第三章 晶体结构与性质复习

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，F2<Cl2<Br2<I2。
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。
D、同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
1 解析 根据晶胞结构可以判断： Cu(●)： 2× 2 1 ＋12× ＋3＝6； 6 1 H(○)：6×3＋1＋3＝6，
所以化学式为CuH。
7.科学家把C60和K掺杂在一起制造出的化 合物具有超导性能，其晶胞如图所示。该 化合物中的 K 原子和 C60 分子的个数比为
________。
3 ∶1
1 解 析 根 据 晶 胞 结 构 可 以 判 断 C60 ： 8× 8 ＋ 1 ＝ 2 ， 1 K： 2×6×2＝6， 所以 K 原子与 C60 分子的个数之比为 3∶1。
( √ )
（7）NaHSO4、Na2O2晶体中阴阳离子个数比均 为1:2 ×
（8）熔融状态下能够导电的化合物中一定含有离子键
√
2.CO2和SiO2在物理性质上有较大差异，而在化学性质上却有
较多相似，你知道原因吗？ 答案 决定二者物理性质的因素：晶体类型及结构、微粒间 的作用力。CO2是分子晶体，其微弱的分子间作用力是其决 定因素，SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是其决定因素。 二者的化学性质均由其内部的化学键决定，而C—O与Si—O 键都是极性键。
Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为—20.5℃， 沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可 以判断Fe(CO)5晶体类型为 。
深度思考 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” (1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( √ ) (2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( × ) (3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( × ) (4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( × ) (5)离子晶体一定都含有金属元素( × ) (6) 金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体
元素C的某种单质具有平面层状结构，同一层中的原 子构成许许多多的正六边形，此单质与熔融的K单质 相互作用，形成某种青铜色的物质（其中的元素K用 “●”表示），原子分布如图所示，该物质的化学式 为 。
题目：最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的 气态团簇分子，如右图所示。顶角和面心的原子是钛 原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的分子 式是 ( C ) A．TiC B．Ti4C4， C．Ti14C13 D．Ti13C14
金刚石的晶体结构模型
正四面体
最小环为六元环
小结：
（ 1 ）金刚石由碳原子构成正四面体的单元。 每个碳原子等距离紧邻其它 4 个碳原子。 28´ 。金刚石中由共价键构成 键角为 109º 的最小环有 6 个碳原子，但6个碳原子不 都在一个平面上。
1 个C－C键， 1/2 个C原子。 （3）晶体中每个C原子被 12 个六元环所共有，每个C原子占 有 2 个C－C键。
3. 已 知 镧 镍 合 金 LaNin 的 晶 胞 结 构 如 下 图 ， 则 LaNin 中 n ＝
________ 。 5
1 1 解析 La：2×2＋12×6＝3
1 1 Ni：12×2＋6×2＋6＝15
所以n＝5。
4.某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种 粒子数之比是 ( A.3∶9∶4 B ) B.1∶4∶2
(2).非密堆积 有分子间氢键——氢键具有方向性,使 晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙. 这种晶体不具有分子密堆积特征（如：HF 、 冰、NH3 ）
冰的结构
氢键具有方向性
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
2.原子晶体
109º 28´
共价键
金刚石
思考：最小碳环由多少个 碳原子组成？它们是否在 同一平面内？每个环中平 均含有几个碳原子？ 在金刚石晶体中，碳原子 个数与C-C键数之比为多 少？ 12g金刚石C-C键数为多少 NA？
——硬度大(耐磨性好)，熔沸点高（一般
2000℃以上），难溶，导电性差。
离子晶体的特性
——离子晶体具有熔沸点较高，硬度较
大， 难挥发难压缩的特点。离子晶体在固态 时不 导电，而在熔融状态和水溶液中都能导 电。
金属晶体的特性
——容易导电、导热、有延展性、有金
属光泽等。
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3、判断晶体类型的依据
（1）依据定义：构成晶体的粒子和粒 子间作用力 （2）依据物理特性：①熔点②导电性 ③硬度和机械性能 （3)依据物质的类别
粒子间作 用力
熔沸点 硬度 溶解性 导电情况
离子键
共价键
较高 较硬
很高 很硬
分子间作 用力（氢 键） 较低 一般较软
金属键
差别较大
固体不导电，不导电 固态和融 良导体 熔化或溶于 （除硅） 化时不导 水导电 电 ，部分 溶于水导 电
机械加工 不良 型
不良
不良
良
决定熔沸 晶格能大 共价键的 分子间作 金属键的 强弱 点高低的 小 键能和键 用力 因素 长 化学式的 意义 物质类别
题组二 晶胞的密度及微粒间距离的计算 8.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X( )位 于立方体的顶点，Y(○)位于立方体的中心。 试分析：
(1)晶体中每个Y同时吸引__________ 个X。 4 解析 从晶胞结构图中可直接看出，每个Y同时吸引4个X。
(3)设该晶体的摩尔质量为M g· mol－1，晶体的密度为ρ g· cm－3，
平行六面体晶胞中原子个数的计算规则
晶胞顶角的原子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8； 晶胞棱上的原子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4；
晶胞面上的原子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2； 晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有。
学与问（教材64页: ）
答案: 2
2
8
金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8
典例分析 例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱 柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼 原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 C
A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2
练习
1、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 12 个硼原子
o 60 组成，键角是 ，共含有 30 个
B—B键。
1 解析 R：8×8＋1＝2 1 1 1 G：8×4＋8×4＋4×2＋2＝8 1 Q：8× ＋2＝4 4
为RQ2G4。
R 、 G 、Q的个数之比为 1∶4∶2 ，则其化学式 由于R为＋2价，G为－2价，所以Q为＋3价。
6.Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元 如图所示。则该化合物的化学式为________。 CuH
（2）每个环平均拥有：
晶胞中碳原子的位 置？晶胞中平均 含有几个碳原子？ 如何求C—C键的 键长？
Si O
为F)
3 答案 4
3
4×83 10 × 10 pm a· NA
10.如图为Na2S的晶胞，该晶胞与CaF2晶胞结
构相似，设晶体密度是ρ g· cm－3，试计算Na＋
与 S2 － 的最短距离 ________( 阿伏加德罗常数
用NA表示 ，只写出计算式)。
1 1 解析 晶胞中，●个数为 8×8＋6×2＝4，○个数为 8，
同组物质中化学键类型相同、晶体类型也相 同的是： ( D ) A、I2 Ar N2 Si B、金刚石 O2 F2 C、Ba(OH)2 K2O CaCl2 D、HCHO CO2 C2H5OH
2、各类晶体的特性
分子晶体的特性
——硬度小、熔沸点低（一般300℃以
下 ），易挥发，固态或熔融状态下都不导电， 溶解性一般遵循“ 相似相溶”原理。 原子晶体的特性
1.金属氧化 1.金刚石、 物（K2O、 石墨、晶体 Na2O2） 硅、晶体硼 2.强碱 2. SiC 、 （NaOH、KOH、 SiO2晶体、 Ba(OH )2 BN晶体 3.绝大多数 的盐类
三键一力与晶体类型
（1）离子晶体 一定有? 可能含有 哪些作用力？ （2）分子晶体? • (3) 原子晶体？ （4）金属晶体
其个数之比为 1∶2，所以●代表 S ，○代表 Na 。
2－
＋
3 答案 4
3
4×78 ρ· NA
考点二 四类晶体的组成和性质 离子晶体
依据： 构成晶体的
粒子种类及粒子 之间的作用
分子晶体
原子晶体
金属晶体
1、四种晶体的比较
晶体类型 晶体粒子 离子晶体 原子晶体 阴、阳离 子 原子 分子晶体 分子 金属晶体 金属阳离子、 自由电子
考点三几种典型的晶体模型
1.分子晶体
(1).密堆积
只有范德华力，无分子间氢键 —— 分子 密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如： C60、干冰 、I2、O2）
干冰晶体结构
在每个CO2周围等距离且相距最近 的CO2共有 12 个。 在每个小立方体中平均分摊到的CO2 (8×1/8 + 6×1/2) = 4个 分子数为：
配离子中含有的化学键类型有 a．配位键 b．极性键 c．离子键 d．非极性键
第三章 晶体结构与性质
一、晶体的常识
1、定义： 经过结晶过程而形成的具有规则的
几何外形的固体。
2、晶体与非晶体的差异 项目 物质
ห้องสมุดไป่ตู้
自范性
微观结构
物理性质
熔点
晶体
有
原子在三维空 强度、导热性、 间里呈周期性 光学性质等各 固定 向异性 有序排列
阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间
3 M 的距离为____________cm 。
2
2ρNA
9.Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密
度为a g·cm－3，则Cu与F最近距离为________pm。(阿
伏加德罗常数用NA表示，列出计算表达式，不用化简：
图中 为Cu，
○
离子晶体
原子晶体
分子晶体 1.大多数非金属单质: X2,O2,H2, S8,P4, C60 （除 金刚石、石墨、晶体硅、晶 体硼外） 2.气态氢化物: H2O,NH3,CH4,HX 3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2（除SiO2外） 3.酸:H2SO4,HNO3 4.大多数有机物:乙醇，蔗 糖（除有机盐）
C.2∶9∶4
D.3∶8∶4
1 1 解析 A 粒子数为 6× ＝ ； 12 2 1 1 B 粒子数为 6×4＋3×6＝2；
C粒子数为1；
故A、B、C粒子数之比为1∶4∶2。
5.右图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞 结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为_____ ＋3价。
非晶体
原子排列相对 没有各向异性 不固定 没有 无序
晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
3、获取晶体的途径 （1）溶质从饱和溶液中析出 （2）熔融物质凝固 如何区分晶体与非晶体？ （3）气态物质凝华
4、晶胞
晶胞：描述晶体结构的基本单元。
晶体是由晶胞“无隙并置”而成。
蜂巢与蜂室
铜晶体
铜晶胞
4、分类比较晶体的熔、沸点 （1）.不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律
原子晶体>离子晶体>分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高， 如汞、镓、铯等熔、沸点很低，金属晶体一般不参与比较。 （2）.原子晶体 晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>石英>碳化硅>硅。
由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，
（3）.离子晶体
一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则 离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔 点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。 （4）.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、沸点反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
三、分子间作用力和分子的性质 1、分子间作用力及对分子性质的影响
（1）范德华力
（2）氢键
2、分子的性质
• • • • （1） 分子的极性 （2）分子的溶解性 （3） 手性 （4）无机含氧酸的酸性
CuCl2溶液与乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)可形成配 离子
③乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为 。乙二胺和 三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高 的多，原因是 。