(全国通用版)201X版高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第3讲 晶体结构与性质学案

第3讲晶体结构与性质

【2019·备考】

最新考纲：1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。3.了解分子晶体结构与性质的关系。

4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。

6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

考点一晶体的常识和常见四种晶体性质

(频数：★★★难度：★★☆)

1．晶体

(1)晶体与非晶体

晶体非晶体

结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列

性质特征

自范性有无

熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性

二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点

科学方法对固体进行X射线衍射实验

(2)晶胞

①概念：描述晶体结构的基本单元。

②晶体中晶胞的排列——无隙并置

a．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

b．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

(3)晶格能

①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。

②影响因素

a．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

b

．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

③与离子晶体性质的关系

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。

①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。

②晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

2．四种晶体类型的比较

比较

类型

分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体

构成粒子分子原子

金属阳离子、

自由电子

阴、阳

离子

粒子间的相互作用力

范德华力

(某些含氢键)

共价键金属键离子键

硬度较小很大有的很大，

有的很小

较大

熔、沸点较低很高有的很高，

有的很低

较高

溶解性相似相溶难溶于任

何溶剂

常见溶剂

难溶

大多易溶于水等

极性溶剂

导电、传热性一般不导电，溶

于水后有的导电

一般不具有导

电性，个别为半

导体

电和热的良导

体

晶体不导电，水

溶液或熔融态导

电

物质类别及举例大多数非金属单

质、气态氢化物、

酸、非金属氧化

物(SiO2除外)、绝

部分非金属单

质(如金刚石、

硅、晶体硼)，

部分非金属化

金属单质与合

金(如Na、Al、

Fe、青铜)

金属氧化物(如

K2O、Na2O)、强

碱(如KOH、

NaOH)、绝大部

3.晶体熔沸点的比较

(1)不同类型晶体熔、沸点的比较

①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

(2)同种晶体类型熔、沸点的比较

①原子晶体：

如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。

②离子晶体：

a．一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。

b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

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。

d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞

CHCH3CH3CH2CH3＞CCH3CH3CH3CH3。

④金属晶体：

金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。

①常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。

②原子晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体。

③原子晶体熔化时，破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。

1．(RJ选修3·P844改编)下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ) A．Si和CO2B．NaBr和O2

C．CH4和H2O D．HCl和KCl

解析A项，晶体类型不同；B项，化学键和晶体类型均不同；D项，化学键和晶体类型均不同。

答案C

2．(RJ选修3·P848、9、10整合)下列说法正确的是(双选)( )

A．Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型

B．氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键

C．HF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键

D．某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体

解析A项，Na2O和SiO2熔化克服的作用力分别为离子键和共价键；B项，NaCl和HCl 溶于水克服的作用力分别是离子键和共价键。

答案CD

3．(溯源题)(1)[2017·江苏化学，21(5)]某Fe x N y的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)Cu n N y。Fe x N y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。

图1 Fe x N y晶胞结构示意图图2 转化过程的能量变化

(2)[2016·课标全国Ⅲ，37(5)]GaAs的熔点为1 238 ℃，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________键键合。