高考专题物质结构与性质第三节晶体的结构与性质考点二　分子的空间结构讲义高三化学一轮复习.docxVIP

高考专题：选修三物质结构与性质

第三节晶体结构与性质

[考纲要求]

1．了解晶胞概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关的计算。

2．了解晶体类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。

3．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

4．了解分子晶体结构与性质关系。

5．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；了解金属晶体常见的堆积方式。

6．理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

7．了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。

考点二分子的空间结构

[要点细化]

1．常见晶体结构模型

(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)

①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有2mol。

②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。

(2)分子晶体

①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。

(3)离子晶体

①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。

②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。

③CaF2型：晶体中，F－的配位数为4，Ca2＋的配位数为8，晶胞中含4个Ca2＋，含8个F－。

(4)石墨晶体

①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力。

②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。

③每层中存在σ键和π键，还有金属键，C—C的键长比金刚石的C—C键长短，熔点比金刚石的高，能导电。

(5)金属晶体的四种堆积模型分析

堆积模型

简单立

方堆积

体心立

方堆积

六方最

密堆积

面心立方

最密堆积

晶胞

配位数

6

8

12

12

原子半径(r)

和晶胞边长

(a)的关系

2r＝a

2r＝eq\f(\r(3)a,2)

2r＝eq\f(\r(2)a,2)

一个晶胞内

原子数目

1

2

2

4

常见金属

Po

Na、K、Fe

Mg、Zn、Ti

Cu、Ag、Au

[温馨提示]

金属晶胞中原子空间利用率的计算：

空间利用率＝eq\f(球体积,晶胞体积)×100%，球体积为金属原子的总体积。

(1)简单立方堆积

如图所示，设原子半径为r，则立方体的棱长为________，V球＝________，V晶胞＝________，空间利用率＝______________。

答案2req\f(4,3)πr38r352%

(2)体心立方堆积

如图所示，设原子半径为r，则体对角线c为________，面对角线b为________(用a表示)，a＝________(用r表示)，空间利用率为________。

[解析]由(4r)2＝a2＋b2，得a＝eq\f(4,\r(3))r,1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,?\f(4,\r(3))r?3)×100%≈68%。答案4req\r(2)aeq\f(4,\r(3))r68%

(3)六方最密堆积

如图所示，设原子半径为r，则棱长为________(用r表示，下同)，底面面积S＝________，h＝________，V晶胞＝________，空间利用率＝________。

[解析]底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×eq\r(3)r，h＝eq\f(2\r(6),3)r，V晶胞＝S×2h＝2eq\r(3)r2×2×eq\f(2\r(6),3)r＝8eq\r(2)r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%。答案2r2eq\r(3)r2eq\f(2\r(6)r,3)8eq\r(2)r374%

(4)面心立方最密堆积

如图所示，设原子半径为r，则面对角线为________(用r表示)，a＝________(用r表示)，

V晶胞＝________(用r表示)，空间利用率＝__________。

[解析]原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq\r(2)r，V晶胞＝a3＝(