《学霸笔记 同步精讲》第3章 晶体结构与性质 本章整合（课件）高中化学人教版选择性必修2

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本章整合
第三章
2026
内容索引
01
02
知识网络·系统构建
专题归纳·素养整合
知识网络·系统构建
专题归纳·素养整合
专题1
典型晶体类型的判断方法
1.“五依据”判断晶体类型
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断。
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子,粒子间的作用是离子键。
②共价晶体的构成粒子是原子,粒子间的作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子,粒子间的作用为范德华力或氢键。
④金属晶体的构成粒子是金属原子和自由电子,粒子间的作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断。
①金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外)、非金属氢化物、非金属氧化物(SiO2等除外)、稀有气体、酸、绝大多数有机化合物(有机盐等除外)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的共价晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质(常温下汞除外)与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断。
①离子晶体的熔点较高,常在数百至1 000多摄氏度。
②共价晶体的熔点高,常在1 000摄氏度至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。
(4)依据导电性判断。
①离子晶体的水溶液或熔融状态下能导电。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要指酸和非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子,其水溶液也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断。
①离子晶体硬度较大或硬而脆。
②共价晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。
2.“两角度”比较晶体熔、沸点的高低
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较。
①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
(2)同种类型晶体熔、沸点的比较。
①共价晶体:
原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高,如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
②离子晶体:
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,晶体的熔、沸点越高,如熔点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
③分子晶体:
a.分子间能形成氢键的分子晶体,其熔、沸点较高,如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子之间可形成氢键,所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
b.对于组成与结构相似、分子间不含氢键的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔、沸点逐渐升高。例如常温下,Cl2呈气态,Br2呈液态,而I2呈固态。
c.组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量相近),分子极性越大,范德华力越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
d.同分异构体支链越多,熔、沸点越低。
④金属晶体:
金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属晶体的熔、沸点越高,如熔、沸点:Na【例题1】 下表给出几种氯化物的熔点和沸点:
有关表中所列四种氯化物的性质,以下叙述正确的是(　　)。
①氯化铝在加热时能升华
②四氯化硅在晶态时属于分子晶体
③氯化钠晶体中粒子之间以范德华力结合
④氯化镁的熔、沸点比氯化钠的低,主要是受堆积方式、离子所带的电荷数和离子半径等影响
A.② B.③④ C.①②④ D.①②③④
答案:C
解析:①AlCl3的熔、沸点较低,则AlCl3属于分子晶体,其沸点低于熔点,加热时能升华,正确;②SiCl4的熔、沸点较低,是分子晶体,正确;③NaCl的沸点为1 413 ℃,属于离子晶体,粒子之间以离子键结合,错误;④氯化镁的熔、沸点比氯化钠的低,并且都属于离子晶体,所以主要是受堆积方式、离子所带的电荷数、离子半径等影响,正确。
专题2
常见晶体模型与晶胞计算
1.均摊法确定晶胞的化学组成
(1)方法:晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,该原子对这个晶胞的贡献就是 。
(2)类型:
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
②正三棱柱晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
③正六棱柱晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
2.晶体密度及粒子间距离的计算
(1)计算晶体密度的方法。
以一个晶胞为研究对象,根据m=ρ·V,其一般的计算规律和公式可表示为
,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为晶胞参数。
(2)计算晶体中粒子间距离的方法。
【例题2】 (1)图1是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图2是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=　　　　　pm,Mg原子之间最短距离y=　　　　　pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　　　　g·cm-3(列出计算表达式)。
图1
图2
(2)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图3所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图4所示。
图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为　　　　　　　　　　;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,设NA代表阿伏加德罗常数的值,完成它们关系表达式:ρ=　　　　　　　　　　 g·cm-3。
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,称作原子分数坐标,例如图3中原子1的坐标为 ,则原子2和3的坐标分别为　　　　　、　　　　　　。
解析:(1)由图2可知,Cu原子之间的最短距离x为晶胞面对角线的,
面对角线长为a pm,即x=a pm;
Mg原子之间的最短距离y为晶胞体对角线的,
体对角线长为a pm,即y=a pm。
由图1可知,一个晶胞中Mg原子个数=8×+6×+4=8,则Cu原子个数为16,
因此晶胞的质量= g,晶胞的体积V=a3×10-30cm3,
密度ρ= g·cm-3。
(2)根据均摊法,晶胞中各原子的个数分别为
Sm:4×=2;As:4×=2;Fe:1+4×=2;F和O共有:2×+8×=2,
故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。
根据晶胞的结构可求得晶胞的体积为a2c×10-30 cm3;
1 mol晶胞的质量为2[150+75+56+16(1-x)+19x] g=2[281+16(1-x)+19x] g,
根据ρ=,可得ρ= g·cm-3。