《晶体结构与性质》ppt完美版1

2.晶格能 (1)定义：气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量， 通常取正值，单位：kJ·mol－1。 (2)影响因素。 ①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能 越__大__。 ②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__。
离子 CsCl 型
晶体
金属 简单立 晶体 方堆积
(1)每个 Cs＋周围等距且紧邻的 Cl－有__8_个，每个 Cs＋(Cl－)周围 等距且紧邻的 Cs＋(Cl－)有 6 个 (2)如图为 8 个晶胞，每个晶胞中 含 1 个 Cs＋、1 个 Cl－
典型代表 Po，配位数为_6__，空 间利用率 52%
答案：B
4．氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源， 必须解决好安全有效地贮存氢气的问题。化学家研究出利 用合金贮存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种贮 氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元 如图所示，则该合金的化学式可表示为( )
A．LaNi5 C．La14Ni24
B．LaNi D．La7Ni12
(2)获得晶体的三条途径。 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 ③溶质从溶液中析出。 2．晶胞 (1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置。
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞_平__行__排列、_取__向__相同。 3．晶胞组成的计算——均摊法 (1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶 胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是n1。 (2)方法。 ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计 算。
原子 晶体 SiO2
(1)每个 Si 与_4__个 O 以共价键 结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有 1 个 Si， 4 个“12O”，n(Si)∶ n(O)＝__1_∶__2_ (3)最小环上有_1_2_个原子，即 6 个 O，6 个 Si
分子 干冰
晶体 离子
NaCl 型 晶体
(1)8 个 CO2 分子构成立方体且在 6 个 面心又各占据 1 个 CO2 分子 (2)每个 CO2 分子周围等距且紧邻的 CO2 分子有_1_2_个 (1)每个 Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的 Cl－(Na＋)有 6 个，每个 Na＋周围等距 且紧邻的 Na＋有_1_2_个 (2)每个晶胞中含_4_个 Na＋和_4_个 Cl－
＝
43·3 4a×·N8A3×1010 pm。
答案：
3 4
3
4a×·N8A3×1010
晶体微粒与 M、ρ 之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g(M 为微粒的相对“分子”质量)； 又 1 个晶胞的质量为 ρa3 g(a3 为晶胞的体积)，则 1 mol 晶胞的质量为 ρa3NA g，因此有 xM＝ρa3NA。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶 体是________________。
(5)其中含有极性共价键的非极性分子是_________ ________________。 (6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分 子是________。 (7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子 是________。
3．典型晶体模型
晶体
晶体结构
晶体详解
原子 金刚石
晶体
(1)每个碳与相邻_4__个碳以共 价键结合，形成_正__四__面__体_结构 (2)键角均为_1_0_9_°__2_8_′ _ (3)最小碳环由_6_个 C 组成且 六原子不在同一平面内 (4)每个 C 参与 4 条 C—C 键的 形成，C 原子数与 C—C 键数 之比为_1_∶__2__
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶 胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)被三 个六边形共有，每个六边形占13。
辨析拓展 1．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：
试回答下列问题： (1)甲晶体化学式(X 为阳离子)为________。 (2)乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是________。 (3)丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是________。 (4)乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为________。 答案：(1)X2Y (2)1∶3∶1 (3)8 (4)12
解析：(1)每个 Mg 周围有 6 个 B，而每个 B 周围有 3 个 Mg，所以其化学式为 MgB2。
(2)从图 2 可看出，每个
单元中，都有 1 个 B
和 1 个 O 完全属于这个单元，剩余的 2 个 O 分别被两个
结构单元共用，所以 B∶O＝1∶(1＋22)＝1∶2，化学式为 BO－ 2 。
1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( )
A．白磷、蓝矾
B．陶瓷、塑料
C．碘、橡胶
D．食盐、蔗糖
解析：A 中白磷和蓝矾都是晶体；B 中二者均为非晶
体，C 中碘为晶体，橡胶为非晶体；D 中二者均为晶体。
答案：C
2．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广 泛的应用。我国现已能够拉制出直径为 300 毫米的大直径 硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列关于晶体硅的叙 述正确的是( )
解析：根据题给物质的结构单元图知，该合金的基 本结构单元中镧原子的数目为 12×16＋2×12＝3，而镍原 子的数目为 12×12＋6＋6×12＝15，所以镧与镍的原子个 数比为 3∶15＝1∶5。
答案：A
考向3 关于晶体的密度、微粒间距离的计算 5．用晶体的 X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常 数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最 密堆积，边长为 361 pm。又知铜的密度为 9.00 g·cm－3， 则 铜 晶 胞 的 体 积 是 ________cm3 、 晶 胞 的 质 量 是 ________g，阿伏加德罗常数为__________________[列式 计算，已知 Ar(Cu)＝63.6]。 解析：体积是 a3(a 为棱长)；质量＝体积×密度；1 个铜晶胞含 4 个铜原子，则 M(Cu)＝14×m 晶胞×NA。
答案：C
考向2 关于晶胞的“分摊法”计算 3．某晶体结构最小的重复单元如图。A 为阴离子， 在立方体内，B 为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体 的化学式为( )
A．B2A C．B7A4
B．BA2 D．B4A7
解析：根据均摊法，该结构单元中含 A 的个数为 8 ×1＝8，含 B 的个数为18×8＋12×6＝4，B 与 A 的个数之 比为 4∶8＝1∶2，即该晶体的化学式为 BA2，故答案为 B 项。
答案：(1)MgB2 (2)BO－ 2
3．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________。
解析：根据晶胞结构可以判断：Cu( )：2×12＋12×16 ＋3＝6；
H( )：6×13＋1＋3＝6，所以化学式为 CuH。 答案：CuH
考向1 晶体和非晶体的性质
2．分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。 (1)碳化铝，黄色晶体，熔点 2 200 ℃，熔融态不导 电：__________________。 (2)溴化铝，无色晶体，熔点 98 ℃，熔融态不导电： ________________。 (3)五氟化矾，无色晶体，熔点 19.5 ℃，易溶于乙醇、 氯仿、丙酮等：________________。 (4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电： __________________。
面心立方 金 最密堆积 属 体心立方 晶 堆积 体 六方最密
堆积
典型代表 Cu、Ag、Au，配 位数为1_2__，空间利用率 74% 典型代表 Na、K、Fe，配 位数为_8_，空间利用率 68% 典型代表 Mg、Zn、Ti，配 位数为_1_2_，空间利用率 74%
辨析拓展 1．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、 Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体 硅、金刚石、晶体氩。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是____________。 (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体 是________________。 (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的 离子晶体是________________。
A．形成晶体硅的速率越大越好 B．晶体硅没有固定的熔、沸点 C．可用 X－射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异 性无关
解析：A 项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如 温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越 好，错误；B 项，晶体有固定的熔、沸点，错误；C 项， X－射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是 否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，正确；D 项， 晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系， 错误。
第十一章 物质结构与性质
第 3 节 晶体结构与性质
[考纲要求] 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．理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特 征解释其物理性质。 3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质 的影响。
4．了解分子晶体结构与性质的关系。 5．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。 6．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。 7．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。
解析：设晶胞的棱长为 x cm，在晶胞中，Cu 个数： 8×18＋6×12＝4；F 个数：4，其化学式为 CuF。a·x3·NA
3 ＝4M(CuF)，x＝
4M（a·CNuAF）。最短距离为小立方体
的体对角线的一半，小立方体的体对角线为
x22＋x22＋x22 ＝
3 2
x
。
所
以
最
短
距
离
为
3 2
1 x·2
答案：4.70×10－23 4.23×10－22 NA＝14×634..623g×·m1o0l－－122g＝6.01×1023mol－1
6．Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如 下图所示，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， 为 F)。
(8)其中含有极性共价键的原子晶体是__________。 (9)不含共价键的分子晶体是________，只含非极性 键的原子晶体是_______________________________。 答案：(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2 (5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石
2．(1)硼化镁晶体在 39 K 时呈超导性。在硼化镁晶 体中，镁原子和硼原子是分层排布的，图 1 是该晶体微观 结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面 上。则硼化镁的化学式为________。
(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形 式。图 2 是 1 种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符 号为________。
考点一 晶体和晶胞
1．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的区别。
比较
晶体
非晶体
结构特征 结构粒子_周__期__性__有__序__ 结构粒子_无__序__
排列
排列
自范性 性质
熔点 特征
异同表现
有 固定 _各__向__异__性___
无 不固定 _各__向__同__性___
二者区 间接方法 测定其是否有固定的_熔__点_ 别方法 科学方法 对固体进行__X_射__线__衍__射___实验
考点二 晶体类型、结构和性质
1．四种晶体类型的比较
项目 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
构成 微粒
Hale Waihona Puke Baidu
_分__子__
金属阳离子、
_原__子__
_阴__、__阳__离__子_
自由电子
粒子间 范___德__华__力_ 的相互 (某些含氢 共__价__键__ 作用力 键)
金__属___键_
_离__子__键_