第一章晶体结构(四晶体的结构与性质--无机化合物结构)

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2020高中化学 第三章 晶体结构与性质 第4节 离子晶体课时作业 新人教版选修3

2020高中化学 第三章 晶体结构与性质 第4节 离子晶体课时作业 新人教版选修3

2020

第三章 第四节 离子晶体

基 础 巩 固

一、选择题

1.下列叙述错误的是( A )

A.带相反电荷的离子之间的相互吸引称为离子键

B.金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键

C.某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键

D.两种非金属原子间不可能形成离子键

解析:离子间的相互作用包括相互吸引和相互排斥两个方面,A项错;B项正确,如BeCl2、HgCl2中的化学键都是共价键;氢原子最外层只有一个电子,它与卤素结合时形成共价键,C项正确;两种非金属原子的电负性差值小,不能形成离子键,一定是形成共价键,D项正确。

2.如下图,在氯化钠晶体中,与每个Na+等距离且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为( B )

A.十二面体 B.正八面体

C.正六面体 D.正四面体

解析:首先要理解最近的离子在什么位置,以一个晶胞为例,处在中心位置上的Na+被六个面上的Cl-所包围,这6个Cl-离中心Na+最近将六个面心的Cl-连成一个图形即正八面体,如图,也可以有其它连接方法。

3.实现下列变化,需克服相同类型作用的是( B )

A.石墨和干冰的熔化 B.纯碱和烧碱的熔化

C.氯化钠和铁的熔化 D.食盐和冰醋酸的熔化

解析:要克服相同类型作用力,说明二者晶体类型相同,B选项都是离子晶体,熔化时破坏的是离子键。

4.下面的排序不正确的是( C )

A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4

B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅

C.熔点由高到低:Na>Mg>Al

D.晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI

解析:A.分子晶体的相对分子质量越大,熔沸点越大,则晶体熔点由低到高顺序为CF4<CCl4<CBr4<CI4,故A正确;

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B.键长越短,共价键越强,硬度越大,键长C-C<C-Si<Si-Si,则硬度由大到小为金刚石>碳化硅>晶体硅,故B正确;

四电子还原态α-Keggin型磷钼酸基有机/无机杂化超分子化合物的合成、晶体结构及性质

四电子还原态α-Keggin型磷钼酸基有机/无机杂化超分子化合物的合成、晶体结构及性质

Vo1.29 2008年8月 高等学校化学学报 

CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES No.8 l5l0~l5l4 

四电子还原态 .Keggin型磷钼酸基有机/无机杂化 

超分子化合物的合成、晶体结构及性质 

张立娟 ,李豫豪 ,周云山 ,韩瑞雪 ,张丽辉 

(1.北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,2.理学院,北京100029) 

摘要在铜离子诱导效应下,采用水热方法,以OL-Keggin型磷钼酸和1,6-己二胺为原料首次成功合成了四 电子还原态 Keggin型磷钼酸基有机/无机杂化超分子化合物,并利用X射线单晶结构解析、元素分析、 IR、uv.Vis、TG/DTA、XPS、磁化率测量以及CV等方法对标题化合物进行了详尽的结构和光谱研究. 关键词杂多蓝;超分子;四电子还原 中图分类号O614;0743.53 文献标识码A 文章编号0251--0790(2008)08—1510435 

杂多蓝是一类混合价态的化合物,它是由杂多化合物在不同数目电子的介入下被还原而得到的, 其中Keggin型结构的磷钼杂多蓝是研究得最深入、应用最广泛的杂多蓝之一 .通常,杂多蓝在结 

构上仍然保留母体杂多酸的结构,但与母体杂多酸相比它具有高的热稳定性及稳定存在的宽pH范 围[4 ],并且杂多蓝在催化、非线性光学材料、抗肿瘤及抗病毒等方面表现出比其母体更加优异的性 

质 .零维的Keggin型磷钼酸杂多蓝阴离子具有单电子、两电子及三电子还原态 ,而对于四电子 还原态的Keggin型磷钼酸,文献中只有关于 型四电子还原态的磷钼酸杂多蓝阴离子及其有机/无机 杂化衍生物¨ ,加,“ 以及四电子还原态的 一Keggin型磷钼酸根与金属原子配位形成的具有扩展结构的 

报道_l ¨J,而关于零维的四电子还原态的 一Keggin型磷钼酸杂多蓝阴离子的研究到目前尚未见报道. 

本文在铜离子诱导效应下,用水热法合成得到了首例具有四电子还原态的 一Keggin型磷钼酸阴离 

第一章 晶体

第一章 晶体

第一章 晶体

一、晶体的概念

晶体的世界是一个晶莹绚丽、色彩斑斓的世界。

那么,什么是晶体?

在远古年代,人们在矿业活动中发现了具有规则几何多面体形态的水晶,于是,

晶体的远古定义(从现象):能自发生长成规则几何多面体外形的固体称为晶体。

这种定义显然是不够严谨的,有些晶体并不发育成几何多面体外形,例如岩石中的晶体小颗粒。晶体能够发育成几何多面体外形仅仅是晶体内部本质的一种外在表现形式,那么,晶体的内部本质又是什么呢?

1895年德国物理学家伦琴(W.C.Rentgen)发现X射线后。1912年德国物理学家劳埃(M.Von Laue)第一次用X射线在实验上证明了晶体的根本特性——晶体内部质点在三维空间周期性地排列。

所以,晶体的现代定义(从本质):晶体(crystal)是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造,所以晶体是具有格子构造的固体。

与此相反,不具格子构造的物质为非晶体或非晶态(noncrystal)。

图1-2 晶体与非晶体结构(平面)示意图

(a)晶体,(b)玻璃(非晶体)

图1-2是晶体与玻璃(非晶态)的平面结构特点示意图,由图可见,晶体的内部结构中原子、离子是有规律排列的,具格子构造;非晶体的内部结构是不规律的,不具格子构造。

但是,非晶体的内部结构在很小的范围内也具有某些有序性(如一个小黑点周围分布着三个小圆圈),这种有序性与晶体结构中的一样。我们将这种局部的有序称为近程规律,而在整个结构范围的有序称为远程规律。显然,晶体既有近程规律也有远程规律,非晶体则只有近程规律。

液体的结构与非晶态结构相似,也只具有近程规律;在气体中无远程规律也无近程规律。

晶体与非晶体在一定条件下是可以互相转化的,例如,岩浆迅速冷凝而成的火山玻璃,在漫长的地质年代中,其内部质点进行着很缓慢的扩散、调整,趋于规则排列,即由非晶态转化为晶态,这一过程称为晶化(crystallizing)或脱玻化(devitrification)。晶化过程可以自发进行,因为非晶态内能高、不稳定,而晶态内能小、稳定。相反,晶体也可因内部质点的规则排列遭到破坏而转化为非晶态,这个过程称为非晶化(noncrystallizing)。非晶化一般需要外能,例如一些含放射性元素矿物晶体,由于受放射性蜕变所发出的α射线的作用,晶体遭到破坏而转变为非晶态。

高中化学第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识练习含解析新人教版选修3

高中化学第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识练习含解析新人教版选修3

晶体的常识

1.下列说法错误的是( )

A.非晶体都没有固定的熔点

B.晶体与玻璃体的本质差别是二者的硬度不同

C.可通过X­射线衍射实验科学地区分晶体和非晶体

D.构成玻璃的粒子无周期性排列,是无序的

解析:晶体的熔点固定,而非晶体无固定的熔点,A正确;玻璃体是非晶体,与晶体的本质差别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列,B错误,D正确;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X­射线衍射实验,C正确。

答案:B

2.普通玻璃和水晶的根本区别在于( )

A.外形不一样

B.普通玻璃的基本构成微粒无规则排列,水晶的基本构成微粒按一定规律做周期性重复排列

C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点

D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换

解析:普通玻璃为非晶体,水晶为晶体,它们的根本区别在于内部微粒是否按一定规律做周期性重复排列,即晶体具有自范性。两种物质在性质上的差异正是其内部结构不同的体现。

答案:B

3.关于晶体的自范性,下列叙述正确的是( )

A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体

B.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块

C.圆形容器中结出的冰是圆形的,体现了晶体的自范性

D.由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性

解析:晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质,这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件,A选项所述过程不可能实现;C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的,而是受容器的限制形成的;D项中玻璃是非晶体。

答案:B

4.晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同;又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1∶1000。晶体各向异性的主要表现是( )

①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质

A.①③ B.②④

C.①②③ D.①②③④

无机化合物的结构与性质关系解析

无机化合物的结构与性质关系解析

无机化合物的结构与性质关系解析

无机化合物是由无机元素组成的化合物,其结构与性质之间存在着密切的关系。本文将从晶体结构、配位数、配位类型以及键的性质等方面,对无机化合物的结构与性质关系进行解析。

一、晶体结构

无机化合物的晶体结构对其性质具有重要影响。晶体结构包括晶胞、晶格和晶体的对称性等方面。

晶胞是晶体的最小重复单元,可以通过晶胞参数来描述。晶格是由晶胞在空间中重复排列而成的,它决定了晶体的周期性和对称性。晶格的对称性与晶体的物理性质密切相关,如对称性高的晶体具有更好的光学性能。

二、配位数

无机化合物中的中心离子与配体之间形成配位键,配位数指的是中心离子周围配位体的数目。配位数对于无机化合物的性质有着重要影响。

以过渡金属为例,其配位数可以影响其反应性和磁性。一般而言,配位数较低的过渡金属离子具有较高的反应活性,而配位数较高的过渡金属离子则具有较强的磁性。

三、配位类型

无机化合物的配位类型可以分为离子配位和共价配位。离子配位是指中心离子与配体之间通过电荷吸引力形成的配位键,而共价配位则是通过共用电子对形成的配位键。 离子配位通常具有较高的溶解度和较低的熔点,而共价配位则具有较低的溶解度和较高的熔点。此外,离子配位通常具有较高的电导率,而共价配位则具有较低的电导率。

四、键的性质

无机化合物中的键类型包括离子键、共价键和金属键。这些键的性质对于无机化合物的性质具有重要影响。

离子键是由正负离子之间的电荷吸引力形成的,具有较高的熔点和溶解度。共价键是通过共用电子对形成的,具有较低的熔点和溶解度。金属键是由金属离子之间的电子云形成的,具有良好的导电性和热导性。

总结起来,无机化合物的结构与性质之间存在着密切的关系。晶体结构、配位数、配位类型以及键的性质等方面都对无机化合物的性质产生着重要影响。深入理解这些关系,有助于我们更好地理解无机化合物的性质和应用。

无机材料科学基础考研复习综述

无机材料科学基础考研复习综述

第一章、晶体结构基础

1、晶体的基本概念

晶体的本质:质点在三维空间成周期性重复排列的固体,或者是具有格子构造的固体。

晶体的基本性质:结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性。

对称性:同一晶体中,晶体形态相同的几个部分(或物理性质相同的几个部分)有规律

地重复出现。

空间格子的要素:结点—空间格子中的等同点。 行列—结点沿直线方向排列成为行列。

结点间距—相邻两结点之间的距离;同一行列或平行行列的结点间距相等。

面网—由结点在平面上分布构成, 任意两个相交行列便可以构成一个面网。

平行六面体:结点在三维空间的分布构成空间格子,是空间格子的最小体积单位。

2、晶体结构的对称性决定宏观晶体外形的对称性。

3、对称型(点群):一个晶体中全部宏观对称要素的集合。宏观晶体中只存在32种对称型

4、对应七大晶系可能存在的空间格子形式:14种布拉维格子

三斜:简单 ; 单斜:简单、底心 ;正交:简单、底心、体心、面心 ; 三方:简单R

四方:简单、体心 ; 六方:简单 ;立方:简单、体心、面心 ;

P(简单点阵) I(体心点阵) C(底心点阵) F(面心点阵)底心点阵:A(100) B (010) C(001)

面心立方晶系中对应的密排面分别为(111);体心立方(110);六方晶系(0001)

低指数晶面间距较大,间距越大则该晶面原子排列越紧密。高指数则相反

5、整数定律:晶面在各晶轴上的截距系数之比为简单整数比。

6、宏观晶体中独立的宏观对称要素有八种:1 2 3 4 6 i m 4

空间点阵:表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。或是表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。空间点阵有,结点、行列、面网、平行六面体

空间点阵中的阵点,称为结点。

7、晶胞:能充分反映整个晶体结构特征最小结构单位。

选修3《物质结构与性质》第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体常识(导学案)

第三章 晶体结构与性质

第一节 晶体常识

▍课标要求▍

1.初步了解晶体知识,知道晶体与非晶体的本质差异。

2.学会识别晶体与非晶体的结构示意图。

3.掌握晶胞的概念以及晶胞中粒子个数的计算方法。

要点一 晶体与非晶体

1.晶体与非晶体的本质差异

自范性 微观结构

晶体 微粒在三维空间里呈 排列

非晶体 微粒排列相对

2.获得晶体的三条途径

3.晶体的特点

4.区分晶体与非晶体

(1)测熔点:晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点。

(2)最可靠的科学方法是:对固体进行 实验。

思考1:(1)晶体为什么有自范性?

(2)晶体一定是固体,固体一定是晶体吗?

要点二 晶胞

1.概念

描述晶体结构的 叫做晶胞。

2.晶体和晶胞的关系

一般来说,晶胞都是 体,晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间

(2)“并置”是指所有晶胞都是 排列的,取向 。

(3)所有晶胞的 、内部的原子 及几何排列是完全相同的。

3.晶胞中粒子个数的计算(以铜晶胞为例)

晶胞的顶角是 个晶胞共用的,棱上的原子是4个晶胞共用的,面上的原子是 个晶胞共用的(如图所示)。

铜晶胞

金属铜的一个晶胞所含的原子数有 个。

思考2:铜晶胞含有4个铜原子,为什么不是14个?

考点一 晶体与非晶体的区别

1.晶体和非晶体在结构上的差异,导致它们在性质上有所不同。

2.根据固体是否具有自范性、物理性质是否体现各向异性、有无固定熔沸点、外形和内部质点排列是否高度有序,可以判断是晶体还是非晶体。

【例题1】 下列叙述正确的是( )

A.具有规则几何外形的固体一定是晶体

B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形

第三章 晶体结构与性质

第 1 页 共 8 页 第三章 晶体结构与性质 自我检测

一、选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分。每小题有1个选项符合题意)

1.含有非极性键的离子化合物是 ( )

A.C2H2 B.Na2O2 C.(NH4)2S D.CaC2

2.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是 ( )

A.金刚石,晶体硅,二氧化硅,碳化硅

B.Cl4>CBr4>CCl4>CH4

C.MgO>H20>02>N2

D.金刚石>生铁>纯铁>钠

3.有下列两组命题

A组 B组

Ⅰ.H—I键键能大于H—Cl键键能 ①HI比HCI稳定

Ⅱ.H—I键键能小于H—C1键键能 ②HCl比HI稳定

Ⅲ.HI分子间作用力大于HCl分子间作用力 ③HI沸点比HCl高

Ⅳ.HI分子间作用力小于HCl分子间作用力 ④HI沸点比HCl低

B组中命题正确,且能用A组命题加以正确解释的是( )

A.Ⅰ① B.Ⅱ② C.Ⅲ③ D.Ⅳ④ 第 2 页 共 8 页 4.据报道,科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60,试推测出该物质不可能具有的性质是( )

A.N60易溶于水 B.稳定性,N60

C.等物质的量分解吸收的热量N60>N2 D.熔点N60

5.下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)( )

A.124 g P4含有p—P键的个数为4NA

B.12 g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA

C.12 g金刚石中含有C—C键的个数为2NA

D.60gSi02中含Si—O键的个数为2NA

6.某固体仅由一种元素组成,其密度为5g·cm-3。用 x射线研究该固体的结构表明:在棱长为1×10-7cm的立方体中含有20个原子,则此元素的相对原子质量最接近( )

2016-2017年高中化学 第三章 晶体结构与性质 3.4 离子晶体(第2课时)离子晶体(2)新人教版选修3

第三章 晶体结构与性质 第四节 离子晶体

第2课时 离子晶体(2)

知识归纳

1.晶格能的概念:离子晶体的晶格能是____________________________________释放的能量。晶格能通常取______,单位______。反映离子晶体______的数据。

2.晶格能的作用:晶格能越大,形成的离子晶体越______,而且熔点______,硬度______。

3.影响晶格能大小的因素:离子所带电荷数越多,晶格能______;离子半径越小,晶格能______。

【答案】1.气态离子形成1 mol离子晶体 正值 kJ·mol-1 稳定性

2.稳定 越高 越大

3.越大 越大

知识重点

晶格能与共价键键能的比较

晶格能 共价键键能

基本

含义 气态阴、阳离子结合成1 mol离子晶体时所放出的能量,常用单位为kJ·mol−1 在101.3 kPa、298 K下,将 1 mol AB(g)分子中的共价键拆开,生成气态原子A和B所吸收的能量,常用单位为kJ·mol−1

主要

应用 描述离子晶体的稳定性,晶格能越大,晶体越稳定 描述共价键的稳定性,键能越大,含共价键的分子或原子团越稳定

影响

因素 其他条件相同时,阴、阳离子之间的核间距越小,晶格能越大;阴、阳离子电荷数越大,晶格能越大 其他条件相同时,原子半径越小,键能越大;共用电子对数越多,键能越大

下列有关晶格能的叙述正确的是

A.晶格能是气态原子形成1摩尔离子晶体释放的能量

B.晶格能通常取正值,但有时也取负值

C.晶格能越大,形成的离子晶体越稳定

D.晶格能越大,物质的硬度反而越小

【解析】晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体时所释放的能量,晶格能取正值,且晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。

【答案】C

好题

1.下列说法不正确的是

A.离子晶体的晶格能越大离子键越强

B.阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多

超分子化合物(4-ApyH)3(PMo12O40)的合成、晶体结构及性质

第37卷第3期 2013年5月 江西师范大学学报(自然科学版) Journal of Jiangxi Normal University(Natural Science) V01.37 No.3 Mav 2013 文章编号:1000-5862(2013)03-0294-06 超分子化合物(4-ApyH)3(PMol2 040)的合成、 晶体结构及性质 王小兵,卢文贯 (韶关学院化学系,广东韶关512005) 摘要:以kegsin型的磷钼酸(H。PMo。 O柏)、4-氨基吡啶(4一Apy)为原料,在水热条件下合成了一种新的超 分子化合物(4一ApyH),(PMo 0 ).通过元素分析、红外光谱和单晶X一射线衍射等确定了该化合物的组 成和结构.单晶结构解析表明:该化合物是通过(PMo :04o) 多酸阴离子和质子化的4.氨基吡啶阳离子 (4-ApyH )之间的静电引力与广泛的氢键作用形成的3维超分子结构,同时也对该化合物的电化学性质 及光催化活性进行了研究. 关键词:多金属氧酸盐;超分子化合物;晶体结构;电化学;光催化 中图分类号:0 614 文献标志码:A 0 引言 多金属氧酸盐(polyoxometalate,POM)是一类表 面富氧的多金属氧簇,它可以与无机分子、有机分 子、离子等结合成结构新颖、性能独特的超分子配位 化合物,在催化、电化学 ¨]、医药 、磁化学 ]、 光化学_l。。等领域已显示出了较好的应用前景.目 前,通过多金属氧酸盐构筑块来构筑无机一有机超分 子化合物的方法主要有2种:一是多金属氧酸盐阴 离子不参与配合物主体骨架的构成,在配合物的形 成过程中只作为抗衡阴离子 ,“ ;二是表面富氧的 多金属氧酸盐阴离子的端基氧与金属离子配位,参 与了配合物骨架的构成¨ .4一氨基吡啶(4一Apy)具 有霄共轭体系,给电子能力强,并且吡啶环上的氮 原子容易被质子化,因此可以通过静电引力、氢键等 作用力与多金属氧酸盐阴离子形成有机.无机杂化 的电荷转移超分子化合物 "J.本文以keggin型的 磷钼酸(H PMo, O加)作为无机构筑块,与质子化的 4一氨基吡啶阳离子(4一ApyH )之问通过静电引力和 氢键作用自组装得到了一种未见文献报道的有机. 无机杂化超分子化合物(4-ApyH) (PMo。:O∞),对 其组成和结构进行了表征,并研究了该化合物的电 化学以及光催化性质. 1 实验部分 1.1试剂与仪器 所需实验药品均为从经销商处购得的分析纯试 剂,未作进一步的纯化处理.Vafio EL CHNS.O元素 分析仪;Bruker D8 ADVANCE粉末衍射仪;Perkin— Elmer Spectrum BX型FTr.IR红外光谱仪(400~ 4 000 em~,KBr压片法);循环伏安测试采用上海 辰华CHI660B电化学工作站,测试采用3电极体 系,标题化合物修饰的碳糊电极作为工作电极,饱和 甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂电极作为对电极; 紫外光谱采用GBC-916型紫外分光光度计测定. 1.2(4一ApyH)3(PMol2O柚)的合成 将0.037 6 g(0.4 mmo1)4一氨基吡啶(4-Apy)、 0.182 5 g(0.1 mmo1)磷钼酸(H3PMol2O40)、 0.067 9 g(o.4 retoo1)AgNO3溶于10 mL水后,于 25 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中,经 140℃晶化6 d后,自然冷却至室温后析出红棕色块 状晶体,产率约为71%(按Mo计算).元素分析, cl5H2lMol2N6O40P,计算值/%:c,8.55;H,1.O0; N,3.99;测定值/%:c,8.51;H,1.12;N 4.04.主要 的红外吸收峰(KBr压片):3 300(w),3 096(W), 收稿日期:2013-03-01 基金项目:国家自然科学基金(21071099)和韶关学院科研基金(2011-3)资助项目. 通信作者:卢文贯(1965一),男,广东始兴人,教授,

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