第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-高二化學(xué)單元復(fù)習(xí)知識清單（人教版2019選擇性必修2）

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)01物質(zhì)的聚集狀態(tài)1．物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化2．不含分子的物質(zhì)(1)常見晶體：例如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等不含分子。(2)等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。(3)離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。3．物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，還有晶態(tài)、非晶態(tài)以及介于晶態(tài)和非晶態(tài)的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。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。具有良好的導(dǎo)電性和流動性。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)。既具有液體的流動性、黏度、形變性，又具有晶體的導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等。考點(diǎn)02晶體與非晶體1．晶體與非晶體的比較比較類別晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子排列相對無序性質(zhì)特征自范性有無熔點(diǎn)固定不固定各向異性有無鑒別方法間接方法看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性科學(xué)方法對固體進(jìn)行X射線衍射實驗舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等2．晶體呈現(xiàn)自范性的條件晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快時，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。3．獲得晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。4．晶體的特點(diǎn)(1)自范性。①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長的速率適當(dāng)。③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列。(2)各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)許多物理性質(zhì)(如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等)的差異。(3)有固定的熔點(diǎn)?？键c(diǎn)03晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定1．晶胞的概念晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶胞的結(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。(1)無隙：相鄰晶胞之間無任何間隙。(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。3．晶胞結(jié)構(gòu)的測定(1)測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀。在X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或明銳的衍射峰。(2)由衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等?？键c(diǎn)04晶胞組成的計算均攤法：若某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子1/n屬于該晶胞。1．長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算位于頂角：同為6個晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為3個晶胞共有，eq\f(1,3)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個粒子屬于該晶胞。3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算位于頂角：同為12個晶胞共有，eq\f(1,12)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為6個晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個粒子屬于該晶胞。考點(diǎn)05分子晶體1．概念及微粒間的作用力(1)概念：只含分子的晶體稱為分子晶體。(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價鍵結(jié)合。2．堆積方式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)每個分子周圍一般有12個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、乙酸乙酯等考點(diǎn)06分子晶體的物理性質(zhì)1．分子晶體的物理特性(1)分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。(2)分子間作用力的大小決定分子晶體的物理性質(zhì)。分子間作用力越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。2．分子晶體熔沸點(diǎn)低的原因分子晶體中粒子間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，因此，分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。3．分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較(1)分子晶體熔化或汽化都是克服分子間作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化或汽化時需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。(2)比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實際上就是比較分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)的大小。①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。②相對分子質(zhì)量相等或相近時，極性分子的范德華力大，熔、沸點(diǎn)高，如CO>N2。③能形成氫鍵的物質(zhì)，熔、沸點(diǎn)較高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。4．分子晶體的導(dǎo)電性分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下均不存在自由離子，因而不能導(dǎo)電，易溶于水的電解質(zhì)在水中全部或部分電離而能夠?qū)щ?，不溶于水的物質(zhì)或易溶于水的非電解質(zhì)自身不能導(dǎo)電?？键c(diǎn)07兩種典型分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)1．冰(1)水分子之間的主要作用力是范德華力，也存在氫鍵。(2)氫鍵有方向性，它的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子互相吸引。2．干冰(1)干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵。(2)①每個晶胞有4個CO2分子，12個原子。②每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為12個?？键c(diǎn)08共價晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．共價晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)共價晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間作用力是共價鍵。(2)空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”。2．共價晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實例某些非金屬單質(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)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等3．共價晶體的熔、沸點(diǎn)(1)共價晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合，熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點(diǎn)。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高?？键c(diǎn)09常見的共價晶體1．金剛石(1)在晶體中每個碳原子以4個共價鍵與相鄰的4個碳原子相結(jié)合，成為正四面體。(2)晶體中C—C鍵夾角為109°28′，碳原子采取了sp3雜化。(3)最小環(huán)上有6個碳原子。(4)晶體中碳原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶(4×eq\f(1,2))＝1∶2。2．二氧化硅(1)二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。(1)二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)①1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，每個O原子和2個Si原子相結(jié)合。②1molSiO2中含4molSi—O鍵③最小環(huán)是由6個Si原子和6個O原子組成。④每個Si原子被12個12元環(huán)共用，每個O原子被6個12元環(huán)共用。⑤每個Si—O鍵被6個12元環(huán)共用。(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。考點(diǎn)10分子晶體與共價晶體的比較1．分子晶體與共價晶體的比較晶體類型共價晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體只含分子的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性一般不溶于各種溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分水溶液導(dǎo)電熔化時破壞的作用力共價鍵分子間作用力實例金剛石干冰結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其最小的碳原子環(huán)中有6個碳原子，碳碳鍵夾角為109°28′CO2晶體中存在CO2分子2．分子晶體與共價晶體的判斷(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類和微粒間的作用力判斷。構(gòu)成共價晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵；構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷。共價晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上；而分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下甚至更低溫度。(3)依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷。分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電，如HCl。共價晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。(4)依據(jù)晶體的硬度和機(jī)械性能判斷。共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。(5)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷。①大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。②常見的單質(zhì)類共價晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價晶體有碳化硅、二氧化硅等?？键c(diǎn)11金屬鍵1．金屬鍵(1)金屬陽離子和自由電子之間存在的強(qiáng)烈的相互作用稱為金屬鍵。(2)本質(zhì)：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這一理論稱為“電子氣理論”。(3)成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子。(4)金屬鍵存在與金屬單質(zhì)或合金中。2．金屬鍵的特點(diǎn)金屬鍵無方向性和飽和性。晶體中的電子不專屬于某一個或幾個特定的金屬陽離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用。3．金屬鍵的強(qiáng)弱及其對金屬性質(zhì)的影響(1)金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)；反之，金屬鍵越弱。(2)金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大?？键c(diǎn)12金屬晶體1．金屬晶體原子間以金屬鍵結(jié)合形成的晶體。2．金屬晶體的性質(zhì)(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。③合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低；而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。(3)硬度：金屬鍵越強(qiáng)，晶體的硬度越大。3．金屬晶體物理特性分析(1)良好的延展性金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層發(fā)生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會斷裂，故金屬晶體具有良好的延展性。(2)金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向移動。(3)金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運(yùn)動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度?？键c(diǎn)13離子晶體1．概念和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)離子晶體是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。2．常見離子晶體的結(jié)構(gòu)類型(1)NaCl晶體①在NaCl晶體中，Na＋的配位數(shù)為6，Cl－的配位數(shù)為6②與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個③每個晶胞中有4個Na＋和4個Cl－④每個Cl－周圍的Na＋構(gòu)成正八面體圖形(2)CsCl晶體①在CsCl晶體中，Cs＋的配位數(shù)為8，Cl－的配位數(shù)為8②每個Cs＋與6個Cs＋等距離相鄰，每個Cs＋與8個Cl－等距離相鄰3．離子晶體的性質(zhì)離子晶體熔點(diǎn)較高，硬度較大，不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)或溶于水時導(dǎo)電3．離子晶體的判斷(1)利用物質(zhì)的分類金屬離子和酸根離子、OH－形成的大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿，活潑金屬的氧化物和過氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質(zhì)和種類如成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導(dǎo)電，但熔融或溶于水時能導(dǎo)電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。考點(diǎn)14過渡晶體與混合型晶體1．過渡晶體(1)四種典型的晶體是指分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體。(2)過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)作離子晶體來處理，如Na2O等。同樣，偏向共價晶體的過渡晶體則當(dāng)作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。2．混合型晶體(石墨晶體)(1)晶體模型(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運(yùn)動。②層與層之間以范德華力相結(jié)合。(3)晶體類型：石墨晶體中，既有共價鍵，又有范德華力，屬于混合型晶體。(4)性質(zhì)：熔點(diǎn)很高、質(zhì)軟、易導(dǎo)電等?？键c(diǎn)15配位鍵和配位化合物1．配位鍵(1)配位鍵的概念：配位鍵是由一個原子單方面提供孤電子對，而另一個原子提供空軌道而形成的共價鍵，即“電子對給予——接受”鍵，是一類特殊的共價鍵。(2)配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供孤電子對。②成鍵原子另一方能提供空軌道。(3)配位鍵具有飽和性和方向性。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。2．配位化合物(1)定義：金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物，簡稱配合物。(2)配合物的形成舉例實驗操作實驗現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，氨水過量后沉淀逐漸溶解，滴加乙醇后析出深藍(lán)色晶體Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－溶液變血紅色Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN