1、 第三章 晶体结构与性质 复习学案 知识梳理 一、晶体特征及分类： (1)晶体是内部微粒(原子、离子、分子)在空间按一定规则做 构成的 物质，晶体区别于非晶体的三个特征是：具有 的几何外形，各向 和具 有固定的 。 (2)根据晶体内部微粒的微粒间 的不同可以将晶体分为通过离子键形成的 晶体，以金属键基本作用形成的 晶体，通过共价键形成的 晶体和通过分子间相互作用形成的 晶体。 (3)常见晶体类型比较： 二、晶体的堆积模型 分子晶体中分子间尽可能采用紧密排列方式，分子的排列方式与其形状的关；离 子晶体可视为不等径圆球的密堆积，离子晶体中正负离子的配位数主要由 、 及离子键的纯粹程度( 即 )决定
2、；金属晶体的结构可 以归结为等径圆球的堆积，可分为 Po 的简单立方堆积、 型、 型和 型。 三、晶胞 1.概念：描述 叫做晶胞；整 块晶体由晶胞“ ”而成；晶胞中 Ti、O、Ca 原子数分别为 、 、 ；晶 胞中 A、B、 C、D 原子数分别为 、 、 、 。 晶体类型 类型 比较 分子晶体 原子晶体 离子晶体 金属晶体 构成晶体 微粒 形成晶体微 粒间作用力 作用力大小 决定因素 熔沸点 硬度 导电性 传热性 延展性 物 理 性 质 溶解性 典型实例 P4、干冰、硫 金刚石、SiO 2 NaCl、KOH 、NH4Cl 金属单质 2.常见晶体的结构 在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的 4
3、 个碳原子形成四个碳碳单键，这 5 个碳 原子形成的是 结构，两个碳碳单键的键角为 ，其中的碳原子采取 杂 化，金刚石晶体中 C 原子数与 C-C 键数之比为 ，晶体中最小的环上上的碳原子数为 ；石墨晶体中 C 原子数与 C-C 键数之比为 ；NaCl 晶体中 Na+的配位数为 ，Cl -的配 位数为 ，每个 Na+的周围距离最近且相等的 Na+的个数为 ，CsCl 晶体中 Cs+的配位 数为 ，Cl -的配位数为 ，每个 Cs+的周围距离最近且相等的 Cs+的个数为 ；二氧 化硅晶体中每个硅原子与 个氧原子相连，在二氧化硅晶体中最小的 环中有 个原子，1mol 二氧化硅晶体中，Si-O 的数
4、目为 。 思考：右图是二氧化硅晶体的一部分，立方体体心的黑点表示一个硅原 子， 在图中画出与硅原子相连的氧原子所在的位置。 三、晶体熔、沸点高低比较 (1)不同类型的晶体：一般而言，熔、沸点高低顺序为 ： 如： (2)同类晶体： 原子晶体的熔、沸点取决于 如 离子晶体的熔、沸点取决于 如 晶格能是指 形成 1 摩离子晶体释放的能量，通常取正值，晶格能越大，形 成的离子晶体越 ，且熔沸点 分子晶体的熔、沸点取决于 如： 同类金属晶体中，金属离子半径越 离子带电荷数越 ，金属键越 ， 熔、沸点越高，如 试题枚举 【例 1】晶体具有各向异性。如蓝晶石（ Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不同；又
5、如 石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率 1104。晶体的各向异性主要 表现在是：（ ） 硬度 导热性 导电性 光学性质 A. B. C. D. 【例2】下列属于分子晶体的一组物质是 ( ) A. CaO、NO、CO B .CCl4、 H2O2、He C .CO2、SO 2、NaCl D .CH4、O 2、Na 2O 【例 3】下列性质符合分子晶体的是 ( ) A . 熔点 1070，易熔于水，水溶液能导电 B. 熔点是 10.31，液体不导电，水溶液能导电 C. 熔点 97.81，质软，能导电，密度是 0.97g/cm3 D. 熔点 973 ，熔化时能导电，水溶液也能导电
6、【例 4】下列大小关系正确的是（ ） A.晶格能： NaClCaO C.熔点：NaINaBr D.熔沸点：CO 2NaCl 【例 5】金属能导电的原因是 ( ) A. 金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱 B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D金属晶体在外加电场作用下可失去电子 【例 6】现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示） ，可推知：甲晶体中 A 与 B 的离子 个数比为 ；乙晶体的化学式为 ；丙晶体的化学式为 _；丁晶体的化学式为 _。 【例题7】分析化学中常用 X 射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体 可表
7、示为：M xFey(CN)z ，研究表明它的结构特性是：Fe 2+和 Fe3+分 别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而 CN 位于立方体的棱上。晶 体的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是（ ） A该晶体中含有共价键，是共价晶体 BM 离子位于晶胞面心，呈+2 价 CM 离子位于晶胞体心，呈+1 价，且 M+空缺率为 50%（体心中 没 有 M+占总体心的百分比） D晶体的化学式可表示为 MFe2(CN)6，且 M 为+1 价 【变式训练 1】右图表示一个晶胞，该晶胞为正方体型，原子(或分子、离子) 位于正方 体的顶点和面心。试回答下列问题(只需回答一种代表物即可 )： (1)若这是一个分子晶
8、体的晶胞，其代表物质是 ； (2)若这是一个金属晶体的晶胞，其代表物质是 ； (3)若这是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位 置是 ； (4)若这是一个不完整的 NaCl 晶胞，且顶点和面心的实心球表示 Na ，则晶胞中 Cl 位置是 ； (5)若这是一个不完整的 CaF2 晶胞，且已知 CaF2 中 Ca2+的 F 配位数为 8，则图中实心 球表示 Ca2 还是 F？答： 高考资源网 【例 8】 下面我们一起来认识一些硼的化合物： (1)2008 年北京奥运会主体育场的外形好似“鸟巢” (The Bird Nest )。有一类硼烷也好似鸟巢， 故称为巢式硼烷。巢式硼烷除 B
9、10H14 不与水反应外，其余均易与水反应生成氢气和硼酸， 硼烷易被氧化。下图是三种最简单的巢式硼烷，这类硼烷的通式可表示为 _。 (2)硼酸是一元酸，它在水中的电离方程式可表示为 H3BO3H 2O H B(OH) 4- ，H 3BO3 分子和 B(OH)4-离子中硼原子的杂化类型分别是_、_。 (3)一种硼镁超导物质的晶体结构单元如右图所示： 试写出这种超导材料的化学式 。 完成并配平下列化学反应方程式。 HCl B4H10 B H2 写出 B4H10 在空气中燃烧的化学方程式 。 【变式训练 2】由氧化物经氯化作用过生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法， Cl2、CCl 4 是常用的氯化
10、剂。如： Na2OCl 2= 2NaClO 2，CaO Cl 2= CaCl2O 2， SiO22CCl 4= SiCl42COCl 2， Cr2O33CCl 4= 2CrCl33COCl 2， 请回答下列问题： (1)Cr2O3、CrCl 3 中 Cr 均为 3 价，写出 Cr3 的基态电子排布式_ ； (2)CCl4 分子的价层电子对互斥模型和立体结构 _(填“相同”、 “不相同” ） ，理由 是_ _； (3)COCl2 俗称光气，分子中 C 原子采取 sp2 杂化成键。光气分子的结构式是 _，其中碳氧原子之间共价键是_( 填序号）： a2 个 键 b2 个 键 c1 个 键、1 个 键
11、 (4)CaO 晶胞如右上图所示，CaO 晶体中 Ca2 的配位数为_。CaO 晶体和 NaCl 晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：CaO3 401kJ/mol、NaCl786kJ/mol。导致 两者晶格能差异的主要原因是_ 高考资源网 【变式训练 3】(1）Li 3N 晶体中氮以 N3-存在，基态 N3-的电子排布式为 高考 (2）NN 的键能为 942 kJmol-1，N-N 单键的键能为 247 kJmol-3， 计算说明 N2 中的 键比 键稳定（填“ ”“ ”） 。 (3） （CH 3） 3NH+和 AlCl-4 可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于 100，其挥
12、发性一般比有机溶剂 (填“ 大”或“小”） ，可用作 (填代号） 。 a.助燃剂 b.“绿色”溶剂 c.复合材料 d.绝热材料 CaO 晶胞 Ca O (4）X*中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层，它与 N3-形成 的晶体结构如图所示。X 的元素符号是 ，与同一个 N3-相连的 X*有 个。 第三章复习课后练习 ( )1下列各组物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用 (力)，属同种类型的是 A碘的升华和 NH4Cl 的“升华” B二氧化硅和生石灰的熔化 C氯化钠和铁的熔化 D苯和己烷的蒸发 ( )2下列物质的分子中，既有“s-p 键”又有“p-p 键”的是 AH 2O2 BBr 2 C
13、HClO DPCl 3 ( )3下列化合物分子中不含 键的是 A乙醇 B二氧化碳 C甲酸 D葡萄糖 ( )4下面的排序不正确的是 A晶体熔点由低到高：CF 4晶体硅 C熔点由高到低：NaMgAl D晶格能由大到小：NaF NaCl NaBrNaI ( )5X、Y 都是 IIA(Be 除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO 3) T(YCO3)，则下列判断不正确的是 A晶格能：XCO 3YCO3 B阳离子半径：X 2+Y2+ C金属性： XY D氧化物的熔点： XOYO ( )6 同 一 物 质 在 不 同 温 度 压 强 下 ， 会 呈 现 不 同 的 状 态 。 碘 的 三
14、种 状 态 与 温 度 、 压 强 的 关 系 如 右 图 所 示 。 根 据 图 中 信 息 得 出 的 结 论 不 正 确 的 是 A 对 碘 固 体 加 热 ， 碘 将 从 固 态 直 接 变 成 气 态 B 在 P0 kPa、 T0 K 时 ， 碘 的 三 种 状 态 可 以 同 时 存 在 C 在 P1 kPa、 T1 K 时 ， 碘 以 气 态 形 式 存 在 D 在 P1 kPa 时 ， 将 碘 蒸 气 降 温 ， 可 以 看 到 碘 蒸 气 变 成 液 态 ( )7下列说法正确的是 A第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大 B卤族元素中氟的电负性最大 CCO 2、SO
15、2 都是直线型的非极性分子 DCH 2=CH2 分子中共有四个 键和一个 键 （ ）8下列叙述正确的是 A原子晶体中可能存在极性共价键 B干冰升华时分子内共价键发生断裂 C原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高 D离子晶体中只含离子键，不含共价键 ( )9近年来科学家发现一种由 100 个碳原子构成的具有完美对称性的 C100 原子团，其 最内层是由 20 个碳原子构成的正十二面体（每个碳原子与其它 3 个碳原子相连） ，外 层由 60 个碳原子 形成 12 个独立的正五边形，处于中间层的 20 个碳原子将内、外两 层碳原子连接在一起，有关 C100 的说法正确的是 AC 100 跟石墨性质相似，都
16、是原子晶体 B外层 60 个碳原子形成的正五边形中含有 键，可发生加成反应 C当与足量氢气完全反应时，生成物分子式为 C100H60 D当与足量氟气完全反应时，生成物分子式为 C100F20 10有 A、B、C、D、E、F 六种元素，已知： 它们位于三个不同短周期，核电荷数依次增大。 E 元素的电离能数据见下表（kJmol -1）： I1 I2 I3 I4 496 4562 6912 9540 B 与 F 同主族。 A、E 分别都能与 D 按原子个数比 11 或 2l 形成化合物。 B、C 分别都能与 D 按原子个数比 11 或 12 形成化合物。 (1)写出只含有 A、B 、D、E 四种元素
17、的两种无水盐的化学式 、 。 (2)B2A2 分子中存在_个 键，_个 键 高考资源网 (3)下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能： 化学键 FD FF BB FB CD DD 能/kJmol 1 460 176 347.7 347 745 497.3 下列四种物质形成的晶体，熔点由高到低的顺序( 用 a、b、c、d 表示) ： 。 aF 与 B 形成的化合物 bB 与 D 形成的稳定化合物 cF 的单质 dE 与 D 形成的化合 试计算 1molF 单质晶体燃烧时的反应热：_。 11(1)在元素周期表中，同一主族元素化学性质相似，目前也发现有些元素的化学性质和 它在元素周期表中左上方或右
18、下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。(2) 有些物质如 B(OH)3(硼酸)、Al(OH) 3 中心原子是缺电子的，即他们的中心原子最外层 电子数都不满 8 个电子。为了使其中心原子达到 8 电子稳定结构，中心原子可以接受 来自具有孤对电子对原子的一对电子形成特殊的共价键即配位键，配位键可以用 “”表示，如(供出电子对)AB（接受电子对） 。正因为如此 B(OH)3（硼酸）在水中 也有一定的酸性，但不是本身电离出 H+，而是靠夺取水中的 OH 使水电离出 H+从而 使溶液呈现酸性。即：B(OH) 3+H2O B(OH)4+H+，根据上述信息，请回答问题： (1)锂在空气中燃烧除生成
19、_外，也生成微量的 _(用化学式填写)。 (2)铍的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 ；属于 _(填酸性、碱性 或两性)化合物，并能证明其性质的离子方程式是 。 (3)若已知反应 Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4，则将 Al4C3 投入过量强碱溶液反应的离子 方程式： 高考资源网 (4)科学家证实，氯化铝属于共价化合物，分子式为 Al2Cl6，其结构式为下列四种中的 一种，你认为正确的结构是_ 高考资源网 由原子间的成键特点，可以预测中心原子 Al 的杂化类型可能为_；若这种 杂化类型成立，则处在同一平面内的原子最多有_个 高考资源网 12A、B、C 、 D、E、F 、G 七种元
20、素，它们的原子序数依次增大，除 G 外均为前 20 号 元素。A 原子基态时 p 能级原子轨道上电子数等于次外能层电子数，C 元素的原子基 态时 s 能级与 p 能级上的电子数相等，C、D 处于相同的能级，且 D 是同期中电负性 最大的元素，E 原子的第一至第四电离能（kJmol 1 ）分别为： 578、1817、2745、11575，F 元素原子中 4s 能级有 2 个电子。G 元素的原子的核外电 子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。 (1)B 形成的单质中有_个 键，_个 键，上述元素形成的化合物中和 B 是等电子的是_(填化学式 ) (2) E 单质投入到 B 的最
21、高价氧化物对应的水化物的浓溶液中的现象是_。 (3)D、F 组成的晶体 FD2 结构如图所示，G 形成晶体的结构如 所示，为 H3BO3 晶 体结构图(层状结构，层内的 H3BO3 分子通过氢键结合) 高考资源网 图 图 图 图 I 所示的 FD2 晶体中与 F 离子最近且等距离的 F 离子数为 ，图 III 中未标号的 G 原子形成晶体后周围最紧邻的 G 原子数为 ； 图 II 所示的物质结构中最外能层已达 8 电子结构的原子是 ，H 3BO3 晶体 中 B 原子个数与极性键个数比为 ； 三种晶体中熔点高低的顺序为 (填空化学式) ，H 3BO3 晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互 作用为
22、 。 13右图所示为 PTC 元件（热敏电阻）的主要成分钡钛矿晶 体结构，该结构是具 有代表性的最小重复单位。该晶体经 X 射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长 a=403.1pm，顶点位置为 Ti4+所占，体心位置为 Ba2+所占，所有棱心位置为 O2 所占 高 (1)写出晶体的化学式 ， (2)若将 Ti4+置于晶胞的体心，Ba 2+置于晶胞的顶点，则 O2 处于立方体的什么位置？ ， (3)在该物质的晶体中，每个 Ti4+周围与它最邻近的且距离相等的 Ti4+有几个？它们在 空间呈什么形状分布？ (4)已知 O2 半径为 140pm，计算 Ti4+半径和 Ba2+半径 14 NaCl 晶
23、胞结构如图所示。 已知 FexO 晶体的晶胞结构为 NaCl 型，由于晶体缺陷，x 的值小于 1。测知 FexO 晶体 密度 为 5.719cm-3，晶胞边长为 4.2810-10m（铁原子量为 55.9，氧原子量为 16） 。求： （1 ） FexO 中 x 的值（精确至 0.01） 。 （2 ）晶体中的 Fe 分别为 Fe2+和 Fe3+，在 Fe2+和 Fe3+的总数中，Fe 2+所占分数为多少？ （精确至 0.001） 。 （3 ）写出此晶体的化学式。 （4 ）描述 Fe 在此晶体中占据空隙的几何形状（即与 O2-距离最近且等距离的铁离子围 成的空间形状） 。 （5 ）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为多少？
