第三章 晶体结构与性质
【高考新动向】
考点梳理 1.了解化学键和分子间作用力的区别。 2.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 3.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 4.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 5.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 【考纲全景透析】
一.晶体常识
1.晶体与非晶体比较 结构特性 性质特性 晶体 结构微粒周期性有序排列 有自范性、固定熔点、对称性、各向异性 2.获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固．
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)． ③溶质从溶液中析出． 3.晶胞
晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。 4.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法
如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞
非晶体 结构微粒无序排列 没有自范性、固定熔点、对称性、各向异性
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：
注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状
二. 常见晶体类型的结构和性质
1.四种晶体的比较 类型比较 概念 分子间靠分子间作用力结合而形成的晶体 原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体 结构成粒分子 原子 金属阳离子、自由电子 分子间的作用力 共价键 金属键 离子键 阴、阳离子 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构 子 粒子间的相互作用力 性质 硬度 较小 很大 密度 较小 较大 有的很大，有的很小 有的很大，有的很小 较大 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传热性 延展性 物质类别及举例 一般不导电，溶于水后有的导电 无 大多数非金属单质 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 无 无 一部分非金属单质良好 金属单质与合金(如Na、(如P4、Cl2)、气态氢化物、(如金刚石、硅、晶体酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、绝 大多数有机物(如CH4，有机盐除外) 硼)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2) Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如KO、2Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 2.几种典型的晶体模型 晶体 氯化铯晶体 晶体结构示意图 晶体中粒子分布详解 ＋－每8个Cs、8个Cl各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种＋－＋－离子(Cs或Cl)。在每个Cs周围最近的等距离(设为a/2)的Cl有8＋＋个，在每个Cs周围最近的等距离(必为a)的Cs有6个(上、下、左、 －－右、前、后)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl也有6个 每8个CO2构成立方体且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离(a，a为立方体棱长)最近的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个) 金刚石晶体 3每个C与另4个C以共价键结合，采取sp杂化，前者位于正四面体中心，后者位于正四面体顶点。晶体中均为C—C，键长相等、键角相等(109°28′)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个 C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中心的贡献只有一半，故C原子数与C—C键数之比为1∶2 二氧化碳 晶体 石墨 晶体层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、金属2晶体、分子晶体的特征。在层内，每个C与3个C形成C—C键，采取sp杂化构成正六边形，键长相等，键角相等(均为120°)；在晶体中，每个C 参与了3条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每个正六边形平均只占6×＝2个C，C原子个数与C－C键数之比为2∶3 SiO2 晶体每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。正四面体键角为109°28′，每个正四面体占有一个完整的Si，四个“半O原子”，故晶体中S：原子与O原子 个数比为1∶(4×)＝1∶2 【热点难点全析】
※考点一 晶胞组成的计算方法
晶胞组成的计算方法——分割法
【典例1】如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置．这两种离子在空间三个互相
垂直的方向上都是等距离排列的．
(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图． (2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个．
(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即________(填计算式)；Na＋的个数等于________，即________(填计算式)．
(4)设NaCl的摩尔质量为Mr g·mol－1，食盐晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA.食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为________ cm. 【解析】 (1)如图所示．
(2)从体心Na看，与它最接近的且距离相等的Na共有12个．
1＋
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法是均摊法．由此可知，如图NaCl晶胞中，含Na：8×
811－
＋6×＝4个；含Cl：12×＋1＝4个．
24
(4)设Cl与Na的最近距离为a cm，则两个最近的Na间的距离为2a cm，又
3
－
＋
＋
＋
＋
a＋a4
3
·ρ
·NA＝Mr.即
a＝
Mr
. 2ρNA
＋
3
所以Na间的最近距离为：2·
Mr
. 2ρNA
【答案】 (1) (答案不唯一，合理即可)
111
(2)12 (3)4 12×＋1＝4 4 8×＋6×＝4(答案不唯一，只要与第1问对应即可)
482
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