第9章 第3讲 晶体结构与性质-【金版教程】2024高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

第3讲　晶体结构与性质 [复习目标]　1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。2.了解分子晶体、离子晶体结构与性质的关系。3.了解共价晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等共价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.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。6.了解配位键的含义，能运用配位键知识解释配合物的某些典型性质。 一、晶体与晶胞 1.晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 组成微粒周期性有序排列 组成微粒相对无序排列 性质 特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 区别二者的科学方法 对固体进行X射线衍射实验 实例 冰、NaCl、Fe 玻璃、石蜡 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 (1)概念 描述晶体结构的基本单元。 (2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 ③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。 (3)实例——铜晶胞 顶点：8×＝1　面心：6×＝3 因此，金属铜的一个晶胞的原子数为4。 4．晶体结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。 (2)晶体结构的测定原理 在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 (3)经过计算可以从衍射图形获得晶胞的形状和大小，分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系等晶体结构的信息。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(×) 错因：非晶体也可能具有规则的外形，如玻璃。 (2)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。(×) 错因：冰中除存在范德华力还存在氢键。 (3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是看固体是否具有固定的熔点。(×) 错因：对固体进行X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的方法。 (4)固体SiO2不一定是晶体。(√) 错因：________________________________________________________ (5)缺角的NaCl晶体久置会慢慢变为完美的立方体块。(×) 错因：晶体在固态时不具有自范性。 (6)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。(×) 错因：立方晶胞中，顶点上的原子被8个晶胞共用。 二、晶体的组成结构与性质 1.几种常见的晶体模型 (1)共价晶体 ①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。 ②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。 (2)分子晶体 ①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。 ②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol “氢键”。 (3)离子晶体 ①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。 ②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。 (4)金属晶体 ①含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。 ②金属键的形成：晶体中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，从而将所有的原子维系在一起，形成“巨分子”。 ③金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。 ④金属晶体的物理性质及解释 2．过渡晶体与混合型晶体 (1)过渡晶体 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。 (2)混合型晶体 像石墨这样的晶体是一种混合型晶体。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠范德华力维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是3，呈sp2杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的导电性