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。

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克难解疑精准高效一、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:

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。

-方迭规律■-----------------------------------------------------------------------------

"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：

（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

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. ①③

B.②⑤

C.⑤⑥

D.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. NH

、

CH

、

NaCI、Na

B. H2O

HS

、

MgSQ SO

C.CH

、

HO NaCI、SiO2

D.Li、Na、K、Rb Cs

答案C

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

-方法规律--- --------------------------------------------------------------------------

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T共价键键能T键长T原子半径；分子晶体T分子间作用力T相对分子质量；离子晶体T离子键强弱T离子所带电荷数、离子半径；金属晶体T金属键T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、KCI、KBr、KI的熔点依次降低

D. F2、CI2、Br2、丨2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、KCI、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

11 11

数A 为（0,0,0） ； B 为（2，0，2）； C 为（2, 2，0）。贝y 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）。

⑶GaAs

的熔点为1238C ，密度为 p g • 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 Ms a g • mol 一1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

照点，观察D 点在晶胞中位置（体对角线1处），由B 、C 点坐标可以推知

8X 73

7

类似金刚石晶胞」个晶胞含有

8

个锗原子，p= 6.02 X 565.76 3"忖

1

1 胞结构示意图用均摊法计算出

1个晶胞中含有 As 原子的个数：8X - +

4，再通过观察

8

2

可知1个晶胞中含有4个Ga 原子。4个As 原子和4个Ga 原子的总体积 V = 4X （| n X 10—30

X r As 4 ― 30 3 3

4 M As

+ 3n X 10 X r Ga ） cm ; 1个晶胞的质量为4个As 原子和4个Ga 原子的质量之和，即（瓜+ 4Mk 4 3

—）g ，所以1个晶胞的体积 Va=^（M s + M ba ） cm 3。最后由V /M 即得结果。 ■归纳总结•

1 1 1

⑵①（4，4，4

）

7 3

7

② 3X 10

②6.02 X 565.76

4 n X 10 N^ p r Ga + r AS

⑶原子晶体

共价 -------- 十 ------------- X 100%

3（M + M ）

2个晶胞所共有, 顶点上的原子为6个晶胞

所共有，内部的原子为整个晶胞所有，所以晶胞中

La 原子个数为 3, Ni 原子个数为15，则

镧系合金的化学式为 LaNi 5。（2）①对照晶胞图示、 坐标系以及

A 、

B 、

C 点坐标，选A 点为参

D 点坐标。②锗晶胞

g • cm _3。(3)根据晶