高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)梳理17晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

（十七）晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)01晶體和晶體類型一、晶體和非晶體1．結(jié)構(gòu)判據(jù)：結(jié)構(gòu)微粒是否有序排列2．外形判據(jù)（1）晶體一定具有規(guī)則幾何外形（2）具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體3．性質(zhì)判據(jù)（1）自范性判據(jù)：本質(zhì)差異（能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)）（2）熔點(diǎn)判據(jù)：是否有固定的熔點(diǎn)（3）性向判據(jù)：硬度、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性等物性在不同方向上是否相同①晶體：各向異性②非晶體：各向同性4．獲得晶體的途徑5．實(shí)驗(yàn)鑒別（1）常規(guī)鑒別：看固體是否有固定的熔點(diǎn)（2）儀器鑒別：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)6．非晶體、等離子體和液晶的比較聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能非晶體內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無章（長程無序，短程有序）的分布狀態(tài)的固體某些非晶體合金強(qiáng)度和硬度高、耐腐蝕性強(qiáng)，非晶態(tài)硅對(duì)光的吸收系數(shù)大等離子體由電子、陽離子和電中性粒子組成，整體上呈電中性，帶電離子能自由移動(dòng)具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的狀態(tài)既具有液體的流動(dòng)性、黏度、形變性，又具有晶體的導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等二、金屬鍵和金屬晶體1．金屬鍵（1）概念：金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)的相互作用。（2）本質(zhì)：金屬原子脫落下來的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有金屬原子維系在一起。（3）成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子（4）存在：金屬單質(zhì)或合金（5）特征：無方向性和無飽和性。（6）金屬鍵的強(qiáng)弱比較①原子半徑越大，價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；②原子半徑越小，價(jià)電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。2．金屬晶體（1）概念：原子間以金屬鍵結(jié)合形成的晶體。（2）用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)通性理論解釋延展性當(dāng)金屬受到外力作用時(shí)，晶體中的各原子層就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，但排列方式不變，金屬陽離子與自由電子形成的電子氣沒有被破壞，所以金屬有良好的延展性。導(dǎo)電性在外加電場(chǎng)的作用下，金屬晶體中的電子氣在電場(chǎng)中定向移動(dòng)而形成電流，呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)熱性電子氣中的自由電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常與金屬原子發(fā)生碰撞，從而引起兩者能量的交換。三、分子晶體1．概念及粒子間作用力（1）概念：只含分子的晶體。（2）粒子間作用力①相鄰分子間以分子間作用力結(jié)合；②分子內(nèi)原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合。2．堆積方式項(xiàng)目分子密堆積分子非密堆積作用力只有分子間作用力，無氫鍵有分子間氫鍵，它具有方向性空間特點(diǎn)每個(gè)分子周圍一般有12個(gè)緊鄰的分子空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常見分子晶體及物質(zhì)類別物質(zhì)種類實(shí)例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)鹵素（X2）、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8）等部分非金屬氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)有機(jī)物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4．分子晶體的物理性質(zhì)物理性質(zhì)原因一般熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，易揮發(fā)，易升華分子間作用力較弱固態(tài)和熔融態(tài)一般不導(dǎo)電，但有的在水溶液中能導(dǎo)電沒有自由移動(dòng)的帶電粒子非極性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑分子晶體的溶解性一般滿足“相似相溶”原理四、共價(jià)晶體1．共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2．共價(jià)晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實(shí)例某些單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些非金屬化合物碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）、氮化硼（BN）等3．共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)（1）特點(diǎn)：共價(jià)晶體具有很高的熔點(diǎn)。原因：共價(jià)晶體熔化時(shí)必須破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度。（2）影響因素：結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。4．對(duì)分子晶體和共價(jià)晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)（1）共價(jià)晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)“巨分子”，沒有小分子存在；而分子晶體中存在真實(shí)的分子。（2）共價(jià)晶體的化學(xué)式不表示實(shí)際組成，只表示組成原子的個(gè)數(shù)比，如SiO2只是表示晶體中Si與O的原子個(gè)數(shù)比為1∶2。而分子晶體的化學(xué)式表示真實(shí)的組成。（3）由原子構(gòu)成的晶體不一定是共價(jià)晶體，如稀有氣體組成的晶體屬于分子晶體。五、離子晶體1．概念：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）構(gòu)成微粒：陽離子和陰離子。（2）微粒間的作用力：離子鍵。（3）方向性和飽和性①由于靜電作用沒有方向性，故離子鍵沒有方向性。②只要條件允許，陰陽離子周圍可以盡可能多地吸引異號(hào)離子，故離子鍵也沒有飽和性。。3．離子鍵強(qiáng)弱：陰、陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)。4．離子晶體的性質(zhì)性質(zhì)原因熔沸點(diǎn)離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵，熔化或升華時(shí)需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔、沸點(diǎn)和難揮發(fā)性。通常情況下，同種類型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎導(dǎo)電性不導(dǎo)電，但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，陰、陽離子不能自由移動(dòng)，即晶體中無自由移動(dòng)的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí)，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動(dòng)的離子，在外加電場(chǎng)的作用下，離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時(shí)，陰、陽離子受到水分子的作用成了自由移動(dòng)的離子（或水合離子），在外加電場(chǎng)的作用下，陰、陽離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑（如水），難溶于非極性溶劑（如汽油、苯、CCl4）。當(dāng)把離子晶體放入水中時(shí)，水分子對(duì)離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動(dòng)的離子延展性離子晶體中陰、陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動(dòng)，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性5．離子晶體組成的認(rèn)識(shí)誤區(qū)（1）離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4Cl是離子晶體。（2）離子晶體中除離子鍵外不一定不含其他化學(xué)鍵，如NaOH晶體中還含有極性共價(jià)鍵，Na2O2晶體中還含有非極性共價(jià)鍵。（3）由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是由金屬元素Al和非金屬元素Cl組成的分子晶體。（4）含有金屬離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體中含有金屬陽離子。（5）離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰、陽離子的個(gè)數(shù)比，而不是表示其分子組成。六、晶體類型的判斷1．微粒判據(jù)（本質(zhì)判據(jù)）晶體類型離子晶體分子晶體金屬晶體共價(jià)晶體構(gòu)成微粒陰陽離子分子金屬陽離子和自由電子原子2．作用力判據(jù)（本質(zhì)判據(jù)）晶體類型離子晶體分子晶體金屬晶體共價(jià)晶體作用力離子鍵分子間作用力金屬鍵共價(jià)鍵3．結(jié)構(gòu)判據(jù)：共價(jià)晶體為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)4．組成判據(jù)（1）金屬晶體：金屬單質(zhì)（除汞外）與合金（2）共價(jià)晶體：金剛石、晶體硅、二氧化硅、碳化硅（3）離子晶體：金屬和非金屬形成的晶體及銨鹽，AlCl3等除外（4）分子晶體①典型物質(zhì)：非金屬和非金屬形成的晶體和AlCl3②反例物質(zhì)：銨鹽及共價(jià)晶體5．性能判據(jù)（1）金屬晶體：導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性、機(jī)械性能良好（2）離子晶體：硬度較大或略硬而脆，大部分易溶于水（3）共價(jià)晶體：硬度很大，熔沸點(diǎn)很高，不溶于任何常見的溶劑（4）分子晶體：硬度小；熔沸點(diǎn)很低，常溫下呈氣體或液體；揮發(fā)性很強(qiáng)6．用途判據(jù)（1）共價(jià)晶體：常用于制作半導(dǎo)體材料（2）共價(jià)晶體：常用于制作超硬、耐磨材料（3）共價(jià)晶體：常用于制作耐高溫、耐腐蝕材料（4）分子晶體：常用于制作致冷劑（5）金屬晶體：常用于制作導(dǎo)電材料7．實(shí)驗(yàn)判據(jù)（1）離子晶體：熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物晶體（2）分子晶體或共價(jià)晶體：熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電的化合物晶體（3）金屬晶體：固體和熔融狀態(tài)下都能導(dǎo)電的晶體七、晶體熔沸點(diǎn)的比較1．晶體熔沸點(diǎn)的比較2．分子晶體熔沸點(diǎn)的比較3．簡答模板：晶體類型SKIPIF1<0影響因素SKIPIF1<0作用力強(qiáng)弱SKIPIF1<0結(jié)果（1）共價(jià)晶體：A和B都是共價(jià)晶體，A的原子半徑小，鍵長短，鍵能大，共價(jià)鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高（硬度大）（2）離子晶體：A和B都是離子晶體，A的離子半徑小，離子所帶電荷多，離子鍵強(qiáng)（晶格能大），熔沸點(diǎn)高（3）金屬晶體：A和B都是金屬晶體，A的離子半徑小，離子所帶電荷多，金屬鍵強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高（硬度大）（4）分子晶體①A和B都是分子晶體，A的相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高②A和B都是分子晶體，A中存在分子間氫鍵，分子間作用力強(qiáng)，熔沸點(diǎn)高③A和B都是分子晶體，A中存在分子內(nèi)氫鍵，分子間作用力弱，熔沸點(diǎn)低（5）不同晶體①A是離子晶體，靠較強(qiáng)的離子鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔沸點(diǎn)高②A是共價(jià)晶體，靠較強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔沸點(diǎn)高③A是金屬晶體，靠較強(qiáng)的金屬鍵結(jié)合，B為分子晶體，靠較弱的分子間作用力結(jié)合，所以A的熔沸點(diǎn)高易錯(cuò)點(diǎn)一晶體與非晶體的誤判（1）具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。（2）晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。（3）晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”，但不一定是最小的“平行六面體”。易錯(cuò)點(diǎn)二晶體性質(zhì)的誤判（1）共價(jià)晶體一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體可能不含共價(jià)鍵。（2）含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。（3）共價(jià)晶體的熔點(diǎn)不一定比離子晶體高，如石英的熔點(diǎn)為1710℃，MgO的熔點(diǎn)為2852℃。（4）金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的熔點(diǎn)高，如Na的熔點(diǎn)為97℃，尿素的熔點(diǎn)為132.7℃。易錯(cuò)點(diǎn)三配體的誤判（1）單核配體的確認(rèn)要注意是否帶有電荷，如F－、Cl－等，如配合物[CoCl(NH3)5]Cl2，中心離子為Co3＋，配體是Cl－和NH3，而不是氯原子。（2）有關(guān)配合物的結(jié)構(gòu)示意圖，不考慮空間結(jié)構(gòu)，但要注意配體中的配位原子一定要與中心原子或中心離子直接相連。如[Cu(NH3)4]2＋中NH3中N原子為配位原子，所以N原子必須要與銅離子直接相連。知識(shí)點(diǎn)02晶體結(jié)構(gòu)及計(jì)算一、晶體結(jié)構(gòu)1．晶胞（1）概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。（2）結(jié)構(gòu)：晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無數(shù)晶胞無隙并置而成。2．晶胞中微粒個(gè)數(shù)：均攤法晶胞正或長方體正六棱柱正三棱柱示意圖SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0頂點(diǎn)上微粒SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0側(cè)棱上微粒SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0上下棱微粒SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0面點(diǎn)上微粒SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0內(nèi)部的微粒1113．金屬晶體的四種堆積方式堆積名稱面心立方最密堆積體心立方堆積六方最密堆積簡單立方堆積堆積模型SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0堆積類型A1型或銅型A2型或鉀型A3型或鎂型Po型堆積方式…ABCABC……ABAB…配位數(shù)128126晶胞結(jié)構(gòu)SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0投影圖SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<04．典型離子晶體的空間構(gòu)型類型NaCl型CsCl型立方ZnS型CaF2型圖示SKIPIF1<0結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1/8晶胞為簡單立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu)間隔排列的4個(gè)小立方體的體心各有1個(gè)Zn2+8個(gè)小立方體的體心各有1個(gè)F－配位數(shù)684Ca2＋：8F－：45．常見分子晶體和共價(jià)晶體的晶胞晶胞二氧化碳金剛石碳化硅二氧化硅圖示結(jié)構(gòu)特點(diǎn)面心立方同ZnS將金剛石中內(nèi)部的4個(gè)碳原子換成硅原子將晶體硅中每個(gè)硅硅鍵中間插入1個(gè)氧原子配位數(shù)1244Si：4；O：2投影圖SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<06．金剛石、晶體硅和二氧化硅的結(jié)構(gòu)SKIPIF1<0（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①基本結(jié)構(gòu)：正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子配位數(shù)為4②空間構(gòu)型：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28′，都是sp3雜化（2）最小的環(huán)晶體最小環(huán)被共用的最小環(huán)數(shù)原子共價(jià)鍵金剛石SKIPIF1<0_六元環(huán)C：12C－C鍵：6二氧化硅_十二元環(huán)Si：12O：6Si－O鍵：6（3）化學(xué)鍵數(shù)①金剛石：1mol金剛石中含2NA個(gè)C－C鍵②晶體硅：1mol晶體硅中含2NA個(gè)Si－Si鍵③二氧化硅：1mol二氧化硅中含4NA個(gè)Si－O鍵7．石墨的結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①基本結(jié)構(gòu)：層狀結(jié)構(gòu)②層內(nèi)構(gòu)型：平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，雜化方式：sp2③最小碳環(huán)：有6個(gè)碳原子，實(shí)際含2個(gè)碳原子（2）化學(xué)鍵①1mol石墨中含有1.5molC－C鍵（SKIPIF1<0鍵）②層和層的自由電子構(gòu)成1個(gè)大SKIPIF1<0鍵，沿層的平行方向可導(dǎo)電（3）微粒間作用力①層內(nèi)部：共價(jià)鍵②層之間：范德華力③石墨的大SKIPIF1<0鍵具有金屬鍵的性質(zhì)（4）物理性質(zhì)①熔點(diǎn)：比金剛石的高，C－C鍵的鍵長比金剛石中的短②質(zhì)地：比較柔軟，層與層間的距離比C－C鍵的鍵長長，作用力?。?）晶體類型：混合鍵型晶體二、晶體的有關(guān)計(jì)算1．晶體中某些幾何體中的數(shù)量關(guān)系（晶胞參數(shù)為a）（1）立方體體對(duì)角線＝SKIPIF1<0a，面對(duì)角線＝SKIPIF1<0a（2）面心立方晶胞相鄰的兩個(gè)面心間的距離＝a（3）正四面體中各量的關(guān)系①直角三角形BEC中：（BC）2＝（CE）2+（BE）2②BO＝SKIPIF1<0BE，OE＝SKIPIF1<0BE③直角三角形AOB中：（AB）2＝（BO）2+（AO）22．幾種單質(zhì)晶體晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）面心立方：面對(duì)角線上的三個(gè)原子相切：4r＝SKIPIF1<0a（2）體心立方：體對(duì)角線上的三個(gè)原子相切：4r＝SKIPIF1<0a（3）簡單立方：側(cè)面上的原子兩兩相切：2r＝1a（4）六方最密：正四面體相鄰原子兩兩相切：2r＝1a（5）金剛石型：內(nèi)部小立方體體對(duì)角線上的三個(gè)原子相切：8r＝SKIPIF1<0a3．晶胞密度的計(jì)算（1）計(jì)算公式：ρ＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0（2）晶胞的體積：V＝Sh（S為底面積，h為高）①立方體晶胞：V＝a3②長方體晶胞：V＝abc③正三棱柱晶胞：V＝SKIPIF1<0a2hsin60°＝SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<