高中化学选修三——晶体结构与性质

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1、晶体结构与性质一、晶体的常识1.晶体与非晶体晶体与非晶体的本质差异自范性微观结构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体无（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序晶体呈现自范性的条件：晶体生长的速率适当得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等）③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法）2.晶胞--描述晶体结构的基本单元，即晶体中无限重复的部分一个晶胞平均占有的原子数=18×晶胞顶角上的原子数+14×晶胞棱上的原子+12×晶胞面上的粒子数+

2、1×晶胞体心内的原子数思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I2)、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？eg：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。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.①③B.②④C.①②③D.①②③④2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（）A.晶体一定比非晶体的熔点高B.晶体一定是无色透明的固体C.非晶体无自范性而且排列无序D.固体SiO2一定是晶体3.下图是CO2分子晶体的晶

3、胞结构示意图，其中有多少个原子？二、分子晶体与原子晶体1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体注意：a.构成分子晶体的粒子是分子b.分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间以分子间作用力结合①物理性质a.较低的熔、沸点b.较小的硬度c.一般都是绝缘体，熔融状态也不导电d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂，极性分子一般能溶于极性溶剂②典型的分子晶体a.非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等b.酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等c.部分非金属单质:：X2、O2、H2、S8、P4、C60d.部分非金

4、属氧化物：CO2、SO2、NO2、N2O4、P4O6、P4O10等f.大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等③结构特征a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子）CO2晶体结构图b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例，可说明氢键具有方向性④笼状化合物--天然气水合物2.原子晶体--相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体注意：a.构成原子晶体的粒子是原子b.原子间以较强的共价键相结合①物理性质a.熔点和沸点高b.硬度大c.一般不导电d.且难溶于一些常见的溶剂②常见的原子晶体a.某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶

5、体硼（B）、晶体锗(Ge)等b.某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体c.某些氧化物：二氧化硅（SiO2）晶体、Al2O3金刚石的晶体结构示意图二氧化硅的晶体结构示意图思考：1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体”，这种说法对吗？eg：1.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是（）A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.N2可用做保护气2.氮化硼是一种新

6、合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各组物质熔化时所克服的微粒间的作用力与氮化硼熔化所克服的微粒间的作用力类型相同的是（）A.氯化钠和金刚石B.冰和干冰C.晶体硅和水晶D.硼和苯3.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答下面问题金刚石晶体硅晶体硼熔点/℃>382316832573沸点/℃510026282823硬度107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于晶体，理由是（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个硼原子。通过分析图形及推算，此晶体结构单元由____个硼

7、原子构成，其中B-B键的键角为，共含有个B-B键三、金属晶体1.电子气理论--金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起2.物理性质（电子气理论可进行解释）微粒导电性导热性延展性金属原子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用熔点的变化规律--金属键的强弱决定金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高，硬度也越大如：KNa>K>Rb>Cs3.金属晶体的原子堆积模型金属原子在二维空

8、间（平面）上有二种排列方