第三章 晶体结构与性质（知识清单）化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 一、物质的聚集状态 1．通常物质有三态：固态、液态和气态。 2．现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如等电子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 聚集状态 组成与结构特征 主要性能 非晶体 内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体。 某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大。 等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动。 具有良好的导电性和流动性。 液晶 内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态。 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等。 3．物质三态的相互转化 4．不含分子的物质 (1)常见晶体：例如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等不含分子。 (2)等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质。 (3)离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 二、晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列 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 二者区别方法 间接方法 看是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X­射线衍射实验 2．晶体呈现自范性的条件 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 3．获得晶体的途径 (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。 4．晶体的特点 (1)自范性。 ①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。 (2)各向异性：晶体在不同方向上表现许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)的差异。 (3)有固定的熔点。 5．晶体的分类 (1)分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。 (2)分类 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 阴、阳离子 离子键 NaCl 金属晶体 金属阳离子、自由电子 金属键 铜 共价晶体 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 三、晶胞 晶体结构的测定 1．晶胞的概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，晶胞是晶体中最小的重复结构单元。 2．晶胞与晶体的关系：晶胞(微观)一般都是平行六面体，晶体(宏观)是由无数晶胞无隙并置而成。 (1)无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。两个晶胞共用同一个平面：上面晶胞的下底面，就是下面晶胞的上底面。 (2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。即：将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。 (3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 3．晶胞结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在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明锐的衍射峰。 (2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、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。 四、晶胞组成的计算 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子1/n属于该晶胞。 1．长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 位于顶角：同为6个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于水平棱上：同为4个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于垂直棱上：同为3个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于面上：同为2个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于内部：整个粒子属于该晶胞。 3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 位于顶角：同为12个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于水平棱上：同为4个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于垂直棱上：同为6个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于面上：同为2个晶胞共有，粒子属于该晶胞； 位于内部：整个粒子属于该晶胞。 【特别提示】 (1)晶胞中粒子个数的计算，要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。 (2)根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。 五、晶体密度的计算 1．计算晶胞棱长 晶胞模型 晶胞棱长(a)与粒子半径(r)关系 a＝2r a＝4r a＝4r a＝2r a＝8r 2．计算晶体密度 以一个晶胞为研究对象，根据晶胞质量m＝ρ×V，由公式×n＝ρ×a3进行计算，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞棱长。 第二节 分子晶体与共价晶体 一、分子晶体的结构特点 1．概念及微粒间的作用力 (1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。 (2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。 2．堆积方式 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有分子间作用力，无氢键 有分子间氢键，它具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．常见分子晶体及物质类别 类　型 实　例 所有氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等 部分非金属氧化物 CO2、P4O6、P4O10、SO2等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 多数有机物的晶体 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．典型的分子晶体的组成和结构 (1)碘晶体 碘晶体的晶胞是一个长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子。 (2)干冰 干冰晶胞呈立方体型，其中二氧化碳分子因分子之间的相互作用，在晶胞中呈现有规律的排列。 (1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 (2)①每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子；②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。 (3)冰晶体 ①水分子之间的主要作用力是氢键，当然也存在范德华力。 ②氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。这种排列类似于蜂巢结构，比较松散。因此水由液态变成固态时，密度变小。 二、分子晶体的物理性质 1．分子晶体的物理特性 (1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。 (2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2．分子晶体熔沸点低的原因 分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。 3．分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。 (2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。 ②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 4．分子晶体的导电性 分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子，因而不能导电，易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质自身不能导电。 三、共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)共价晶体的构成微粒是原子，微粒间作用力是共价键。 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 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．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 四、常见的共价晶体 1．金刚石 (1)在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。 (2)晶体中C—C键夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。 (3)最小环上有6个碳原子。 (4)晶体中碳原子个数与C—C键数之比为1∶(4×)＝1∶2。 2．二氧化硅 (1)二氧化硅的结构 ①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′。 ②每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。 ③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 3．SiC SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中C原子和Si原子的位置是交替的，所以在整个晶体中Si原子与C原子个数比为1∶1。 【特别提示】 (1)共价晶体都是空间网状结构。 (2)共价晶体中原子之间以共价键结合，键长越短、键能越大，共价键越强，共价晶体的熔沸点越高，硬度越大。 五、分子晶体与共价晶体的比较 1．分子晶体与共价晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 只含分子的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 一般不溶于各种溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分水溶液导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 结构特点 其最小的碳原子环中有6个碳原子，碳碳键夹角为109°28′ CO2晶体中存在CO2分子 2．分子晶体与共价晶体的判断 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断。 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断。 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断。 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断。 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断。 ①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 第三节 金属晶体与离子晶体 一、金属键、金属晶体 1．金属键 (1)金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。 (2)本质：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。 (3)成键微粒是金属阳离子和自由电子。 (4)含金属键的物质：金属单质及其合金。 2．金属键的特点 金属键无方向性和饱和性。 晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用。 3．金属键的强弱及其对金属性质的影响 (1)金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越强；反之，金属键越弱。 (2)金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。 4．金属晶体 原子间以金属键结合形成的晶体。 5．金属晶体的性质 (1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。 (2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。 ①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 ②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。 (3)硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。 6．金属晶体物理特性分析 7．常见金属晶体的三种结构型式 结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3 结构示意图 配位数 12 8 12 实例 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Li、Na、K、Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti 二、离子晶体的结构 1．离子晶体的结构特点 (1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。 (2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。 (3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。 2．常见离子晶体的结构类型 (1)NaCl晶体 NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成正八面体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有 6个，构成正八面体，由此可推知晶体的化学式为NaCl。 ①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是12个。 ②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是4个，Cl－数是4个。 ③若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为 g·cm－3。 (2)CsCl晶体 CsCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有8个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有 8个，它们均构成正六面体，由此可推知晶体的化学式为CsCl。 ①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有 6个，构成正八面体。 ②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有 1个，Cl－有 1个。 ③若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为 g·cm－3。 3．离子晶体的判断 (1)利用物质的分类 金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。 (2)利用元素的性质和种类 如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。 (3)利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。 三、离子晶体的性质 1．熔沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。 2．硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 3．导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力， 成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 4．溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。 5．延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。 四、过渡晶体与混合型晶体 1．四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。 2．过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。 (1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 (2)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，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 3．混合型晶体(石墨晶体) (1)晶体模型 (2)结构特点 ①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以范德华力相结合。 (3)晶体类型 石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于混合型晶体。 五、纳米材料 1．定义 三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 2．结构 纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。 3．构成粒子 (1)纳米材料的结构粒子是排列成了纳米量级的原子团。 (2)通常，组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高。 六、配位键 1．含义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的这类“电子对给予——接收”键被称为配位键，即：共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键 NH的形成 NH3分子与H＋结合成NH NH3分子的电子式中，N原子上有一对孤对电子，而H+的核外没有电子，1s上是空轨道。当NH3分子与H+靠近时，NH3分子中N原子上的孤对电子进入H+的1s空轨道，与H+共用。H+与N原子间的共用电子对由N原子单方面提供，不同于一般的共价键，我们把这种特殊的共价键称为配位键 2．配位键的形成条件 (1)成键原子一方能提供孤电子对。如：分子有NH3、H2O、HF等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等 (2)成键原子另一方能提供空轨道。如：H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子 3．成键的性质：共用电子对对两个原子的电性作用 4．表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子 如：NH可表示为 5．特征：配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如：Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等 6．配位健的稳定性 (1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O (2)接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属 (3)③配位键越强，形成的物质越稳定：如Cu2＋←OH－＜Cu2＋←NH3＜H＋←NH3 七、配合物的组成 1．配合物：通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。 2．配合物的组成：以“[Cu(NH3)4]SO4”为例 (1)中心原子或离子：提供空轨道接受孤电子对的原子叫中心原子。中心原子一般是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等 (2)配体(或配位体)：含有并提供孤电子对的分子或阴离子称为配体或配位体，如Cl－、NH3、H2O等 (3)配位原子：配体中直接同中心原子(或离子)配位的原子，配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等 (4)配离子：由中心原子(或离子)和配位体组成的离子叫做配离子，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+ (5)配位数：直接与中心原子(或离子)配位的原子数目叫做中心原子(或离子)的配位数，即形成的配位键的数目。如：[Cu(NH3)4]2+中Cu2＋的配位数为4，[Ag(NH3)2]+中Ag＋配位数为2，[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6 (6)配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体电荷数的代数和 (7)内界和外界：配合物分为内界和外界，其中配离子称为内界，与内界发生电性匹配的的阳离子(或阴离子)称为外界。如：[Cu(NH3)4]SO4 的内界是[Cu(NH3)4]2+，外界是SO，配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分。即：[Cu(NH3)4]SO4===[Cu(NH3)4]2+＋SO，而内界很难电离，其电离程度很小，[Cu(NH3)4]2+Cu2+＋4NH3 八、配合物的形成对性质的影响 1．对溶解性的影响。一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3==[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 2．颜色的改变。当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 3．稳定性增强。配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 九、超分子 1．超分子 由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2．超分子的应用 (1)分离C60和C70 将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将C70溶解，经过滤后分离出C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。图示如下： (2)冠醚识别碱金属离子 冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。如18－冠－6识别K＋ 3．超分子的重要特征：分子识别和自组装。 ▁▃▅▇易错点01：判断物质的聚集状态易错点 1．构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 2．物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 ▁▃▅▇易错点02：晶体与非晶体易错点 1．同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 2．有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 3．具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 4．晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 5．晶体具有自范性的本质原因是：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 。 6．晶体与非晶体的本质区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，有无固定熔点只是其结构的外在性质表现。 7．晶体的固体粉末同样是晶体，晶粒太小无法用肉眼观察。 ▁▃▅▇易错点03：分子晶体易错点 1．分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。 2．分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 3．分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。 ．某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。 ▁▃▅▇易错点04：共价晶体易错点 1．共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在，共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比。 2．由原子组成的晶体不一定是共价晶体。如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。 3．共价晶体中一定存在共价键，但晶体中有共价键却不一定都是共价晶体，还可以是分子晶体或离子晶体。 4．晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。 5．若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔点就越高。例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低： 原子半径：C<Si，则键长：C－C<C－Si<Si－Si，故键能：C－C>C－Si>Si－Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。 6．若把金刚石中的碳原子换成硅原子，便可得到晶体硅的结构，跟金刚石不同的是，硅晶体中Si—Si键的键长大于金刚石晶体中C—C键的键长。 7．碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，每个碳原子结合4个硅原子，同时每个硅原子结合4个碳原子，所以在整个晶体中硅与碳的原子个数比是1∶1，碳化硅的化学式是SiC。碳化硅晶体中的Si—C键的键长小于硅晶体中Si—Si键的键长，大于金刚石晶体中C—C键的键长。 8．SiO2晶体结构相当于将金刚石中的C原子全都改换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间增添一个O原子，在晶体中只存在Si—O键，不存在Si—Si键和O—O键。 ▁▃▅▇易错点05：金属晶体易错点 1．金属单质和合金都属于金属晶体。 2．金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。 3．有金属光泽的单质不一定是金属单质，如：晶体硅、晶体碘也有金属光泽。 4．金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如：石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。 5．金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，两者导电的本质不同。 6．温度升高，金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强，金属导电能力减弱；电解质溶液中，阴、阳离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强。 7．金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下，自由电子与金属原子频繁碰撞，阻碍了自由电子对能量的传递。 ▁▃▅▇易错点06：离子晶体易错点 1．离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 2．离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除含有离子键外，还含有共价键和氢键。 3．离子晶体不一定都含有金属元素，如：NH4Cl、NH4NO3等铵盐。 4．由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如：AlCl3是分子晶体。 5．含金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体；有阴离子的晶体中一定存在阳离子。 6．离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 7．溶于水能导电的不一定是离子晶体，如：HCl等；熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如：金属等。 ▁▃▅▇易错点07：配合物易错点 1．大多数金属离子的配位数等于它的电荷的两倍。如：Ag＋的配位数为2，Cu2＋、Zn2＋的配位数为4，Al3+、Fe3+、Cr3+的配位数为6。但也有例外，如：FeCl4－、Fe(H2O)62+等。 2．配合物中的配体，可为中性分子或阴离子，中心原子可为阳离子也可为中性原子。如：Fe(H2O)62+、Cu(H2O)42+、Fe(H2O)63+、Ni(CO)4(四羰基镍)、Fe(CO)5(五羰基铁)。 3．水溶液中无其它配体时，金属离子都以H2O作为配体而存在，不同的络合离子中H2O分子的数目不同。如：[Cu(H2O)4]2+，中学里通常不考虑水合离子，习惯上仍用简单离子表示。 4．配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。 5．配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。 6．配合物中化学键的类型及共价键数目的判断：若配体为单核离子如Cl－等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是σ键。如：[Cu(NH3)4]SO4化学键的类型：离子键、共价键、配位键，共价键数(σ键)为3×4＋4＋4＝20。 ■方法01物质其他聚集状态的分析方法 【解题通法】 物质的其他聚集状态的物质有非晶体、液晶、纳米材料、等离子体。 1．非晶体是指内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体。 2．液晶既具有液体的可流动性，又具有像晶体那样的各向异性，在折射率、磁化率、电导率等方面具有宏观物体的性质。 3．纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 4．等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电中性，等离子体具有很好的导电性。 【典型例题】等离子体和液晶在工业、农业、军事、宇航、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列关于它们的说法错误的是( ) A．等离子体和液晶都是物质的一种聚集状态 B．液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性 C．等离子体只含有离子 D．等离子体和液晶都可用于制造显示器 【答案】C 【解析】A项，等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，A正确；B项，在一定范围内存在液体流动性，也存在晶体各向异性的物质，称之为液晶，B正确；C项，等离子体中既有带电的阳离子和电子，也有电中性的分子或原子，C错误；D项，等离子体和液晶可以分别用于制造等离子体显示器、液晶显示器，D正确。故选C。 ■方法02晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定 【解题通法】 1．判断晶胞中粒子个数的步骤： 2．原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。 3．方法。 (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图： (2)非长方体：视具体情况而定，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如三棱柱： 【典型例题】某化合物的晶胞如图甲所示，图乙为其沿z轴方向Li+的投影，该化合物的化学式为 ，其中Li+的配位数(最近且等距的阴离子数)为 。 【答案】 Li2CN2 4 【解析】某化合物的晶胞如图甲所示，其中8个C原子位于晶胞的顶点、1个C原子位于体内，8个N原子位于棱上、2个N原子位于体内，图乙为其沿z轴方向Li+的投影，表明8个Li+都位于面上，则晶胞中含C原子数目为=2，N原子数目为=4，Li+数目为=4，C、N、Li+的个数比为2:4:4=1:2:2，该化合物的化学式为Li2CN2；其中晶胞内与Li+距离最近的N原子分别位于该晶胞内相邻的两个棱上、该晶胞体内、另一晶胞体内，所以Li+的配位数(最近且等距的阴离子数)为4。 ■方法03计算晶胞密度的方法 【解题通法】 第一步 依据“均摊法”计算出每个晶胞实际含有各类原子的个数，确定物质的化学式，并计算出其物质的量 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为： n＝＝mol 第二步 计算出晶胞的质量 晶胞的质量为：m＝n·M＝g 第三步 计算晶胞的体积 V＝a3cm－3 (a为晶胞的边长) 第四步 依据计算 ρ＝ g·cm－3 【典型例题】GaN的一种晶胞结构如图所示，若阿伏伽德罗常数的值为NA，则该GaN晶体的密度为 g· cm-3 (用含、、NA的式子表示)。 【答案】 【解析】该晶胞中含有Ga原子数目为，含有N原子数目为，晶胞底面为菱形，锐角为60°，边长为apm，则底面面积，则晶胞体积，则其密度。 ■方法04计算晶体中粒子间距离的方法 【解题通法】 1．思维流程 2．计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【典型例题】如图表示的SiO2的晶胞结构，试回答下列问题。 ①1个SiO2晶胞中含有 个Si-O键。 ②若SiO2正立方体形状晶体的密度为ρ g/cm3，SiO2晶体中最近的两个硅原子之间的距离表达式为 cm。(NA表示阿伏加德罗常数) 【答案】32 【解析】据图示可知：在晶胞内的4个Si原子中每个Si原子与相邻的4个O原子形成4个Si-O共价键，在六个面心上的6个Si原子每个形成2个Si-O共价键；在顶点上的Si原子中有4个Si原子形成了4个Si-O共价键，故在该晶胞中含有的Si-O共价键数目是4×4+6×2+4×1=32个；在该晶胞中含有的Si-O共价键数目是32个，由于每个O原子形成2个Si-O共价键，则其中含有的O原子数目是16个，根据化学式可知其中含有Si原子数目是8个，其中含有8个“SiO2”，晶胞质量m=，晶体体积V=，晶胞边长L=cm；在该晶胞中两个距离相等且最近的Si原子处于位置为A、E点之间的距离，长度是晶体体对角线的，则该晶胞中两个距离相等且最近的Si原子之间的距离为。 ■方法05分子晶体的性质与应用分析方法 【解题通法】 1．分子晶体的构成微粒是分子，分子中各原子一般以共价键相结合，但并不是所有的分子晶体中都存在共价键，如：由单原子构成的稀有气体分子中就不存在化学键。 2．由于构成晶体的微粒是分子，因此分子晶体的化学式可以表示其分子式，即只有分子晶体才存在分子式。 3．分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。 4．影响分子间作用力的大小的因素有分子的极性和相对分子质量的大小。一般而言，分子的极性越大、相对分子质量越大，分子间作用力越强。 5．分子晶体的熔沸点的高低与分子的结构有关：在同样不存在氢键时，组成与结构相似的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，分子晶体的熔沸点增大；对于分子中存在氢键的分子晶体，其熔沸点一般比没有氢键的分子晶体的熔沸点高，存在分子间氢键的分子晶体的熔沸点比存在分子内氢键的分子晶体的熔沸点高。 6．分子晶体的溶解性与溶剂和溶质的极性有关：一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂——这就是相似相溶原理。如：HCl、等分子晶体易溶于水，而溴和碘等分子则易溶于汽油和四氯化碳等非极性溶剂。 7．分子间作用力不具有方向性和饱和性，而氢键具有方向性和饱和性。所以，不存在氢键的分子晶体可以以紧密堆砌的方式排列，而存在氢键的分子晶体则必须在一定的方向上堆砌排列。由于水中存在氢键，所以水在凝结成冰时，体积增大，密度减小。 【典型例题】C60可用作储存氢气的材料，结构如图所示。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，三种物质结构相似。下列有关说法不正确的是( ) A．C60、Si60、N60都属于分子晶体 B．C60、Si60、N60分子内共用电子对数目不相同 C．由于N—N键键能小于N≡N键，故N60的稳定性弱于N2 D．由于C—C键的键长小于Si—Si键，所以C60的熔、沸点低于Si60 【答案】D 【解析】C60、Si60、N60均为分子晶体，A项正确；由于C、N原子的价电子数不相同，因此C60、N60分子内共用电子对数目不相同，B项正确；物质分子内含有的化学键键能越小，键越不牢固，物质的稳定性越弱，由于N—N键的键能小于N≡N键，故N60的稳定性弱于N2，C项正确；Si60与C60的结构相似，Si60相对分子质量比C60大，分子间作用力大，故熔、沸点比C60高，与分子内化学键的键长无关，D项错误。 ■方法06晶体熔沸点比较方法 【解题通法】 首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；之后看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的)，晶体类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路为共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。 【典型例题】下面的排序不正确的是( ) A．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4 B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al D．熔点由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 【答案】C 【解析】分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，则晶体熔点由低到高的顺序为CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4，故A正确；键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C－C＜C－Si＜Si－Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故B正确；金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越大，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，故C错误；离子半径越小、离子键越强，F、Cl、Br、I的离子半径在增大，则熔点由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正确。 2 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 一、物质的聚集状态 1．通常物质有三态：_____态、_____态和_____态。 2．现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如________________、________ ________、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的________态、________态等。 聚集状态 组成与结构特征 主要性能 非晶体 内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体。 某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大。 等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动。 具有良好的________性和________性。 液晶 内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态。 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等。 3．物质三态的相互转化 4．不含分子的物质 (1)常见晶体：例如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等不含________。 (2)等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的____态物质。 (3)离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。 二、晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒________________排列 结构微粒________排列 性质特征 自范性 ________ ________ 熔点 ________ ________ 异同表现 ________ ________ 二者区别方法 间接方法 看是否有固定的________ 科学方法 对固体进行________________实验 2．晶体呈现自范性的条件 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 3．获得晶体的途径 (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。 4．晶体的特点 (1)自范性。 ①定义：晶体能自发地呈现________体外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性________排列。 (2)各向异性：晶体在不同方向上表现许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)的差异。 (3)有固定的______点。 5．晶体的分类 (1)分类标准：根据晶体内部________的种类和微粒间________________的不同。 (2)分类 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 ________________ ________ NaCl 金属晶体 ______________ ________ 铜 共价晶体 ________ ________ 金刚石 分子晶体 ________ ________ 冰 三、晶胞 晶体结构的测定 1．晶胞的概念：晶胞是描述晶体结构的________，晶胞是晶体中________的重复结构单元。 2．晶胞与晶体的关系：晶胞(微观)一般都是________________，晶体(宏观)是由无数晶胞________________而成。 (1)无隙：相邻晶胞之间________________。两个晶胞共用同一个平面：上面晶胞的下底面，就是下面晶胞的上底面。 (2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。即：将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。 (3)所有晶胞的________及其内部的________________、________及________排列是完全相同的。 3．晶胞结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是________________。在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明锐的衍射峰。 (2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、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。 四、晶胞组成的计算 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子________属于该晶胞。 1．长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算 2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 位于顶角：同为6个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于水平棱上：同为4个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于垂直棱上：同为3个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于面上：同为2个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于内部：整个粒子属于该晶胞。 3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 位于顶角：同为12个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于水平棱上：同为4个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于垂直棱上：同为6个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于面上：同为2个晶胞共有，________粒子属于该晶胞； 位于内部：整个粒子属于该晶胞。 【特别提示】 (1)晶胞中粒子个数的计算，要正确分析晶胞中任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用。 (2)根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。 五、晶体密度的计算 1．计算晶胞棱长 晶胞模型 晶胞棱长(a)与粒子半径(r)关系 a＝2r a＝4r a＝4r a＝2r a＝8r 2．计算晶体密度 以一个晶胞为研究对象，根据晶胞质量m＝ρ×V，由公式×n＝ρ×a3进行计算，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞棱长。 第二节 分子晶体与共价晶体 一、分子晶体的结构特点 1．概念及微粒间的作用力 (1)概念：只含________的晶体称为分子晶体。 (2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以________________相互吸引，分子内原子之间以________键结合。 2．堆积方式 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有分子间作用力，无氢键 有分子间氢键，它具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．常见分子晶体及物质类别 类　型 实　例 所有__________ H2O、NH3、CH4等 部分___________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等 部分____________ CO2、P4O6、P4O10、SO2等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 多数_______的晶体 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．典型的分子晶体的组成和结构 (1)碘晶体 碘晶体的晶胞是一个_______，碘分子除了占据长方体的每个_______外，在每个面上还有一个碘分子。 (2)干冰 干冰晶胞呈____________，其中二氧化碳分子因分子之间的相互作用，在晶胞中呈现_______的排列。 (1)干冰中的CO2分子间只存在______________，不存在_______。 (2)①每个晶胞中有_____个CO2分子，_____个原子；②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为_____个。 (3)冰晶体 ①水分子之间的主要作用力是_______，当然也存在______________。 ②氢键有方向性，它的存在迫使在______________的每个水分子与______________方向的_____个相邻水分子互相吸引。这种排列类似于蜂巢结构，比较松散。因此水由液态变成固态时，密度变小。 二、分子晶体的物理性质 1．分子晶体的物理特性 (1)分子晶体具有熔、沸点较_____，硬度较_____，固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。 (2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越_____，硬度越_____。 2．分子晶体熔沸点低的原因 分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。 3．分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越_____。 (2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越_____。如O2>N2，HI>HBr>HCl。 ②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力_____，熔、沸点高，如CO>N2。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较_____。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 4．分子晶体的导电性 分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子，因而________导电，易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质自身不能导电。 三、共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)共价晶体的构成微粒是_______，微粒间作用力是_______键。 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体_____、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 _______ (SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 _______ (SiO2)等 3．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有_______的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越_____。 四、常见的共价晶体 1．金刚石 (1)在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的_____个碳原子相结合，成为_______体。 (2)晶体中C—C键夹角为_______，碳原子采取了_______杂化。 (3)最小环上有_____个碳原子。 (4)晶体中碳原子个数与C—C键数之比为1∶(4×)＝_______。 2．二氧化硅 (1)二氧化硅的结构 ①Si原子采取_____杂化，正四面体内O—Si—O键角为_______。 ②每个Si原子与_____个O原子形成4个共价键，_____原子位于正四面体的中心，_____原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被_____个硅氧正四面体共用；每个O原子和_____个Si原子形成_____个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为____________。 ③最小环上有_____个原子，包括_____个O原子和_____个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 3．SiC SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中C原子和Si原子的位置是_______的，所以在整个晶体中Si原子与C原子个数比为_______。 【特别提示】 (1)共价晶体都是空间网状结构。 (2)共价晶体中原子之间以共价键结合，键长越短、键能越大，共价键越强，共价晶体的熔沸点越高，硬度越大。 五、分子晶体与共价晶体的比较 1．分子晶体与共价晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 只含分子的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 一般不溶于各种溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分水溶液导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 结构特点 其最小的碳原子环中有6个碳原子，碳碳键夹角为109°28′ CO2晶体中存在CO2分子 2．分子晶体与共价晶体的判断 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断。 构成共价晶体的微粒是_______，微粒间的作用力是_______；构成分子晶体的微粒是_______，微粒间的作用力是______________。 (2)依据晶体的熔点判断。 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断。 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断。 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断。 ①大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 第三节 金属晶体与离子晶体 一、金属键、金属晶体 1．金属键 (1)金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的______________称为金属键。 (2)本质：金属原子脱落下来的_______形成遍布整块晶体的“_______”，被所有原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。 (3)成键微粒是金属阳离子和______________。 (4)含金属键的物质：_______单质及其合金。 2．金属键的特点 金属键无方向性和饱和性。 晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用。 3．金属键的强弱及其对金属性质的影响 (1)金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越小，价电子数越多，金属键越_____；反之，金属键越_____。 (2)金属键越强，金属的熔、沸点越_____，硬度越_____。 4．金属晶体 原子间以金属键结合形成的晶体。 5．金属晶体的性质 (1)金属晶体具有良好的_______性、_______性和_______性。 (2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。 ①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 ②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。 ③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。 ④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。 (3)硬度：金属键越强，晶体的硬度越大。 6．金属晶体物理特性分析 7．常见金属晶体的三种结构型式 结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3 结构示意图 配位数 _______ _______ _______ 实例 Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt Li、Na、K、Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti 二、离子晶体的结构 1．离子晶体的结构特点 (1)离子晶体是由_______和_______通过离子键结合而成的晶体。 (2)离子晶体微粒之间的作用力是_______。由于静电作用没有方向性，故离子键没有_______性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有_______性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越_____。 (3)离子晶体的化学式只表示晶体中______________的个数比，而不是表示其分子组成。 2．常见离子晶体的结构类型 (1)NaCl晶体 NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有_____个(上、下、左、右、前、后各1个)，构成_______体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有_____个，构成_______体，由此可推知晶体的化学式为__________。 ①每个Na＋(Cl－)周围距离相等且最近的Na＋(Cl－)是_____个。 ②每个晶胞中实际拥有的Na＋数是4个，Cl－数是_____个。 ③若晶胞参数为a pm，则氯化钠晶体的密度为______________ g·cm－3。 (2)CsCl晶体 CsCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有_____个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有_____个，它们均构成__________体，由此可推知晶体的化学式为_______。 ①每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有_____个，构成_______体。 ②每个晶胞中实际拥有的Cs＋有_____个，Cl－有_____个。 ③若晶胞参数为a pm，则氯化铯晶体的密度为______________ g·cm－3。 3．离子晶体的判断 (1)利用物质的分类 金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。 (2)利用元素的性质和种类 如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。 (3)利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。 三、离子晶体的性质 1．熔沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越_____。 2．硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 3．导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力， 成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 4．溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。 5．延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。 四、过渡晶体与混合型晶体 1．四类典型的晶体是指________晶体、________晶体、________晶体和________晶体。 2．过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。 (1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 (2)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，如________等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如________、________等。 3．混合型晶体(石墨晶体) (1)晶体模型 (2)结构特点 ①同层内，碳原子采用________杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以范德华力相结合。 (3)晶体类型 石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于________晶体。 五、纳米材料 1．定义 三维空间尺寸至少有一维处于________________的、具有________________的材料。 2．结构 纳米材料由直径为几个或几十个________的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部具有________结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。 3．构成粒子 (1)纳米材料的结构粒子是排列成了________________的原子团。 (2)通常，组成纳米材料的晶状颗粒内部的________________与晶粒界面的________________各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高。 六、配位键 1．含义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的这类“电子对给予——接收”键被称为配位键，即：共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键 NH的形成 NH3分子与H＋结合成NH NH3分子的电子式中，N原子上有一对孤对电子，而H+的核外没有电子，1s上是空轨道。当NH3分子与H+靠近时，NH3分子中N原子上的孤对电子进入H+的1s空轨道，与H+共用。H+与N原子间的共用电子对由N原子单方面提供，不同于一般的共价键，我们把这种特殊的共价键称为配位键 2．配位键的形成条件 (1)成键原子一方能提供________。如：分子有NH3、H2O、HF等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等 (2)成键原子另一方能提供________。如：H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子 3．成键的性质：共用电子对对两个原子的电性作用 4．表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是________________的原子，B是________________的原子 如：NH可表示为 5．特征：配位键同样具有________性和________性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如：Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等 6．配位健的稳定性 (1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3_____H2O (2)接受体形成配位键的能力：H＋_____过渡金属_____主族金属 (3)③配位键越强，形成的物质越稳定：如Cu2＋←OH－＜Cu2＋←NH3＜H＋←NH3 七、配合物的组成 1．配合物：通常把________ ________ (称为中心离子或原子)与某些________________(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。 2．配合物的组成：以“[Cu(NH3)4]SO4”为例 (1)中心原子或离子：提供空轨道接受孤电子对的原子叫________。中心原子一般是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等 (2)配体(或配位体)：含有并提供孤电子对的分子或阴离子称为________________，如Cl－、NH3、H2O等 (3)配位原子：配体中直接同中心原子(或离子)配位的原子，配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等 (4)配离子：由中心原子(或离子)和配位体组成的离子叫做________，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+ (5)配位数：直接与中心原子(或离子)配位的原子数目叫做中心原子(或离子)的配位数，即形成的配位键的数目。如：[Cu(NH3)4]2+中Cu2＋的配位数为4，[Ag(NH3)2]+中Ag＋配位数为2，[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6 (6)配离子的电荷数：配离子的电荷数________中心离子和配位体电荷数的代数和 (7)内界和外界：配合物分为内界和外界，其中配离子称为________，与内界发生电性匹配的的阳离子(或阴离子)称为________。如：[Cu(NH3)4]SO4 的内界是________________，外界是________，配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分。即：[Cu(NH3)4]SO4===[Cu(NH3)4]2+＋SO，而内界很难电离，其电离程度很小，[Cu(NH3)4]2+Cu2+＋4NH3 八、配合物的形成对性质的影响 1．对溶解性的影响。一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3==[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 2．颜色的改变。当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 3．稳定性增强。配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越________。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 九、超分子 1．超分子 由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的________________称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括________。 2．超分子的应用 (1)分离C60和C70 将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将C70溶解，经过滤后分离出C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。图示如下： (2)冠醚识别碱金属离子 冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。如18－冠－6识别K＋ 3．超分子的重要特征：分子识别和________。 ▁▃▅▇易错点01：判断物质的聚集状态易错点 1．构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 2．物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 ▁▃▅▇易错点02：晶体与非晶体易错点 1．同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 2．有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。 3．具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 4．晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 5．晶体具有自范性的本质原因是：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 。 6．晶体与非晶体的本质区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，有无固定熔点只是其结构的外在性质表现。 7．晶体的固体粉末同样是晶体，晶粒太小无法用肉眼观察。 ▁▃▅▇易错点03：分子晶体易错点 1．分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。 2．分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 3．分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。 ．某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。 ▁▃▅▇易错点04：共价晶体易错点 1．共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在，共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比。 2．由原子组成的晶体不一定是共价晶体。如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。 3．共价晶体中一定存在共价键，但晶体中有共价键却不一定都是共价晶体，还可以是分子晶体或离子晶体。 4．晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。 5．若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔点就越高。例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低： 原子半径：C<Si，则键长：C－C<C－Si<Si－Si，故键能：C－C>C－Si>Si－Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。 6．若把金刚石中的碳原子换成硅原子，便可得到晶体硅的结构，跟金刚石不同的是，硅晶体中Si—Si键的键长大于金刚石晶体中C—C键的键长。 7．碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，每个碳原子结合4个硅原子，同时每个硅原子结合4个碳原子，所以在整个晶体中硅与碳的原子个数比是1∶1，碳化硅的化学式是SiC。碳化硅晶体中的Si—C键的键长小于硅晶体中Si—Si键的键长，大于金刚石晶体中C—C键的键长。 8．SiO2晶体结构相当于将金刚石中的C原子全都改换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间增添一个O原子，在晶体中只存在Si—O键，不存在Si—Si键和O—O键。 ▁▃▅▇易错点05：金属晶体易错点 1．金属单质和合金都属于金属晶体。 2．金属晶体中含有金属阳离子，但没有阴离子。 3．有金属光泽的单质不一定是金属单质，如：晶体硅、晶体碘也有金属光泽。 4．金属晶体有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如：石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。 5．金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，两者导电的本质不同。 6．温度升高，金属阳离子的振动频率和自由电子的无序运动增强，金属导电能力减弱；电解质溶液中，阴、阳离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强。 7．金属的热导率随温度升高而降低是由于在热的作用下，自由电子与金属原子频繁碰撞，阻碍了自由电子对能量的传递。 ▁▃▅▇易错点06：离子晶体易错点 1．离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 2．离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·5H2O中除含有离子键外，还含有共价键和氢键。 3．离子晶体不一定都含有金属元素，如：NH4Cl、NH4NO3等铵盐。 4．由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如：AlCl3是分子晶体。 5．含金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体；有阴离子的晶体中一定存在阳离子。 6．离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 7．溶于水能导电的不一定是离子晶体，如：HCl等；熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如：金属等。 ▁▃▅▇易错点07：配合物易错点 1．大多数金属离子的配位数等于它的电荷的两倍。如：Ag＋的配位数为2，Cu2＋、Zn2＋的配位数为4，Al3+、Fe3+、Cr3+的配位数为6。但也有例外，如：FeCl4－、Fe(H2O)62+等。 2．配合物中的配体，可为中性分子或阴离子，中心原子可为阳离子也可为中性原子。如：Fe(H2O)62+、Cu(H2O)42+、Fe(H2O)63+、Ni(CO)4(四羰基镍)、Fe(CO)5(五羰基铁)。 3．水溶液中无其它配体时，金属离子都以H2O作为配体而存在，不同的络合离子中H2O分子的数目不同。如：[Cu(H2O)4]2+，中学里通常不考虑水合离子，习惯上仍用简单离子表示。 4．配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。 5．配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。 6．配合物中化学键的类型及共价键数目的判断：若配体为单核离子如Cl－等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是σ键。如：[Cu(NH3)4]SO4化学键的类型：离子键、共价键、配位键，共价键数(σ键)为3×4＋4＋4＝20。 ■方法01物质其他聚集状态的分析方法 【解题通法】 物质的其他聚集状态的物质有非晶体、液晶、纳米材料、等离子体。 1．非晶体是指内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体。 2．液晶既具有液体的可流动性，又具有像晶体那样的各向异性，在折射率、磁化率、电导率等方面具有宏观物体的性质。 3．纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 4．等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电中性，等离子体具有很好的导电性。 【典型例题】等离子体和液晶在工业、农业、军事、宇航、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列关于它们的说法错误的是( ) A．等离子体和液晶都是物质的一种聚集状态 B．液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性 C．等离子体只含有离子 D．等离子体和液晶都可用于制造显示器 ■方法02晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定 【解题通法】 1．判断晶胞中粒子个数的步骤： 2．原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。 3．方法。 (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图： (2)非长方体：视具体情况而定，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如三棱柱： 【典型例题】某化合物的晶胞如图甲所示，图乙为其沿z轴方向Li+的投影，该化合物的化学式为 ，其中Li+的配位数(最近且等距的阴离子数)为 。 ■方法03计算晶胞密度的方法 【解题通法】 第一步 依据“均摊法”计算出每个晶胞实际含有各类原子的个数，确定物质的化学式，并计算出其物质的量 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为： n＝＝mol 第二步 计算出晶胞的质量 晶胞的质量为：m＝n·M＝g 第三步 计算晶胞的体积 V＝a3cm－3 (a为晶胞的边长) 第四步 依据计算 ρ＝ g·cm－3 【典型例题】GaN的一种晶胞结构如图所示，若阿伏伽德罗常数的值为NA，则该GaN晶体的密度为 g· cm-3 (用含、、NA的式子表示)。 ■方法04计算晶体中粒子间距离的方法 【解题通法】 1．思维流程 2．计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【典型例题】如图表示的SiO2的晶胞结构，试回答下列问题。 ①1个SiO2晶胞中含有 个Si-O键。 ②若SiO2正立方体形状晶体的密度为ρ g/cm3，SiO2晶体中最近的两个硅原子之间的距离表达式为 cm。(NA表示阿伏加德罗常数) ■方法05分子晶体的性质与应用分析方法 【解题通法】 1．分子晶体的构成微粒是分子，分子中各原子一般以共价键相结合，但并不是所有的分子晶体中都存在共价键，如：由单原子构成的稀有气体分子中就不存在化学键。 2．由于构成晶体的微粒是分子，因此分子晶体的化学式可以表示其分子式，即只有分子晶体才存在分子式。 3．分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。 4．影响分子间作用力的大小的因素有分子的极性和相对分子质量的大小。一般而言，分子的极性越大、相对分子质量越大，分子间作用力越强。 5．分子晶体的熔沸点的高低与分子的结构有关：在同样不存在氢键时，组成与结构相似的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，分子晶体的熔沸点增大；对于分子中存在氢键的分子晶体，其熔沸点一般比没有氢键的分子晶体的熔沸点高，存在分子间氢键的分子晶体的熔沸点比存在分子内氢键的分子晶体的熔沸点高。 6．分子晶体的溶解性与溶剂和溶质的极性有关：一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂——这就是相似相溶原理。如：HCl、等分子晶体易溶于水，而溴和碘等分子则易溶于汽油和四氯化碳等非极性溶剂。 7．分子间作用力不具有方向性和饱和性，而氢键具有方向性和饱和性。所以，不存在氢键的分子晶体可以以紧密堆砌的方式排列，而存在氢键的分子晶体则必须在一定的方向上堆砌排列。由于水中存在氢键，所以水在凝结成冰时，体积增大，密度减小。 【典型例题】C60可用作储存氢气的材料，结构如图所示。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，三种物质结构相似。下列有关说法不正确的是( ) A．C60、Si60、N60都属于分子晶体 B．C60、Si60、N60分子内共用电子对数目不相同 C．由于N—N键键能小于N≡N键，故N60的稳定性弱于N2 D．由于C—C键的键长小于Si—Si键，所以C60的熔、沸点低于Si60 ■方法06晶体熔沸点比较方法 【解题通法】 首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；之后看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的)，晶体类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路为共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。 【典型例题】下面的排序不正确的是( ) A．晶体熔点由低到高：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4 B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al D．熔点由高到低：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 22 / 22 学科网（北京）股份有限公司 $