复习题名师教学实录

晶体结构与性质

复习

教学目标

1.巩固有关晶体粒子、粒子间作用力、晶体结构和晶体性质的基本知识。

2.掌握有关晶体的简单计算。

教学重点

1.四种晶体类型的基本知识及应用；

2.有关晶体的简单计算。

教学难点

提高归纳和应用知识的能力，训练学生思维的敏捷性和严密性。

教学过程

一、化学键类型及其与物质类别的关系

1．化学键类型及其比较

类型

离子键

共价键

金属键

原子间通过共用电子阴、阳离子间通过静电金属阳离子和自由电概念

对(电子云重叠)所形成作用所形成的化学键

子之间的静电作用

的化学键

成键

阴、阳离子

原子

金属阳离子、自由电子

微粒

共用电子对(电子云重作用

阴、阳离子间的静电作金属阳离子和自由电叠)对两原子核产生的本质

用

子之间的静电作用

电性作用

非金属元素形成单质形成

活泼金属和活泼非金或化合物时形成共价能形成自由电子

条件

属化合时形成离子键

键

金属阳离子半径越小，键的强

离子电荷数越大，离子原子半径越小，共用电离子所带电荷数越多，弱判断

半径越小，键能越大

子对数越多，键能越大

金属键越强

影响

离子化合物的熔沸点、分子的稳定性，原子晶金属单质的熔沸点等

性质

硬度等

体的熔沸点、硬度等

非金属单质，如H存在

2；离子化合物，如NaCl 共价化合物，如HCl；金属单质，如Na (举例) 离子化合物，如NaOH

1

【典例1】

对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是(

) A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键

B．C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应

D．该族元素的主要化合价是＋4价和＋2价

2．化学键与物质类别的关系

(1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体硅、氮气等。

(2)只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如HCl、NH3等。

(3)既有极性键又有非极性键的物质，如H2O2、C2H2、C2H6等。

(4)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如MgO、NaCl中只含有离子键，NaOH、Na2O2、NH4Cl中既含有离子键，又含有共价键。

(5)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。

(6)构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子中不存在化学键。

(7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如NH4Cl等。

(8)金属键只存在于金属单质或合金中。

3．离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系

非金属单质

化学键的种类

无化学键

非极性共价键

实例

稀有气体分子(单原子分子)He、Ne O===O、Cl—Cl、H—H(均为非极性分子) 极性分子：只有共价键

共价化合物

特例：AlCl3

非极性分子：O===C===O

、、离子化合物

只有离子键

离子键、极性共价键

【典例2】

下列叙述正确的是(

)

2

①两种原子构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键

②两种不同非金属元素原子间形成的化学键都是极性键

③含有非极性键的化合物一定是共价化合物

④只要是离子化合物，其熔点就比共价化合物的熔点高⑤难失去电子的原子，易形成阴离子

⑥单质分子中不存在化学键，化合物的分子中才存在化学键

⑦离子化合物中一定含有离子键

A．只有②⑦

C．只有⑦

二、晶体类型与结构、性质的关系

晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。

1．四类晶体的结构和性质比较

类型

比较

构成晶体的粒子

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

金属阳离子、自由电子

粒子间的静电作用

一般较高，少部分低

一般较大，少部分小

晶体、熔融均导电

良

良

B．只有①⑦

D．只有①⑤⑦

阴、阳离子

原子

分子

分子间

作用力

低

小

不良

不良

不良

“相似

相溶”

粒子间的作用力

熔、沸点

硬度

导电性

物质的性质

传热性

延展性

离子键(强) 较高

硬而脆

不良(熔融或水溶液能导电) 不良

不良

易溶于极性溶共价键

很高

大

绝缘体

(半导体) 不良

不良

不溶于任何溶剂

单质：

溶解性

剂，难溶于有机溶剂

难溶(Na等与水反应) 典型实例

NaCl、KBr 金刚石

化合物：

SiO2

单质：O2

化合物：

干冰

Na、Mg

【典例3】

下列叙述正确的是(

) A．分子晶体中的每个分子内一定含有共价键

B．原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键

C．离子晶体中可能含有共价键

3

D．金属晶体的熔点和沸点都很高

2．晶体类型与化学键的关系

(1)离子晶体与化学键的关系

①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。

注意

可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。

②含有离子键的化合物一定是离子化合物。

③离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子。如，结晶水合物。

④离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。

⑤非金属元素也可以形成离子化合物。如NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合物。

(2)分子晶体与化学键(力)的关系

①分子晶体中一定含有分子间作用力。

②稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。

③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。

④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔点、沸点、硬度、溶解性等)，而共价键决定分子的化学性质。

(3)原子晶体与化学键的关系

①原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。

②原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。

③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。

④含有共价键的化合物不一定是共价化合物。

⑤原子晶体可以由极性键构成，也可以由非极性键构成。

(4)金属晶体与化学键的关系

①金属晶体中一定有金属键，但有时也有不同程度的其他键。如，合金中可含有共价键。

②金属键不一定就比分子间作用力强。如，汞常温下为液态，就说明汞中的金属键很弱。

③具有金属光泽且能导电的单质不一定就是金属，如石墨能导电，有金属光泽，却属于非金属。

【典例4】

已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是(

) A．C3N4晶体是分子晶体

B．C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长

C．C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子

D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合

三、四种重要晶体的结构特点

1．氯化钠晶体

4

(1)Na、Cl在晶体中按确定的比例和一定的规则排列，使整个离子晶体不显电性且能量最低。离子晶体中无单个分子存在。

(2)离子的配位数为6。

(3)在每个结构单元(晶胞)中，处于不同位置的微粒在该单元中的份额也有所不同，一般规律是顶点上的微粒1属于该单元的份额是；棱上的微粒在该单元中所占的份

811额为；面上的微粒在该单元中所占的份额为；中心位置上的微粒完全属于该单元，即份额为1。

4211例如：氯离子数：×8＋×6＝4 821钠离子数：×12＋1＝4 4因此，钠离子数与氯离子数之比为1∶1，氯化钠的化学式为NaCl。

2．金刚石晶体

＋－

(1)碳原子间通过共价键相结合而形成空间网状结构的原子晶体，整个晶体中无单个分子。

(2)微观构型：正四面体，每个碳原子与4个碳原子成键，每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是109°28′。

(3)最小的环：六元环。

(4)每个C原子参与形成六元环的总数：12个。

3．干冰晶体

(1)干冰晶体中分子之间通过范德华力相结合，当熔化时，分子内的化学键并不断裂。

(2)每个二氧化碳分子周围与之相邻且等距的二氧化碳分子数为12。

5

11(3)每个结构单元中含二氧化碳分子数为×8＋×6＝4。

82【典例5】

下图表示1个晶胞，该晶胞为正方体结构，原子(或分子、离子)位于正方体的顶角和面心。请回答下列问题(只需回答一种代表物即可)：

(1)若这是1个分子晶体的晶胞，其代表物质是______________________________。

(2)若这是1个金属晶体的晶胞，其代表物质是_______________________________。

(3)若这是1个不完整的金刚石的晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位置是_____________________。

(4)若这是1个不完整的NaCl晶胞，且顶角和面心的实心球表示Na，则晶胞中Cl的位置是________。

(5)若这是1个不完整的CaF2晶胞，且已知CaF2和Ca2的配位数为8，则图中实心球表示Ca2还是F？。

＋＋－＋－

四、物质熔、沸点高低的比较规律

比较判断晶体熔、沸点的高低时，首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低的因素。

1．不同类晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体；金属晶体(除少数外)>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯、镓等。

2．同种类型晶体：构成晶体质点间的作用力大，则熔、沸点高，反之则低。

(1)离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。例如：NaCl>CsCl；MgO>MgCl2。

(2)分子晶体：

①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，则熔、沸点越高。如I2>Br2>Cl2>F2。

②组成和结构不相似的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。如CO>N2。

③同分异构体之间一般支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

④若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如沸点：HF>HI>HBr>HCl。

(3)原子晶体：一般半径越小，键长越短，键能越大，则熔、沸点越高。例如：金刚石>二氧化硅>碳化硅>晶体硅。

(4)金属晶体：金属阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则金属键越强，熔、沸点越高。例如：Al>Mg>Na。

【典例6】

下列说法中，正确的是(

) A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂

B．原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点越高

C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔、沸点就越高

D．分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定

6

【参考答案】

【典例1】

B

【典例2】

A

【典例3】

C

【典例4】

C 【典例5】

(1)干冰(答案合理即可)

(2)铜(答案合理即可) (3)4个，其他4个碳原子位于4个互不相邻的小立方体的中心【典例6】

B

(4)体心和12条棱的中心(5)Ca2＋

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