第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-高二化學(xué)單元復(fù)習(xí)知識(shí)清單（人教版2019選擇性必修2）

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)01物質(zhì)的聚集狀態(tài)1．物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化2．不含分子的物質(zhì)(1)常見(jiàn)晶體：例如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等不含分子。(2)等離子體是由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。(3)離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。3．物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，還有晶態(tài)、非晶態(tài)以及介于晶態(tài)和非晶態(tài)的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能非晶體內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無(wú)章(長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序)的分布狀態(tài)的固體。某些非晶體合金強(qiáng)度和硬度高、耐腐蝕性強(qiáng)，非晶態(tài)硅對(duì)光的吸收系數(shù)大。等離子體由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成，整體上呈電中性，帶電離子能自由移動(dòng)。具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長(zhǎng)軸方向呈現(xiàn)出有序的狀態(tài)。既具有液體的流動(dòng)性、黏度、形變性，又具有晶體的導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等?？键c(diǎn)02晶體與非晶體1．晶體與非晶體的比較比較類(lèi)別晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子排列相對(duì)無(wú)序性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定各向異性有無(wú)鑒別方法間接方法看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等2．晶體呈現(xiàn)自范性的條件晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快時(shí)，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒(méi)有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。3．獲得晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。4．晶體的特點(diǎn)(1)自范性。①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列。(2)各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)許多物理性質(zhì)(如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等)的差異。(3)有固定的熔點(diǎn)?？键c(diǎn)03晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定1．晶胞的概念晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶胞的結(jié)構(gòu)晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無(wú)數(shù)晶胞無(wú)隙并置而成。(1)無(wú)隙：相鄰晶胞之間無(wú)任何間隙。(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類(lèi)、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。3．晶胞結(jié)構(gòu)的測(cè)定(1)測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀。在X射線通過(guò)晶體時(shí)，X射線和晶體中的電子相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或明銳的衍射峰。(2)由衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱(chēng)類(lèi)型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等?？键c(diǎn)04晶胞組成的計(jì)算均攤法：若某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共有，則該粒子1/n屬于該晶胞。1．長(zhǎng)方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算位于頂角：同為6個(gè)晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個(gè)晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為3個(gè)晶胞共有，eq\f(1,3)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個(gè)晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個(gè)粒子屬于該晶胞。3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算位于頂角：同為12個(gè)晶胞共有，eq\f(1,12)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個(gè)晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為6個(gè)晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個(gè)晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個(gè)粒子屬于該晶胞。考點(diǎn)05分子晶體1．概念及微粒間的作用力(1)概念：只含分子的晶體稱(chēng)為分子晶體。(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合。2．堆積方式分子密堆積分子非密堆積作用力只有分子間作用力，無(wú)氫鍵有分子間氫鍵，它具有方向性空間特點(diǎn)每個(gè)分子周?chē)话阌?2個(gè)緊鄰的分子空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常見(jiàn)分子晶體及物質(zhì)類(lèi)別物質(zhì)種類(lèi)實(shí)例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金屬氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)有機(jī)物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等考點(diǎn)06分子晶體的物理性質(zhì)1．分子晶體的物理特性(1)分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。(2)分子間作用力的大小決定分子晶體的物理性質(zhì)。分子間作用力越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。2．分子晶體熔沸點(diǎn)低的原因分子晶體中粒子間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，因此，分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。3．分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較(1)分子晶體熔化或汽化都是克服分子間作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化或汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。(2)比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)的大小。①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。②相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近時(shí)，極性分子的范德華力大，熔、沸點(diǎn)高，如CO>N2。③能形成氫鍵的物質(zhì)，熔、沸點(diǎn)較高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。4．分子晶體的導(dǎo)電性分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下均不存在自由離子，因而不能導(dǎo)電，易溶于水的電解質(zhì)在水中全部或部分電離而能夠?qū)щ?，不溶于水的物質(zhì)或易溶于水的非電解質(zhì)自身不能導(dǎo)電。考點(diǎn)07兩種典型分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)1．冰(1)水分子之間的主要作用力是范德華力，也存在氫鍵。(2)氫鍵有方向性，它的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子互相吸引。2．干冰(1)干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵。(2)①每個(gè)晶胞有4個(gè)CO2分子，12個(gè)原子。②每個(gè)CO2分子周?chē)染嚯x緊鄰的CO2分子數(shù)為12個(gè)?？键c(diǎn)08共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間作用力是共價(jià)鍵。(2)空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)的小分子，是一個(gè)“巨分子”。2．共價(jià)晶體與物質(zhì)的類(lèi)別物質(zhì)種類(lèi)實(shí)例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些非金屬化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等3．共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)(1)共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必須破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價(jià)晶體具有很高的熔點(diǎn)。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高?？键c(diǎn)09常見(jiàn)的共價(jià)晶體1．金剛石(1)在晶體中每個(gè)碳原子以4個(gè)共價(jià)鍵與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，成為正四面體。(2)晶體中C—C鍵夾角為109°28′，碳原子采取了sp3雜化。(3)最小環(huán)上有6個(gè)碳原子。(4)晶體中碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶(4×eq\f(1,2))＝1∶2。2．二氧化硅(1)二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。(1)二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)①1個(gè)Si原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)O原子和2個(gè)Si原子相結(jié)合。②1molSiO2中含4molSi—O鍵③最小環(huán)是由6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成。④每個(gè)Si原子被12個(gè)12元環(huán)共用，每個(gè)O原子被6個(gè)12元環(huán)共用。⑤每個(gè)Si—O鍵被6個(gè)12元環(huán)共用。(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料?？键c(diǎn)10分子晶體與共價(jià)晶體的比較1．分子晶體與共價(jià)晶體的比較晶體類(lèi)型共價(jià)晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體只含分子的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性一般不溶于各種溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分水溶液導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力共價(jià)鍵分子間作用力實(shí)例金剛石干冰結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其最小的碳原子環(huán)中有6個(gè)碳原子，碳碳鍵夾角為109°28′CO2晶體中存在CO2分子2．分子晶體與共價(jià)晶體的判斷(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類(lèi)和微粒間的作用力判斷。構(gòu)成共價(jià)晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價(jià)鍵；構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷。共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上；而分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下甚至更低溫度。(3)依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷。分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電，如HCl。共價(jià)晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。(4)依據(jù)晶體的硬度和機(jī)械性能判斷。共價(jià)晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。(5)依據(jù)物質(zhì)的分類(lèi)判斷。①大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。②常見(jiàn)的單質(zhì)類(lèi)共價(jià)晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見(jiàn)的化合物類(lèi)共價(jià)晶體有碳化硅、二氧化硅等?？键c(diǎn)11金屬鍵1．金屬鍵(1)金屬陽(yáng)離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的相互作用稱(chēng)為金屬鍵。(2)本質(zhì)：金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這一理論稱(chēng)為“電子氣理論”。(3)成鍵粒子：金屬陽(yáng)離子和自由電子。(4)金屬鍵存在與金屬單質(zhì)或合金中。2．金屬鍵的特點(diǎn)金屬鍵無(wú)方向性和飽和性。晶體中的電子不專(zhuān)屬于某一個(gè)或幾個(gè)特定的金屬陽(yáng)離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽(yáng)離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用。3．金屬鍵的強(qiáng)弱及其對(duì)金屬性質(zhì)的影響(1)金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價(jià)電子數(shù)，原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)；反之，金屬鍵越弱。(2)金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大?？键c(diǎn)12金屬晶體1．金屬晶體原子間以金屬鍵結(jié)合形成的晶體。2．金屬晶體的性質(zhì)(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低；而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。(3)硬度：金屬鍵越強(qiáng)，晶體的硬度越大。3．金屬晶體物理特性分析(1)良好的延展性金屬鍵沒(méi)有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而不會(huì)破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會(huì)斷裂，故金屬晶體具有良好的延展性。(2)金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場(chǎng)作用下發(fā)生定向移動(dòng)。(3)金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度?？键c(diǎn)13離子晶體1．概念和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)離子晶體是由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①構(gòu)成微粒：陽(yáng)離子和陰離子。②微粒間的作用力：離子鍵。2．常見(jiàn)離子晶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型(1)NaCl晶體①在NaCl晶體中，Na＋的配位數(shù)為6，Cl－的配位數(shù)為6②與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個(gè)③每個(gè)晶胞中有4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－④每個(gè)Cl－周?chē)腘a＋構(gòu)成正八面體圖形(2)CsCl晶體①在CsCl晶體中，Cs＋的配位數(shù)為8，Cl－的配位數(shù)為8②每個(gè)Cs＋與6個(gè)Cs＋等距離相鄰，每個(gè)Cs＋與8個(gè)Cl－等距離相鄰3．離子晶體的性質(zhì)離子晶體熔點(diǎn)較高，硬度較大，不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)或溶于水時(shí)導(dǎo)電3．離子晶體的判斷(1)利用物質(zhì)的分類(lèi)金屬離子和酸根離子、OH－形成的大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿，活潑金屬的氧化物和過(guò)氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質(zhì)和種類(lèi)如成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導(dǎo)電，但熔融或溶于水時(shí)能導(dǎo)電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。考點(diǎn)14過(guò)渡晶體與混合型晶體1．過(guò)渡晶體(1)四種典型的晶體是指分子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體和離子晶體。(2)過(guò)渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。偏向離子晶體的過(guò)渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)作離子晶體來(lái)處理，如Na2O等。同樣，偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體則當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理，如Al2O3、SiO2等。2．混合型晶體(石墨晶體)(1)晶體模型(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價(jià)鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個(gè)平面中運(yùn)動(dòng)。②層與層之間以范德華力相結(jié)合。(3)晶體類(lèi)型：石墨晶體中，既有共價(jià)鍵，又有范德華力，屬于混合型晶體。(4)性質(zhì)：熔點(diǎn)很高、質(zhì)軟、易導(dǎo)電等?？键c(diǎn)15配位鍵和配位化合物1．配位鍵(1)配位鍵的概念：配位鍵是由一個(gè)原子單方面提供孤電子對(duì)，而另一個(gè)原子提供空軌道而形成的共價(jià)鍵，即“電子對(duì)給予——接受”鍵，是一類(lèi)特殊的共價(jià)鍵。(2)配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供孤電子對(duì)。②成鍵原子另一方能提供空軌道。(3)配位鍵具有飽和性和方向性。一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)過(guò)渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag＋形成2個(gè)配位鍵；Cu2＋形成4個(gè)配位鍵等。2．配位化合物(1)定義：金屬離子或原子(稱(chēng)為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱(chēng)為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)配合物。(2)配合物的形成舉例實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，氨水過(guò)量后沉淀逐漸溶解，滴加乙醇后析出深藍(lán)色晶體Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－溶液變血紅色Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN