晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、 課程目標(biāo)了解分子晶體和原子晶體的特征，能以典型的物質(zhì)為例描述分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。知道金屬鍵涵義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)；能列舉金屬晶體的基本堆積模型一一簡單立方堆積、鉀型、鎂型和銅型。能說明離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)；了解離子晶體的特征；了解晶格能的應(yīng)用，知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強(qiáng)弱。知道分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)粒子、粒子間作用力的區(qū)別。在晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步知道物質(zhì)是由粒子構(gòu)成的，并了解研究晶體結(jié)構(gòu)的基本方法；敢于質(zhì)疑，勤于思索，形成獨(dú)立思考的能力；養(yǎng)成務(wù)實(shí)求真、勇于創(chuàng)新、積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。二、 知識要點(diǎn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)要求教學(xué)建議1.晶體常識晶體與非晶體的區(qū)別，即晶體的特征。簡單了解得到晶體的方法晶胞的分?jǐn)偡ㄓ?jì)算通過閱讀教材，歸納晶體的特征，以及得到晶體的常用方法。2.知道分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。1.知道分子晶體的涵義、特征。可用列表法將分子晶體、原子晶體、離子晶體、金屬晶體的構(gòu)成微粒、微粒間作用力、主要性質(zhì)（如硬度、溶解性、熔沸點(diǎn)、導(dǎo)電性等）進(jìn)行區(qū)別。2.結(jié)合實(shí)例說出分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)的特點(diǎn)。3.知道分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。3.能說明離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。1.理解離子鍵的涵義，能說明離子鍵的形成。通過列表的方法對比離子鍵和共價鍵的形成情況，通過微粒間作用的強(qiáng)弱來分析其物理性質(zhì)的特點(diǎn)。2.能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。4.了解晶格能的應(yīng)用，知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強(qiáng)弱。1.了解晶格能的涵義。以氯化鈉為例，分析晶格能的涵義，影響因素。2.了解影響離子晶體的晶格能大小的因素。3.知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強(qiáng)弱。4.知道離子晶體晶格能的大小和離子晶體熔點(diǎn)高低、硬度大小的關(guān)系。5.能列舉金屬晶體的基本堆積模型。了解密置層和非密置層的區(qū)別，知道由此產(chǎn)生的四種堆積方式及其代表物，以及關(guān)于晶胞的計(jì)算。充分利用教輔工具，展示各類晶胞結(jié)構(gòu)，發(fā)揮學(xué)生的空間想象能力增進(jìn)對晶體結(jié)構(gòu)的理解。

三、重點(diǎn)難點(diǎn)突破分?jǐn)偡ù_定晶胞中粒子個數(shù)頂點(diǎn)：由8個小立方體共有，所以為1/8棱上：由4個小立方體共有，所以為1/4面心：由2個小立方體共有，所以為1/2體內(nèi)：由1個晶胞擁有，所以為1練1.2001年報(bào)導(dǎo)硼和鎂形成的化合物刷新了金屬化合物超溫度的最高紀(jì)錄，如圖示意的是該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元，鎂原子形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個鎂原子，6個硼原子位于棱柱內(nèi)，則該化合物的化學(xué)式可表示為(B)B.MgB2 C.Mg2B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2練2、最近發(fā)現(xiàn)上種由鈦(Ti)原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，分子模型如圖所示，其中圓圈表示鈦原子，黑點(diǎn)表示碳原子，則它的化學(xué)式為A.TiCB.Ti4C7 C.Til3C14 D.Til4C132.各類晶體的比較晶體類型實(shí)例離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體結(jié)構(gòu)微粒微粒間作用作用強(qiáng)弱決定強(qiáng)弱判斷方法熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電性延展性導(dǎo)熱性3、各類典型晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)離子晶體 確定化學(xué)式(最簡式)為NaCl。計(jì)算在該晶胞中含有Na+的數(shù)目。在晶胞中心有1個Na+外，在棱上共有4個Na+,一個晶胞有6個面，與這6個面相接的其他晶胞還有6個面，共12個面。又因棱上每個Na+又為周圍4個晶胞所共有，所以該晶胞獨(dú)占的是12X1/4=3個.該晶胞共有的Na+為4個。晶胞中含有的Cl-數(shù)：Cl-位于頂點(diǎn)及面心處，每.個平面上有4個頂點(diǎn)與1個面心，而每個頂點(diǎn)上的氯離于又為8個晶胞（本層4個，上層4個）所共有。該晶胞獨(dú)占8X1/8=1個。一個晶胞有6個面，每面有一個面心氯離子，又為兩個晶胞共有，所以該晶胞中獨(dú)占的Cl-數(shù)為6X1/2=3o不難推出，n（Na+）:n（Cl-）=4:4:1:1?；瘜W(xué)式（最簡式）為NaCl（2）分子晶體1、 定義：分子間以分子間作用力結(jié)合而成的晶體。2、分子晶體的特點(diǎn)：（1）不導(dǎo)電；（2）不具延展性；（3）熔沸點(diǎn)比較低。3、 結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，分子間以分子間作用力而結(jié)合，而分子之間作用力是一種比較弱的作用，比化學(xué)鍵弱的多。（1） 分子晶體的硬度小，熔、沸點(diǎn)低（與離子晶體相比較）。（2） 分子晶體無論是液態(tài)時，還是固態(tài)時，存在的都是分子，不存在可以導(dǎo)電的粒子（陰、陽離子或電子），故分子晶體熔融或固態(tài)時都不導(dǎo)電，由此性質(zhì)，可判斷晶體為分子晶體。4、 氫鍵：對于HF、H20、NH3熔、沸點(diǎn)反常，原因在于三者都是極性分子（極性很強(qiáng)）分子間作用力很大，超出了一般的分子間作用力的范圍（實(shí)屬氫鍵）。是介于分子間作用力和化學(xué)鍵之間的一種特殊的分子間作用力，因此，它們的熔、沸點(diǎn)反常。

討論：在干冰晶體中每個CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有幾個？（12個）（3）原子晶體1、 定義：相鄰原子間通過共價鍵結(jié)合而成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體屬于離子晶體。2、特點(diǎn)：（1）不導(dǎo)電；（2）不具延展性；（3）熔沸點(diǎn)很高。3、 構(gòu)成粒子：構(gòu)成原子晶體的微粒是原子。4、 粒子間的作用：原子間以較強(qiáng)共價鍵相結(jié)合，而且形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。鍵能大。5、 常見的原子晶體：金剛石、晶體硅、二氧化硅、碳化硅6、 空間結(jié)構(gòu):金剛石：討論：金剛石晶體中含有共價鍵形成的C原子環(huán)，其中最小的C環(huán)上有幾個C原子？（6個）二氧化硅:二氧化硅:討論：比較金剛石、晶體硅、碳化硅熔點(diǎn)高低？（同為原子晶體，成鍵的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點(diǎn)越高：如金剛石>SiC>Si。）Si—（4）石墨晶體討論：石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如下圖），試回答下列問題：（1） 圖中平均每個正六邊形占有C原子數(shù)為—個、占有的碳碳鍵數(shù)為—個。（2、3）（2）層內(nèi)7個六元環(huán)完全占有的C原子數(shù)為個，碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為.（14、2：3）。（5）金屬晶體1.體心立方堆積（1）各層排列情形2.面心立方堆積各層排列情形3.六方最密堆積堆枳樓型來期建封堆晅前魏型代哀晶胞簡簞史方Po(#)瀏E1腿K、Fe3];1蜘匚隱Mg,Zn,Ti?技該的型(cep)Cu.施、Au12-.-q?建a4.晶體的計(jì)算練習(xí).食鹽晶體如右圖所示。在晶體中，?表示Na+,o表示Cl-。已知食鹽的密度為pg/cm3,NaCl摩爾質(zhì)量Mg/mol，阿伏加德羅常數(shù)為N,則在食鹽晶體里Na+和Cl-的間距大約是（B）晶體的類型和性質(zhì)單元測試一、選擇題含有非極性鍵的離子化合物是 （）C2H2 B.Na2O2C.（NH4）2S D.CaC2下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序正確的是 （）金剛石，晶體硅，二氧化硅，碳化硅Cl4>CBr4>CCl4>CH4Mg0>H20>02>N2金剛石>生鐵>純鐵〉鈉有下列兩組命題A組B組I.H—I鍵鍵能大于H—Cl鍵鍵能①HI比HCI穩(wěn)定II.H—I鍵鍵能小于H—C1鍵鍵能②HCl比HI穩(wěn)定m.HI分子間作用力大于HCl分子間作用力③HI沸點(diǎn)比HCl高w.HI分子間作用力小于HCl分子間作用力④HI沸點(diǎn)比HCl低B組中命題正確，且能用A組命題加以正確解釋的是A.I① B.II②c.m③ d.w④據(jù)報(bào)道，科研人員應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)模擬出類似C6°的物質(zhì)N60,試推測出該物質(zhì)不可能具有的性質(zhì)是 60 60N6°易溶于水穩(wěn)定性，N6°<N2等物質(zhì)的量分解吸收的熱量N6°>N2熔點(diǎn)N6°<N2下列說法正確的是（N為阿伏加德羅常數(shù)）（）A124gP4含有p—P鍵的個數(shù)為4NA12g石墨中含有C—C鍵的個數(shù)為1.5Na12g金剛石中含有C—C鍵的個數(shù)為2N「6°gSi°2中含Si—O鍵的個數(shù)為2Na某固體僅由一種元素組成，其密度為5g?cm-3。用x射線研究該固體的結(jié)構(gòu)表明：在棱長為1X1°-7cm的立方體中含有2°個原子，則此元素的相對原子質(zhì)量最接近 （）32B.65C.12°D.15°下列每組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是 （）A，食鹽和蔗糖熔化鈉和硫熔化碘和干冰升華二氧化硅和氧化鈉熔化下列化學(xué)式能真實(shí)表示物質(zhì)分子組成的是（）NaOHB.S°3C.CsClD.Si°2關(guān)于晶體的下列說法正確的是 （）只要含有金屬陽離子的晶體就一定是離子晶體離子晶體中一定含金屬陽離子在共價化合物分子中各原子都形成8電子結(jié)構(gòu)分子晶體的熔點(diǎn)不一定比金屬晶缽熔點(diǎn)低1°.由鈉和氧組成的某種離子晶體中陰離子只有°2-和02-（過氧離子）。在此晶體中氧元素和2鈉元質(zhì)量之比是48:92,其中02-和Of-的物質(zhì)的量之比為 （）A2:1B1:1C1:2D1:3下列數(shù)據(jù)是對應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)（）NaO2NaClAlF3AlCl392°8°1129119°BCl3Al2O3CO2SiO2-1°72°73-571723

據(jù)此做出的下列判斷中錯誤的是鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體表中只有BC13和干冰是分子晶體同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體非整數(shù)比化合物Fe0.95O具有NaCl晶體結(jié)構(gòu)，由于n（Fe）：n（O）＜1,所以晶體結(jié)構(gòu)存在缺陷，在Fe0.95O中+3價Fe總鐵量的 （ ）10%B.85%C.10.5%D.89.5%在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷正確的是原子晶體干冰有很高的熔、沸點(diǎn)，有很大的硬度原子晶體干冰易氣化，可用作致冷劑原子晶體干冰硬度大，可用于耐磨材料每個原子晶體干冰中含2mo1C—O鍵已知NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5g-mol-1，食鹽晶體的密度為Pg?cm-3，若下圖中Na+與最鄰近的C1-的核間距離為acm，那么阿伏加德羅常數(shù)的值可表示為 （）A.117a3A.117a3p B.史一Na3AC.23458.5D?2a3p下列敘途中肯定正確的是（）在離子晶體中不可能存在非極性鍵在共價化合物的分子晶體中不可能存在離子鍵全由非金屬元素組成的化合物一定是共價化合物D?直接由原子構(gòu)成的晶體一定是原子晶體參考14題圖，若已知晶體中最近的Na+與C1-核間距離為acm，氯化鈉的式量為M；NA為阿伏加德羅常數(shù)，則NaCl晶體的密度（單位：g-cm-3）8M Ma3 M MA. B. C. D.-Na3 8N 2Na3 Na3組成晶體的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子）以確定的位置在空間作有規(guī)則排列，具有一定幾何形狀的空間格子，稱為晶格，晶格中能代表晶體結(jié)構(gòu)特征的最小重復(fù)單位稱為晶胞。在冰晶石（Na3AlF6）晶胞中，AlF63-占據(jù)的位置相當(dāng)于NaCl晶胞中C1-占據(jù)的位置，則冰晶石晶胞中含有的原子數(shù)與食鹽晶胞中含有的原子數(shù)之比為（）A.2:1 B.3:2C.5:2 D.5:1下列各項(xiàng)所述的數(shù)字不是6的是（）在NaCl晶體中，與一個Na+最近的且距離相等的Cl-的個數(shù)在金剛石晶體中，最小的環(huán)上的碳原子個數(shù)在二氧化硅晶體中，最小的環(huán)上的原子個數(shù)在石墨晶體的片層結(jié)構(gòu)中，最小的環(huán)上的碳原子個數(shù)最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦（Ti）原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，分子模型如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是 （）A.TiCB.Ti2C3

C.Tii4Ci3 D.Ti4C7科學(xué)家最近又發(fā)現(xiàn)了一種新能源一一“可燃冰”它的主要成分是甲烷與水分子的結(jié)晶水合物(CH4?nH20)。其形成：埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在缺氧環(huán)境中，厭氧性細(xì)菌把有機(jī)質(zhì)分解，最后形成石油和天然氣(石油氣)，其中許多天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底的低溫與高壓下形成了類似冰的透明晶體，這就是“可燃冰”。又知甲烷同C02—樣也是溫室氣體。這種可燃冰的晶體類型是 () 2A.離子晶體 B?分子晶體C.原子晶體D.金屬晶體二、填空題(1)石英晶體的平面示意圖如下圖所示，實(shí)際上是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中硅氧原子個數(shù)比為 。-O-

I。-O-

I-Y^1

-■

oO

-—早？甲9SIO-

O-4-LOSiO44-離子結(jié)構(gòu)可用圖表示 ，在聚硅酸根離子Siq-中只有硅氧鍵，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)是 金晶體是面心立方體，立方體的每個面5個金原子緊密堆砌(如圖其余各面省略)，金原子半徑為1.44X10-1。m，求金晶體中最小的一個立方體含有個金屬原子?？跁r?C】金的密度為g?cm-3?？跁r?C】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測定阿伏加德羅常數(shù)的手段越來越多，測定精確度也越來越高。現(xiàn)有一簡單可行的測定方法，具體步驟如下：①將固體食鹽研細(xì)，干燥后，準(zhǔn)確稱取mgNaCl固體并轉(zhuǎn)移到定容儀器A中②用滴定管向儀器A中加苯，并不斷振蕩，繼續(xù)加苯至A儀器的刻度線，計(jì)算出NaCl固體的體積為VmL回答下列問題：(1)步驟①中A儀器最好用(填儀器名稱)(2)能否用膠頭滴管代替步驟②中的滴定管?其原因是 能否用水