新教材 人教版高中化学选择性必修2 第三章 晶体结构与性质 学案(知识点考点精讲及配套习题)
高中化学选择性必修二 第3章第2节 共价晶体学案下学期(解析版)
第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体第一课时 分子晶体1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。
2.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性。
教学重点：共价晶体的结构特点与性质之间的关系 教学难点：共价晶体的结构特点与性质之间的关系一、共价晶体 1.常见晶体的结构分析(1)金刚石晶体①在晶体中每个碳原子以 个共价单键与相邻的 个碳原子相结合，成为正四面体。
①晶体中C-C-C 夹角为 ，碳原子采取了 杂化。
①最小环上有 个碳原子。
①晶体中碳原子个数与C-C 键数之比为 。
①在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为 。
(2) 二氧化硅晶体.晶胞中粒子数目的计算(以金属铜为例):在铜的晶胞结构中,铜原子不全属于该晶胞,按均摊原则,金属铜的一个晶胞的原子数=8×18+6×12=4。
结合下图,钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。
钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图①每个硅原子与相邻的个氧原子以共价键相结合构成结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。
晶体中Si原子与O原子个数比为。
①每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与个Si原子成键，最小的环是元环。
①每个最小的环实际拥有的硅原子为，氧原子数为。
①1molSiO2晶体中含Si—O键数目为，在SiO2晶体中Si、O原子均采取杂化。
①SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
【小结】一、共价晶体1、共价晶体的概念：2、组成微粒：3、微粒间的作用力：4、分类：5、共价晶体的通性①熔点。
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。
②硬度。
③一般不导电，但晶体硅是半导体。
④难溶于一般溶剂。
【思考·讨论】(1)SiO2是二氧化硅的分子式吗？(2)观察对比晶体硅、碳化硅、二氧化硅的晶胞，并总结结构特征。
2021新教材高中化学第三章晶体结构与性质2分子晶体与共价晶体课件 人教版选择性必修2
[基础•初探]
［微思考］为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？
冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键,冰晶体主要是水分子 依靠氢键而形成的。由于氢键具有一定的方向性，每个水分子与周围4个 水分子结合,4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。这样， 每个水分子中的氧原子周围都有4个氢原子，氧原子与其中的2个氢原子通 过共价键结合，因此它们之间的距离较近一些 ，而与另外2个属于其他水 分子的氢原子靠氢键结合在一起。在这种排列中,分子的间距比较大，留有 相当大的空隙，比较松散。因此，液态水变成固态水，即水凝固成冰雪、 霜时，密度变小。
(2)SiO2是二氧化硅的分子式吗？
答案：(1)不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共 价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有 共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空 间网状结构的晶体才是原子晶体。
(2)二氧化硅为原子晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si 与O的最简个数比，而不是分子式。
[整理•提升]
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， 其熔、沸点越高。如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。 ④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如
⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加， 熔、沸点升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
课程目标
1.借助分子晶体、共价晶体等模型认识晶体的结构特点。 2.能从范德华力、氢键的角度分析、理解分子晶体的物理性 质。 3.学会比较晶体的熔、沸点。
人教版高中化学选择性必修第2册 第三章 晶体结构与性质本章总结3
构建·知识网络
总结·专题提升
典练·素养提升
对话·命题专家
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第三章 晶体结构与性质
晶 体 结 构 与 性 质晶 体晶 体 的 分 类金离属子晶晶体体12345123良定 构微 物实定 构 微好义 成粒 理例义 成 粒的： 晶间 性：： 晶 间延金 体的 质固通 体 的展属 的相 ：态过 的 相性原 微互 熔金离 微 互、子 粒作 点属子 粒 作导通 ：用 相单键 ： 用电过 金力 差质结 阴 ：性金 属： 较、合 离 离、属 阳金 大合而 子 子导键 离属 ，金形 和 键热结 子键 硬成 阳性合 和度的 离而 自相晶 子形 由差体成 电较的 子大晶，体有
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第三章 晶体结构与性质
3．金属晶胞中原子空间利用率的计算 空间利用率＝晶球胞体体积积×100%＝VV晶球胞×100%，球体积为金属原子的 总体积。 其中球体积(或晶胞的粒子)体积＝n×43πr3(r 为金属晶胞中球的原子 半径)。
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第三章 晶体结构与性质
②非长方体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如图所示的 正三棱柱形晶胞中：
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2．晶体密度及微粒间距离的计算
第三章 晶体结构与性质
构建·知识网络
晶
体
结
配合物一定含配位键 有配位键不一定是配合物
构 与性 质晶体配位键和配合物配 配合 合物 物的 的形 构成 成硫 银 铁酸 氨 离铜 溶 子溶 液 的液 的 检中 形 验加 成氨水
人教版高中化学选择性必修第2册 第3章 晶体结构与性质 第2节 分子晶体与共价晶体
和 2 个Si原子形成 2 个共价键,晶体中Si原子与O原子
个数比为 1∶2 。
③最小环上有 12 个原子,包括 6 个O原子和 6 个
Si原子。
(2)二氧化硅的用途。
二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和
光导纤维的原料。
3.共价晶体的结构特点。
C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,可用
“SiO2”来表示石英的组成
D.在晶体中存在石英分子,故能叫分子式
答案:D
解析:晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构,其中有
一个位于正四面体的中心,另外四个位于四面体的顶角,故
SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子,而每个氧原子
周围有两个硅原子,在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为
越 短 ,键能越 大 ,晶体的熔点越 高 。
5.共价晶体与物质的类别。
物质种类
实例
某些
晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、灰
锡等
单质
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼
某些非金属化合物
(BN)、二氧化硅(SiO2)等
预习检测
1.下列物质中,属于分子晶体的是(
)。
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 ⑤磷酸
则不溶于苯和CCl4中。
2.分子晶体熔、沸点的比较规律。
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体,比一般的分子晶
体的熔、沸点高,如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分
子间可以形成氢键,所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质
的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似,分子之间不含氢键而只利用范德华力
新教材 高中化学 选择性必修2 第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
几何外形
晶体与非晶体的本质差异
自范性
微观结构
晶体
有
原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体
无
原子排列相对无序
2.晶体的特征
（1） 自范性a.定义：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现规则的_____________，这称为晶体的_________。非晶态物质没有这个特性。b.形成条件：晶体_____________适当。c.本质原因：晶体中粒子在___________里呈现_________的_______排列。
3.具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
4.晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
三、晶胞
1.概念晶胞是晶体结构的___________。
基本单元
2.结构常规的晶胞都是_____________，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“___________”而成的。
平行六面体
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科Байду номын сангаас方法
对固体进行 射线衍射实验
关于晶体与非晶体的认识误区
1.同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体 和非晶体 。
2.有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
二、晶体与非晶体
3.获得晶体的三条途径
（1） _________物质凝固；
熔融态
（2） _______物质冷却不经液态直接凝固（_______）；
气态
凝华
（3） _______从溶液中析出。
22人教版高中化学新教材选择性必修2--第三章 晶体结构与性质章末总结
件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为
pm 、 pm 、 pm ， = = =
90∘ 。氨硼烷的 2 × 2 × 2 超晶胞结构如
图所示。
62
A ×10−30
氨硼烷晶体的密度ρ=____________
g ⋅ cm−3 （列出计算式，设 A 为阿伏加
德罗常数的值）。
[解析] 在氨硼烷的 2 × 2 × 2 的超晶胞结构中，共有16个 NH3 PH3 分子，晶
LiFePO4 的晶胞中，小球表示的原子为 Li+ ，一个晶胞中 Li+ 的个数为 8 ×
1
8
1
2
1
4
+ 4 × + 4 × = 4 ，所以一个晶胞中含有4个 LiFePO4 单元。图 (b) 中每
1
+
个晶胞含有 Li 个数为 8 ×
8
中 Li+ 数目之比为 1: (1 − )
1
+3× +3
2
13
=
，解得൞
=
13
16
3，
16
3. （2020课标Ⅱ，35节选）
（3） CaTiO3 的晶胞如图 (a) 所示，其组成元素的电负性大小顺序是
O > Ti > Ca
离子键
____________；金属离子与氧离子间的作用力为________，
Ca2+ 的配位数
12
是____。
[解析] 元素的非金属性越强，电负性越大，所以 Ca 、 Ti 、 O 三种元素中，
体中就存在如下图所示的缺陷:一个 Ni2+ 空缺,另有两个 Ni2+ 被两个 Ni3+ 取
人教版高中化学选择性必修二第3章晶体结构与性质第2节分子晶体与共价晶体课件
单质
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼
某些非金属化合物
(BN)、二氧化硅(SiO2)等
微判断(1)具有共价键的晶体都是共价晶体。( × )
(2)一般来说,共价晶体中,共价键越强,熔点越高。( √ )
(3)共价晶体的化学式表示其分子组成。( × )
微训练 下列关于共价晶体的说法正确的是(
结合形成共价键三维骨架结构。
(3)最小碳环由 6 个碳原子构成。
微思考3以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶
体有哪些不同?
提示:①构成粒子不同,共价晶体中构成粒子是原子,不是分
子。②构成粒子间的相互作用不同,共价晶体中存在的是共
价键,而不是分子间作用力。
2.二氧化硅晶体。
(1)二氧化硅的结构。
子计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端技术中。砷化镓晶体
的晶胞结构如图所示。
(1)砷化镓属于哪一种类型的晶体?
提示:共价晶体。
(2)砷化镓与氮化硼属于同种晶体类型。则两种晶体中熔点
较高的是哪一种?你的理由是什么?
提示:BN 两者均为共价晶体,B—N的键长比Ga—As的键
长短,B—N的键能大。
归纳总结
知概览
一、分子晶体
1.定义:
只含分子的晶体称为分子晶体。分子晶体中相邻的分子间
靠 分子间作用力 相互吸引。
2.物理特性:
(1)分子晶体的熔点 低 ,硬度 小 。
(2)一般是绝缘体,熔融状态也不导电。
(3)溶解性通常符合“相似相溶”规律。
3.常见分子晶体及物质类别:
物质种类
所有非金属氢化物
部分非金属单质
)。
A.凡是由原子构成的晶体都是共价晶体
新人教版高中化学选择性必修二：第三章晶体结构与性质【1】
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第三章 晶体结构与性质
第三章 晶体结构与性质
第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
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第三章 晶体结构与性质
素养目标
学法指导
1.认识物质的聚集状态会影响物质的性质， 通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材
1. 通 过 实 例 列 举 ， 讨 论 总
分子晶体
及微粒间的作用对比，判断晶体类
共价晶体
型，各种物质熔沸点高低及其他物
金属键与金属晶体 理性质比较
离子晶体
③金属晶体及其他晶体的相关计算
过渡晶体与混合型晶体 ④配合物的组成及空间结构、构成
配合物
原理
超分子
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第三章 晶体结构与性质
微思考 具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗？
【答案】不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在人力作用 下形成的有规则几何外形的固体不是晶体，如玻璃、塑料等相关制品
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第三章晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识.............................................................................. - 1 - 第二节分子晶体与共价晶体.............................................................................................. - 10 - 第三节金属晶体与离子晶体.............................................................................................. - 21 - 第四节配合物与超分子...................................................................................................... - 33 -第一节物质的聚集状态与晶体的常识一、物质的聚集状态1．组成物质的微粒20世纪初，通过X射线衍射，许多常见的晶体中并无分子，如NaCl、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种________等。
2．聚集状态有晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的________、________等。
二、晶体与非晶体1．晶体概念具有规则的________的固体，叫晶体。
如：NaCl晶体，I2晶体……；不具有规则的________的固体，叫非晶体(又称玻璃体)。
2．获得晶体的三条途径(1)________物质凝固。
(2)________物质冷却不经液态直接凝固(________)。
(3)________从溶液中析出。
3．晶体的特征(1)自范性a．定义：在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现规则的____________，这称为晶体的________。
非晶态物质没有这个特性。
b．形成条件：晶体____________适当。
c．本质原因：晶体中粒子在__________里呈现__________的__________排列。
(2)晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质即________。
(3)晶体的________固定。
(4)外形和内部质点的高度________。
(5)晶体的外形和内部结构都具有特有的________。
三、晶胞1．概念晶胞是晶体中最小的____________。
2．结构晶胞一般都是____________，晶体是由无数晶胞“____________”而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间无任何________。
(2)并置：所有晶胞都是________排列的，取向________。
(3)所有晶胞的________及内部的原子________及几何排列是完全相同的。
3．一个晶胞平均占有的原子数：四、晶体结构的测定1．测定方法：测定晶体结构最常用的仪器是________________。
2．测定结果通过对乙酸晶体进行测定，可以得出乙酸晶胞，每个晶胞中含有________个乙酸分子，并可通过计算分析，确定________和________，从而得出分子的空间结构。
一、1．金属2．塑晶态液晶态二、1．几何外形几何外形2．熔融态气态凝华溶质3．多面体外形自范性生长的速率微观空间周期性有序各向异性熔点有序性对称性三、1．结构重复单元2．平行六面体无隙并置间隙平行相同形状种类3．84 2四、1．X射线衍射仪2．4键长键角[即时性自测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)晶体有自范性但其微粒排列无序。
()(2)晶体具有各向同性，非晶体也具有各向异性。
()(3)晶体有固定的熔点。
()(4)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。
()(5)粉末状的固体也有可能是晶体。
()(6)晶胞是晶体的最小的结构重复单元。
()(7)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。
()(8)晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞。
()(9)已知晶胞的组成就可推知晶体的组成。
()(10)由晶胞构成的晶体，其化学式表示一个分子中原子的数目。
()2．我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体；而同样透明的玻璃却是非晶体。
下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是() A．是否是具有规则几何外形的固体B．是否是具有固定组成的物质C．是否是具有固定熔点D．内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列3．下列途径不能得到晶体的是()A．熔融态物质快速冷却B．熔融态物质凝固C．气态物质凝华D．溶质从溶液中析出4．如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是()A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则的几何外形的晶体B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点D．二者的X-射线图谱是相同的5．元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。
元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。
X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中，X离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
即时性自测1．(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√(7)×(8)×(9)√(10)×2．解析：有规则几何外形或美观对称的固体不一定都是晶体，如玻璃；具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也具有固定的组成。
晶体和非晶体的本质区别在于微观结构不同。
答案：D3．解析：得到晶体的三个途径是：(1)溶质从溶液中析出；(2)气态物质凝华；它与N3－形成的晶体结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_____________________________________________________________________ _______________________________________________________________。
(2)该晶体中X n＋离子中n＝___________________________________________________________________。
(3)X元素的原子序数是___________________________________________________________________。
(4)晶体中每个N3－被______个等距离的X n＋离子包围。
例2解析：(1)X n＋位于晶胞的棱上，其数目为12×14＝3个，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×18＝1，故其个数比为3:1。
(2)由晶体的化学式X3N知X所带的电荷数为1。
(3)因为K、L、M三个电子层充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29。
(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个X＋在上、下、左、右、前、后包围。
答案：(1)3:1(2)1(3)29(4)6[提升2]如图所示的甲、乙、丙三种晶体：试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)：________；乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________；丙晶体中每个D周围结合E的个数是________。
提升2解析：X位于立方体体心，该晶胞中含有1个X，Y位于顶角，该晶胞中Y的个数＝4×18＝12，则该晶胞中X、Y的个数之比是2:1，又X为阳离子，所以甲晶体的化学式为X2Y；乙晶胞中A的个数＝8×18＝1，B的个数＝6×12＝3，C的个数为1，所以乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比为1:3:1；丙晶体中每个D周围结合E的个数是8。
答案：X2Y1:3:18[关键能力]晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定1．晶体化学式含义一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
2．均摊法确定晶胞中粒子的个数如晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有1n属于这个晶胞。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。
(2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。
(3)晶胞中粒子数目的计算要先根据具体情况分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有，然后运用均摊法具体计算。
如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点碳原子被三个六边形共有，每个六边形占有该原子的1/3，则每个六元环占有的碳原子数为6×13＝2，如下图所示：晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比，由晶胞构成的晶体，其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。
形成性自评1．下列途径不能得到晶体的是()A．熔融态SiO2快速冷却B．熔融态SiO2热液缓慢冷却C．FeCl3蒸气冷凝D．CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却2．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3．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；又如石墨与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的1/104。
晶体的各向异性主要表现在()①硬度②导热性③导电性④光学性质A．①③B．②④C．①②③D．①②③④4．铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构如图所示。
Pb4＋处于立方晶胞顶角，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞面心，则该化合物的化学式为() A．BaPbO3B．BaPb2O3C．BaPbO D．BaPbO45．下图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm。
N A为阿伏加德罗常数，CsCl的相对分子质量用M表示，则CsCl晶体的密度为()A.8MN A·a3 B.6M N A·a3C.4MN A·a3 D.MN A·a36．科学家把C60和K掺杂在一起制造出的物质具有超导性能，其晶胞结构如图所示。
该物质中K和C60的个数之比为()A．1:1 B．2:1C．3:1 D．4:17．钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图所示。
研究发现，此高温超导体中的Cu元素有两种价态，分别为＋2和＋3，Y元素的化合价为＋3，Ba元素的化合价为＋2。
(1)该物质的化学式为____________。
(2)该物质中Cu2＋与Cu3＋的个数比为________。
形成性自评1．解析：晶体呈现自范性是需要一定条件的，即晶体生长的速率要适当。
熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，热液缓慢冷却则形成水晶。