2023届高考化学二轮复习晶体结构与性质 课件50张

选考专题复习 晶体的结构与性质
1.物质的聚集状态
(1)物质三态间的相互转化 物理变化、分子间距离发生变化
任务一：晶体基本概念
(2)等离子体和离子液体 气态和液体物质不一定都由分子构成
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。离子液体是熔点不高的仅由　离子　组成的液体物质。?
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
类型
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　?
各向异
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?
应用提升 列表比较等离子体、液晶和离子液体
类别
等离子体
液晶
离子液体
构成或存在
状态
电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)
介于液态和晶态之间的物质状态
体积很大的阴离子、阳离子
特性
具有良好的导电性和流动性
具有液体的流动性、黏度、形变性等,具有类似晶体的各向异性
难挥发、良好导电性、可作溶剂和催化剂
(2)得到晶体的三种途径



(3)晶胞
①定义:描述晶体结构的　基本单元　。?
②晶体中晶胞的排列——“无隙并置”
3．晶格能
(1)定义：气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。
(2)影响因素。
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
(3)与离子晶体性质的关系：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
4.均摊法
1
2
4
3
7
6
8
5
1
2
2
1
3
4
1
体心：1
面心：1/2
顶点：1/8
棱边：1/4
立方晶胞
体心：
1
面心：
1/2
棱边：
1/4
顶点：
1/8
六棱柱
顶角：1/6
上、下棱：1/4
侧棱：1/3
面上：1/2
内部：1
三棱柱
体心
1
面心
1/2
棱边
水平1/4 竖1/6
顶点
1/12
石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1/3
金属钠（C） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C）
数一数，它们分别平均含有几个原子？
1.金属晶体
任务二：典型晶体结构
金属键　
导电性　
导热性　
延展性　
①在金属晶体中，原子间以__________相结合。
②金属晶体的性质：优良的_________、_________和__________。

金属晶体在三维空间的四种堆积模型
空间利用率＝ ×100%，球体积为晶胞中所含金属原子的总体积。
球体积
晶胞体积
简单立方堆积（Po）
如图所示，设晶胞边长为a，原子半径为 r，则立方体的棱长为 ________，V球 ＝ __________，V晶胞 ＝ ____________，空间利用率为___________________________。
a＝2r
8r3
原子的配位数为6
体心立方堆积（Na、K、Cr、Mo(钼)、W等）
如图所示，设原子半径为 r，则体对角线 c 为 __________，面对角线 b 为 __________ (用 a 表示)，a ＝ __________ (用 r 表示)，空间利用率为 ______________。
原子的配位数为8
六方最密堆积（Mg、Zn、Ti等）
如图所示，设原子半径为 r，则棱长为________(用 r 表示，下同)，底面面积 S ＝ ____________，h ＝ __________，V球 ＝ __________，V晶胞 ＝ ________________，空间利用率为__________________。
2r
原子的配位数为12
面心立方最密堆积（Au、Ag、Cu、Al等）
如图所示，设原子半径为 r，则面对角线为 __________ (用 r 表示)，a ＝__________( 用 r 表示 )，V晶胞 ＝________ (用 r 表示)，空间利用率为__________________。
4r
原子的配位数为12
小　
多　
强
越高　
金属键的强弱和对金属熔沸点的影响：
A．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______，价电子数越______，金属键越______；反之，金属键越______。
B．金属键越强，金属的熔、沸点越______，硬度越______。

弱
大　
(1)构成粒子：__________和__________。
(2)作用力：__________。
(3)配位数：一个离子周围__________的__________离子的数目。
(4)离子晶体结构的决定因素。
①几何因素：晶体中正负离子的__________。
②电荷因素：晶体中正负离子的__________。
③键性因素：离子键的____________。
阴离子　
阳离子　
离子键　
最邻近　
异电性　
半径比　
电荷比　
纯粹程度　
2.离子晶体
常见离子晶体





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　。?
晶胞中S2－以面心立方堆积，Zn2＋占据S2－围成的8个正四面体空隙中的4个互不相邻的正四面体空隙。每个S2－周围距离最近且相等的锌离子有4 个，每个锌离子周围距离最近且相等的硫离子有4 个。1个ZnS晶胞中含有4个Zn2＋和4个S2－
S2－
Zn2＋
离子晶体的性质
熔、沸点
熔、沸点________，难挥发
硬度
硬度________，难以压缩
溶解性
一般在水中________，在非极性溶剂中________
导电性
固态时__________，熔融状态或在水溶液中__________
较高　
较大　
易溶　
难溶　
不导电　
能导电　
一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
3.共价晶体
原子　
共价键　



①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点______，硬度______。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长________，键能越大，晶体的熔点________,如金刚石>碳化硅>硅。

高　
大　
越短　
越高　
常见的共价晶体模型
金刚石晶体中,每个C与另外　4　个C形成共价键,C—C之间的夹角是109°28',最小的环是　六　元环。含有1 mol碳的金刚石中,形成的共价键为　2　 mol。?
金刚石
每个C原子被12个最小环共用；每个最小环含有1/2个C原子
SiO2
(1)每个Si与4个O以共价键结合，轨道均为sp3杂化，形成正四面体结构
(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2
(3)Si：Si-O=1:4
(4)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si
4.分子晶体
(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____ __ ____结合。
分子　
分子间作用力　
共价键　
(3)常见的分子晶体。
①所有________________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
②部分______________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。
③部分________________，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。
④几乎所有的______，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
⑤绝大多数__________的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

非金属氢化物　
非金属单质　
非金属氧化物　
酸　
有机物　
常见分子晶体模型
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“氢键”数目为　2NA　 个。?
分子晶体的性质
分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得________，如H2O>H2Te>H2Se>H2S；
组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越______，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4；
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，其熔、沸点越高，如CO>N2、CH3OH>CH3CH3；
同分异构体支链越________，熔、沸点越低，如正丁烷＞异丁烷。
高　
大　
多
5.混合型晶体—石墨晶体
石墨晶体结构
石墨层状晶体中,每个碳原子的配位数为　3　,有1个未参与杂化的2p轨道,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是　2　;石墨的导电性只能沿着　石墨平面　的方向。?
(1)纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的_________ 。
(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数


表中四种氧化物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。
过渡晶体　
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键的百分数/%
62
50
41
33
6.过渡晶体
四种晶体类型的比较
晶体类型
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
　分子　?
　原子　?
　金属阳离子 和?
　自由电子?
阴、阳离子?
粒子间的
相互作用力
分子间作用力
共价键?
　金属键?
离子键?
硬度
较小
　很大?
有的很大,有的很小
较大
熔、沸点
较低
　很高?
有的很高,有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于一般溶剂
常见溶剂难溶
大多易溶于水等极性溶剂
导电、
传热性
一般不导电,溶于水后有的导电
一般不具有导电性
电和热的　良　导体?
晶体　不导　电,水溶液或熔融态
　 导　电?
归纳总结
不同晶体熔点高低的比较
(1)看物质所属晶体类型,一般情况下,晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)同类晶体熔点比较思路
任务三：晶胞的计算--均摊法
任务三：晶胞的计算--均摊法
例1 (1)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图1所示。则该化合物的化学式为________________。
(2)图2是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构，其中R为＋2价，G为－2价，则Q的化合价为________。
CuH
＋3价
(2021湖南卷,18节选)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。



(1)已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示　 　原子(填元素符号),该化合物的化学式为　 　。?

晶体密度的计算公式推导过程
任务三：晶胞的计算--晶体密度
任务三：晶胞的计算--晶体密度
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}晶体
晶体结构
密度计算
金刚石
ρ=
SiO2
ρ=
干冰
ρ=
任务三：晶胞的计算--晶体密度
例1(9)Na和O能够形成化合物，其晶胞结构如图9所示，晶胞参数a＝0.566 nm，化合物的化学式为____________；晶胞中Na原子的配位数为________；列式计算该晶体的密度(g·cm－3 )__________________________。
Na2O
8
(2021广东卷,20节选)。

(2)图c为X的晶胞,X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为　 　;该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb=　 　。?
(3)设X的最简式的式量为Mr,则X晶体的密度为? 　 g·cm-3(列出算式)。?
(2)4　1∶1∶2　(3) ×1021
原子分数坐标：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。
任务三：晶胞的计算--判断原子坐标
任务三：晶胞的计算--判断原子坐标
（????????，0，????????）　
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（????，0，????）　
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（????????，????????，????????）　
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（????????，????????，0）　
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（????，0，????）　
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（????，0，????）　
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（????????，????????，????????）　
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（????????，????????，????????）　
?
确定原子的分数坐标
例1.(1)(2021山东卷,16节选)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有　　　　个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为 。已知Xe—F键长为r pm,则B点原子的分数坐标为　　　　;晶胞中A、B间距离d=　　　　　 pm。?
思路指导
(1)
任务三：晶胞的计算--空间利用率
空间利用率＝ ×100%，球体积为晶胞中所含金属原子的总体积。
球体积
晶胞体积
任务三：晶胞的计算--空间利用率
空间利用率＝ ×100%，球体积为晶胞中所含金属原子的总体积。
球体积
晶胞体积
例1 (12)金刚石晶胞(如图12)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
(2021全国乙卷,35节选)在金属材料中添加AlCr2颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构,如图所示。
(1)处于顶角位置的是　 　原子。?
(2)设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl,则金属原子空间占有率为? 　%(列出计算表达式)。?
谢
谢
观
看