高中化学选修3第三章晶体结构与性质讲义及习题

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1、高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较晶体非晶体结构特性结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特性有自范性、固定熔点，对称性、各项异性没有自范性、固定熔点，对称性、各项异性2、获得晶体的三条途径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、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。中学常见的晶胞为立方晶胞。立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用

2、，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体概念分子间靠分子间作用力结合而形成的晶体原子间以共价键结合而形成的具有空间网格结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体结构晶体质点(构成粒子)分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用(力)分子间

3、作用力共价键金属键（静电作用）离子键性质密度较小较大有的很大，有的很小较大硬度一般较软很硬一般较硬，少部分软较硬熔沸点很低很高一般较高，少部分低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂（Na等与水反应）大多易溶于水等极性溶剂导电传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性（除硅）电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无物质类别及实例气态氢化物、酸（如HCl、H2SO4）、大多数非金属单质（如P4、Cl2）、非金属氧化物（如SO2、CO2，SiO2除外）、绝大多数有机物（有机盐除外）一部分非金属单质（如金刚石、硅、晶

4、体硼），一部分非金属化合物（如SiC、SiO2）金属单质与合金（Na、Mg、Al、青铜等）金属氧化物（如Na2O），强碱（如NaOH），绝大部分盐（如NaCl、CaCO3等）2、晶体熔、沸点高低的比较方法（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的

5、晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。（4）分子晶体①分子间作用力越大，物质熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。（5）金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。三、几种典型的晶体模型晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布详解CsCl晶体每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种粒子（Cs+或Cl-）。在每个Cs+

6、周围最近的等距离（设为a/2）的Cl-有8个，在每个Cs+周围最近的等距离（必为a）的Cs+有6个（上下左右前后），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-也有6个NaCl晶体每个Na+紧邻6个Cl-，每个Cl-紧邻6个Na+（上、下、左、右、前、后）这6个离子构成一个正八面体。设紧邻的Na+与Cl-间的距离为a，每个Na+与12个Na+等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为√2a。由均摊法可得，该晶胞中所拥有的Na+数为4，Cl-数为4，晶体中Na+数与Cl-数之比为1：1，此晶胞中含有4个NaCl结构单元。CO2晶体每8个CO2构成立

7、方体且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离（a，a为立方体棱长）最近的CO2有12个（同层4个、上层4个、下层4个）金刚石晶体每个C与另四个C以共价键结合，采取SP3杂化，前者位于正四面体中心，后者位于正四面体顶点。晶体中均为C-C，键长相等、键角相等（109°28’）；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与的4条C-C键的形成，而在每个键中心的贡献只有一半，故C原子数与C-C键数之比为1:2SiO2晶体每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；通式每个O被两个正四面体所共

8、用。正四面体键角为109°28’。每个正四面体占有一个完整的Si和四个“半O”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1:（4*0.5）=1: