高三化学第三章《晶体结构和性质》教案（整章）
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| 名称 | 高三化学第三章《晶体结构和性质》教案（整章） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 215.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-05-08 17:51:00 | ||
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文档简介
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高三化学第三章《晶体结构和性质》教案（整章）
第一节 晶体的常识
教材分析：本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生的学习有一定的理论基础。本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题——晶体和非晶体。而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点，进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。
[学习目标]
[知识梳理]
一、晶体与非晶体
1.晶体的自范性即______________________________________________________.晶体呈自范性的条件之一是____________________________________________________.
2.得到晶体一般有三条途径:(1)____________,(2)___________________________,
(3)_________________________
3. 自范性 微观结构
晶体
非晶体
4. 晶体的熔点较__________,而非晶体的熔点_______________,区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是______________________________________________.
二、晶胞
5._________________________________ _________________是晶胞。
[方法导引]晶胞中粒子数的计算方法：
晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。解答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。
分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。下面对立体晶胞进行详细分析。在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子；每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占1/8份额；每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占1/4份额；每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额；晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。
1.每个晶胞涉及同类A数目m个，每个A为n个晶胞共有，则每个晶胞占有A：m×1/n。
2．计算方法
位置 顶点 棱边 面心 体心
贡献 1/8 1/4 1/2 1
例1．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165k时形成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是( )
A.水由液态变为玻璃态，体积缩小 B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C. 玻璃态是水的一种特殊状态 D. 玻璃态水是分子晶体
解析： 这是一道信息题，从题给信息知玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，故A、B错误。又只、知玻璃态的水无固定形态，不存在晶体结构，故D错误。
答案： D
例2．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。
解析：考察学生对晶体结构、分子结构概念的理解、运用能力。解题关键：本题是送给粗心同学的“礼物”，一些在省初赛中得分较高的同学，包括部分后来冲进冬令营的同学都在此题“载了跟头”。从题目本身来看，本题图形“就是”NaCl晶胞的图形，按顶点算1/8，棱中点算1/4，面心算1/2，中心算1的规则很快可算出Na:Cl=1:1，或一部分同学甚至已记住答案，就是1:1，所以，阅卷发现相当多的考生答案为TiC可CTi。部分考生把该分子当成晶体结构的一部分。其实，本题命题者一开始就清楚交待：它是一个小分子，而非像NaCl晶体那样的巨型分子。所以，审题清楚对考生来说是至关重要的。
答案：Ti14C13。
例3．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为右图，它的化学式是（ ）
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTIO3
解析：结合识图考查晶体结构知识及空间想像能力。解题关键：由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用是解题的关键。仔细观察钛酸钡晶体结构示意图可知：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞。即晶体中Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3。
如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤立的如题图所示的结构，就会错选C
答案：D
[基础训练]
1.晶体与非晶体的严格判别可采用 ( )
A. 有否自范性 B.有否各向同性 C.有否固定熔点 D.有否周期性结构
2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为( )
A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3
3.1987年2月，未经武（Paul Chu）教授等发现钛钡铜氧化合物在90K温度下即具有超导性。若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（ ）
A.YBa2CuO7－x B.YBa2Cu2O7－x C.YBa2Cu3O7－x D.YBa2Cu4O7－x
4.白磷分子如图所示：则31 g白磷分子中存在的共价键数目为（ ）
A．4 NA B．NA C．1.5 NA D．0.25 NA
5．某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是（ ）
A、1∶8 B、1∶4 C、1∶2 D、1∶1
6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（ ）
A、2 B、3 C、4 D、6
7.许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为（ ）
A．Ca4TiO3 B．Ca4TiO6 C．CaTiO3 D．Ca8TiO12
8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是（ ）
A ( javascript:alert('对不起，不正确，单晶体的特征……') ) 单晶一般都有各向异性 B ( javascript:alert('对不起，不正确，单晶体的特征……') ) 晶体有固定的熔点
C ( javascript:alert('恭喜，正确!') ) 所有晶体都有一定的规整外形 D ( javascript:alert('对不起，不正确，多晶体的特征……') ) 多晶一般不表现各向异性
9.晶体中最小的重复单元——晶胞，①凡处于立方体顶点的微粒，同时为 个晶胞共有；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为 个晶胞共有；③凡处于立方体面上的微粒，同时为 个晶胞共有；④凡处于立方体体心的微粒，同时为 个晶胞共有。
10.现有甲、乙、丙(如下图》三种晶体的晶胞：(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是__________，乙中a与b的个数比是_______，丙晶胞中有_______个c离子，有____________个d离子。
11.右图是超导化合物----钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答：
(1)该化合物的化学式为 。
(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个。
12．右图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为 。原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为
二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示为
。
13.在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的 CO2分子有___________个 在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有___________个C02分子。
14.如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。
(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成 NaCl晶体结构示意图。
(2)确定晶体的晶胞，分析其构成。
(3)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的 Na+共有多少个
[拓展提高]
1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图)，该结构的建立基于以下考虑：
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
②C60分子只含有五边形和六边形；
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：
顶点数＋面数－棱边数＝2
据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含的双键数为30。
请回答下列问题：
15.固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是____________，理由是：
_________________________________________________________.
16.试估计C60跟F2在一定条件下，能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_________________________，并简述其理由：
________________________________________________________。
17.通过计算，确定C60分子所含单键数。C60分子所含单键数为 。
18. C70分子也已经制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑面推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。
参考答案
1.D 2.A 3.C 4.C 5.D 6.A 7.C 8.D 9.8、4、2、1
10.解析：x:y＝4:3 a：b＝1：1 4个c 4个d 处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:y＝l：6×1／8＝4：3；a:b=1:8×1／8＝1：1；丙晶胞中c离子为12×1／4+1＝4(个)；d离子为8×1／8+6×1／2＝4(个)
11.解析：这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为8×1/8=1个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为12×1/4=3个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：1、3、1.钛位于立方体的顶点上，与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的,与它共棱的离子都是二个，所以，共6个。
答案：(1)该化合物的化学式为CaTiO3 (2) 6个
12.1∶2
13.12个 4个
14. (1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞
(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1.
(3)12个
15. 金刚石 金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
16. 可能 因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60
17.依题意，C60分子形成的化学键数为：1/2（3*60）=90
也可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90
C60分子中单键为:90-30=60
18.设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:
解得:五边形数x=12,六边形数y=25
第二节 分子晶体与原子晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1.分子间作用力
(1)分子间作用力__________；又称范德华力。分子间作用力存在于____________之间。
(2)影响因素：①分子的极性 ②组成和结构相似的
2.分子晶体
(1)定义：________________________________
(2)构成微粒________________________________
(3)粒子间的作用力：________________________________
(4)分子晶体一般物质类别________________________________
(5)分子晶体的物理性质________________________________________________
3.原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
4.构成粒子：______________；。
5.粒子间的作用______________，
6.原子晶体的物理性质
(1)熔、沸点__________，硬度___________ (2) ______________一般的溶剂。
(3)______________导电。 原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式______________
原因____________________________。
7.常见的原子晶体有____________________________等。
[方法导引]
1.判断晶体类型的依据
(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________，微粒间的相互作用是___________；
对于原子晶体，构成晶体的微粒是_______，微粒间的相互作用是___________键。
(2)看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度)。
一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是 ________晶体>_______晶体。原子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多
（3）依据物质的分类判断
金属氧化物（如K2O、Na2O2等），强碱（如NaCl、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。
2．晶体熔、沸点比较规律：
（1）不同晶体类型的物质：原子晶体>分子晶体 。
（2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。
原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：
原子晶体→共价键键能→键长→原子半径
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量
例1．共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘
解析：干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。 NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。
答案： B
[例2]单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点 >3823 1683 2573
沸点 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由
____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。
[解析]①原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体。
②每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60°
〔例3〕石墨的片层结构如右图1所示：试回答：
（1）片层中平均每个六元环含碳原子数为 个。
（2）在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比
为
【解析】在石墨的片层结构中，我们以一个六元环为研究对象，由于碳原子为三个六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为6×1/3＝2；另外碳碳键数为二个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键数为6×1/2＝3。
【答案】（1）．2 （2）．2:3:1
[基础训练]
1．下列晶体中属于原子晶体的是( )
A. 氖 B．食盐 C．干冰 D．金刚石
2．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是( )
A．固态氢 B．固态氖 C．磷 D．三氧化硫
3.下列晶体中不属于原子晶体的是 ( )
A.干冰 B.金刚砂 C.金刚石 D.水晶
4.在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.6个
5.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘
6.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是( )
A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低
C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点
7．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C--C键间的夹角是( )
A．6个120° B．5个108° C．4个109°28′ D．6个109°28′
8．结合课本上干冰晶体图分析每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为( )
A．6 B．8 C．10 D．12
9．干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA元素的最高价氧化物，它们的熔沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量 B．C、O键键能比Si、O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D．干冰易升华，二氧化硅不能
10.最近科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C60，下列说法正确的是 ( )
A.C60是一种新型的化合物
B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体
D.C60相对分子质量为720
11.支持固态氨是分子晶体的事实是( )
A.氮原子不能形成阳离子 B.铵离子不能单独存在
C.常温下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水
12.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
A.10个 B.18个 C.24个 D.14个
13.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅（Si3N4）固体，氧化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是( )
A. 原子晶体 B. 分子晶体 C. 离子晶体 D. 金属晶体
14.2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是( )
A. 晶体中C、O原子个数比为1∶2
B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大
C. 晶体中C—O—C键角为180°
D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
15、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是( )
A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶 C、冰和干冰 D、萘和蒽
16.碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（ ）
A. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③
[拓展提高]
17．右图为金刚石的晶体结构。每个C原子、每条C—C键被多少个六元环共用？
18．右图为晶体硼的基本结构单元，已知它为正二十面体有二十个等边三角形和一定数目的顶角，每一个顶点各有一个硼原子，通过观察，此基本结构单元由多少硼原子构成？
19.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在13000C反应获得。
(1)氮化硅晶体属于______________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_________________.
第二节 分子晶体与原子晶体 答案
1.D 2.B 3.A 4.D 5.D 6.CD 7.D 8.D 9.C 10.BD 11.C 12.D 13.A 14.C 15.B 16.A
5.[解析]干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。 NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。故只有B符合题意。
6.[解析]HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。NaF、 NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低是它们的离子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。F2、C12、Br2、I2为分子晶体。熔、沸点逐渐降低由分子间作用力决定。H2S与H2O的熔沸点高低由分子间作用力及分子的极性决定。故选C、D。
7．D 根据金刚石的棱型结构特点可知最小环上碳原子数为6个，任意两个C—C键间夹角为109°28
8．D 根据干冰结构特点，干冰晶体是一种立方面心结构，每个CO2周围等距离最近的CO2有12个(同层4个，上层4个，下层4个)
15．解析：本题考查由物理性质特征推知晶体类型以及如何区别不同晶体的微粒间作用力。此题为信息迁移题，解答时先由氮化硅的性质（超硬、耐磨、耐高温），可推知是原子晶体。原子晶体熔化时，要克服共价键。然后分析比较各选项。答案B。
16．[解析] 此题是给出新情境的信息迁移题。给出的新情景。是碳化硅的一种晶体具有类似金刚石的结构；此题的考查内容，是化学键与晶体结构。所列三种晶体均是原子晶体，结构相似，晶体内的结合力是呈空间网状的共价键：
共价键键长：C-C键< C-S键 < S-S键
共价键键能：C-C键> C-S键 > S-S键
共价键键长越短，键能越大，则原子晶体的熔点越高。所以三者的熔点由高到低的顺序是：金刚石、碳化硅、晶体硅。[答案] A。
17解析：任意两条相邻的C—C键参加了2个六元环的形成，每个C原子可形成4条C—C键，两面相邻的组合有C＝6种，故每个C原子被6×2＝12个六元环共用。而每条C—C键可以与相邻的3条C—C键两两相邻，故每条C—C键被3×2＝6个六元环共用。
18解析：该晶体的晶胞由二十个等边三角形构成，而每个等边三角形有3个顶点，这样共有20×3＝60个顶点，但每个顶点又被相邻的5个等边三角形所共有，所以该晶胞实际拥有的顶点数应为：
20×3×＝12个。
19．[解析] （1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。
（2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子, Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。
强热
（3）3SiCl4 + 2N2 +6H2＝＝＝ Si3N4 + 12HCl。
第三节 金属晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1.在金属单质的晶体中，原子之间以____________相互结合.描述金属键本质的最简单理论是__________理论. 构成金属晶体的粒子是_________和_________.
2.金属键的强度差别_________.例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而_____是熔点最高,硬度最大的金属,这是由于_____________________________的缘故. 铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。在①铝②硅③铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是_______________。
3.金属材料有良好的延展性是由于_____________________________.金属材料有良好的导电性是由于_____________________________.金属的热导率随温度升高而降低是由于_________________________________.
4. 金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层,其配位数分别为______和__________.
5.金属晶体可看成金属原子在_________________里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_______________,_____________________,_________________,__________________.
金属晶体的最密堆积是___________________,配位数是__________.
[方法导引]
1.金属晶体性质及理论解释
导电性 导热性 延展性
金属离子和自由电子 自由电子在外加电场的作用下发生定向移动 自由电子与金属离子碰撞传递热量 晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用
2.金属晶体的熔点变化规律
①金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9℃)，而钨的熔点高达3410℃．这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别．
②一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定．金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高．例如，熔点：NaNa>K>Rb>Cs．
例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（ ）
A．良好的导电性 B．反应中易失电子
C．良好的延展性 D．良好的导热性
解析：备选答案A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关．
答案：B
例2．关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
解析：只有认识四类晶体物理性质差异的本质原因才能对此题进行正确判断。在四类晶体中，金属晶体的结构及物理性质最特殊，应予重视。金属晶体中，构成晶体的微粒既有金属原子，又有金属阳离子，且二者不断转换，晶体中自由电子与金属离子间的电性作用形成了金属键。因此晶体中有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体。金属键强弱相差很大（主要由阳离子半径大小决定），因此金属晶体的熔、沸点、硬度等物理性质相差极大，它与其他类晶体相比很特殊，有的晶体熔沸点很低，甚至小于分子晶体如金属汞、碱金属等；有的金属熔沸点很高，甚至高于原子晶体如金属钨。
答案：A
例3.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（ ）
A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B、金属元素在一般化合物中只显正价
C、金属元素在不同的化合物中的化合价均不同
D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体
解析：A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。C、金属元素有的有变价，有的无变价，如Na+。D、金属汞常温下为液体。
答案：B。
例4.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法错误的是( )
A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔沸点高于钾
解析：价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以Al的金属键更强，所以A的说法错误．Mg和Ca的价电子数相同，而原子半径Mg＜Ca，所以金属键的强弱Mg＞Ca，所以B的说法错误．价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜Ca＜K，所以C的说法正确．价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，所以D的说法也正确．
答案：AB
[基础训练]
1．下列有关金属元素的特征叙述正确的是( )
A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性
D．金属元素的化合价一定显正价
C．金属元素在不同化合物中的化合价均不相同
D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
2．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 ( )
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．金属元素在化合物中一定显正价
C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D．金属单质在常温下都是金属晶体
3．金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 ( )
A．易导电 B．易导热C．有延展性 D．易锈蚀
4．下列晶体中由原子直接构成的单质有 ( )
A．白磷 B．氦C．金刚石 D．金属镁
5．金属具有延展性的原因是( )
A．金属原子半径都较大，价电子较少
B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用
C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快
D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量
6．下列说法不正确的是( )
A．金属单质的熔点一定比非金属单质高
B．离子晶体中不一定含有金属元素
C．在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子
D．含有金属元素的离子不一定是阳离子
7．金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
A．金属离子间的相互作用 B．金属原子间产生相互作用
C．金属离子与自由电子间的相互作用 D．金属原子与自由电子间的相互作用
8． 关于金属元素的特征，下列叙述正确的是( )
①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 ②金属元素在化合物中一般显正价 ③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱 ④金属元素只有金属性，没有非金属性 ⑤价电子越多的金属原子的金属性越强
A．①②③ B．②③ C．①⑤ D．全部
9．金属的下列性质中，与自由电子无关的是 ( )
A．密度大小 B．容易导电 C．延展性好 D．易导热
10．下列有关金属的叙述正确的是( )
A．金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性
B．金属元素的化合价—般表现为正价
C．熔化状态能导电的物质—定是金属的化合物
D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
11.下列叙述正确的是 ( )
A．原子晶体中可能存在离子键 B．分子晶体中不可能存在氢键
C．在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子 D．金属晶体导电是金属离子所致
12.金属能导电的原因是（ ）
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
13．下列叙述正确的是 （ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
B．原子晶体中只含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键
14.在核电荷数1~18的元素中，其单质属于金属晶体的有 ，属于分子晶体的有 ，属于原子晶体的有 ．
15. 简要填空：
(1)金属导电是____________________的结果．
(2)金属导热是____________________的结果．
(3)金属抽成丝或压成薄板是金属受到外力作用，紧密堆积的原子(离子)层发生了________________，而金属离子和自由电子之间的____________________没有改变．
16. 碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释．
17.．在金属晶体中存在的粒子是____________和____________．通过______________形成的单质晶体叫做金属晶体．
18.．(1)请描述金属晶体中自由电子的存在状态．
答：_____________________________________________________________．
(2)请说明金属晶体中自由电子所起的作用．
答：___________________________________________________________________．
19. 金属导电靠___________，电解质溶液导电靠_____________;金属导电能力随温度升高而_________, 溶液导电能力随温度升高而____________.
20.有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由__________个金属原子组成的。
[拓展提高]
21.晶胞是晶体中最小的重复单元．已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示．若铁原子的半径为，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中AB的长度为______________m．
22. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。
23.石墨片层结构如右图所示，问：
（1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？
（2）n g碳原子可构成多少个正六边形？
第三节 金属晶体 [基础训练]参考答案
1．B 2．B 3．D 4．BC 5．B 6．AC 7．C 8．B 9．A 10．B 11. C
12. B 13. B 14.答案： Li、Be、Na、Mg、Al ; H2、He、N2、O2、F2、Ne、P4、S、Cl2、Ar ; C、Si、B
15.答案
(1)自由电子在电场作用下定向移动
(2)自由电子碰撞金属离子而将能量传给金属离子
(3)相对滑动 较强烈的相互作用(金属键)
16.金属晶体的熔点高低取决于晶体中金属离子与自由电子之间的作用力大小，由库仑定律可知，作用力的大小又取决于金属离子的半径和自由电子的数量，显然，半径越小，作用力越强，熔点越高．而离子的半径顺序为，因此锂的熔点最高．
17.金属离子；自由电子；金属键
18.．(1)自由电子均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有．
(2)使金属阳离子结合在一起形成晶体; 使金属晶体具有导电性、导热性和延展性．
19. 自由电子；自由离子；减弱；增强
20. 4
21．
提示：
22. ．依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。
原子半径，每个正立方体包括金属原子
8×1／8+6×1/2＝4(个)，球体体积共
4×空间利用率为：.
23.解析：
（1）方法1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数：6×1/3=2；
方法2：利用点、线、面的关系，每个碳原子提供的边数：3×1/2=1.5 (6×1/2)/1.5=2
（2）(n/12)NA/2.
第四节 离子晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1．构成离子晶体的粒子是 ，粒子之间的相互作用是 ，这些粒子在晶体中 (能或不能)自由移动，所以离子晶体 (能或不能)导电．
2. 离子晶体中的配位数是指___________________________________________________.
3.___________________________________是决定离子晶体结构的重要因素.此外, 离子晶体的结构还取决于____________________________.
4. 离子晶体的晶格能的定义是________________________________________________.离子晶体的晶格能是最能反映_____________________的数据.
5. 晶格能越大,形成的离子晶体_________________________,而且熔点_______________,硬度______________.典型的离子晶体，晶格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系一般是：离子电荷高，晶格能 ，离子半径大，晶格能 。
[方法导引]
1.离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较
晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体
晶体质点（粒子） 原子 分子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间作用（力） 共价键 分子间作用力 复杂的静电作用 离子键
熔沸点 很高 很低 一般较高，少部分低 较高
硬度 很硬 一般较软 一般较硬，少部分软 较硬
溶解性 难溶解 相似相溶 难溶（Na等与水反应） 易溶于极性溶剂
导电情况 不导电（除硅） 一般不导电 良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电
实例 金刚石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、纯硫酸、H2(S) Na、Mg、Al等 NaCl、CaCO3NaOH等
2．物质熔沸点的比较
⑴不同类晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体
⑵同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。
四种晶体熔、沸点对比规律
①离子晶体：结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径小(或阴、阳离子半径之和越小的)，键能越强的熔、沸点就越高。如NaCl、 NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低。 离子所带电荷大的熔点较高。如：MgO熔点高于 NaCl
②分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大熔点也高。如：F2、Cl2、 Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。熔、沸点升高。但结构相似的分子晶体，有氢键存在熔、沸点较高。
③原子晶体：在原子晶体中，只要成键原子半径小，键能大的，熔点就高。如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。
④金属晶体：在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径越小，其熔、沸点也就越高。如ⅢA的Al， ⅡA的Mg，IA的Na，熔、沸点就依次降低。而在同一主族中，金属原子半径越小的，其熔沸点越高。
⑶常温常压下状态
①熔点：固态物质>液态物质
②沸点：液态物质>气态物质
3.均摊法确定晶体的化学式
在学习晶体时和在一些考试中，我们会遇到这样一类试题：题目中给出晶体的—部分(称为晶胞)的图形，要求我们确定晶体的化学式．求解这类题，通常采用均摊法．
均摊法是先求出给出的图形(晶胞)中平均拥有的各种粒子(离子或原子)的数目，再计算各种粒子数目的比值，从而确定化学式．
均摊法有如下规则，以NaCl的晶胞为例：
①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/8给该晶胞．
②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/4给该晶胞．
③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/2给该晶胞．
④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞．
由此算出在NaCl的晶胞中：
含数：
含数：
故NaCl晶体中，和数目之比为1∶1．
例题解析
例1.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )
A、可溶于水 B、具有较高的熔点
C、水溶液能导电 D、熔融状态能导电
解析：本题考查对化学键------离子键的判断。只要化合物中存在离子键必为离子晶体，而离子晶体区别其它晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故D正确；至于A可溶于水，共价化合物如：HCl也可以；B具有较高熔点，也可能为原子晶体，如SiO2；C水溶液能导电，可以是共价化合物如硫酸等。
答案: D
例2.参考下表中物质的熔点，回答下列问题。
物 质 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl
熔点（℃） 995 801 755 651 801 776 715 646
物 质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SbCl4 PbCl4
熔点（℃） -90.4 -70.2 5.2 120 -70.2 -49.5 -36.2 -15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的__ 有关,随着 增大,熔点依次降低.
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与 有关,随着 增大, 增强，熔点依次升高.
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与 有关,因为一般 比 熔点高.
解析：本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分析数据进行推理的能力。
（1）表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为IA元素与ⅦA元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。
（2）分析比较离子晶体熔点高低的影响因素：
物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力--------离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是r（F-）（3）分析比较分子晶体熔点高低的影响因素：
分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。
从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从SiF4到SiI4相对分子量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。
由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯化物具有相似的结构，从SiCl4到PbCl4相对分子质量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。
答案：第一问 半径，半径
第二问：相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。
第三问：晶体类型，离子晶体，分子晶体。
例3.（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。
（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+ 与Ni2+的离子个数之比。
解析:（1）如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni2+——O2-离子数为：4×=（个），所以1mol NiO晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷=12.04×1023（个），又因一个此结构的体积为（a×10-8cm）3, 所以1mol NiO的体积为12.04×1023×（a×10-8cm）3 ,NiO的摩尔质量为74.7g/ mol,所以NiO晶体的密度为
（g/cm3）
（2）解法一（列方程）：设1mol Ni0.97O中含Ni3+为x mol, Ni2+为y mol , 则得
x+y=0.97 (Ni原子个数守恒)
3x+2y=2 (电荷守恒)
解得x=0.06 , y=0.91 故n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91
解法二（十字交叉）：由化学式Ni0.97O求出Ni的平均化合价为2/0.97，则有
Ni3+ 3 0.06 /0.97
2 / 0.97
Ni2+ 2 0.91 / 0.97
故 n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91。
解法三 直接分析法
依题意，一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+取代。由Ni0.97O可知，每100个氧离子，就有97个镍离子，有三个Ni2+空缺，也就有6个Ni2+被Ni3+所取代，所以Ni3+有6个，Ni2+为97-6=91个。即Ni3+与Ni2+之比为6：91。
解法四 鸡兔同笼发
从Ni0.97O可知，假如有100个氧离子，就有97个镍离子，假设这97个镍离子都是+2价，那么正价总和为194价，负价总和为200价。为什么还差+6价呢？
这是因为多假设6个+2价的镍离子。实际上有Ni3+6个、Ni2+91个。所以Ni3+与Ni2+的个数比为6：91。
说明：求解晶体结构计算题，空间三维立体想象是关键。要运用分割、增补等手段。借此类题的中心思想是把化学问题抽象成数学问题来解决。
[基础训练]
1. 由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子(O22－)和超氧离子(O2－)两种。在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为
A. 2︰1 B. 1︰1 C. 1︰2 D. 1︰3
2．食盐晶体如右图所示。在晶体中， 表示Na+， 表示Cl。已知食盐的密度为 g / cm3，NaCl摩尔质量M g / mol，阿伏加德罗常数为N，则在食盐晶体里Na+和Cl的间距大约是
A cm B cm
A cm D cm
3．下列物质中，含有共价键的离子晶体是 ( )
A．NaCl B．NaOH
C．NH4Cl D．I2
4．实现下列变化，需克服相同类型作用力的是 ( )
A．石墨和干冰的熔化 B．食盐和冰醋酸的熔化
C．液溴和水的汽化 D．纯碱和烧碱的熔化
5．下列性质中，能较充分说明某晶体是离子晶体的是( )
A．具有高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电
C．可溶于水 D．固态不导电，熔化状态能导电
6．下列叙述中正确的是( )
A．离子晶体中肯定不含非极性共价键
B．原子晶体的熔点肯定高于其他晶体
C．由分子组成的物质其熔点一定较低
D．原子晶体中除去极性共价键外不可能存在其他类型的化学键
7.某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如右图所示（其中前后两面心上的B原子不能画出），晶体中A、B、C的原子个数比依次为 ( )
A．1：3：1 B．2：3：1
C．2：2：1 D．1：3：3
8.实现下列变化，需克服相同类型作用力的是( )
A．碘和干冰升华 B．二氧化硅和生石灰熔化
C．氯化钠和铁熔化 D．苯和乙烷蒸发
9.下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O
C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl
10.如下图所示，是一种晶体的晶胞，该离子晶体的化学式为（ ）
A．ABC B．ABC3 C．AB2C3 D．AB3C3
11．实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（ ）
A．水晶和干冰的熔化 B．食盐和冰醋酸的熔化
C．液溴和液汞的汽化 D．纯碱和烧碱的熔化
12.2001年，日本科学家发现了便于应用、可把阻抗降为零的由硼和镁两种元素组成的超导材料。这是27年来首次更新了金属超导体的记录，是目前金属化合物超导体的最高温度。该化合物也因此被美国《科学》杂志评为2001年十大科技突破之一。图为该化合物的晶体结构单元示意图：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 （ ）
A.MgB B.MgB2 CMg2B D.Mg3B2
13.如下图为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元．
(1)在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有 个．
(2)该晶体中，元素氧、钛、钙的个数比是 ．
14.1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体格能的是 。
A．Na+(g)+Cl－(g) NaCl(s); △H B．Na(s)+Cl2(g) NaCl(s); △H1
C．Na(s) Na(g); △H2 D．Na(g)－e－ Na+(g); △H3
E．Cl2(g) Cl(g); △H4 F．Cl(g)+e－ Cl－(g); △H5
15. NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是2.2g/cm3,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g.mol。求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少。
[拓展提高]
16.晶态氯化钠是 晶体，晶体中，每个钠离子周围有 个氯离子，每个氯离子周围有 个钠离子，钠离子半径比氯离子半径 。在氯化物MCl中，M在第六周期，是钠的同族元素，该晶体中，每个阳离子周期有 氯离子。钠的金属性比M 。氯化钠的电子式是 ，熔融后 导电（填“能”或“不能”）。Na+(或Cl-)周围的6个Cl- (或Na+)相邻的连线构成的面是什么样的多面体
每个Na+(或Cl-)周围与之距离最近且距离相等的Na+(或Cl-)有几个
17．晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。
NaCl晶体结构如右图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由
于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体密度为ρg/cm3，晶胞边长
为4.28×10-10m。
⑴FexO中x值(精确至0.01)为___________。
⑵晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所
占分数(用小数表示，精确至0.001)为___________。
⑶此晶体化学式为____________。
⑷与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何
构型形状是__________。
⑸在晶体中，铁元素的离子间最短距离为__________m。
18.某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心，试回答：
（1）晶体中每个Y同时吸引着 个X，每个X同时吸引着 个Y，该晶体的化学式为 。
（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 个。
（3）晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角（∠XYX）为（填角的度数） 。
（4）设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1，晶体密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为 cm。
19.如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中离子或离子所处的位置．这两种离子在空间3个互相垂直的方向上都是等距离排列的．
(1)请将其中代表离子的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图．
(2)晶体中，在每个离子的周围与它最接近的且距离相等的共有_________个．
(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞．在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl-离子的个数等于_____________，即(填计算式)___________；离子的个数等于___________，即(填计算式)___________．
(4)设NaCl的摩尔质量为，食盐晶体的密度为，阿伏加德罗常数为．食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为___________cm．
参考答案
1. C 2. B 3. B C 4. C D 5. D 6. D 7. A 8. A D 9. B 10. B 11. D 12. B
13.解析：从所给模型图中可看出每个钛离子的上下前后和左右各有一个最接近且等距离的钛离子．又可看出钙原子位于立方体体心，为该立方体单独占有，钛原子位于立方体顶点属于8个立方体共有，所以每个立方体拥有Ti原子为8×=1个，氧原子位于立方体的棱边为四个立方体所共有，所以每个立方体拥有O原子为12×=3个．
答案：(1)6 (2)3∶1∶1
14.(1)A或△H
15.[解析]从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，入图所示，其中a代表其边长，b代表两个Na+中心间的距离。由此小立方体不难想象出顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。因此小立方体含Na+：4×1/8=1/2，含 Cl-:4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个（Na+——Cl-）离子对，故：每个小立方体的质量
m=×,
ρ===2.2g/cm3,
解得 a=2.81×10-8cm.
两个距离最近的Na+中心间的距离d=a=4.0×10-8cm。
16．离子6 6 小 8 弱 能 八面体 12个
17.⑴0.92 ⑵0.826 ⑶ ⑷正八面体 ⑸3.03×10-10
18.（1）4；8；XY2或Y2X；（2）12；（3）109°28′（提示：4个X原子位于正四面体的四个顶点上，Y原子位于该正四面体的中心）（4）（提示：每个晶体中含个X和1个Y，则1mol XY2中含有2NA个晶胞，故每个晶胞的边长为 ，距离最近的两个X位于面对角线上，据勾股定理可求出其距离）。
19.(1)略(提示：与Cl-交替排列) (2)12 (3)4，；4，
(4) 提示：根据，其中m即为4个，的质量：，V为所示晶体的体积，可设其边长为a，则．可求出a，进而求出题设所问．即两个距离最近的钠离子中心间的距离为.
能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。
了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱
能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别
知道金属键的涵义
能用金属键理论解释金属的物理性质
能列举金属晶体的基本堆积模型
了解金属晶体性质的一般特点
理解金属晶体的类型与性质的关系．
了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。
理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系
了解分子间作用力对物质物理性质的影响
了解氢键及其物质物理性质的影响。
Ba
Ti
O
了解晶体的初步知识,知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。
知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成。
培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。
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高三化学第三章《晶体结构和性质》教案（整章）
第一节 晶体的常识
教材分析：本节内容是安排在原子结构、分子结构以及结构决定性质的内容之后来学习，对于学生的学习有一定的理论基础。本节内容主要是通过介绍各种各样的固体为出发点来过渡到本堂课的主题——晶体和非晶体。而晶体和非晶体的学习是以各自的自范性和微观结构比较为切入点，进而得出得到晶体的一般途径以及晶体的常见性质和区分晶体的方法。
[学习目标]
[知识梳理]
一、晶体与非晶体
1.晶体的自范性即______________________________________________________.晶体呈自范性的条件之一是____________________________________________________.
2.得到晶体一般有三条途径:(1)____________,(2)___________________________,
(3)_________________________
3. 自范性 微观结构
晶体
非晶体
4. 晶体的熔点较__________,而非晶体的熔点_______________,区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是______________________________________________.
二、晶胞
5._________________________________ _________________是晶胞。
[方法导引]晶胞中粒子数的计算方法：
晶体结构类习题最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。解答这类习题，通常采用分摊法。
在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。
分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。下面对立体晶胞进行详细分析。在立体晶胞中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子；每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占1/8份额；每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占1/4份额；每个面被2个晶胞共有，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额；晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。
1.每个晶胞涉及同类A数目m个，每个A为n个晶胞共有，则每个晶胞占有A：m×1/n。
2．计算方法
位置 顶点 棱边 面心 体心
贡献 1/8 1/4 1/2 1
例1．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165k时形成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是( )
A.水由液态变为玻璃态，体积缩小 B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C. 玻璃态是水的一种特殊状态 D. 玻璃态水是分子晶体
解析： 这是一道信息题，从题给信息知玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，故A、B错误。又只、知玻璃态的水无固定形态，不存在晶体结构，故D错误。
答案： D
例2．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是 。
解析：考察学生对晶体结构、分子结构概念的理解、运用能力。解题关键：本题是送给粗心同学的“礼物”，一些在省初赛中得分较高的同学，包括部分后来冲进冬令营的同学都在此题“载了跟头”。从题目本身来看，本题图形“就是”NaCl晶胞的图形，按顶点算1/8，棱中点算1/4，面心算1/2，中心算1的规则很快可算出Na:Cl=1:1，或一部分同学甚至已记住答案，就是1:1，所以，阅卷发现相当多的考生答案为TiC可CTi。部分考生把该分子当成晶体结构的一部分。其实，本题命题者一开始就清楚交待：它是一个小分子，而非像NaCl晶体那样的巨型分子。所以，审题清楚对考生来说是至关重要的。
答案：Ti14C13。
例3．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为右图，它的化学式是（ ）
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTIO3
解析：结合识图考查晶体结构知识及空间想像能力。解题关键：由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用是解题的关键。仔细观察钛酸钡晶体结构示意图可知：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞。即晶体中Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3。
如果以为钛酸钡晶体就是一个个孤立的如题图所示的结构，就会错选C
答案：D
[基础训练]
1.晶体与非晶体的严格判别可采用 ( )
A. 有否自范性 B.有否各向同性 C.有否固定熔点 D.有否周期性结构
2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为( )
A.1:3:1 B.2:3:1 C.2:2:1 D.1:3:3
3.1987年2月，未经武（Paul Chu）教授等发现钛钡铜氧化合物在90K温度下即具有超导性。若该化合物的结构如右图所示，则该化合物的化学式可能是（ ）
A.YBa2CuO7－x B.YBa2Cu2O7－x C.YBa2Cu3O7－x D.YBa2Cu4O7－x
4.白磷分子如图所示：则31 g白磷分子中存在的共价键数目为（ ）
A．4 NA B．NA C．1.5 NA D．0.25 NA
5．某离子化合物的晶胞如右图所示立体结构，晶胞是整个晶体中最基本的重复单位。阳离子位于此晶胞的中心，阴离子位于8个顶点，该离子化合物中，阴、阳离子个数比是（ ）
A、1∶8 B、1∶4 C、1∶2 D、1∶1
6.如右图石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为（ ）
A、2 B、3 C、4 D、6
7.许多物质在通常条件下是以晶体的形式存在，而一种晶体又可视作若干相同的基本结构单元构成，这些基本结构单元在结构化学中被称作晶胞。已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为（ ）
A．Ca4TiO3 B．Ca4TiO6 C．CaTiO3 D．Ca8TiO12
8.下列有关晶体的特征及结构的陈述中不正确的是（ ）
A ( javascript:alert('对不起，不正确，单晶体的特征……') ) 单晶一般都有各向异性 B ( javascript:alert('对不起，不正确，单晶体的特征……') ) 晶体有固定的熔点
C ( javascript:alert('恭喜，正确!') ) 所有晶体都有一定的规整外形 D ( javascript:alert('对不起，不正确，多晶体的特征……') ) 多晶一般不表现各向异性
9.晶体中最小的重复单元——晶胞，①凡处于立方体顶点的微粒，同时为 个晶胞共有；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为 个晶胞共有；③凡处于立方体面上的微粒，同时为 个晶胞共有；④凡处于立方体体心的微粒，同时为 个晶胞共有。
10.现有甲、乙、丙(如下图》三种晶体的晶胞：(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶体中x与y的个数比是__________，乙中a与b的个数比是_______，丙晶胞中有_______个c离子，有____________个d离子。
11.右图是超导化合物----钙钛矿晶体的晶胞结构。请回答：
(1)该化合物的化学式为 。
(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个。
12．右图是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为 。原硅酸根离子SiO44－的结构可表示为
二聚硅酸根离子Si2O76－中，只有硅氧键，它的结构可表示为
。
13.在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的 CO2分子有___________个 在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有___________个C02分子。
14.如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。
(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成 NaCl晶体结构示意图。
(2)确定晶体的晶胞，分析其构成。
(3)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的 Na+共有多少个
[拓展提高]
1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体(如图)，该结构的建立基于以下考虑：
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
②C60分子只含有五边形和六边形；
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：
顶点数＋面数－棱边数＝2
据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含的双键数为30。
请回答下列问题：
15.固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是____________，理由是：
_________________________________________________________.
16.试估计C60跟F2在一定条件下，能否发生反应生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_________________________，并简述其理由：
________________________________________________________。
17.通过计算，确定C60分子所含单键数。C60分子所含单键数为 。
18. C70分子也已经制得,它的分子结构模型可以与C60同样考虑面推知。通过计算确定C70分子中五边形和六边形的数目。
参考答案
1.D 2.A 3.C 4.C 5.D 6.A 7.C 8.D 9.8、4、2、1
10.解析：x:y＝4:3 a：b＝1：1 4个c 4个d 处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个立方体共有，位于立方体棱边的微粒为四个立方体共有，位于立方体面的微粒为两个立方体共有，所以x:y＝l：6×1／8＝4：3；a:b=1:8×1／8＝1：1；丙晶胞中c离子为12×1／4+1＝4(个)；d离子为8×1／8+6×1／2＝4(个)
11.解析：这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为1/8，所以，它单独占有的钛原子个数为8×1/8=1个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为1/4，所以，它单独占有的氧原子个数为12×1/4=3个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：1、3、1.钛位于立方体的顶点上，与一个钛离子距离最近的钛离子是与它共棱的,与它共棱的离子都是二个，所以，共6个。
答案：(1)该化合物的化学式为CaTiO3 (2) 6个
12.1∶2
13.12个 4个
14. (1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞
(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1.
(3)12个
15. 金刚石 金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高.
16. 可能 因C60分子含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60
17.依题意，C60分子形成的化学键数为：1/2（3*60）=90
也可由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90
C60分子中单键为:90-30=60
18.设C70分子中五边形数为x,六边形数为y.依题意可得方程组:
解得:五边形数x=12,六边形数y=25
第二节 分子晶体与原子晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1.分子间作用力
(1)分子间作用力__________；又称范德华力。分子间作用力存在于____________之间。
(2)影响因素：①分子的极性 ②组成和结构相似的
2.分子晶体
(1)定义：________________________________
(2)构成微粒________________________________
(3)粒子间的作用力：________________________________
(4)分子晶体一般物质类别________________________________
(5)分子晶体的物理性质________________________________________________
3.原子晶体：相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
4.构成粒子：______________；。
5.粒子间的作用______________，
6.原子晶体的物理性质
(1)熔、沸点__________，硬度___________ (2) ______________一般的溶剂。
(3)______________导电。 原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式______________
原因____________________________。
7.常见的原子晶体有____________________________等。
[方法导引]
1.判断晶体类型的依据
(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________，微粒间的相互作用是___________；
对于原子晶体，构成晶体的微粒是_______，微粒间的相互作用是___________键。
(2)看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度)。
一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是 ________晶体>_______晶体。原子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多
（3）依据物质的分类判断
金属氧化物（如K2O、Na2O2等），强碱（如NaCl、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。
2．晶体熔、沸点比较规律：
（1）不同晶体类型的物质：原子晶体>分子晶体 。
（2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。
原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：
原子晶体→共价键键能→键长→原子半径
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量
例1．共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘
解析：干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。 NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。
答案： B
[例2]单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点 >3823 1683 2573
沸点 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由
____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。
[解析]①原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体。
②每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60°
〔例3〕石墨的片层结构如右图1所示：试回答：
（1）片层中平均每个六元环含碳原子数为 个。
（2）在片层结构中，碳原子数、C—C键数、六元环数之比
为
【解析】在石墨的片层结构中，我们以一个六元环为研究对象，由于碳原子为三个六元环共用，即属于每个六元环的碳原子数为6×1/3＝2；另外碳碳键数为二个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键数为6×1/2＝3。
【答案】（1）．2 （2）．2:3:1
[基础训练]
1．下列晶体中属于原子晶体的是( )
A. 氖 B．食盐 C．干冰 D．金刚石
2．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是( )
A．固态氢 B．固态氖 C．磷 D．三氧化硫
3.下列晶体中不属于原子晶体的是 ( )
A.干冰 B.金刚砂 C.金刚石 D.水晶
4.在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.6个
5.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘
6.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是( )
A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低
C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点
7．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C--C键间的夹角是( )
A．6个120° B．5个108° C．4个109°28′ D．6个109°28′
8．结合课本上干冰晶体图分析每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为( )
A．6 B．8 C．10 D．12
9．干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA元素的最高价氧化物，它们的熔沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量 B．C、O键键能比Si、O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D．干冰易升华，二氧化硅不能
10.最近科学家发现了一种新分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C60，下列说法正确的是 ( )
A.C60是一种新型的化合物
B.C60和石墨都是碳的同素异形体
C.C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体
D.C60相对分子质量为720
11.支持固态氨是分子晶体的事实是( )
A.氮原子不能形成阳离子 B.铵离子不能单独存在
C.常温下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水
12.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
A.10个 B.18个 C.24个 D.14个
13.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅（Si3N4）固体，氧化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是( )
A. 原子晶体 B. 分子晶体 C. 离子晶体 D. 金属晶体
14.2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是( )
A. 晶体中C、O原子个数比为1∶2
B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大
C. 晶体中C—O—C键角为180°
D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
15、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是( )
A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶 C、冰和干冰 D、萘和蒽
16.碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（ ）
A. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③
[拓展提高]
17．右图为金刚石的晶体结构。每个C原子、每条C—C键被多少个六元环共用？
18．右图为晶体硼的基本结构单元，已知它为正二十面体有二十个等边三角形和一定数目的顶角，每一个顶点各有一个硼原子，通过观察，此基本结构单元由多少硼原子构成？
19.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在13000C反应获得。
(1)氮化硅晶体属于______________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_________________.
第二节 分子晶体与原子晶体 答案
1.D 2.B 3.A 4.D 5.D 6.CD 7.D 8.D 9.C 10.BD 11.C 12.D 13.A 14.C 15.B 16.A
5.[解析]干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。 NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。故只有B符合题意。
6.[解析]HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。NaF、 NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低是它们的离子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。F2、C12、Br2、I2为分子晶体。熔、沸点逐渐降低由分子间作用力决定。H2S与H2O的熔沸点高低由分子间作用力及分子的极性决定。故选C、D。
7．D 根据金刚石的棱型结构特点可知最小环上碳原子数为6个，任意两个C—C键间夹角为109°28
8．D 根据干冰结构特点，干冰晶体是一种立方面心结构，每个CO2周围等距离最近的CO2有12个(同层4个，上层4个，下层4个)
15．解析：本题考查由物理性质特征推知晶体类型以及如何区别不同晶体的微粒间作用力。此题为信息迁移题，解答时先由氮化硅的性质（超硬、耐磨、耐高温），可推知是原子晶体。原子晶体熔化时，要克服共价键。然后分析比较各选项。答案B。
16．[解析] 此题是给出新情境的信息迁移题。给出的新情景。是碳化硅的一种晶体具有类似金刚石的结构；此题的考查内容，是化学键与晶体结构。所列三种晶体均是原子晶体，结构相似，晶体内的结合力是呈空间网状的共价键：
共价键键长：C-C键< C-S键 < S-S键
共价键键能：C-C键> C-S键 > S-S键
共价键键长越短，键能越大，则原子晶体的熔点越高。所以三者的熔点由高到低的顺序是：金刚石、碳化硅、晶体硅。[答案] A。
17解析：任意两条相邻的C—C键参加了2个六元环的形成，每个C原子可形成4条C—C键，两面相邻的组合有C＝6种，故每个C原子被6×2＝12个六元环共用。而每条C—C键可以与相邻的3条C—C键两两相邻，故每条C—C键被3×2＝6个六元环共用。
18解析：该晶体的晶胞由二十个等边三角形构成，而每个等边三角形有3个顶点，这样共有20×3＝60个顶点，但每个顶点又被相邻的5个等边三角形所共有，所以该晶胞实际拥有的顶点数应为：
20×3×＝12个。
19．[解析] （1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。
（2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子, Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。
强热
（3）3SiCl4 + 2N2 +6H2＝＝＝ Si3N4 + 12HCl。
第三节 金属晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1.在金属单质的晶体中，原子之间以____________相互结合.描述金属键本质的最简单理论是__________理论. 构成金属晶体的粒子是_________和_________.
2.金属键的强度差别_________.例如,金属钠的熔点较低,硬度较小,而_____是熔点最高,硬度最大的金属,这是由于_____________________________的缘故. 铝硅合金在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。在①铝②硅③铝硅合金三种晶体中，它们的熔点从低到高的顺序是_______________。
3.金属材料有良好的延展性是由于_____________________________.金属材料有良好的导电性是由于_____________________________.金属的热导率随温度升高而降低是由于_________________________________.
4. 金属原子在二维平面里有两种方式为非密置层和密置层,其配位数分别为______和__________.
5.金属晶体可看成金属原子在_________________里堆积而成.金属原子堆积有4种基本模式,分别是_______________,_____________________,_________________,__________________.
金属晶体的最密堆积是___________________,配位数是__________.
[方法导引]
1.金属晶体性质及理论解释
导电性 导热性 延展性
金属离子和自由电子 自由电子在外加电场的作用下发生定向移动 自由电子与金属离子碰撞传递热量 晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用
2.金属晶体的熔点变化规律
①金属晶体熔点差别较大，汞在常温下是液体，熔点很低(－38.9℃)，而钨的熔点高达3410℃．这是由于金属晶体紧密堆积方式、金属阳离子与自由电子的作用力不同而造成的差别．
②一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子半径、所带的电荷数、自由电子的多少而定．金属离子半径越小，所带的电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高．例如，熔点：Na
例1．金属的下列性质中和金属晶体无关的是（ ）
A．良好的导电性 B．反应中易失电子
C．良好的延展性 D．良好的导热性
解析：备选答案A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的，备选答案B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关．
答案：B
例2．关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
解析：只有认识四类晶体物理性质差异的本质原因才能对此题进行正确判断。在四类晶体中，金属晶体的结构及物理性质最特殊，应予重视。金属晶体中，构成晶体的微粒既有金属原子，又有金属阳离子，且二者不断转换，晶体中自由电子与金属离子间的电性作用形成了金属键。因此晶体中有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体。金属键强弱相差很大（主要由阳离子半径大小决定），因此金属晶体的熔、沸点、硬度等物理性质相差极大，它与其他类晶体相比很特殊，有的晶体熔沸点很低，甚至小于分子晶体如金属汞、碱金属等；有的金属熔沸点很高，甚至高于原子晶体如金属钨。
答案：A
例3.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（ ）
A、金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B、金属元素在一般化合物中只显正价
C、金属元素在不同的化合物中的化合价均不同
D、金属元素的单质在常温下均为金属晶体
解析：A、对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。B、金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。C、金属元素有的有变价，有的无变价，如Na+。D、金属汞常温下为液体。
答案：B。
例4.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法错误的是( )
A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔沸点低于钙
C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔沸点高于钾
解析：价电子数Al＞Mg，原子半径Al＜Mg，所以Al的金属键更强，所以A的说法错误．Mg和Ca的价电子数相同，而原子半径Mg＜Ca，所以金属键的强弱Mg＞Ca，所以B的说法错误．价电子数Mg＞K，原子半径Mg＜Ca＜K，所以C的说法正确．价电子数Ca＞K，原子半径Ca＜K，所以D的说法也正确．
答案：AB
[基础训练]
1．下列有关金属元素的特征叙述正确的是( )
A．金属元素的原子具有还原性，离子只有氧化性
D．金属元素的化合价一定显正价
C．金属元素在不同化合物中的化合价均不相同
D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
2．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是 ( )
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．金属元素在化合物中一定显正价
C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D．金属单质在常温下都是金属晶体
3．金属的下列性质中，不能用金属的电子气理论加以解释的是 ( )
A．易导电 B．易导热C．有延展性 D．易锈蚀
4．下列晶体中由原子直接构成的单质有 ( )
A．白磷 B．氦C．金刚石 D．金属镁
5．金属具有延展性的原因是( )
A．金属原子半径都较大，价电子较少
B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强烈作用
C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快
D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量
6．下列说法不正确的是( )
A．金属单质的熔点一定比非金属单质高
B．离子晶体中不一定含有金属元素
C．在含有阳离子的晶体中，一定含有阴离子
D．含有金属元素的离子不一定是阳离子
7．金属晶体的形成是因为晶体中存在( )
A．金属离子间的相互作用 B．金属原子间产生相互作用
C．金属离子与自由电子间的相互作用 D．金属原子与自由电子间的相互作用
8． 关于金属元素的特征，下列叙述正确的是( )
①金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性 ②金属元素在化合物中一般显正价 ③金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱 ④金属元素只有金属性，没有非金属性 ⑤价电子越多的金属原子的金属性越强
A．①②③ B．②③ C．①⑤ D．全部
9．金属的下列性质中，与自由电子无关的是 ( )
A．密度大小 B．容易导电 C．延展性好 D．易导热
10．下列有关金属的叙述正确的是( )
A．金属元素的原子具有还原性，其离子只有氧化性
B．金属元素的化合价—般表现为正价
C．熔化状态能导电的物质—定是金属的化合物
D．金属元素的单质在常温下均为金属晶体
11.下列叙述正确的是 ( )
A．原子晶体中可能存在离子键 B．分子晶体中不可能存在氢键
C．在晶体中可能只存在阳离子不存在阴离子 D．金属晶体导电是金属离子所致
12.金属能导电的原因是（ ）
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱
B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
13．下列叙述正确的是 （ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
B．原子晶体中只含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D．分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键
14.在核电荷数1~18的元素中，其单质属于金属晶体的有 ，属于分子晶体的有 ，属于原子晶体的有 ．
15. 简要填空：
(1)金属导电是____________________的结果．
(2)金属导热是____________________的结果．
(3)金属抽成丝或压成薄板是金属受到外力作用，紧密堆积的原子(离子)层发生了________________，而金属离子和自由电子之间的____________________没有改变．
16. 碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，试用金属晶体结构的知识加以解释．
17.．在金属晶体中存在的粒子是____________和____________．通过______________形成的单质晶体叫做金属晶体．
18.．(1)请描述金属晶体中自由电子的存在状态．
答：_____________________________________________________________．
(2)请说明金属晶体中自由电子所起的作用．
答：___________________________________________________________________．
19. 金属导电靠___________，电解质溶液导电靠_____________;金属导电能力随温度升高而_________, 溶液导电能力随温度升高而____________.
20.有一种金属结构单元是一个“面心立方体”（注：八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。该单元平均是由__________个金属原子组成的。
[拓展提高]
21.晶胞是晶体中最小的重复单元．已知铁为面心立方晶体，其结构如下图甲所示，面心立方的结构特征如下图乙所示．若铁原子的半径为，试求铁金属晶体中的晶胞长度，即下图 丙中AB的长度为______________m．
22. 某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。
23.石墨片层结构如右图所示，问：
（1）平均多少个碳原子构成一个正六边形？
（2）n g碳原子可构成多少个正六边形？
第三节 金属晶体 [基础训练]参考答案
1．B 2．B 3．D 4．BC 5．B 6．AC 7．C 8．B 9．A 10．B 11. C
12. B 13. B 14.答案： Li、Be、Na、Mg、Al ; H2、He、N2、O2、F2、Ne、P4、S、Cl2、Ar ; C、Si、B
15.答案
(1)自由电子在电场作用下定向移动
(2)自由电子碰撞金属离子而将能量传给金属离子
(3)相对滑动 较强烈的相互作用(金属键)
16.金属晶体的熔点高低取决于晶体中金属离子与自由电子之间的作用力大小，由库仑定律可知，作用力的大小又取决于金属离子的半径和自由电子的数量，显然，半径越小，作用力越强，熔点越高．而离子的半径顺序为，因此锂的熔点最高．
17.金属离子；自由电子；金属键
18.．(1)自由电子均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有．
(2)使金属阳离子结合在一起形成晶体; 使金属晶体具有导电性、导热性和延展性．
19. 自由电子；自由离子；减弱；增强
20. 4
21．
提示：
22. ．依题意画出侧面图，设正立方体边长为a，则体积为a3。
原子半径，每个正立方体包括金属原子
8×1／8+6×1/2＝4(个)，球体体积共
4×空间利用率为：.
23.解析：
（1）方法1：利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数：6×1/3=2；
方法2：利用点、线、面的关系，每个碳原子提供的边数：3×1/2=1.5 (6×1/2)/1.5=2
（2）(n/12)NA/2.
第四节 离子晶体
[学习目标]
[知识梳理]
1．构成离子晶体的粒子是 ，粒子之间的相互作用是 ，这些粒子在晶体中 (能或不能)自由移动，所以离子晶体 (能或不能)导电．
2. 离子晶体中的配位数是指___________________________________________________.
3.___________________________________是决定离子晶体结构的重要因素.此外, 离子晶体的结构还取决于____________________________.
4. 离子晶体的晶格能的定义是________________________________________________.离子晶体的晶格能是最能反映_____________________的数据.
5. 晶格能越大,形成的离子晶体_________________________,而且熔点_______________,硬度______________.典型的离子晶体，晶格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系一般是：离子电荷高，晶格能 ，离子半径大，晶格能 。
[方法导引]
1.离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较
晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体
晶体质点（粒子） 原子 分子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间作用（力） 共价键 分子间作用力 复杂的静电作用 离子键
熔沸点 很高 很低 一般较高，少部分低 较高
硬度 很硬 一般较软 一般较硬，少部分软 较硬
溶解性 难溶解 相似相溶 难溶（Na等与水反应） 易溶于极性溶剂
导电情况 不导电（除硅） 一般不导电 良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电
实例 金刚石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、纯硫酸、H2(S) Na、Mg、Al等 NaCl、CaCO3NaOH等
2．物质熔沸点的比较
⑴不同类晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体
⑵同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。
四种晶体熔、沸点对比规律
①离子晶体：结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径小(或阴、阳离子半径之和越小的)，键能越强的熔、沸点就越高。如NaCl、 NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低。 离子所带电荷大的熔点较高。如：MgO熔点高于 NaCl
②分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大熔点也高。如：F2、Cl2、 Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。熔、沸点升高。但结构相似的分子晶体，有氢键存在熔、沸点较高。
③原子晶体：在原子晶体中，只要成键原子半径小，键能大的，熔点就高。如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。
④金属晶体：在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径越小，其熔、沸点也就越高。如ⅢA的Al， ⅡA的Mg，IA的Na，熔、沸点就依次降低。而在同一主族中，金属原子半径越小的，其熔沸点越高。
⑶常温常压下状态
①熔点：固态物质>液态物质
②沸点：液态物质>气态物质
3.均摊法确定晶体的化学式
在学习晶体时和在一些考试中，我们会遇到这样一类试题：题目中给出晶体的—部分(称为晶胞)的图形，要求我们确定晶体的化学式．求解这类题，通常采用均摊法．
均摊法是先求出给出的图形(晶胞)中平均拥有的各种粒子(离子或原子)的数目，再计算各种粒子数目的比值，从而确定化学式．
均摊法有如下规则，以NaCl的晶胞为例：
①处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/8给该晶胞．
②处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/4给该晶胞．
③处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊1/2给该晶胞．
④处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞．
由此算出在NaCl的晶胞中：
含数：
含数：
故NaCl晶体中，和数目之比为1∶1．
例题解析
例1.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )
A、可溶于水 B、具有较高的熔点
C、水溶液能导电 D、熔融状态能导电
解析：本题考查对化学键------离子键的判断。只要化合物中存在离子键必为离子晶体，而离子晶体区别其它晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故D正确；至于A可溶于水，共价化合物如：HCl也可以；B具有较高熔点，也可能为原子晶体，如SiO2；C水溶液能导电，可以是共价化合物如硫酸等。
答案: D
例2.参考下表中物质的熔点，回答下列问题。
物 质 NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl
熔点（℃） 995 801 755 651 801 776 715 646
物 质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SbCl4 PbCl4
熔点（℃） -90.4 -70.2 5.2 120 -70.2 -49.5 -36.2 -15
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的__ 有关,随着 增大,熔点依次降低.
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与 有关,随着 增大, 增强，熔点依次升高.
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与 有关,因为一般 比 熔点高.
解析：本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分析数据进行推理的能力。
（1）表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为IA元素与ⅦA元素组成的离子晶体，则第二栏为分子晶体。
（2）分析比较离子晶体熔点高低的影响因素：
物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力--------离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有关。从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是r（F-）
分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。
从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从SiF4到SiI4相对分子量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。
由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯化物具有相似的结构，从SiCl4到PbCl4相对分子质量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。
答案：第一问 半径，半径
第二问：相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。
第三问：晶体类型，离子晶体，分子晶体。
例3.（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl 相同，Ni2+与最临近O2-的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。
（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+ 与Ni2+的离子个数之比。
解析:（1）如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni2+——O2-离子数为：4×=（个），所以1mol NiO晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷=12.04×1023（个），又因一个此结构的体积为（a×10-8cm）3, 所以1mol NiO的体积为12.04×1023×（a×10-8cm）3 ,NiO的摩尔质量为74.7g/ mol,所以NiO晶体的密度为
（g/cm3）
（2）解法一（列方程）：设1mol Ni0.97O中含Ni3+为x mol, Ni2+为y mol , 则得
x+y=0.97 (Ni原子个数守恒)
3x+2y=2 (电荷守恒)
解得x=0.06 , y=0.91 故n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91
解法二（十字交叉）：由化学式Ni0.97O求出Ni的平均化合价为2/0.97，则有
Ni3+ 3 0.06 /0.97
2 / 0.97
Ni2+ 2 0.91 / 0.97
故 n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91。
解法三 直接分析法
依题意，一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+取代。由Ni0.97O可知，每100个氧离子，就有97个镍离子，有三个Ni2+空缺，也就有6个Ni2+被Ni3+所取代，所以Ni3+有6个，Ni2+为97-6=91个。即Ni3+与Ni2+之比为6：91。
解法四 鸡兔同笼发
从Ni0.97O可知，假如有100个氧离子，就有97个镍离子，假设这97个镍离子都是+2价，那么正价总和为194价，负价总和为200价。为什么还差+6价呢？
这是因为多假设6个+2价的镍离子。实际上有Ni3+6个、Ni2+91个。所以Ni3+与Ni2+的个数比为6：91。
说明：求解晶体结构计算题，空间三维立体想象是关键。要运用分割、增补等手段。借此类题的中心思想是把化学问题抽象成数学问题来解决。
[基础训练]
1. 由钾和氧组成的某种离子晶体中含钾的质量分数为78/126，其阴离子只有过氧离子(O22－)和超氧离子(O2－)两种。在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为
A. 2︰1 B. 1︰1 C. 1︰2 D. 1︰3
2．食盐晶体如右图所示。在晶体中， 表示Na+， 表示Cl。已知食盐的密度为 g / cm3，NaCl摩尔质量M g / mol，阿伏加德罗常数为N，则在食盐晶体里Na+和Cl的间距大约是
A cm B cm
A cm D cm
3．下列物质中，含有共价键的离子晶体是 ( )
A．NaCl B．NaOH
C．NH4Cl D．I2
4．实现下列变化，需克服相同类型作用力的是 ( )
A．石墨和干冰的熔化 B．食盐和冰醋酸的熔化
C．液溴和水的汽化 D．纯碱和烧碱的熔化
5．下列性质中，能较充分说明某晶体是离子晶体的是( )
A．具有高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电
C．可溶于水 D．固态不导电，熔化状态能导电
6．下列叙述中正确的是( )
A．离子晶体中肯定不含非极性共价键
B．原子晶体的熔点肯定高于其他晶体
C．由分子组成的物质其熔点一定较低
D．原子晶体中除去极性共价键外不可能存在其他类型的化学键
7.某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如右图所示（其中前后两面心上的B原子不能画出），晶体中A、B、C的原子个数比依次为 ( )
A．1：3：1 B．2：3：1
C．2：2：1 D．1：3：3
8.实现下列变化，需克服相同类型作用力的是( )
A．碘和干冰升华 B．二氧化硅和生石灰熔化
C．氯化钠和铁熔化 D．苯和乙烷蒸发
9.下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O
C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl
10.如下图所示，是一种晶体的晶胞，该离子晶体的化学式为（ ）
A．ABC B．ABC3 C．AB2C3 D．AB3C3
11．实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（ ）
A．水晶和干冰的熔化 B．食盐和冰醋酸的熔化
C．液溴和液汞的汽化 D．纯碱和烧碱的熔化
12.2001年，日本科学家发现了便于应用、可把阻抗降为零的由硼和镁两种元素组成的超导材料。这是27年来首次更新了金属超导体的记录，是目前金属化合物超导体的最高温度。该化合物也因此被美国《科学》杂志评为2001年十大科技突破之一。图为该化合物的晶体结构单元示意图：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为 （ ）
A.MgB B.MgB2 CMg2B D.Mg3B2
13.如下图为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元．
(1)在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有 个．
(2)该晶体中，元素氧、钛、钙的个数比是 ．
14.1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体格能的是 。
A．Na+(g)+Cl－(g) NaCl(s); △H B．Na(s)+Cl2(g) NaCl(s); △H1
C．Na(s) Na(g); △H2 D．Na(g)－e－ Na+(g); △H3
E．Cl2(g) Cl(g); △H4 F．Cl(g)+e－ Cl－(g); △H5
15. NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是2.2g/cm3,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g.mol。求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少。
[拓展提高]
16.晶态氯化钠是 晶体，晶体中，每个钠离子周围有 个氯离子，每个氯离子周围有 个钠离子，钠离子半径比氯离子半径 。在氯化物MCl中，M在第六周期，是钠的同族元素，该晶体中，每个阳离子周期有 氯离子。钠的金属性比M 。氯化钠的电子式是 ，熔融后 导电（填“能”或“不能”）。Na+(或Cl-)周围的6个Cl- (或Na+)相邻的连线构成的面是什么样的多面体
每个Na+(或Cl-)周围与之距离最近且距离相等的Na+(或Cl-)有几个
17．晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。
NaCl晶体结构如右图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由
于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体密度为ρg/cm3，晶胞边长
为4.28×10-10m。
⑴FexO中x值(精确至0.01)为___________。
⑵晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所
占分数(用小数表示，精确至0.001)为___________。
⑶此晶体化学式为____________。
⑷与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何
构型形状是__________。
⑸在晶体中，铁元素的离子间最短距离为__________m。
18.某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心，试回答：
（1）晶体中每个Y同时吸引着 个X，每个X同时吸引着 个Y，该晶体的化学式为 。
（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 个。
（3）晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角（∠XYX）为（填角的度数） 。
（4）设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1，晶体密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为 cm。
19.如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中离子或离子所处的位置．这两种离子在空间3个互相垂直的方向上都是等距离排列的．
(1)请将其中代表离子的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图．
(2)晶体中，在每个离子的周围与它最接近的且距离相等的共有_________个．
(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞．在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的或Cl-为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl-离子的个数等于_____________，即(填计算式)___________；离子的个数等于___________，即(填计算式)___________．
(4)设NaCl的摩尔质量为，食盐晶体的密度为，阿伏加德罗常数为．食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为___________cm．
参考答案
1. C 2. B 3. B C 4. C D 5. D 6. D 7. A 8. A D 9. B 10. B 11. D 12. B
13.解析：从所给模型图中可看出每个钛离子的上下前后和左右各有一个最接近且等距离的钛离子．又可看出钙原子位于立方体体心，为该立方体单独占有，钛原子位于立方体顶点属于8个立方体共有，所以每个立方体拥有Ti原子为8×=1个，氧原子位于立方体的棱边为四个立方体所共有，所以每个立方体拥有O原子为12×=3个．
答案：(1)6 (2)3∶1∶1
14.(1)A或△H
15.[解析]从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体，入图所示，其中a代表其边长，b代表两个Na+中心间的距离。由此小立方体不难想象出顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。因此小立方体含Na+：4×1/8=1/2，含 Cl-:4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个（Na+——Cl-）离子对，故：每个小立方体的质量
m=×,
ρ===2.2g/cm3,
解得 a=2.81×10-8cm.
两个距离最近的Na+中心间的距离d=a=4.0×10-8cm。
16．离子6 6 小 8 弱 能 八面体 12个
17.⑴0.92 ⑵0.826 ⑶ ⑷正八面体 ⑸3.03×10-10
18.（1）4；8；XY2或Y2X；（2）12；（3）109°28′（提示：4个X原子位于正四面体的四个顶点上，Y原子位于该正四面体的中心）（4）（提示：每个晶体中含个X和1个Y，则1mol XY2中含有2NA个晶胞，故每个晶胞的边长为 ，距离最近的两个X位于面对角线上，据勾股定理可求出其距离）。
19.(1)略(提示：与Cl-交替排列) (2)12 (3)4，；4，
(4) 提示：根据，其中m即为4个，的质量：，V为所示晶体的体积，可设其边长为a，则．可求出a，进而求出题设所问．即两个距离最近的钠离子中心间的距离为.
能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。
了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱
能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别
知道金属键的涵义
能用金属键理论解释金属的物理性质
能列举金属晶体的基本堆积模型
了解金属晶体性质的一般特点
理解金属晶体的类型与性质的关系．
了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。
理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系
了解分子间作用力对物质物理性质的影响
了解氢键及其物质物理性质的影响。
Ba
Ti
O
了解晶体的初步知识,知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。
知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成。
培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。
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