复习题ppt课件教学实录

晶体的结构与性质

一、晶体的常识

1、常见的非晶体有 2、晶体和非晶体的区别：

晶体有 、 、 、 、 、 。

3、均摊法计算晶胞的化学式

实质：某粒子被n个晶胞共用，则分摊给每一个晶胞1/n ⑴正方体或长方体晶胞：在顶点上的粒子分摊给每个晶胞 ；在棱上的粒子分摊给每个晶胞 ；在面上的粒子分摊给每个晶胞 ；在体内的粒子分摊给每个晶胞 ；

⑵六棱柱型晶胞（如图所示）：在顶点上的粒子分摊给每个晶胞 ；在a边上的粒子分摊给每个晶胞 ；在b边上的粒子分摊给每个晶胞 ；在面上的粒子分摊给每个晶胞 ；在体内的粒子分摊给每个晶胞 ；

⑶三棱柱型晶胞（如图所示）：在顶点上的粒子分摊给每个晶胞 ；在a边上的粒子分摊给每个晶胞 ；在b边上的粒子分摊给每个晶胞 ；在面上的粒子分摊给每个晶胞 ；在体内的粒子分摊给每个晶胞 ；

例题1

最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞（碳原子用小●球表示，镍原子用大○球表示，镁原子用大

球表示）如右图所示，则该晶体的化学式为（

）。

A．Mg2CNi3 B．MgC2Ni 二、四种晶体类型的比较

晶体类型

原子晶体

定义

构成的粒子

·1·

粒子间的相互作用

这几种作用力的相对大小：

熔化后克服的作用

溶于水后克服的作用

熔沸点

溶解性

特

性

导热性

一般_____，部分_____ 固体

熔融

一般_____，部分_____

导电性

水溶液

硬

度

典型实例

常见的原子晶体有

大多数的

大多数的

常见的分子晶体有

属于离子晶体

属于金属晶体

想一想 晶体中的作用力归纳：

A．极性共价键

B．非极性共价键

C．离子键

D．范德华力

E．氢键

F．配位键

1．金刚石晶体中有

；金刚砂晶体中有

2．NaCl晶体中有

；NaOH晶体中有

；Na2O2晶体中有

。

NH4Cl晶体中有

；

3．稀有气体晶体中有

。

4．干冰晶体中有

；

5．冰晶体中有

；

C．MgCNi2 D．MgCNi3

6．固体酒精中有

；

例2 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离子晶体

金属晶体

分子晶体

11碳化硅

○12干冰

○13过氧化氢

金刚石

⑨过氧化钠

⑩碳化钙

○(1)

属于原子晶体的化合物__________________。

(2)

直接由原子构成的晶体__________________。

(3)

直接由原子构成的分子晶体___________________。

(4)

由极性分子构成的晶体是_____________，含有非极性键的离子晶体是_____________，

属于分子晶体的单质是_______________。

(5)

在一定条件下能导电而不发生化学变化的是______________，受热熔化后化学键不发生变化的是________________，受热熔化后需克服共价键的是_____________。

(6)

同种分子间能形成氢键的是________________。

例3 下列说法错误的是（

）。

A．晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

B．分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力

C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高

D．离子晶体在熔化状态下能导电

三、四种晶体类型的判断

1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断

(1)

若晶格质点是

，质点间的作用是

，则该晶体是离子晶体。(2)

若晶格质点是

，质点间的作用是

，则该晶体是原子晶体。(3)

若晶格质点是

，质点间的作用是

，则该晶体是分子晶体。(4)

若晶格质点是

，质点间的作用是

，则该晶体是金属晶体。2．依据物质的分类判断

(1)

金属氧化物、强碱、绝大多数的盐类是

。

(2)

大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是

。

(3)

金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅（SiC）、二氧化硅、BN等是

。

(4)

金属单质与合金是

。

3．依据晶体的熔点判断

(1)

熔点极高，大多上千度，一般为

晶体。耐高温材料大多为

(2)

熔点低，常温下多为气体或液体，很多易挥发或易升华，一般为

晶体

4．依据导电性判断

固体可以导电的晶体是

；固体不导电，熔融状态可以导电，水溶液可能导电的是

；固体、熔融状态不导电，水溶液可能导电的是

；固体大多不导电，部分为半导体，熔融状态不导电的是

。

5．依据硬度和机械性能判断

⑴离子晶体硬度较大或略硬而脆；⑵原子晶体硬度大，耐磨，可以作为机械轴承；⑶

分子晶体硬度小且较脆。⑷金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。

四、物质熔沸点高低的比较规律

物质熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部质点间的作用有关，其规律如下：

1．不同晶体类型的熔沸点高低规律

一般为：

。金属晶体的熔沸点有的很高（如钨），有的很低（如Hg）。

2．同属原子晶体：可通过比较

确定熔沸点的高低，一般

，键长越______，键能越_____，熔沸点越高

例如：金刚石、Si、SiO2、SiC的熔沸点高低为

3．同属离子晶体：

，则离子键越强，熔沸点越高。

例如：MgO

CaO

NaCl

KCl

RbCl

CsCl 4．同属金属晶体：

，金属键越强，熔沸点越高。例如：Al

Mg

Na。

5．同属分子晶体：分子间作用力越强，熔沸点越高。

⑴存在分子间氢键的晶体，熔沸点较高。常见的有

。若存在分子内氢键，则熔沸点较低。

⑵（组成和结构相似的分子晶体）一般

越大，分子间作用力越强，沸点越高。

⑶组成和构成不相似的物质，分子的极性越

，沸点越高。

⑷同分异构体之间，支链越多，熔沸点越

。

⑸根据在相同条件下物质的状态不同，例如：固体＞液体＞气体

S＞Hg＞O2

五、中学阶段需要掌握的几种晶体模型

类型

典型晶体

特 征

干冰

⑴CO2分子位于

；

分子⑵一个晶胞分摊到 个CO2分子

晶体

⑶晶体中存在的作用力有 ；

⑷一个CO2周围紧邻 个CO2分子；

⑸若两个距离最近的CO2分子的间距为a，晶胞的密度为 2·

·

⑴冰中的作用力有 ；

⑵1个H2O形成 条氢键，1mol冰中有 mol氢键。

冰

⑶1个H2O周围有 个紧邻的水分子，形成 形。

⑴1个C周围有 个C，形成 形，键角为 ；

⑵C为 杂化；

⑶1个最小的环有 个C，形成 六边形；

⑷1个晶胞分摊到 个C。

原子

⑸12g金刚石中有 molC-C键。

晶体

⑴1个Si周围有 个O；

⑵Si为 杂化；

⑶1个最小的环有 个Si 个O;

⑷1molSiO2有 molSi-O ⑴同一层内，C与C之间的作用力为 ，层与层之间作用力为

。

混合⑵1个最小的环有 个C，形成 形，键角为 晶体

⑶C为 杂化；

⑷每一个环可以分摊到 个C；

⑸1mol石墨中有 molC-C键；有 个环；

⑴氯化钠晶胞为 形，在其 、 和 是Na+和Cl-交错排列。

⑵1个晶胞分摊到 Na+和Cl-

⑶1个Na+周围紧邻的Na+有 个

⑷阴离子和阳离子的配位数均为 ，这些粒子构成 形

离子

⑸若晶胞的密度为ρ，则两个Na+的间距为 晶体

⑴氯化铯晶胞由8个顶点为Cs（或+Cl-），体心为Cl（或-Cs+）的立方体重叠而成。

⑵1个晶胞分摊到 Cs+和Cl-

⑶阴阳离子的配位数均为 ⑷若晶胞的密度为ρ，则Cs+和Cl-的间距为

⑸1个Cs+紧邻的Cs+有 个

⑴典型代表是 ⑵一个晶胞分摊到 个原子

⑶，若原子半径为r，原子的总体积为 ，立方体的体积

为 ，空间利用率为 ，晶胞密度为 简单立方

⑷配位数为 ⑴典型代表是 ⑵一个晶胞分摊到 个原子

⑶，若原子半径为r，原子的总体积为 ，立方体的体积为 ，空间利用率为 ，晶胞密度为 金属体心立方

⑷配位数为 晶体

⑴典型代表是 ⑵一个晶胞分摊到 个原子

⑶，若原子半径为r，原子的总体积为 ，立方体的体积

为 ，空间利用率为 ，晶胞密度为 面心立方

⑷配位数为 ⑴典型代表是 ⑵一个晶胞分摊到 个原子

⑶空间利用率为 ，晶胞密度为 六方堆积

⑷配位数为 例4

例5 氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：

CaF2

H2SO4

HSO硼砂

24

H△

△

BF33BO3

B2O3

NH3

高温

BN3

请回答下列问题：

(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_________、__________；

(2)基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；

3·

·

(3)在BF3分子中，F－B－F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体结构为_______；

(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为______，层间作用力为______；

(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm－3（只要求列算式，不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为NA）。

例6 氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。

(7)

氮化硅晶体属于____________晶体（填晶体类型）。

(8)

已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式：_______________。

(9)

现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为：____________________________________________________。

(10)

例7

(1) 中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2＋与最邻近O2－的核间距离为a×10－8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。

(2) 天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。例如在某种NiO晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代。其结构晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成

为Ni＋0.97O，试计算该晶体中Ni3与Ni2＋的离子数之比。

例8 晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1，测知FexO晶体密度为5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。

(11)

FexO中x值（精确至0.01）为____________。

(12)

晶体中的Fe分别为Fe2＋、Fe3＋在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占分数（用小数表示，精确至0.001为_______________。

(13)

此晶体化学式为_______________。

(14)

与某个Fe2＋（或Fe3＋）距离最近且等距离的O2－围成的空间几何形状是____________。(15)

在晶体中，铁元素的离子间最短距离为____________m。

4·

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