《晶体基础知识》PPT课件.ppt

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1、晶体基础知识晶体基础知识2006届高三化学第一轮复习命题趋势命题趋势1、化学键类型和晶体类型的判断、化学键类型和晶体类型的判断2、各类晶体物理性质的比较、各类晶体物理性质的比较3、根据粒子排列空间推断化学式、根据粒子排列空间推断化学式4、晶体的空间结构及信息迁移式试题、晶体的空间结构及信息迁移式试题5、晶胞中相关计算、晶胞中相关计算 熔融态析晶硫（单斜硫）S8 碘 I2 CuSO4 5H2O凝华 水溶液析晶红宝石 ruby Al2O3-Cr玻璃玻璃天然石英玻璃天然石英玻璃 晶体的原子呈周期性排列晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列非晶体的原子不呈周期性排列晶体与非晶体晶体与非晶体

2、晶体与非晶体晶体与非晶体n n性性性性 质质质质 晶晶晶晶 体体体体 非晶体非晶体非晶体非晶体n n自范性自范性 有有 无无n n熔熔 点点 固定固定 不固定不固定n n各向异性各向异性 有有 无无 n n自范性自范性n n在一定条件下晶体能自动地呈现具有一定对称性的在一定条件下晶体能自动地呈现具有一定对称性的多面体的外形（晶体的形貌）。多面体的外形（晶体的形貌）。n n非晶体不能呈现多面体的外形。非晶体不能呈现多面体的外形。金属晶体金属晶体金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体分子分子原子原子分子间作用力共价键金属键离

3、子离子离子键一一.晶体的基础知识晶体的基础知识（2005上海）下列说法错误的是上海）下列说法错误的是A、原子晶体中只存在非极性共价键、原子晶体中只存在非极性共价键B、分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力、分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力C、金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性、金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D、离子晶体在熔化状态下能导电、离子晶体在熔化状态下能导电（2004上海）有关晶体的下列说法中正确的是上海）有关晶体的下列说法中正确的是 A晶体中分子间作用力越大，分子越稳定晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B原子晶体中共价键越强，熔点越高原子晶体中共价键越强，熔

4、点越高 C冰溶化时水分子中共价键发生断裂冰溶化时水分子中共价键发生断裂 D氯化钠溶化时离子越未被破坏氯化钠溶化时离子越未被破坏AB你是如何判断晶体类型的？你是如何判断晶体类型的？1试推断下列物质可能属于哪一类晶体试推断下列物质可能属于哪一类晶体试推断下列物质可能属于哪一类晶体试推断下列物质可能属于哪一类晶体（1）物质物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电（2）He，熔点，熔点272.2(26105Pa)，沸点，沸点268.9（3）碳化铝，黄色晶体，熔点碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电，熔融态不导电（4）溴化铝，无色晶体，熔点溴化铝，无色晶体，

5、熔点98 （5）五氟化钒，无色晶体，熔点五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、丙酮，易溶于乙醇、丙酮（6）灰硒和红硒，灰硒溶于三氯甲烷，红硒溶于二硫化碳，）灰硒和红硒，灰硒溶于三氯甲烷，红硒溶于二硫化碳，都不溶于水，都不溶于水，（7）砷化镓）砷化镓（8）铯，能导电，随温度升高，导电性降低）铯，能导电，随温度升高，导电性降低结 构性 质 类型类型离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体质质 点点阴阳离子分子原子阳离子电子结合力结合力离子键分子间作用力共价键金属键熔沸点熔沸点较高低高差别较大硬 度略硬而脆较小大较硬导电性导电性融熔或水溶液 能导电不良不良良好溶解性溶

6、解性溶于极性溶剂相似相溶差差小结：晶型的判断小结：晶型的判断小结：晶型的变化（以第三周期为例）小结：晶型的变化（以第三周期为例）单质单质单质单质NaNaMgMgAlAlSiSiP PS S8 8ClCl2 2ArAr熔点熔点熔点熔点97.897.8651651660660141014104444112.8112.8-101-101-189.2-189.2沸点沸点沸点沸点989.8989.8110711072467246723552355280280444.6444.6-34.6-34.6-185.7-185.7晶型晶型晶型晶型氧化物氧化物氧化物氧化物NaNa2 2OOMgOMgOAlAl2 2

7、OO3 3SiOSiO2 2P P2 2OO5 5SOSO3 3ClCl2 2OO7 7熔点熔点熔点熔点920920282028202027202717001700242416.916.9-91.5-91.5晶型晶型晶型晶型金属晶体金属晶体金属晶体金属晶体 原子原子原子原子晶体晶体晶体晶体 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体 原子原子原子原子晶体晶体晶体晶体 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮（每个氮原子都通过三在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮（每个氮原子都通过三个个N-N单键与其它氮原子形成空间网状结构）和单键与其它氮原子形成空

8、间网状结构）和“足球足球N60”。已知：已知：N-N键的键能为键的键能为160 kJ/mol，N2的键能为的键能为942 kJ/mol，试回答：试回答：（1）两种物质晶体类型：）两种物质晶体类型：高聚氮高聚氮 晶体，晶体，足球足球N60 晶体晶体（2）比较下列大小关系：）比较下列大小关系：熔点：熔点：N60 N2 稳定性：稳定性：N60 N2 等物质的量分解吸收的热量等物质的量分解吸收的热量:N60 N2原子原子分子分子小结：晶体熔沸点高低的判断小结：晶体熔沸点高低的判断小结：晶体熔沸点高低的判断小结：晶体熔沸点高低的判断（1 1）不同晶体类型的熔沸点比较）不同晶体类型的熔沸点比较）不同晶体类

9、型的熔沸点比较）不同晶体类型的熔沸点比较 一般：原子晶体一般：原子晶体一般：原子晶体一般：原子晶体 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体 分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）（2 2）同种晶体类型物质的熔沸点比较）同种晶体类型物质的熔沸点比较）同种晶体类型物质的熔沸点比较）同种晶体类型物质的熔沸点比较 离子晶体：离子晶体：离子晶体：离子晶体：（组成相似的晶体）（组成相似的晶体）（组成相似的晶体）（组成相似的晶体）阴、阳离子半径和越小阴、阳离子半径和越小阴、阳离子半径和越小阴、阳离子半径和越小原子晶体：原子晶体：原子晶体：原子晶体：键长越短键长越短键长越短键长越短

10、分子晶体：分子晶体：分子晶体：分子晶体：相对分子质量越大相对分子质量越大相对分子质量越大相对分子质量越大金属晶体：金属晶体：金属晶体：金属晶体：阳离子半径越小，电荷数越高阳离子半径越小，电荷数越高阳离子半径越小，电荷数越高阳离子半径越小，电荷数越高熔熔沸沸点点高高CH3CH3 CH4金刚石金刚石 金刚砂金刚砂 晶体硅晶体硅NaCl KClNaKNa-K注：金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；注：金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等；有的则很低，如汞、铯等有的则很低，如汞、铯等化学家已合成了一种硬度比金刚石还大的晶体化学家已合成了一种硬度比金刚石还大的晶体氮化碳，氮化碳，若已知氮在此化合物

11、中显若已知氮在此化合物中显-3价，推断：价，推断：（1）它的化学式可能是）它的化学式可能是 ，（2）晶体类型为）晶体类型为 晶体，晶体，（3）你认为其硬度比金刚石大的主要原因是）你认为其硬度比金刚石大的主要原因是 C3N4原子原子N原子的半径比原子的半径比C小，所以小，所以CN键键长比键键长比CC短短,键能更大，键能更大，硬度更大。硬度更大。二二二二.晶胞的三维建模晶胞的三维建模晶胞的三维建模晶胞的三维建模Na+Na+重要结论：离子数：八面体：四面体离子数：八面体：四面体=4：4：8=1：1：2观察下列两图，其中哪个是观察下列两图，其中哪个是NaCl?哪个是哪个是CsCl?右图是正四面体的原子

12、簇右图是正四面体的原子簇Aun 一个三角形面图，根据该图，一个三角形面图，根据该图，确定确定Au n中的中的 n 数值为数值为A.17 B.18 C.19 D.20D最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。该晶体的结构如图性。该晶体的结构如图（1）写出该新型超导材料的化学式）写出该新型超导材料的化学式 （2）它们构成正八面体有）它们构成正八面体有 种，数量比是种，数量比是 ，MgCNi321:3下图是某晶体的晶胞模型。图中的大原子是镧（下图是某晶体的晶胞模型。图中的大原子是镧（La）；小原子是）；小原子是锑（锑（Sb）；中等大

13、小的原子是铁（）；中等大小的原子是铁（Fe）。写出这种晶体的化学式。）。写出这种晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。个面的原子数相同。有有2个个La 原子（处于晶胞的顶原子（处于晶胞的顶角和体心）；角和体心）；有有8个个Fe 原子（处于锑形成的原子（处于锑形成的八面体的中心）；八面体的中心）；锑八面体是共顶角相连的，平锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有均每个八面体有6/23个锑原个锑原子，晶胞中共有子，晶胞中共有8个八面体，个八面体，8x3=24个锑原子；即：个锑原子；即：La2Fe8Sb24 1.在某晶体中，与某一种微粒在某晶体中，与某

14、一种微粒 x 距离最近且等距离的另一种距离最近且等距离的另一种微粒微粒y 所围成的空间构型为正八面体型（如图）。该晶体可所围成的空间构型为正八面体型（如图）。该晶体可能为能为ANaCl BCsCl CCO2 DSiO2 AD 2.碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子 IxOyn-。由。由 2个个IO62-正八面体共用一个面形成的正八面体共用一个面形成的IxOyn-的化学式为的化学式为 AI2O1210-BI2O106-CI2O118-DI2O94-练习练习练习练习练练 习习3.右图是立方体形状的右图是立方体形状的NaCl离子团簇，离子团簇，其中大球代

15、表其中大球代表Cl，小球表代，小球表代Na+。请回答下列问题：请回答下列问题：与等质量的与等质量的NaCl离子晶体相比，离子晶体相比，NaCl离子团簇具有离子团簇具有 (填填“较多较多”或或“较少较少”)的悬挂键：的悬挂键：NaCl离子团簇的熔点比离子团簇的熔点比NaCl大块晶大块晶体的熔点要体的熔点要 (填填“高高”、“低低”或或“样样”)；如果团簇中离子对数相同，则团簇的如果团簇中离子对数相同，则团簇的总能量与团簇的外形是否有关总能量与团簇的外形是否有关 。较多较多低低有关有关练练 习习NaNa+数数数数=1+121/4=4=1+121/4=4 ClCl-数数数数=81/8+61/2=4=

16、81/8+61/2=4 三三.晶胞中的原子计数晶胞中的原子计数 1/8 1变式一：变式一：KCl和和NaCl的晶胞型式相同。已知的晶胞型式相同。已知Na+离子的半径离子的半径是是Cl-离子的离子的0.5倍，而又是倍，而又是K+离子的离子的0.7倍，计算：倍，计算：KCl晶胞晶胞和和NaCl晶胞的边长之比；晶胞的边长之比；KCl和和NaCl晶体的密度之比晶体的密度之比 (1)已知已知rNa+=0.5rCl-,rNa+=0.7rk+，可得：，可得：0.7rk+=0.5rCl-故故a（kCl）:a（NaCl）=8:7=1.14 (2)NaCl:M胞胞=4(23+35.5),p=M/VNA，V=a(N

17、aCl)3 KCl:M胞胞=4(39+35.5),p=M/VNA，V=a(KCl)3 所以，所以，p:P=0.853 变式二：变式二：干冰属于分子晶体。若把每个干冰属于分子晶体。若把每个CO2分子抽象为一个分子抽象为一个质点质点(微粒微粒)，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰晶胞中有晶胞中有_个个CO2，在干冰分子中，原子之间靠，在干冰分子中，原子之间靠_结合，结合，CO2分子之间靠分子之间靠 结合。结合。每每每每个个个个COCO2 2分子周围有分子周围有分子周围有分子周围有 个与之最近且等距离的个与之最近且等距离的个与之最近且等距离的个与之最近且等

18、距离的COCO2 2分子分子分子分子 4共价键共价键范德瓦尔斯力范德瓦尔斯力12变式三：变式三：将将NaCl晶胞中的所有晶胞中的所有Na+去掉，并将全部去掉，并将全部Cl-换成换成C原子，再在每两个不共面的原子，再在每两个不共面的“小立方体小立方体”中心处各放置一个中心处各放置一个C原子便构成了金刚石的一个晶胞，则一个金刚石的晶胞中原子便构成了金刚石的一个晶胞，则一个金刚石的晶胞中有有_个个C原子。原子。8 变式四：变式四：白硅石白硅石SiO2属属AB2型共价键晶体。若将金刚石晶胞型共价键晶体。若将金刚石晶胞中的所有中的所有C原子换成原子换成Si原子，同时在每两个相邻的原子，同时在每两个相邻的

19、Si原子原子(距距离最近的两个离最近的两个Si原子原子)中心联线的中点处增添一个中心联线的中点处增添一个O原子，则原子，则构成构成SiO2晶胞，故晶胞，故SiO2晶胞中有晶胞中有_个个Si原子，原子，_个个O原子，离原子，离O原子最近的原子最近的Si原子有原子有_个，离个，离Si原子最近的原子最近的O原子有原子有_个。个。4 8162变式五：变式五：SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si 两原子两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。右图为两个中心重依次相间排列的正四面体型空间网状结构。右图为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一合，

20、各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一 Si 原子，试原子，试在小正方体的顶点上画出与在小正方体的顶点上画出与 Si 最近的最近的C 的位置，在大正方体的的位置，在大正方体的棱上画出与棱上画出与 C 最近的最近的 Si 的位置。的位置。SiC1.1987年年2月，朱经武（月，朱经武（Paul Chu）教授等发现钇钡铜氧化合物在教授等发现钇钡铜氧化合物在90K温温度下具有超导性。若该化合物晶体的度下具有超导性。若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式可能是学式可能是 。AYBa2CuO7-X BYBa2Cu2O7-XCYBa2Cu3O7-X DYBa

21、2Cu4O7-X BaOYCuC练练 习习练练 习习2.LiCl和和KCl同属同属NaCl型晶体，型晶体，Li+、K+和和Cl-的半径分别为的半径分别为76pm、133pm和和181pm。写出计算写出计算LiCl和和KCl两种晶体密度之比的表达式两种晶体密度之比的表达式(须包含离子半须包含离子半径的符号径的符号)；在在KCl晶体中，晶体中，K+离子占据由离子占据由Cl-离子围成的八面体空隙，计算离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离。相距最近的八面体空隙中心之间的距离。实验证明实验证明:离子晶体能够导电是由于离子离开原位而迁移到距离离子晶体能够导电是由于离子离开原位而迁移

22、到距离最近的空位所致。迁移中必须经过由异号离子围成的最小窗孔。最近的空位所致。迁移中必须经过由异号离子围成的最小窗孔。比较离子半径和窗孔的大小，可判断能否发生迁移。即使产生比较离子半径和窗孔的大小，可判断能否发生迁移。即使产生了阳离子空位，了阳离子空位，KCl晶体在室温下也不导电。请通过计算加以晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。说明。三三三三.晶体结构测定晶体结构测定晶体结构测定晶体结构测定-定原子坐标定原子坐标定原子坐标定原子坐标等电子云密度线（局部）等电子云密度线（局部）电子云密度大的地方为电子云密度大的地方为电子云密度大的地方为电子云密度大的地方为原子（核）的位置原子（核）的位置原子（核）的位置原子（核）的位置晶体中原子位置（坐标）晶体中原子位置（坐标）已测定的晶体结构例已测定的晶体结构例已测定的晶体结构例已测定的晶体结构例“CuSO“CuSO4 4 5H 5H2 2O”O”的晶体结的晶体结的晶体结的晶体结构构构构结论：结论：Cu与与4个个H2O和和2个个SO42-成键，只有一个结晶水。成键，只有一个结晶水。