高中化学选修3-第三章晶体结构与性质--讲义及习题

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

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，每个晶胞占1/8

②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4

③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2

④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）

（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+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CO

2构成立方体且再在6个面的中心又各占据1个

CO

2。在每个

CO

2

周围等距离（a，a为立方体棱长）最近的CO

2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1:2

SiO2

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）=1:2

石墨

晶体

层内存在共价键、金属键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、

金属晶体、分子晶体的特征。在层内，每个C与3个C形成C-C键，

采取SP2杂化构成正六边形，键长相等，键角均为120°；在晶体中，

每个C参与了3条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，每

个正六边形平均只占6*1/3=2个C，C原子个数与C-C键数之比为2:3

【分章节习题】

第一节晶体的常识

[基础训练]

1.晶体与非晶体的严格判别可采用 ( )

A. 有否自范性

B.有否各向同性

C.有否固定熔点

D.有否周期性结构

2.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图1所示(其中前后两面心上的B原子未

能画出)，晶体中A、B、C的中原子个数之比依次为( )

A.1:3:1

B.2:3:1

C.2:2:1

D.1:3:3

图1 图2 图3