人教版高中化学选修三复习学案：选修3.3晶体结构与性质(含答案)

第三节晶体结构与性质考纲定位1. 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。

2. 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。

（中频）3. 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。

4. 了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。

（高频）5. 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

（高频）6. 了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

固考基•教材梳理I基础知识分类盘点■圭■壬•知•识橋•理知识1晶体常识1 •晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里呈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无各向异性区别方法熔点法有固定熔点无固定熔点X射线对固体进行X-射线衍射实验2. 晶胞（1）概念：描述晶体结构的基本单元。

⑵晶体中晶胞的排列一一无隙并置。

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。

知识2分子晶体和原子晶体1 .分子晶体(1) 结构特点①晶体中只含分子。

②分子间作用力为范德华力，也可能有氢键。

③分子密堆积：一个分子周围通常有12个紧邻的分子。

(2) 典型的分子晶体①冰：水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。

②干冰：CO分子之间存在范德华力，每个CO分子周围有12个紧邻的CO分子。

2.原子晶体(1) 结构特点①晶体中只含原子。

②原子间以共价键结合。

③三维空间状结构。

(2) 典型的原子晶体一一金刚石①碳原子取sp3杂化轨道形成共价键，碳碳键之间夹角为109。

28'。

②每个碳原子与相邻的4个碳原子结合。

知识3金属晶体1•“电子气理论”要点(1) 该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共______________________ 用，从而把所有金属原子维系在一起。

(2) 金属晶体是由金属阳离子、自由电子通过金属键形成的一种“巨分子”。

(3) 金属键的强度差异很大。

2.金属晶体的构成、通性及其解释3.金属晶体的常见堆积知识4离子晶体1 .离子晶体⑴概念①离子键：阴、阳离子间通过静电作用_ (指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。

②离子晶体：由阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。

(2) 决定离子晶体结构的因素①几何因素：即晶体中正、负离子的半径比。

_②电荷因素：即正负离子电荷不同，配位数不同。

________③键性因素：离子键的纯粹程度。

(3) 一般物理性质一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，较大的硬度、难于压缩。

这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。

若要破坏这种作用需要较多的能量。

2•晶格能(1) 定义气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。

(2) 大小及与其他量的关系①晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。

②在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，则晶格能越大。

③晶格能越大，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点越高，硬度越大。

_基础知识验收1•易误诊断(正确的打“V”，错误的打“X”)。

(1) 具有规则几何外形的固体一定是晶体()(2) 晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”()(3) 原子晶体的熔点一定比离子晶体的咼()(4) 金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高()(5) 离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电()(6) CO2和SiO2是同主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似()(7) 干冰(CQ)晶体中包含的作用力为分子间力和共价键()(8) SiO 2晶体中包含的作用力只有共价键()(9) 含有阳离子的物质一定含阴离子()【答案】⑴X (2) x (3) x ⑷x (5) x (6) x (7) V (8) V (9) x2.有下列物质①冰②干冰③SiO2④NaOH⑤CaF2⑥冰醋酸⑦Cu⑧NaCI⑨SiC ⑩晶体硅Fe ?石墨(1) 能导电的有___________ (填序号，下同)(2) 晶体不导电而熔化能导电的有_______________ 。

(3) 分子晶体有____________ 。

(4) 含氢键的分子晶体有_____________ 。

(5) 原子晶体有____________ 。

(6) 金属晶体有___________ 。

(7) 离子晶体有____________ 。

【答案】(1)⑦？？(2)④⑤⑧(3) ①②⑥(4)①⑥(5)③⑨⑩(6)⑦？( 7)④⑤⑧4种晶体对应的粒子及其粒子间作用力分子晶体----- 分子，分子间作用力原子晶体一一原子，共价键金属晶体----- 金属阳离子和电子，金属键离子晶体——阴、阳离子，离子键一般晶胞中4个位置的贡献：顶点: 棱上：4,面上：：，内部：1。

8 4 2析考点•董难突破I1.晶胞中所含粒子数的计算方法一一均摊法 （1）原则：晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就＜方体（包括立方体）晶胞中不同位置的粒子 数的计算晶体结构的有关计算是1。

nL 位丁订贞点同为8个晶胞所共有亨丄粒子属于该晶胞 同为4个晶胞所共有. 丄粒子属于该晶胞位丁面I ：同为2个晶胞所共有.7粒子属于该晶胞一彳位丁内部|・|出个粒产都屈丁该晶咆非长方体晶胞H 1粒子视具体情况闻定•如石墨晶 胞每一层内碳原子排成六力形，其顶点（1个碳原子 被=个六边形共冇电每个六边形占］■2 •几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目子【解析】（1）在该化合物中F原子位于棱、面心以及体内，故F原子个数为:X 16+ ；X 4 + 2= 8个，K原A BA. NaCI（含4 个NaJ 4 个C「）B. 干冰（含4个COOC. CaF2（含4 个Ca2+, 8 个F_）D. 金刚石（含8个C）E. 体心立方（含2个原子）F. 面心立方（含4个原子）3•有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3x p x N A= n x M, a表示晶胞的棱长，密度，Nx表示阿伏加德罗常数，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3x p 示1 mol晶胞的质量。

OA®B ・D（2018 •新课标全国卷n ）A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

Ni元素）（1） _______________________ 该化合物的化学式为 ________ ; D的配位数为 ;（2） _________________________ 列式计算该晶体的密度g • cm T3。

p表示X N A表（已A、B D分别为F、K、0 ■ 011 子位于棱和体内，故 K 原子个数为-X 8+ 2= 4个，Ni 原子位于8个顶点上和体内，故 Ni 原子个数为；X 8 + 1 =4 82个，K 、Ni 、F 原子的个数比为4： 2 : 8= 2：1： 4,所以化学式为 K2MF 4;由图示可看出在每个 Ni 原子的周围有6个F 原子，故配位数为 6。

⑵假设以1 mol 晶胞为标准P = m =8八；9 1 4X 391 2X 59- 30 g ・测3 - 3.4 g • cm f 3。

PV 6.02 X 10 X 400 X 1 308 X 10【答案】(1)K 2NiF 4 639 X 4 + 59 X 2+ 19X8 (2)232= 30~ 3・46.02 X 10 X 400 X 1 308 X 10晶胞的计算公式P• V已知：晶体密度（P ）、晶胞体积（V ）、晶胞含有的组成个数 （n ）和N A 的有关计算公式：P孑N A = MP• V如 NaCI 晶体：卩，N A = 58.5 。

4考向1根据晶胞结构确定晶体的组成或粒子数之比1. （1）（2018 •新课标全国卷I ）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以_________ 相结合，其晶胞中共有 8个原子，其中在面心位置贡献 _____________________ 个原子。

（2）（2018 •山东高考）利用“卤化硼法”可合成含B 和N 两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有 B 原子的个数为 _________________ ，该功能陶瓷的化学式为 _______________ 。

【解析】（1）结合金刚石的晶体结构，单质硅属于原子晶体，每个硅原子和四个硅原子以共价键结合成空间状结构。

晶胞结构为面心立方晶胞，在面心上有8X 19+ 4X 39+ 2X 59 r 1技法总结I6个硅原子，每个硅原子为两个晶胞共有，所以一个晶胞中【解析】（1）在该化合物中F原子位于棱、面心以及体内，故F原子个数为:X 16+ ；X 4 + 2= 8个，K原在面心位置对该晶胞贡献3个硅原子。

（2）B 的原子半径大于 N 的原子半径，则晶胞结构示意图中O 代表 B 原子，代表N 原子，根据晶胞结构，每个晶胞中含有 B 原子的个数为8X 1/8 + 1 = 2个，含有N 原子的个数为4X 1/4 + 1 = 2个，B 、N 原子的个数比为1 : 1，则该功能陶瓷的化学式为BM【答案】（1）共价键 3 （2）2 BN考向2晶胞中p 、V M N A 之间的换算2. （2018 •新课标全国卷）ZnS 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。

立方540.0 pm ，密度为 _________ g • cm T 3（列式并计算），a 位置S 2_与b 位置Zn 2+之间的距离为 ________________ pm （列式表示）。

2—1 1 2+m【解析】 1 个 ZnS 晶胞中 N(S 「)= 8X7+ 6^-= 4(个)，N(Zn ) = 4 个，故 p =「=8 2 V4X （65+ 32） g • mol6.02 X 1023 mol 「1_3-10、3〜4.1 g • cm o（540 X 10 cm ）仔细观察ZnS 的晶胞结构不难发现， S 2「位于ZnS 晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心,Zn 2£间的距离就是小立方体对角线的一半，即：1X 3X 540.0-P - = 135 3 pm 。

4 X( 65+ 32) g • mol -四种晶体的性质和判断1.四种晶体的比较晶体类型 离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体微粒间相 互作用 离子键 分子间作用力共价键 金属键 熔沸点 较咼 很低 很高 无规律 硬度较硬一般很软很硬无规律 溶解性易溶于极性溶剂 相似相溶 难溶难溶（部分与水反应）导电情况晶体不导电，熔融状态下导电晶体和熔融状态 下都不导电一般不导电，个别导 电，还有半导体晶体导电 导热性 不良不良不良良2.熔沸点的比较【答案】(540X 10 T ° cm )2701-cos 109 ° 28'或一鳥；’或135 3sin 2ZnS 晶体结构如右图所示，其晶胞边长为(I)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：原子晶体 >离子晶体 >金属晶体 >分子晶体。