高中化学课件：晶体结构与性质

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。下列对晶体硅的叙述中正确的是
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 选项，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；B 选项， 晶体有固定的熔、沸点；C 选项，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；D 选项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异 性都有密切关系。 答案：C
简单立 方堆积 金 面心立方 属 最密堆积 晶 体心立 体 方堆积
六方最 密堆积
典型代表 Po，配位数为_6_，空间 利用率 52% 典型代表 Cu、Ag、Au，配位数为 _12_，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 _12_，空间利用率 74%
2．晶胞组成的计算方法——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。
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。
高中化学课件： 晶体结构与性质
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。 了解分子晶体结构与性质的关系。 3．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。 4．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。 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。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。
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
(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__。
(如 K2O、
刚石、硅、 物质类 化物、酸、非金
与合
Na2O)、强碱
晶
(如 KOH、
别及 属氧化物(SiO2 体硼)、部分 金(如 Na、 NaOH)、绝
举例 除外)、绝大
Al、
非金属化合
大
多数有机物
Fe、青铜)
物(如 SiC、 (有机盐除外)
部分盐
SiO2)
(如 NaCl)
5．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。
解析：(1)A 组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键 形成的。(2)B 组为金属晶体，具有①②③④四条共性。(3)HF 中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)D 组属于离子晶体， 具有②④两条性质。(5)D 组属于离子晶体，其熔点与晶格能 有关。 答案：(1)原子 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 (4)②④ (5)D 组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)， 在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大， 熔点就越高
较大
熔、 沸点
较低
很高
有的很高， 有的很低
较高
溶解性
难溶于 难溶于 大多易溶于水 相似相溶
任何溶剂 常见溶剂 等极性溶剂
导电、 导热性
一般不导电， 一般不具
溶于水后 有导电性
有的导电
电和热的 良导体
晶体不导电， 水溶液或熔 融态导电
部分非金属
金属氧化物
大多数非金属
单质(如金 单质、气态氢
金属单质
(3)图 1 表示多硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表 示为____________(以 n 表示硼原子的个数)。
(4)硼酸晶体是片层结构，图 2 表示的是其中一层的结构。层 间存在的作用力有______________________________；硼酸 晶体在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是 ___________________________________________________。 (5)三氯化硼的熔点比氯化镁的熔点低，原因是___________ __________________________________________________。
(2)同种类型晶体熔、沸点的比较 ①原子晶体
原子半径越小 ―→ 键长越短 ―→ 键能越大 ―→ 熔、沸点越高
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 ②离子晶体 一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则 晶格能越大，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl ＞CsCl。
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
3．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是 ()
A．F2、Cl2、Br2、I2 的熔、沸点逐渐升高 B．HF、HCl、HBr、HI 的沸点顺序为 HF>HI>HBr>HCl C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D．NaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低 解析： A、B 项中分子晶体熔、沸点高低与分子间作用力有 关，含有氢键时会出现反常现象，与分子内共价键键能大小 无关。D 项离子晶体内存在的是离子键。 答案：C
。
④金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属 熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。
题组·跟进训练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)凡有规则外形的固体一定是晶体
(× )
(2)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
(√)
4．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃ Li：181 ℃ HF：－83 ℃ NaClFra Baidu bibliotek801 ℃
HCl：－115
硅晶体：1 410 ℃ Na：98 ℃
KCl：776 ℃
℃
硼晶体：2 300 ℃ K：64 ℃ HBr：－89 ℃ RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃ Rb：39 ℃ HI：－51 ℃ CsCl：645 ℃
4．四种晶体类型的比较
类型 比较
分子晶体 原子晶体 金属晶体
离子晶体
构成 微粒
_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 (某些含氢键)
作用力
共__价__键__
_金__属__键_
_离__子__键_
硬度
较小
很大
有的很大， 有的很小
(3)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”
(×)
(4)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行 X 射线衍射
实验
(√ )
(5)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
(√ )
(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体(√ )
(7)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
(×)
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。
NaCl 型
离
子
晶
体 CsCl 型
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－ 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－
3.晶胞参数及相关计算 晶胞参数：晶胞的形状和大小可以用 6 个参数 来表示，包括晶胞的 3 组棱长 a、b、c 和 3 组 棱相互间的夹角 α、β、γ，此即晶格特征参数， 简称晶胞参数。 (1)晶胞参数的计算方法
(2)晶体密度的计算方法
(3)金属晶体空间利用率的计算方法 球体积
空间利用率＝晶胞体积×100% 球体积：金属所含原子的总体积
[基础排查] 1．下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )
考点一
晶体常识及基本性质/
理清概念 基础需抓牢
知识·再认再现
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_ 结构粒子无__序__
有__序__排列
排列
性质 自范性熔点 特征
异同表现 二者区 间接方法
有
无
固定
不固定
各__向__异 ___性_
各__向__同__性__
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 ①8 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
5．微量元素硼和镁对植物的叶的生长和人体骨骼的健康有着十 分重要的作用。 (1)写出基态 B 原子的轨道表达式：_____________________。 (2)三价 B 易形成配离子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4] －的结构式为____________(标出配位键)，其中心原子的杂化 方 式 为 ____________ ， 写 出 [BH4] － 的 两 种 等 电 子 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_
原 子 晶 SiO2 体
分 子
干冰 晶 体
据此回答下列问题：
(1)A 组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力
是________。
(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_________________________。 (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 (5)D 组 晶 体 的 熔 点 由 高 到 低 的 顺 序 为 NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为______________________ ___________________________________________________。
（3） (4)氢键、范德华力 晶体中硼酸分子以氢键结合在一起，难 以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，溶解度增大 (5)三氯化硼为分子晶体，而氯化镁为离子晶体，范德华力比 离子键弱
考点二
常见晶体模型及晶胞计算/
深化提能 素养再进阶
基础·自主落实
1. 典型晶体模型 晶体 晶体结构
晶体详解
原 子 金刚 晶石 体