一轮复习人教版第18讲晶体结构与性质学案

第18讲晶体结构与性质

内容要求

1.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞。

2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体

的结构特点。

3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。

知识点1物质的聚集状态与晶胞

㈣必备知识梳理

一、物质的聚集状态

物质的聚集状态除了气态、液态、固态外,还有更多的聚集状态如晶

态、非晶态以及介乎两者之间的塑晶态、液晶态等。

二、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

性质自范性有无

特征熔点固定不固定

异同表现各向异性无各向异性

两者间接方法看是否有固定的熔点

区别

科学方法对固体进行X射线衍射实验

方法

⑴熔融态物质凝固。

⑵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。

三、晶胞

L概念:描述晶体结构的基本单元。

2.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。

⑵“并置”:所有晶胞平行排列的,取向相同。

2。（S）变为H2θ（g）需要吸收热量,该过程为吸热反应。（）

2.区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔、沸点。

（）

2一定是晶体。（）

4.晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列。（）

5.凡有规则几何外形的固体一定是晶体。（）

6.晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。（）

7.缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。

（）

答案：LX2.×3,×4.√5,×6.×7.√

何关键能力提升

1.下列关于晶体的说法正确的是（B）

A.将饱和硫酸铜溶液降温,析出的固体不是晶体

B.假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品

C.石蜡和玻璃都是非晶体,但它们都有固定的熔点

解析:选项A,将饱和CUSol溶液降温可析出胆矶,胆矶属于晶体;选项

B,宝石的硬度较大,玻璃制品的硬度较小,可以根据有无划痕来鉴别;

选项C,非晶体没有固定熔点;选项D,晶体的各向异性导致蓝宝石在

不同方向上的硬度有些差异。

2.如图是某固体的微观结构示意图。判断下列说法正确的是（B）

B.I形成的固体物理性质有各向异性

C.II形成的固体一定有固定的熔、沸点

解析：I会自动形成有规则几何外形的晶体,具有各向异性,X射线衍

射图谱有明显的谱线。∏为非晶体。

3.⑴利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为

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o

⑵某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是,在晶体中

1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的。原子数目分别为

个、个。

Oo

OCo

(3)MgHz是金属氢化物储氢材料,其晶胞结构如图所示。已知该晶体的

密度为ag∙cnf∖则该晶胞的体积为cn?［用a、NA表示(NA为

阿伏加德罗常数的值)］。

•Mg

OH

解析：(1)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子(B)个数为8义；+1=2,

灰球表示的原子(N)个数为1+4义；=2,所以每个晶胞中含有N原子和B

原子各2个;N的电负性大于B,所以该陶瓷的化学式为BN0

(2)晶胞中含有0原子个数为6×⅛,含Co原子个数为8义卜1,含Ti

原子个数为1,故化学式为CoTiO3OTi原子位于晶胞的中心,其周围距

离最近的0原子位于6个面的中心,所以周围距离最近的0原子数目

为6;CO原子位于晶胞的顶点,0原子位于晶胞的面心,所以Co原子周

围距离最近的。原子数目为12o

⑶每个晶胞中含有Mg的数目为8义白1=2,含有H的数目为4X；+2=4,

o2

2×26g∙moΓ1

所以晶胞的体积为NAm。1】三一,。

αg∙cm30∙NA

答案：(1)2BN(2)CoTiO3612(ɜ)-ɪ-

ɑ∙NA

©陶国瀚晶胞组成的计算一一均摊法

(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L

Tl

⑵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,如图:

有1/8属于

该立方体

有IM属于

该立方体

有1/2属于

该立方体

完全属于

该立方体

②非长方体:视具体情况而定,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上

的一个粒子被几个晶胞所共有,如三棱柱:

------顶点上：⅛^

不：棱上

面上ɪ-棱上:看

I：面上UA-----内部：1

示例

CaFz的晶胞如图所示。该晶胞含CaM个,F8个。

知识点2常见晶体的组成与性质

Or必备知识梳理

一、常见晶体的微观结构

1.共价晶体——金刚石与SiO2

晶体晶体结构晶体详解

(1)每个碳与相邻生个碳以共价键结合,形成正

四面体结构

(2)键角均为109°28'

金刚

(3)最小碳环由6个C组成且六个原子不在同一

石

翳平面内

(4)每个C参与4条C-C的形成,C原子数与C

-C数之比为1：2

(1)每个Si与生个0以共价键结合,形成正四面

⅜Si—*oθ体结构

SiO2(2)每个正四面体占有1个Si,4个

“豹”，n(Si)：n(0)=1：2

(3)最小环上有11个原子，即6个0,6个Si

2.分子晶体一一干冰和冰

晶

晶体结构晶体详解

体

(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占

干据1个CO2分子

冰

(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12

个

冰的结构模型中，每个水分子与相邻的生个水分

子以氢键相连接,含1mol乩0的冰中，最多可形

冰

成2mol氢键。晶胞结构与金刚石相似,含有8

个上0

(1)金属晶体

通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体,叫作金属

晶体。

⑵用电子气理论解释金属的性质

,,当金属受到外力作用时,晶体中的各原子层就

I延展性I—会发生相对滑动,但不改变原来的排列方式,

而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类

似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,所以金属有

良好的延展性

金属晶体中的自由电子在电场中定向移动而形

I导电性I-

成电流,呈现良好的导电性

电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子

导热性

II—频繁碰撞,从而引起能地传递

(3)金属晶体包含金属生质和合金,常见的合金有碳钢、锦钢、不锈钢

等铁合金,黄铜、青铜、白铜等铜合金。

晶体晶体结构晶体详解

(1)每个Na'(C1)周围等距且紧令B的CI(Na,)有6

NaCl

个。每个Na,周围等距且紧邻的Na'有个

型

∙CΓONA+⑵每个晶胞中含生个Na'和生个Cl

(1)每个Cs'周围等距且紧邻的Cr有区个,每个

CsClCs'(Cl)周围等距且紧邻的Cs,(Cl)有6个

型⑵如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs*、1

OCs*

OCΓ

个Cl

(I)F的配位数为4,Ca?.的配位数为8,晶胞中含

CaF2

2个Ca2+,含旦个F

型

⑵晶胞中F在体对角线的;处

4

5.石墨晶体一一混合型晶体

⑴石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力。

(2)平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,C原子采取的杂化方式

是SP-O

(3)在每层内存在q键和三键。

(4)C-C的键长比金刚石的C-C键长短,熔点比金刚石的高。

(5)能导电，晶体中每个C形成3个共价键,C的另一价电子在电场作

用下可移动,形成电流。

⑴过渡晶体的存在：四类典型晶体为分壬晶便、共价晶体、金属晶体

和离子晶体,事实上纯粹的典型晶体并不多，大多数晶体是它们之间

的过渡晶体。

(2)第三周期主族元素的氧化物对应晶体的过渡情况，

示例：

氧化物

Na2OMgOAI2O3、SiO2P2O5、SO3、CI2。7

化学键百从左往右,离子键百分数依次减小,共价键百分数依次

分数变化增大

说明：一般把离子键为主的过渡晶体归为离子晶体,如Na2O,偏向共价

键为主的过渡晶体归为共价晶体,如Ab03、Si02等,随着共价键成分的

加强,晶体可能过渡到分子晶体,如SO,等。

二、晶体的比较和辨别

xx类型

分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体

比较

金属阳离子

构成粒子分子原子阴、阳离子

和自由电子

粒子间的范德华

共价键金属键离子键

相互作用力力、氢键

有的很大，

硬度较小很大较大

有的很小

熔、沸点较低很高有的很高，较高

有的很低

难溶于任常见溶大多易溶于水

溶解性相似相溶

何溶剂剂难溶等极性溶剂

一般不导电，晶体不导电,

导电、一般不具电和热的

溶于水后有水溶液或熔

传热性有导电性良导体

的导电融态导电

（1）依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断。

⑵依据物质的类别判断

①金属氧化物（如K2。、Na2O2等）、强碱（如NaOH、KOH等）和绝大多数

的盐类是离子晶体。

②大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）、气态氢

化物、非金属氧化物（SiO2除外）、几乎所有的酸、绝大多数有机物（有

机盐除外）是分子晶体。

③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的共价晶

体化合物有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质（常温汞除外）与合金是金属晶体。

⑶依据晶体的特征判断

①一般来说,低熔、沸点的化合物属于分子晶体;熔、沸点较高,且在

水溶液中或熔融状态下能导电，硬度较大、硬而脆的化合物为离子

晶体。

②熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂,硬度大的物质为共价晶体。

③能导电、传热,具有延展性的晶体为金属晶体。

易错易混1

1.离子晶体一定含有金属元素。（）

2.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。（）

3.熔融时能导电的化合物一定是离子晶体。（）

4.由非金属元素组成的晶体一定是分子晶体。（）

5.共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。（）

6.金刚石、SiC.NaF›NaCKH2O>FLS晶体的熔点依次降低。（）

2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合。（）

答案：1.X2.√3.√4.×5.×6.√7.X

何关键能力提升

题点一常见晶体的微观结构

1.下列有关晶体的叙述中，不正确的是（B）

A.金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6

个碳原子

B.石墨晶体中，每个碳原子形成4个共价键

C.氯化钠晶体中，每个Cs+周围紧邻8个Cl

D.干冰晶体中,每个CO?分子周围紧邻12个CO2分子

解析:石墨晶体中每个C形成3个共价键,C的另一价电子在电场作用

下可移动。

2.如图是石墨、足球烯（C6。）、金刚石三种晶体的结构图，下列说法正

确的是（C）

石国足球烯金刚石

A.这三种物质是碳的同分异构体,燃烧产物相同

B.这三种物质熔化时,克服的粒子间作用力都是化学键

C.等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3：4

D.石墨晶体C-C的键长短于金刚石的C-C,则金刚石比石墨稳定

解析:A.石墨、足球烯（C6。）、金刚石均是碳元素形成的单质，因此这三

种物质是碳的同素异形体,错误;B.石墨是混合晶体,足球烯是分子晶

体,两者熔化时还要破坏分子间作用力，不都是化学键,错误;C.1mol

石墨所含的C-C数目为∣NA,1mol金刚石所含的C—C数目为2NΛ,其C

一C数目之比为3:4,正确;D.石墨晶体C—C的键长小于金刚石的C

—C,所以石墨晶体C-C的键能大于金刚石的C-C,则石墨比金刚石

稳定,错误。

题点二四种典型晶体的比较和辨别

3.下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是（B）

A.金刚石>晶体硅>碳化硅

COOH

B.HO→0H-COOH>HO-O

C.MgO>H2O>O2>Br2

D.金刚石>生铁>纯铁〉钠

解析:A项，同属于共价晶体,熔、沸点高低主要看共价键的强弱,键能

大小为晶体硅〈碳化硅〈金刚石,错误;B项,形成分子间氢键的物质的

熔、沸点要高于形成分子内氢键的物质的熔、沸点,正确;C项,对于

不同类型晶体,其熔、沸点高低一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体,

常温下Bn为液体,为气体,故MgO>H2O>Br2>O2,错误;D项,生铁为铁

合金,熔点要低于纯铁,错误。

4.现有几组物质的熔点(C)数据:

A组B组C组D组

金刚石：3550℃Li:181℃HF:-83℃NaCl:801℃

硅晶体：1410℃Na:98℃HCl:-115℃KCl:776℃

硼晶体:2300℃K:64℃HBr:-89℃RbCl:718℃

二氧化硅：1723℃Rb:39℃HI:-51℃CsCl:645℃

据此回答下列问题。

(I)A组属于晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力

是O

(2)B组晶体共同的物理性质是(填序号)。

①有金属光泽②导电性③导热性④延展性

(3)C组中HF熔点反常是由于o

(4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。

①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电

解析：(I)A组熔点最高,属于共价晶体,共价晶体的构成微粒为原子，

微粒间作用力为共价键，因此熔化时克服的微粒间的作用力是共价键。

(2)B组物质为金属，具有金属光泽、导电性、导热性、延展性。

（3）由于HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多，导致

HF的熔点比其他氢化物的熔点高。

（4）D组物质为离子晶体,有硬度大、水溶液能导电、固体不能导电而

熔融状态能导电的性质。

答案：（1）共价共价键（2）①②③④

（3）HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多

⑷②④

æ纳鞋比较晶体熔、沸点高低的解题思维流程

-

晶文田离子维「离子本径:反比

体

熔国包-------L阴阳离子电荷虬正比

、

沸E『北普正比

点

比

较

一

q分子晶体I分子间作用力「相对分子质量（结构相似）：正比

L氢键:反常

注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>

分子晶体,但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅。

当堂检测

2转化为具有类似Siθ2结构的共价晶体,下列关于C02的共价晶体说法,

正确的是（D）

2的共价晶体和分子晶体互为同分异构体

B.在一定条件下,C02共价晶体转化为C02分子晶体是物理变化

2的共价晶体和C02分子晶体具有相同的物理性质和化学性质

2的共价晶体中，每一个C原子周围结合4个。原子,每一个0原子跟

两个C原子相结合

2共价晶体转化为C022共价晶体与C02分子晶体,结构不同，两者是不同

的物质，物理性质不同，如CO2共价晶体硬度很大,CO22共价晶体与

Siθ2结构类似,每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接,每

个氧原子与两个碳原子通过1对共用电子对连接,正确。

2.二硫醇烯与锌的配合物(M)是一种具有光、电、磁等特殊功能的新

型材料,合成途径如下：

g+4Na一定条"S=c'+Na2CS,

SSNa

ZnCl2(C2H5)4NBr

[(GHs)NMS=＜：工I》旷

上述7种物质的晶体类型中不含