高中化学第三章晶体结构与性质复习预习案新人教版选修3

3 晶体结构与性质复习

【教学目标】

1．巩固晶体与非晶体的差异；会判断晶体类型。 2．对比四种晶体结构和性质的异同。 3．根据粒子空间排列推断化学式。

4．典型晶体结构的晶胞、晶胞中粒子间距离、密度等相关计算。 【复习任务】

1．归纳晶体与非晶体的差异 2．判断晶体类型 3．晶体熔沸点的比较 4．掌握典型晶体结构 附知识网络：

一、晶体与非晶体的差异 本质差别 自范性 微观结构 原子在三维晶有（能自发呈现多面体外型） 体 非没有（不能自发呈晶现多面体外型） 体 晶体类型 构成晶体的粒子 粒子间作用力 熔沸点 硬度 延展性 导电性 典型实例 三、判断晶体类型

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性质差别 固定各向熔点 异性 制法 三种途径（1）熔融态物质凝固（2） 凝华 （3）溶质从溶液中析出 鉴别方法 ①是否有固定熔点，②是否有各向异性，③对固体进行X射线衍射实验 空间里呈现周期性的有序排列 原子排列相对无序 有 有 无 无 二、四类晶体的结构特征和宏观性质

分子晶体 分子 分子间作用力 很低 较低 无 无 干冰、C60 卤化氢 原子晶体 原子 共价键 很高 很高 无 无 金刚石 晶体硅 金属晶体 离子 离子键 较高 较高 良好 良好 金属单质 离子晶体 金属离子 自由电子 金属键 相差较大 相差较大 无 固体不导电 熔融状态导电 NaCl、CsCl 1、根据各类晶体的定义判断：

根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由阴、阳离子间通过离子键结合而形成的晶体属于离子晶体；由分子间通过分子间作用力（包括氢键）相结合形成的晶体属于分子晶体；由相邻原子间通过共价健相结合形成空间网状结构的晶体属于原子晶体。由金属阳离子和自由电子之间通过较强烈的相互作用（金属键）形成的晶体属于金属晶体。

2、根据物质所属类别判断 （1）活泼金属氧化物（Na2O、CaO、Na2O2等）、强碱和绝大多数盐类属于离子晶体（AlCl3、BeCl2例外，属于分子晶体）；

（2）大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸和大多数有机物（除有机盐外）以及惰性气体均属于分子晶体； （3）金属单质（除汞外）和合金属于金属晶体；

（4）金刚石、晶体硅、晶体二氧化硅、碳化硅、硼等属于原子晶体（一般只要记住前四个就可以了）

3、根据各类晶体的特征性质判断（主要是根据物质的物理性质如熔沸点、溶解性、导电性等进行判断）

（1）根据晶体的熔、沸点判断：熔沸点低的单质和化合物一般为分子晶体；熔沸点较高的化合物一般为离子晶体；熔沸点很高的一般为原子晶体。 物质熔、沸点高低比较规律：

①不同类型的晶体，熔、沸点一般是：原子晶体＞离子晶体>分子晶体；大多数金属晶体＞分子晶体。

②根据物质在常温下的状态判断：固体的熔、沸点>液体；液体>气体等。

③原子晶体中，原子半径小，键长短，键能大，晶体熔、沸点高。如金刚石>石英>碳化硅＞硅。

④离子晶体要比较离子键的强弱，一般来说，对典型的离子晶体，离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点越高。如MgO＞NaCl＞CsCl等。

⑤分子晶体：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如：CF4

⑥金属晶体中金属阳离子半径越小，离子电荷数越多，其熔、沸点越高。如：熔、沸点Na＜Mg＜Al。

（2）依据导电性判断：

离子晶体处于固态时不导电，溶于水及熔化状态时，能够导电；原子晶体不导电；分子晶体固态及液态均不导电，但溶于水后由于电离形成自由移动的离子也能够导电（如HCl、H2SO4等），但属于非电解质（如酒精、蔗糖等）的分子晶体的水溶液不导电；金属晶体是电的良导体。

2

（3）根据硬度和机械强度判断：

离子晶体硬度较大难于压缩；原子晶体硬度大；金属晶体多数硬度较大，但也有较低的，且具有金属光泽，有延展性；分子晶体硬度小且较脆。 四、晶体熔沸点的比较

1．相同条件下不同状态 固态 > 液态 > 气态 2．不同晶型

多数情况：原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体 大多数金属晶体＞分子晶体。 3．相同晶型

⑴分子晶体：相对分子质量、氢键、分子的极性 ⑵原子晶体：共价键强弱——原子半径大小

⑶金属晶体：金属键强弱——金属阳离子半径和离子所带电荷数 ⑷离子晶体：离子键强弱——离子半径和离子所带电荷数 五、典型晶体结构 1、氯化钠晶体

+———

阴、阳离子的配位数是 6 ，即每个Na紧邻 6 个Cl,这些Cl构成的几何图形

+++

是 正八面体 ；每个Na与 12 个Na等距离相邻。平均每个氯化钠晶胞含有4个Na

—

和4 个Cl。

2、氯化铯晶体

—++—

每个Cl(或Cs)周围与之最接近且距离相等的Cs(或Cl)共有 8 个，这几个+—++Cs(或Cl)在空间构成的几何构型为 正六面体 ；在每个Cs周围距离相等且最近的Cs

+—

共有6个，这几个Cs(或Cl)在空间构成的几何构型为 正八面体；一个氯化铯晶胞含有

+—

1个Cs和1个Cl。

3、氟化钙晶体：钙离子的配位数为：8 ，氟离子的配位数为 4 。 4、干冰晶体

每个CO2分子周围与它距离最近且相等的CO2有12个，为分子密堆积。 5、金刚石

金刚石中每个碳原子与周围4个碳原子形成C-C键，它们构成的空间构型为正四面

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体，键的夹角为： 10928′，在金刚石中由碳原子构成的最小环是六元环，该环上有6个碳原子。晶体中C原子个数与C-C键数之比为 1：2 。

6、每个Si与4 个O原子形成共价键，每个O与2 个Si原子形成共价键。在二氧化硅中由原子构成的最小环是12元环，该环上有12个原子。在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为1：2 .平均每n mol SiO2晶体中含有Si-O键最接近4 mol。

7、石墨

属于混合晶体,是空间网状结构,同层碳原子间以共价键和金属键结合，不同层间范德华力以结合，晶体中每个C原子被3个六边形共用,平均每个环占有 2个碳原子。键的夹角为：120晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为 2：1：3 。

8、金属晶体中原子的堆积方式 堆积模型 典型代表 空间利用率 配位数

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简单立方堆积 体心立方堆积 六方最密堆积 面心立方最密堆积 Po Na、K、Fe Mg、Zn、Ti Cu、Ag、Au 52％ 68％ 74％ 74％ 6 8 12 12 六、晶体中有关晶胞问题的计算 1、平摊法

（1）先确定是否为重复结构单元，如果是气体团簇分子或纳米颗粒则不平摊。 （2）看重复单元的形状，通常是平等六面体。 （3）看顶点、棱、面、体内各有几个粒子。 2、金属晶体的空间利用率的计算

（1）金属的紧密堆积有不同的形式，确定金属堆积方式及对应晶胞。 （2）找出一个晶胞有几个原子。 （3）画出某一载面图。 （4）计算

例：试计算钠晶胞中的空间利用率 （1）一个晶胞含2个钠原子

（2）设该晶胞的边长为a m 则该晶胞的体积V立方体=a m 由于此晶胞是紧密堆积则可以画出：则可知4x=3a，则

3

3

AB

x=

3a 4 由于此晶胞中有两个钠原子，而一个钠的体积为V

球

=

4?3则

4r3=?3此

(33a) 4晶

胞

的

空

间

利

用

率

4332*?(a)2*V球334*100%?*100%=68% =*100%==3a8V立方体3、晶体密度的计算

（1）1摩晶体的质量数值上等于物质的摩尔质量。

（2）摩尔质量除以阿伏加德罗常数为一个微粒的质量。 （3）一个晶胞含有几个微粒 （4）一个晶胞的体积

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（5）晶胞的质量=晶胞的体积×密度

（6） 晶胞的质量 = 晶胞中所含有的组成该晶体的微粒数

1摩晶体的质量 阿加常数（NA）

【组内检查】

1、 各种类型的晶体熔沸点的比较规律 2、典型晶体结构中相关内容 【自主检测】

1、氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：

请回答下列问题：

(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_________、__________；

(2)基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；

(3)在BF3分子中，F-B-F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF3

和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4的立体结构为_______；

(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________；

(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、_______个硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm（只要求列算式，不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为NA）。

(4) 共价键；分子间作用力； (5)

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