清单02 晶体结构与性质（期中知识清单）高二化学下学期人教版

期中知识清单（人教版选择性必修2第3章） 晶体结构与性质 思维导图→考点清单（6大考点）→素养提升清单（5大易错点、6大方法） · 考点01 物质的聚集状态与晶体的常识 一、物质的聚集状态 1．物质三态间的相互转化 2．物质的聚集状态 物质的聚集状态除了 、 、 外，还有更多的物质聚集状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。 微点拨：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。 二、晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的本质差异 自范性 微观结构 晶体 原子在三维空间里呈 排列 非晶体 原子排列相对 2．晶体的特点 (1)自范性： ①定义：晶体能 呈现 外形的性质。 ②形成条件：晶体 适当。 ③本质原因：晶体中粒子在 里呈现 的宏观表象。 (2)各向异性：许多物理性质常常会表现出各向异性。 (3)晶体有固定的 。 (4)外形和内部质点排列的高度 。 3．获得晶体的途径 (1) 物质凝固。 (2) 物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 (3) 从溶液中析出。 三、晶胞 1．概念：晶胞是描述晶体结构的 。 2．结构：常规的晶胞都是 ，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“ ”而成。 (1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何 。 (2)“并置”：所有晶胞都是 排列的，取向 。 (3)所有晶胞的 及其内部的 、 及 是完全相同的。 3．晶胞中粒子数目的计算 (1)平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①晶胞的顶角原子是 个晶胞共用； ②晶胞棱上的原子是 个晶胞共用； ③晶胞面上的原子是 个晶胞共用。 如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为 。 (2)几种晶胞中原子数目的确定。 结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为 、 、 、 。 钠、锌、碘、金刚石晶胞图 四、晶体结构的测定 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 或 。 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。 · 考点02 分子晶体 一、分子晶体及其结构特点 1．概念 只含分子的晶体。 2．粒子间的作用 分子晶体中相邻的分子间以 相互吸引。 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有 H2O、NH3、CH4等 部分 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的常见堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用 ， 每个分子周围有 个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华 力、 分子不采用 ， 每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 二、两种典型的分子晶体的组成和结构 1．冰 (1)水分子之间的主要作用力是 ，当然也存在 。 (2) 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。 2．干冰 (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。 三、分子晶体的物理性质 1．物理特性 (1)分子晶体的熔、沸点 ，密度 ，硬度较小，较易熔化和挥发。 (2)一般是绝缘体，熔融状态不导电。 (3)溶解性符合“ 规律”。 2．分子晶体熔、沸点高低的比较规律 (1)分子晶体中分子间作用力 ，物质熔、沸点 ，反之 。 (2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点 。 · 考点03 共价晶体 一、共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 共价晶体 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键 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 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些 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 的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点越 。 二、典型的共价晶体 1．金刚石 (1)碳原子采取 杂化，C—C—C夹角为 。 (2)每个碳原子与周围紧邻的 个碳原子结合，形成共价键三维骨架结构。 (3)最小碳环由 个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 2．二氧化硅晶体 (1)二氧化硅的结构 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的 形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性(左、右型)。 　石英的左、右型晶体 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 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。 · 考点04 金属键与金属晶体 一、金属键 1．定义：在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子： 和 。 3．成键条件： 或 。 4．成键本质 电子气理论：金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把 维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 二、金属晶体 1．通过金属阳离子与 之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 微点拨：①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 · 考点05 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 一、离子晶体 1．结构特点 (1)构成粒子： 和 。 (2)作用力： 。 (3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 微点拨：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。 2．常见的离子晶体 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 阳离子的配位数 6 8 阴离子的配位数 6 8 晶胞中所含离子个数 Cl－(4个) Na＋(4个) Cs＋(1个) Cl－(1个) 3．物理性质 (1)硬度 ，难于压缩。 (2)熔点和沸点 。 (3)固体不导电，但在 时能导电。 二、过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (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，表中的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。 微点拨：四类典型晶体都有过渡晶体存在。 2．混合型晶体 (1)晶体模型 石墨结构中未参与杂化的p轨道 (2)结构特点——层状结构 ①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成 。 ②层与层之间靠 维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，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。 (3)晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于 。 (4)性质：熔点 、质软、 导电等。 · 考点06 配合物与超分子 一、配合物 1．配位键 (1)概念：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。 微点拨：配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。 (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、CO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)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。 2．配位化合物 (1)配合物的概念：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 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、NH4Cl等均为配合物。 (2)配合物的形成 实验操作 实验现象 有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首先出现 ，氨水过量后沉淀逐渐 ，滴加乙醇后析出 色晶体 [Cu(NH3)4]SO4· H2O 、 溶液 白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的无色溶液 上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的 进入Cu2＋的 ，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过 形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为 。 (3)配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4其组成如下图所示： ①中心原子是 的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。 ②配体是 的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中 的原子叫做配位原子。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。 ③配位数是直接与中心原子形成的 的数目。如[Fe(CN)6]4－中配位数为 。 二、超分子 1．概念：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。 微点拨：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2．超分子的实例 (1)分离C60和C70 (2)冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。 (3)超分子两个的重要特征—— 、 · 易错点01 物质的聚集状态与晶体的常识 关于晶体与非晶体的认识误区 (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。 【判断对错】 (1)晶胞是晶体的最小重复单元。( ) (2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( ) (3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( ) (4)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。( ) (5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(　 　) (6)通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(　 　) (7)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。(　 　) (8)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(　 　) (9)晶体内部的微粒按一定规律进行周期性排列。(　 　) (10)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(　 　) · 易错点02 分子晶体、共价晶体 (1)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。 (2)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。 (3)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。 【判断对错】 (1)分子晶体中只存在分子间作用力。 ( ) (2)分子晶体熔化时共价键断裂。 ( ) (3)分子晶体中氢键越强，分子越稳定。 ( ) (4)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键。 ( ) (5)凡是由原子构成的晶体都是共价晶体。 ( ) (6)CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同。 ( ) (7)由于共价键的键能远大于分子间作用力，故共价晶体的熔点比分子晶体高。 ( ) (8)含有共价键的晶体都是共价晶体。 (　 　) (9)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　 　) (10)二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体类型。(　 　) · 易错点03 金属键与金属晶体 金属键的强度差别很大，导致金属的熔、沸点和硬度的差别很大。如常温下汞为液态而钨的熔点高达3410℃，钠的硬度小可以用小刀切割而铬的硬度很大以金刚石为10，则钠的硬度是0.4，铬的硬度是9。 金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成的，金属晶体的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关。同时要注意晶体中有阳离子，不一定有阴离子。如金属晶体中只有阳离子而无阴离子，但有阴离子的晶体一定有阳离子。 【判断对错】 (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。 ( ) (2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失。 ( ) (3)金属晶体的构成粒子为金属原子。 ( ) (4)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。 ( ) (5)金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用( ) (6)金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性（ ） (7)金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性( ) (8)构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动( ) (9)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。(　 　) (10)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。(　 　) · 易错点04 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 (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中除离子键外，还含有共价键和氢键。 (3)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。 【判断对错】 (1)固态时能导电的物质一定是金属晶体( )　 (2)熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体( ) (3)水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 ( ) (4)固态不导电而熔融状态导电的晶体一定是离子晶体( ) (5)某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推出该晶体可能为分子晶体。(　 　) (6)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(　 　) (7)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。(　 　) (8)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，Na＋周围最近的Cl－构成一个正八面体。(　 　) (9)同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体(　 　) (10)不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体(　 　) · 易错点05 配合物与超分子 【判断对错】 (1)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。 ( ) (2)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。 ( ) (3)普鲁士蓝{Fe4[Fe(CN)6]3}中含有离子键和配位键。 ( ) (4)超分子是如蛋白质一样的大分子( ) (5)超分子是由小分子通过聚合得到的高分子( ) (6)超分子是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( ) (7)配位键是一种特殊的共价键( ) (8)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子( ) (9)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子( ) (10)超分子是由两种或多种分子形成的聚集体( ) (11)分子形成超分子的作用可能是分子间作用力( ) (12)超分子具有分子识别的特性 ( )　 · 方法1 均摊法确定晶胞中粒子的个数 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算： (3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。 · 方法2 晶体密度的计算 ρ＝(n0：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。 例如：如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3。 · 方法3 共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较 (1)晶体类型不同：共价晶体＞分子晶体 理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。 (2)晶体类型相同 ①共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 ②分子晶体 a．若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。 b．组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。 d．同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 · 方法4 判断物质结构图是否表示晶胞的方法 整块晶体是由“完全相同”的晶胞“无隙并置”地堆积而成的。“完全相同”包括“化学上等同”——晶胞里原子的数目和种类完全等同；还包括“几何上等同”——晶胞的形状、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同。“无隙并置”即一个晶胞与它的相邻晶胞完全共顶角、共面、共棱。晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性。因此可根据结构图在晶体中是否具有平移性来判断是否表示晶胞。 · 方法5 配合物的组成 (1)配合物中必含有中心离子(原子)和一定数目的配位体。中心离子(原子)一般是金属离子(或原子)，大部分是过渡金属元素的离子(或原子)。 (2)配位体是含有孤电子对的分子或离子，当配位体与中心离子(原子)形成配离子或配合物时，配位原子提供孤电子对与有空轨道的中心离子(原子)形成配位键。 (3)配位原子主要是元素周期表中第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子。 · 方法6 原子分数坐标参数的确定方法与晶胞投影 1.原子分数坐标参数的确定方法 ①原子分数坐标参数：以晶胞参数为单位长度（不论晶胞边长大小，都是1）建立的坐标系。 ②确定某原子分数坐标的方法：通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平面，三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数，即该原子的分数坐标。 如图，通过B点原子的三个面分别是BEFC（在x轴上没有截距）、BEGA（在y轴上没有截距）、BCDA（在z轴上的截距是1），故B点的原子分数坐标是（0，0，1）；通过右面心M点的三个面，在x轴上截距是，在y轴上截距是1，在z轴上截距是，故M点的原子分数坐标是（，1，）。 2.晶胞投影 类型 沿x、y平面上的投影图 简单立方模型投影图 体心立方模型投影图 面心立方模型投影图 3.沿体对角线投影（以体心立方和面心立方为例） （1）体心立方堆积 （2）面心立方最密堆积 学科网（北京）股份有限公司8 / 13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 期中知识清单（人教版选择性必修2第3章） 晶体结构与性质 思维导图→考点清单（6大考点）→素养提升清单（5大易错点、6大方法） · 考点01 物质的聚集状态与晶体的常识 一、物质的聚集状态 1．物质三态间的相互转化 2．物质的聚集状态 物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，还有更多的物质聚集状态如晶态、非晶态以及介乎二者之间的塑晶态、液晶态等。 微点拨：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。 二、晶体与非晶体 1．晶体与非晶体的本质差异 自范性 微观结构 晶体 有 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有 原子排列相对无序 2．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的有序排列的宏观表象。 (2)各向异性：许多物理性质常常会表现出各向异性。 (3)晶体有固定的熔点。 (4)外形和内部质点排列的高度有序性。 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。 三、晶胞 1．概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元。 2．结构：常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙。 (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．晶胞中粒子数目的计算 (1)平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。 ①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用； ②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用； ③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。 如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为8×＋6×＝4。 (2)几种晶胞中原子数目的确定。 结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 钠、锌、碘、金刚石晶胞图 四、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。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。 · 考点02 分子晶体 一、分子晶体及其结构特点 1．概念 只含分子的晶体。 2．粒子间的作用 分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的常见堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用密堆积， 每个分子周围有12个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华 力、氢键 分子不采用密堆积， 每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 二、两种典型的分子晶体的组成和结构 1．冰 (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。 2．干冰 (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。 三、分子晶体的物理性质 1．物理特性 (1)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。 (2)一般是绝缘体，熔融状态不导电。 (3)溶解性符合“相似相溶规律”。 2．分子晶体熔、沸点高低的比较规律 (1)分子晶体中分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低。 (2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。 · 考点03 共价晶体 一、共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 共价晶体 (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。 二、典型的共价晶体 1．金刚石 (1)碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′。 (2)每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子结合，形成共价键三维骨架结构。 (3)最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 2．二氧化硅晶体 (1)二氧化硅的结构 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性(左、右型)。 　石英的左、右型晶体 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。 · 考点04 金属键与金属晶体 一、金属键 1．定义：在金属单质晶体中原子之间以金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用。 2．成键粒子：金属阳离子和自由电子。 3．成键条件：金属单质或合金。 4．成键本质 电子气理论：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，从而把所有的金属原子维系在一起，形成像共价晶体一样的“巨分子”。 二、金属晶体 1．通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。 2．用电子气理论解释金属的物理性质 微点拨：①温度越高，金属的导电能力越弱。②合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 · 考点05 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 一、离子晶体 1．结构特点 (1)构成粒子：阳离子和阴离子。 (2)作用力：离子键。 (3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 微点拨：大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子。离子晶体中不仅有离子键还存在共价键、氢键等。 2．常见的离子晶体 晶体类型 NaCl CsCl 晶胞 阳离子的配位数 6 8 阴离子的配位数 6 8 晶胞中所含离子个数 Cl－(4个) Na＋(4个) Cs＋(1个) Cl－(1个) 3．物理性质 (1)硬度较大，难于压缩。 (2)熔点和沸点较高。 (3)固体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电。 二、过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (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，表中的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。 微点拨：四类典型晶体都有过渡晶体存在。 2．混合型晶体 (1)晶体模型 石墨结构中未参与杂化的p轨道 (2)结构特点——层状结构 ①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。 ②层与层之间靠范德华力维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，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。 (3)晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 (4)性质：熔点很高、质软、易导电等。 · 考点06 配合物与超分子 一、配合物 1．配位键 (1)概念：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。 微点拨：配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。 (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、CO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)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。 2．配位化合物 (1)配合物的概念：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、NH4Cl等均为配合物。 (2)配合物的形成 实验操作 实验现象 有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 [Cu(NH3)4]SO4· H2O Cu2＋＋2NH3·H2O ===Cu(OH)2↓＋2NH、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ 溶液变血红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的无色溶液 AgCl＋2NH3===[Ag(NH3) 2]Cl 上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为。 (3)配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4其组成如下图所示： ①中心原子是提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。 ②配体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。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。 ③配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中配位数为6。 二、超分子 1．概念：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。 微点拨：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2．超分子的实例 (1)分离C60和C70 (2)冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。 (3)超分子两个的重要特征——分子识别、自组装 · 易错点01 物质的聚集状态与晶体的常识 关于晶体与非晶体的认识误区 (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。 【判断对错】 (1)晶胞是晶体的最小重复单元。( ) (2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( ) (3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( ) (4)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。( ) (5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(　 　) (6)通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。(　 　) (7)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。(　 　) (8)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。(　 　) (9)晶体内部的微粒按一定规律进行周期性排列。(　 　) (10)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(　 　) 【答案】(1)(√)(2)(×)(3)(×)(4)(√)(5)(　√　)(6)(　√　)(7)(　×　)(8)(　√　)(9)(　√　)(10)(　×　) · 易错点02 分子晶体、共价晶体 (1)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。 (2)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。 (3)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。 【判断对错】 (1)分子晶体中只存在分子间作用力。 ( ) (2)分子晶体熔化时共价键断裂。 ( ) (3)分子晶体中氢键越强，分子越稳定。 ( ) (4)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键。 ( ) (5)凡是由原子构成的晶体都是共价晶体。 ( ) (6)CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同。 ( ) (7)由于共价键的键能远大于分子间作用力，故共价晶体的熔点比分子晶体高。 ( ) (8)含有共价键的晶体都是共价晶体。 (　 　) (9)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　 　) (10)二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体类型。(　 　) 【答案】(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(√)(5)(×)(6)(×)(7)(√)(8)(　×　)(9)(　×　)(10)(　√　) · 易错点03 金属键与金属晶体 金属键的强度差别很大，导致金属的熔、沸点和硬度的差别很大。如常温下汞为液态而钨的熔点高达3410℃，钠的硬度小可以用小刀切割而铬的硬度很大以金刚石为10，则钠的硬度是0.4，铬的硬度是9。 金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成的，金属晶体的导电性、导热性、延展性都与自由电子有关。同时要注意晶体中有阳离子，不一定有阴离子。如金属晶体中只有阳离子而无阴离子，但有阴离子的晶体一定有阳离子。 【判断对错】 (1)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。 ( ) (2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失。 ( ) (3)金属晶体的构成粒子为金属原子。 ( ) (4)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。 ( ) (5)金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用( ) (6)金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性（ ） (7)金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性( ) (8)构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动( ) (9)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。(　 　) (10)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。(　 　) 【答案】(1)(×)(2)(√)(3)(×)(4)(√)(5)(√)(6)（×）(7)(√)(8)(√)(9)(　√　)(10)(　×　) · 易错点04 离子晶体、过渡晶体与混合型晶体 (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中除离子键外，还含有共价键和氢键。 (3)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。 【判断对错】 (1)固态时能导电的物质一定是金属晶体( )　 (2)熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体( ) (3)水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 ( ) (4)固态不导电而熔融状态导电的晶体一定是离子晶体( ) (5)某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推出该晶体可能为分子晶体。(　 　) (6)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(　 　) (7)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。(　 　) (8)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，Na＋周围最近的Cl－构成一个正八面体。(　 　) (9)同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体(　 　) (10)不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体(　 　) 【答案】(1)(×)(2)(×)(3)(×)(4)(√)(5)(　√　)(6)(　√　)(7)(　×　)(8)(　√　)(9)(　√　)(10)(　√　) · 易错点05 配合物与超分子 【判断对错】 (1)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。 ( ) (2)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。 ( ) (3)普鲁士蓝{Fe4[Fe(CN)6]3}中含有离子键和配位键。 ( ) (4)超分子是如蛋白质一样的大分子( ) (5)超分子是由小分子通过聚合得到的高分子( ) (6)超分子是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( ) (7)配位键是一种特殊的共价键( ) (8)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子( ) (9)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子( ) (10)超分子是由两种或多种分子形成的聚集体( ) (11)分子形成超分子的作用可能是分子间作用力( ) (12)超分子具有分子识别的特性 ( )　 【答案】(1) (√)(2) (√)(3) (√)(4) (×)(5) (×)(6) (√)(7) (√)(8) (√)(9) (×)(10) (√)(11) (√)(12) (√)　 · 方法1 均摊法确定晶胞中粒子的个数 均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。 (1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算： (2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算： (3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用 其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法，其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。如：某晶体的晶胞结构如图所示，该晶胞中，1个A微粒为12个晶胞共用，1个C微粒为1个晶胞所有，而B微粒分两种情况；位于上底面和下底面棱上的B微粒被4个晶胞共用，位于侧面棱上的B微粒被6个晶胞共用，则一个晶胞中包含的A、B、C三种微粒的数目分别是、2、1，则该晶体的化学式(按A、B、C顺序)为AB4C2。 · 方法2 晶体密度的计算 ρ＝(n0：晶胞包含的物质组成个数，M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，NA：阿伏加德罗常数。 例如：如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3。 · 方法3 共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较 (1)晶体类型不同：共价晶体＞分子晶体 理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。 (2)晶体类型相同 ①共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 ②分子晶体 a．若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。 b．组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。 d．同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 · 方法4 判断物质结构图是否表示晶胞的方法 整块晶体是由“完全相同”的晶胞“无隙并置”地堆积而成的。“完全相同”包括“化学上等同”——晶胞里原子的数目和种类完全等同；还包括“几何上等同”——晶胞的形状、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同。“无隙并置”即一个晶胞与它的相邻晶胞完全共顶角、共面、共棱。晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性。因此可根据结构图在晶体中是否具有平移性来判断是否表示晶胞。 · 方法5 配合物的组成 (1)配合物中必含有中心离子(原子)和一定数目的配位体。中心离子(原子)一般是金属离子(或原子)，大部分是过渡金属元素的离子(或原子)。 (2)配位体是含有孤电子对的分子或离子，当配位体与中心离子(原子)形成配离子或配合物时，配位原子提供孤电子对与有空轨道的中心离子(原子)形成配位键。 (3)配位原子主要是元素周期表中第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子。 · 方法6 原子分数坐标参数的确定方法与晶胞投影 1.原子分数坐标参数的确定方法 ①原子分数坐标参数：以晶胞参数为单位长度（不论晶胞边长大小，都是1）建立的坐标系。 ②确定某原子分数坐标的方法：通过该原子可以作出三个平行于坐标轴的平面，三个平面在三条坐标轴上的截距占晶胞边长的分数，即该原子的分数坐标。 如图，通过B点原子的三个面分别是BEFC（在x轴上没有截距）、BEGA（在y轴上没有截距）、BCDA（在z轴上的截距是1），故B点的原子分数坐标是（0，0，1）；通过右面心M点的三个面，在x轴上截距是，在y轴上截距是1，在z轴上截距是，故M点的原子分数坐标是（，1，）。 2.晶胞投影 类型 沿x、y平面上的投影图 简单立方模型投影图 体心立方模型投影图 面心立方模型投影图 3.沿体对角线投影（以体心立方和面心立方为例） （1）体心立方堆积 （2）面心立方最密堆积 学科网（北京）股份有限公司8 / 13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $