晶体结构与性质

[考纲要求] 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别。

考点一 晶体常识

1．晶体与非晶体

结构特征 性质特征 自范性 熔点 异同表现 晶体 结构微粒周期性有序排列 有 固定 各向异性 看是否有固定的熔点 对固体进行X-射线衍射实验 非晶体 结构微粒无序排列 无 不固定 各向同性 二者区间接方法 别方法 科学方法 2.得到晶体的途径 (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。 3．晶胞 (1)概念

描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 4．晶格能 (1)定义

气态离子形成1摩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。 深度思考

1．判断下列叙述是否正确：

(1)固态物质一定是晶体 ( ) (2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同 ( ) (3)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列 ( )

1

(4)凡有规则外形的固体一定是晶体 ( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×

2．(1)立方晶胞中，顶点、棱边、面心依次被多少个晶胞共用？ 答案 立方晶胞中，顶点、棱边、面心依次被8、4、2个晶胞共用。

(2)六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被多少个晶胞共用？

答案 六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞共用。

题组一 晶胞中原子个数的计算

1．如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。

答案 2∶1 1∶1 4 4

11

解析 甲中N(x)∶N(y)＝1∶(4×)＝2∶1；乙中N(a)∶N(b)＝1∶(8×)＝1∶1；丙中N(c)

88111

＝12×＋1＝4，N(d)＝8×＋6×＝4。

482

2．下图为离子晶体空间构型示意图：(●阳离子，○阴离子)以M代表阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：

A________、B________、C________。 答案 MN MN3 MN2

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解析 在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中，含M：×4＋1＝(个)，含N：

821193911

×4＋2＋4×＝(个)，M∶N＝∶＝1∶3；在C中含M：×4＝(个)，含N为1个。 2822282题组二 晶体的密度及微粒间距离的计算

3．某离子晶体的晶胞结构如图所示，X()位于立方体的顶点，Y(○)位于立方体的中心。试分析：

(1)晶体中每个Y同时吸引________个X。 (2)该晶体的化学式为__________。

(3)设该晶体的摩尔质量为M g·mol－1，晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏 加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为________cm。

3

答案 (1)4 (2)XY2或Y2X (3)2

M

2ρNA

2

解析 (1)从晶胞结构图中可直接看出，每个Y同时吸引4个X。

11

(2)在晶胞中，平均包含X：4×＝，平均包含Y：1，所以在晶体中X和Y的个数之比为1∶2，

82晶体的化学式为XY2或Y2X。

(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。1

由题意知，该晶胞中含有1/2个XY2或Y2X，设晶胞的边长为a cm，则有ρa3NA＝M，a＝

23

3MM

，则晶体中两个距离最近的X之间的距离为2 cm。 2ρNA2ρNA

4.镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它 们有很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如右图。试回答下 列问题：

(1)在周期表中Ca处于周期表__________区。

(2)铜原子的基态原子核外电子排布式为____________________________________。

(3)已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23 cm3，储氢后形成LaNinH4.5的合金(氢进入晶胞空隙，体积不变)，则LaNin中，n＝__________(填数值)；氢在合金中的密度为______________。

答案 (1)s (2)[Ar]3d104s1 (3)5 0.083 g·cm－3 解析 (1)Ca位于第四周期第ⅡA族，处于s区。 (2)Cu的外围电子构型是3d104s1，而不是3d94s2。

1111n?Ca?3

(3)铜、钙合金中，n(Cu)＝12×＋6×＋6＝15。n(Ca)＝12×＋2×＝3，＝＝

2262n?Cu?151

，所以n＝5，即LaNi5H4.5。ρ·9.0×10－23 cm3·NA＝M，其中氢在合金中的密度为5

4.5 g

≈0.083 g·cm－3

9.0×10－23 cm3×6.02×1023

晶胞计算的思维方法

(1)晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。 (2)“均摊法”原理

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