质硫120.5 271.5 —

单质硼2300 2550 硬度大

氯化铝190 182.7 177.8℃升华

苛性钾300 1320 晶体不导电，熔融态导电

晶体类型：单质硫是__________________晶体；单质硼是__________晶体；氯化铝是__________________晶体；苛性钾是____________晶体。

答案分子原子分子离子

解析单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，则晶体为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，则晶体为原子晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，则晶体为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，则晶体为离子晶体。

“三看”——确定晶体类型

(1)看构成微粒或作用力类型

四类晶体的构成微粒和微粒间作用力列表如下：

离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成微粒阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子

微粒间作

用力

离子键共价键分子间作用力金属键

(2)看物质类别

①单质类：a.金属单质和合金属于金属晶体；b.大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外)属于分子晶体。

②化合物类：a.离子化合物一定为离子晶体；b.共价化合物绝大多数为分子晶体，但SiO2、SiC等为原子晶体。

(3)看物理性质

四类晶体的物理性质对比如下：

晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体原子晶体

熔、沸点

一般较高、但

差异大

较高较低高硬度

一般较大，但

差异大

较大较小大

导电性固态能导电

固态不导电，熔融态

或溶于水时能导电

固态不导电，某些

溶于水后能导电

一般不导电，个别

为半导体

变式1 (2018·成都高二月考)AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是( )

A．①③B．②⑤C．⑤⑥D．③④⑤⑥

答案 B

解析从各图中可以看出②⑤都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。

二、晶体熔、沸点的比较

例2下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是( )

A．NH3、CH4、NaCl、Na

B．H2O、H2S、MgSO4、SO2

C．CH4、H2O、NaCl、SiO2

D．Li、Na、K、Rb、Cs

答案 C

解析C项中SiO2是原子晶体，NaCl是离子晶体，CH4、H2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH4是气态。

比较不同晶体熔、沸点的基本思路

首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；二看物质所属类型，一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键→金属阳离子所带电荷、金属阳离子半径。

变式2 在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是( )

A．钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大

B．金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点

C．KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低

D．F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高

答案 D

解析钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为C—C键的键长比Si—Si键的键长短，C—C键的键能比Si—Si键的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐

渐减弱，与化学键的强弱有关。 三、关于晶胞结构的分析与计算

例3 (1)镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表，由荷兰菲利浦实验室首先研制出来。它的最大优点是容易活化。其晶胞结构如图所示：

则它的化学式为____________。 (2)晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数A 为(0,0,0)；B 为(12，0，12)；C 为(12，1

2

，0)。则D 原子的坐标参数为________。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge 单晶的晶胞参数a ＝565.76pm ，其密度为________g·cm －3

(列出计算式即可)。

(3)GaAs 的熔点为1238℃，密度为ρg·cm －3

，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga 与As 以________键结合。Ga 和As 的摩尔质量分别为M Ga g·mol －1

和M As g·mol

－1

，原子半径分别为r Ga pm 和r As pm ，阿伏加德罗常数值为N A ，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶

胞体积的百分率为_______________________________________________________。

答案 (1)LaNi 5

(2)①(14，14，14) ②8×736.02×565.76

3×107

(3)原子晶体 共价 4π×10－30

N A ρ(r 3

Ga ＋r 3

As )3(M Ga ＋M As )

×100%