2026届高三化学一轮复习 ——物质结构模块 第3讲《晶体与晶胞》课件

该高中化学高考一轮复习课件聚焦《晶体与晶胞》模块，覆盖晶胞粒子数计算、晶体类型判断、熔沸点比较、晶胞密度及空间利用率计算等核心考点。对接高考评价体系，分析近五年全国卷中晶胞计算（占比约30%）、晶体性质比较（占比约25%）等高频考点，归纳出粒子配位数分析、密度公式应用等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“典型晶体结构建模+高考真题变式训练”，以NaCl、金刚石晶胞为模型，通过“粒子数-配位数-密度”三步计算法培养科学思维，结合Rh₂P晶胞密度计算等实例，指导单位换算、空间利用率推导等技巧。助力教师系统梳理考点，帮助学生高效突破物质结构模块，提升高考得分率。

【一轮复习 · 物质结构模块】 第3讲《晶体与晶胞》 晶胞粒子数的计算 a．处于顶点上的粒子，每个粒子有 属于该晶胞 b．处于棱边上的粒子，每个粒子有 属于该晶胞 c．处于晶面上的粒子，每个粒子有 属于该晶胞 d．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞 晶胞通常是是平行六面体， 也存在特殊晶胞：六棱柱晶胞、三棱柱晶胞等 六棱柱（六方）晶胞 三棱柱晶胞 位置 顶角 水平棱 竖直棱 面上 内部 六棱柱 份额 三棱柱 份额 1/6 1/4 1/3 1/2 1 1/12 1/4 1/6 1/2 1 晶胞粒子数的计算 共价晶体 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 微粒：分子（包括稀有气体） 微粒：原子 微粒： 金属阳离子 + 电子 微粒：阴阳离子 作用力： 分子内 — 共价键 分子间 — 范德华力 + 氢键 作用力：离子键 作用力：共价键 作用力：金属键 晶体的类型 代表物： C(金刚石)、Si、SIO2 共价晶体：金刚石（C）、硅（Si）、硼（B）、锗（Ge）、SiO2、碳化硅（SiC） 【特殊】 AlCl3为共价化合物、是分子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 作用力 影响因素 熔沸点 硬度 溶解性 导电性 代表物质 （范德华力） 相对分子质量、分子极性 （共价键） 键长短 → 键能大 （金属键） 离子半径、价电子数 （离子键） 离子半径、电荷 很低 很高 一般较高（差异大） 较高 小 大 一般较大 略硬而脆 相似相溶 难溶 不溶(有些与水反应) 多数可溶 固体、熔融不导电 （有些水溶液导电） 固体、熔融不导电 （Si为半导体） 固体、熔融时导电 固体不导电 熔融/水溶液导电 干冰(CO2)、冰(H2O) 金刚石(C)、SiO2 Cu、Zn NaCl、蓝矾 四大晶体的性质比较 5 先确定类型、再比较作用力 1、不同类型的晶体 一般来说：共价晶体>离子晶体>分子晶体 （金属晶体熔沸点差异较大） 2、同类型的晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 比分子间作用力 比共价键 比金属键 比离子键 （有氢键、M大、极性强 → 熔沸点高） （键长小 → 键能大 → 熔沸点高） （半径小、价电子多 → 熔沸点高） （半径小、电荷多 → 熔沸点高） 晶体熔沸点的比较 6 干冰（CO2)晶胞 分子间作用力只有范德华力， 则分子晶体有分子密堆积特征（顶点+面心） 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 典型分子晶体① 冰（H2O)晶胞 分子间不仅存在范德华力，还存在氢键 由于氢键具有方向性，分子为非密堆积 （这种堆积方式，分子周围的空间利用率不高） 例如：每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 典型分子晶体② 典型共价晶体① 金刚石 ①、每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′,最小的碳环为6元环,碳原子为sp3杂化 ②、C原子数与C—C键数之比为1∶2 12g 金刚石中有2 mol共价键 ③、每个金刚石晶胞中含有8个碳原子 典型共价晶体② SiO2 ①、每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构，每个正四面体实际拥有1个Si、2个O，因此为“SiO2”（不存在SiO2分子） ②、SiO2晶体中最小的环为12元环，（每个12元环上有6个O，6个Si） ③、硅原子与Si—O共价键之比为1：4， 1mol SiO2晶体中有4mol共价键 ④ 、每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子 10 NaCl晶体中 不含NaCl分子 、每个晶胞中实际拥有______个Na＋，_______个Cl-， 晶体的化学式为 。 (2)、每个Na+周围与之等距且距离最近有_____个Cl- (3)、每个Cl- 周围与之等距且距离最近有______个Na+ (4)、每个Na+周围与之等距且距离最近有______个Na+ (5)、每个Cl-周围与之等距且距离最近有______个Cl- 4 4 NaCl 6 6 Na+的配位数为6，Cl-的配位数为6 12 12 典型离子晶体① 、每个晶胞中实际拥有______个Cs＋，_______个Cl-， 晶体的化学式为 。 (2)、Cs+的配位数为_______，Cl-的配位数为__________ (3)、每个Cs+周围与之等距且距离最近有______个Cs+ 1 1 CsCl 8 6 晶胞 晶体 8 (4)、每个Cl-周围与之等距且距离最近有______个Cl- 6 典型共价晶体② CsCl 典型混合晶体 混合晶体 —— 石墨 碳原子采取sp2杂化,键角120° 以共价键相结合 形成平面六元并环结构 有共价晶体的特性 熔点高 层内 层间 层与层之间 依靠范德华力结合 层间可以相对滑动 有分子晶体的特性 质软 每一层中 C原子为sp2杂化 未参与杂化的P轨道上有电子 该电子可在平面自由运动 有金属晶体的特性 导电 理解金属键 金属键：金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用 【本质】：是一种“静电作用” 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，从而把所有的金属原子维系在一起。 【特征】：没有饱和性；没有方向性 【影响因素】：原子半径、价电子数 原子半径越小 → 金属键越强 ；价电子数越多 → 金属键越强 理解金属键 ①、金属晶体具有良好的导热性 金属某部分受热时，该区域自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传递给金属阳离子。自由电子与金属阳离子频繁碰撞，实现热能的传递，使整块金属达到相同的温度。 ②、金属晶体具有良好的导电性 在金属晶体中，存在许多自由电子，这些电子移动是没有方向的，但是在外加电场的作用下，自由电子就会发生定向移动，形成电流，使金属表现出导电性。金属晶体的电导率随温度升高而降低。 ③、金属晶体具有良好的延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以金属有良好的延展性。 晶胞坐标 简单立方 体心立方 面心立方 x y z 3（1，1，0） 7（1，1，1） 9（， ， 顶点 体心 13（ ， ，0） 11（ ， ，1） 10（ 0， ， 面心 晶胞坐标 x y z 金刚石晶胞 1（ ， ， ） 2 （ ， ， ） 3（ ，， 4 （ ， 17 晶胞计算 18 晶胞计算 常见计算类型： 晶胞密度 空间利用率 19 晶胞计算 计算类型一：晶胞密度 ρ = = 【注意a的单位换算】 1μm = 1×10-6 m = 1×10-4 cm 1nm = 1×10-9 m = 1×10-7 cm 1pm = 1×10-12 m = 1×10-10 cm 【m计算技巧】 不论微粒数多少，都可将晶胞看作一个整体 此时N=1，M=晶胞整体的相对质量 20 N = 1 M = 4×16+8×23 = 248 a = 0.566×10-7 cm 晶胞计算 【例1】O和Na能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为_________； 晶胞中O的配位数为___________； 列式计算晶体F的密度(g·cm－3)____________ Na2O 8 O2-（4个） Na+ （8个） ρ = = ρ = 也可将晶胞看作由4个Na2O构成 N = 4 M = 16+23×2 = 62 21 晶胞计算 【练习1】贵金属磷化物Rh2P (化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图所示。已知晶胞参数为a nm，晶体中与P距离最近的Rh的数目为________， 晶体的密度为____________g·cm－3 (列出计算式) 8 22 晶胞计算 【练习2】晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge（M=72）单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________g·cm－3 ρ = = ρ = 23 晶胞计算 【练习3】钴晶体的一种晶胞(如图2所示)的边长为a nm，密度为ρ g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数的值，则钴原子半径(r)为______nm，钴的相对原子质量可表示为_______ r= ρ = = M = 【注意单位换算】 MCo = 24 晶胞计算 计算类型二：空间利用率(η) 空间利用率(η) = 各部分球体体积之和 立方体体积（V=a3) ①、球体计算带入半径（r) ②、晶胞体积计算带入棱长（a） 因此，需要注意微粒半径与棱长之间的关系 25 晶胞计算 【例2】铬是一种抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造不锈钢。图1为铬的晶胞结构图，则铬晶胞属于____________堆积；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________ 体心立方 68% 设：原子的半径为r，晶胞棱长为a 4r=a V球 = 2×πr3 V晶胞 = a3 空间利用率 =×100% 26 晶胞计算 【总结】金属晶体空间利用率分类 27 晶胞计算 【练习4】金刚石晶胞结构如图丙所示，则金刚石晶体含有______个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：________________(不要求计算结果)。 8 r= V球 = 8×πr3 V晶胞 = a3 空间利用率 = 28 $