复习题第二课时教学实录

四大晶体的结构与性质

一、晶体和非晶体

1．晶体与非晶体

结构特征

自范性

性质特征

熔点

异同表现

二者区别方法

注意：（1）、晶体与非晶体的本质差异表现在有无自范性和微观结构特征上。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象；相反，非晶体中粒子的排列相对无序，因而无自范性。

（2）、晶体的特点并不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性，它们的许多物理性质，如强度、导热性、光学性质等，常常会表现出各向异性。

2.得到晶体的途径

熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。

如：从熔融态结晶出来的硫晶体；凝华得到碘；从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。

二、晶胞

1．晶胞：描述晶体结构的基本单元叫晶胞。

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：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。

晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。

1.“均摊法”原理

间接方法

科学方法

晶体

结构微粒周期性有序排列

有（能自发呈现多面体外形）

固定

各向异性

非晶体

结构微粒无序排列

无（不能自发呈现多面体外形）

不固定

各向同性

看是否有固定的熔点

对固体进行X-射线衍射实验

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特别提醒

①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，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，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。三棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被12、6、4、2个晶胞所共有。

②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。

2．晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，ρ为晶胞的密度)，则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g，因此有xM＝ρa3NA。（实际问题中注意单位的换算）

三、分子晶体和原子晶体

1．四类晶体的比较（金属晶体和离子晶体在后面学）

类型

比较

构成粒子

粒子间的相互作用力

硬度

分子晶体

原子晶体

（共价晶体）

原子

金属晶体

金属阳离子、自由电子

金属键

有的很大，有的很小

有的很高，有的很低

常见溶剂难溶

电和热的良导体

离子晶体

分子

阴、阳离子

分子间作用力

共价键

离子键

较小

很大

较大

熔、沸点

较低

很高

难溶于任何溶剂

一般不具有导电性，个别为半导体

较高

大多数易溶于水等极性溶剂

晶体不导电，水溶液或熔融态导电

溶解性

相似相溶

一般不导电，溶于水后有的导电

导电、导热性

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★所有非金属氢化物(如水、硫化氢)；★部分非金属单质物质类别及举例

(如卤素X2)；★部分非金属氧化物(如CO2、SO2)；★几乎所有的酸；★绝大多数有机物(有机盐除外)

2、典型晶体模型

（1）分子晶体

★干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，密度比冰高。

★部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼、锗)；★部分非金属化合物(如SiC、SiO2、BN) 金属单质与合金(如Na、★金属氧化物(如K2O、Na2O)；★强碱(如KOH、Al、Fe、青铜) NaOH)；★绝大部分盐(如NaCl)

★冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。4℃时水的密度最大。

注意：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。

（2）原子晶体(金刚石和二氧化硅)

★金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。金刚石硬度最大。

★SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。SiO2

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有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。（注意：光导纤维的成分是SiO2）

（3）石墨晶体——混合晶体

石墨层状晶体中，层内是共价键，层与层之间的作用是分子间作用力，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sp2。

3、晶体熔、沸点比较规律：

（1）不同晶体类型的物质：原子晶体>分子晶体

。

（2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。

原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。

分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。

由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：

原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量

课后巩固

一、晶体的常识

1、下列粒子的个数比肯定不是1:1的是

（

）

A.NaHCO3晶体中的阴离子和阳离子

B.Na2O2晶体中的阴离子和阳离子

C.氧原子中的质子和中子

D.NH3分子中的质子和电子

2、下列物质中属于非晶体的是

(

) A.硫黄

B.白磷

C.玻璃

D.胆矾

3、晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又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1∕104。晶体的各向异性主要表现在（

）

①硬度

②导热性

③导电性

④光学性质

A.①③

B.②④

C.①②③

D.①②③④

4、下图为某晶体的一个晶胞示意图，该晶体由A、B、C三种基本粒子

组成，则该晶体的化学式为（

）

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A．A6B8C

B．A2B4C

C．A3BC

D．A3B4C 5、下列有关晶胞的叙述正确的是（

）

A．晶胞是晶体中的最小的结构重复单元

B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同

C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞

D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成

6、下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，其对应的化学式正确的是（图中：O-X，●-Y，○-Z）（

）。

7、如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。

8、已知镧镍合金LaNin的晶胞结构如下图，则LaNin中n＝________。

第8题图

第9题图

第10题图

9、某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是

(

) A．3∶9∶4

B．1∶4∶2C．2∶9∶4

D．3∶8∶4 10、由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构如图所示，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。

二、分子晶体与原子晶体

11、SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是(

) A．SiCl4晶体是分子晶体B．常温、常压下，SiCl4是气体

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C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D．SiCl4的熔点高于CCl4

12、(双选题)下列性质符合分子晶体特点的是(

) A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电

B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电

C．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃

D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g/cm3

13、有下列物质：①水晶、②冰醋酸、③氧化钙、④白磷、⑤晶体氩、⑥氢氧化钠、⑦铝、⑧金刚石、⑨过氧化钠、⑩碳化钙、⑪碳化硅、⑫干冰、⑬过氧化氢。根据要求填空：

(1)属于原子晶体的化合物是________。

(2)直接由原子构成的晶体是________。

(3)直接由原子构成的分子晶体是________。

(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。

(5)在一定条件下，能导电且不发生化学变化的单质是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化需克服共价键的是________。

14、关于SiO2晶体的叙述中，正确的是(

) A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数) B．60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si—O键

C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点

D．SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子

15、下列晶体性质的比较中，正确的是(

) A．熔点：单质硫>磷>晶体硅B．沸点：NH3>H2O>HF C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4

16、有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X－－－＋与M2具有相同的电子层结构；离子半径Z2>W；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是(

) A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物

B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低

C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体

D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂

17、据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N键的键能为167 kJ·mol－1。请回答下列问题：

(1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是________。

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(2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol－1)，表明稳定性N60________(填“>”“<”或“＝”)N2。

(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：________。

18、有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E

(1)写出QT2的电子式，基态Z原子的核外电子排布式为。

(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有

等两种。

(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，则甲的化学式为。

＋＋

图1

图2 (4)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。

①乙的晶体类型为，其硬度超过金刚石的原因是。

②乙的晶体中E、Q种元素原子的杂化方式均为__________。

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