1、化學總復習化學總復習晶晶 體體 結結 構構一、基礎知識回顧一、基礎知識回顧（一）晶體的概念及性質（一）晶體的概念及性質晶體晶體決定晶體物理性質的因素是什么決定晶體物理性質的因素是什么?通過結晶得到的具有規則幾何外形的通過結晶得到的具有規則幾何外形的固體叫晶體。固體叫晶體。晶體中的微粒按一定的晶體中的微粒按一定的規則規則排列排列。有固定的熔點有固定的熔點構成晶體微粒之間的結合力。構成晶體微粒之間的結合力。結合力越強，晶體的結合力越強，晶體的熔沸點熔沸點越高，晶越高，晶體的體的硬度硬度越大。越大。（二）微粒間的作用力（二）微粒間的作用力化學鍵：化學鍵：分子間作用力分子間作用力相鄰原子之間強烈的相互

2、作用。相鄰原子之間強烈的相互作用。（1）離子鍵）離子鍵（2）共價鍵）共價鍵（3）金屬鍵）金屬鍵概念？概念？ 影響因素？影響因素？如何判斷離子鍵的存在？如何判斷離子鍵的存在？概念？概念？ 類型？類型？如何判斷共價鍵的強弱？如何判斷共價鍵的強弱？影響因素？影響因素？概念？概念？ 影響因素？影響因素？如何認識分子間作用力和共價鍵？如何認識分子間作用力和共價鍵？分子間作用力（范德瓦耳斯力）分子間作用力（范德瓦耳斯力）實質不同實質不同 分子間作用力是分子間作用力是分子之間分子之間的作用力的作用力 共價鍵是共價鍵是分子內部分子內部原子之間的作用力。原子之間的作用力。 強度不同強度不同能量較小，一般幾個到數

3、十個能量較小，一般幾個到數十個KJ/molKJ/mol； 共價鍵一般共價鍵一般120-800120-800KJ/molKJ/mol。 對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔沸點也就越高。大，分子間作用力越大，物質的熔沸點也就越高。 分子間作用力對物質性質的影響規律分子間作用力對物質性質的影響規律氫氫 鍵鍵共價型分子中八電子穩定結構的判斷共價型分子中八電子穩定結構的判斷1 1、分子中若含有氫元素，則、分子中若含有氫元素，則氫原子氫原子不能滿足最外不能滿足最外層層8 8電子穩定結構。電子穩定結構。2 2、若某元素、若某元素化合

4、價化合價絕對值絕對值與其原子與其原子最外層電子最外層電子數數之和等于之和等于8 8，則該元素的原子滿足，則該元素的原子滿足8 8電子穩定結電子穩定結構；否則不滿足。構；否則不滿足。（三）四種晶體的比較（三）四種晶體的比較離子晶體離子晶體1、離子、離子間通過間通過離子鍵離子鍵結合而成的晶體。結合而成的晶體。2、離子晶體的特點、離子晶體的特點無單個分子存在；無單個分子存在；NaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸點較高，硬度較大，難壓縮熔沸點較高，硬度較大，難壓縮,但質地較脆但質地較脆.水溶液或者熔融狀態下均導電。水溶液或者熔融狀態下均導電。3、哪些物質屬于離子晶體？、哪些物質屬于離子晶體？強堿、

5、部分金屬氧化物、大部分鹽類。強堿、部分金屬氧化物、大部分鹽類。分子晶體分子晶體1、分子間通過、分子間通過分子間作用力分子間作用力結合成的晶體。結合成的晶體。2、分子晶體的特點、分子晶體的特點有單個分子存在；化學式就是分子式。有單個分子存在；化學式就是分子式。熔沸點較低，硬度較小，易升華。熔沸點較低，硬度較小，易升華。3、哪些物質可以形成分子晶體？、哪些物質可以形成分子晶體？ 鹵素、氧氣、等多數非金屬單質、稀有鹵素、氧氣、等多數非金屬單質、稀有氣體、非金屬氫化物、多數非金屬氧化物、氣體、非金屬氫化物、多數非金屬氧化物、酸、多數有機物等。酸、多數有機物等。原子晶體原子晶體1、原子間通過共價鍵結合成

6、的具有、原子間通過共價鍵結合成的具有空間網空間網狀結構狀結構的晶體。的晶體。2、原子晶體的特點、原子晶體的特點3、哪些物質屬于原子晶體、哪些物質屬于原子晶體金剛石、單晶硅、碳化硅、二氧化硅等。金剛石、單晶硅、碳化硅、二氧化硅等。熔沸點很高，硬度很大，難溶于一般溶劑。熔沸點很高，硬度很大，難溶于一般溶劑。晶體類型晶體類型 離子晶體離子晶體 原子晶體原子晶體 分子晶體分子晶體 金屬晶體金屬晶體概念概念 離子間離子鍵離子間離子鍵 原子間共價鍵原子間共價鍵 分子間分子力分子間分子力 金屬離子和金屬離子和e金屬鍵金屬鍵晶體質點晶體質點 陰、陽離子陰、陽離子 原子原子 分子分子 金屬離子原子和金屬離子原子

7、和e作用力作用力 離子鍵離子鍵 共價鍵共價鍵 分子間力分子間力 金屬鍵金屬鍵物理性質物理性質熔沸點熔沸點 較高較高 最高最高 很低很低 一般高少數低一般高少數低硬度硬度 較硬較硬 最硬最硬 硬度小硬度小 多數硬少數軟多數硬少數軟溶解性溶解性 易溶于水易溶于水 難溶任何溶劑難溶任何溶劑 相似相溶相似相溶 難溶難溶導電性導電性 溶、熔可溶、熔可 硅、石墨可硅、石墨可 部分水溶液可部分水溶液可 固、熔可固、熔可實例實例 鹽鹽MOH MO C Si SiO2 SiC HX XOn HXOn 金屬或合金金屬或合金四種晶體的比較四種晶體的比較（四）晶體類型的判斷（四）晶體類型的判斷從物質的分類上判斷：從物

8、質的分類上判斷：從性質上判斷：從性質上判斷：固態時不導電熔融狀態時能導電：固態時不導電熔融狀態時能導電：離子晶體；離子晶體；固態時導電熔融狀態時也導電：固態時導電熔融狀態時也導電：金屬晶體及石墨；金屬晶體及石墨；固態時不導電熔融狀態時也不導電：固態時不導電熔融狀態時也不導電：分子晶體、原子晶體分子晶體、原子晶體。 高高：原子晶體；：原子晶體；中中：離子晶體；：離子晶體；低低：分子晶體：分子晶體離子晶體離子晶體：強堿、大多數鹽類、活潑金屬氧化物；：強堿、大多數鹽類、活潑金屬氧化物；分子晶體分子晶體：大多數非金屬單質（金剛石、石墨、晶體硅、晶：大多數非金屬單質（金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外）及

9、氧化物（體硼除外）及氧化物（ SiO2除外），所有的酸及非金屬氫化除外），所有的酸及非金屬氫化物，大多數有機物等。物，大多數有機物等。原子晶體原子晶體：金剛石、晶體硅、晶體硼、：金剛石、晶體硅、晶體硼、SiO2、SiC、BN等等金屬晶體金屬晶體：金屬單質（液態：金屬單質（液態Hg除外）及合金除外）及合金熔沸點和硬度熔沸點和硬度物質的導電性物質的導電性（五）晶體化學基礎（五）晶體化學基礎每個晶體是由無數個晶胞連在一起形成的，故晶胞的結每個晶體是由無數個晶胞連在一起形成的，故晶胞的結構反映了晶體的結構，所以對于某些晶體我們就可以通過研構反映了晶體的結構，所以對于某些晶體我們就可以通過研究晶胞結構來

10、研究晶體結構。究晶胞結構來研究晶體結構。 晶胞晶胞從晶體中從晶體中“截取截取”出來的具有代表性的最小部分出來的具有代表性的最小部分。 （晶體中的最小重復單元）（晶體中的最小重復單元）三種典型立方晶體結構均攤法是指每個圖形平均擁有的粒子數目是指每個圖形平均擁有的粒子數目如某個粒子為如某個粒子為n個圖形（晶胞）所共有個圖形（晶胞）所共有，則該粒子有，則該粒子有1/n屬于一個圖形。屬于一個圖形。（1）長方體（正方體）：）長方體（正方體）：位于晶胞位于晶胞頂點頂點的微粒，實際提供給晶胞的只有的微粒，實際提供給晶胞的只有1/81/8；位于晶胞位于晶胞棱上棱上的微粒，實際提供給晶胞的只有的微粒，實際提供給

11、晶胞的只有1/41/4；位于晶胞位于晶胞面心面心的微粒，實際提供給晶胞的只有的微粒，實際提供給晶胞的只有1/21/2；位于晶胞位于晶胞中心中心的微粒，實際提供給晶體的是的微粒，實際提供給晶體的是1 1。（2）非長方體（非正方體）：）非長方體（非正方體）：視具體情況分析。視具體情況分析。如：石墨石墨平均每個碳原子對六邊形的貢獻是平均每個碳原子對六邊形的貢獻是：1/31/3二、晶體常見題型二、晶體常見題型C例例1（西安市競賽題）右圖所示晶體結（西安市競賽題）右圖所示晶體結構是一種具有優良的壓電、鐵電、電構是一種具有優良的壓電、鐵電、電光等功能的晶體材料的最小結構單元光等功能的晶體材料的最小結構單元

12、（晶胞）。晶體內與每個（晶胞）。晶體內與每個“Ti”緊鄰的緊鄰的氧原子數和這種晶體材料的化學式分氧原子數和這種晶體材料的化學式分別是（各元素所帶電荷均已略去）別是（各元素所帶電荷均已略去）(A)8；BaTi8O12 (B)8；BaTi4O9(C) 6；BaTiO3 (D) 3；BaTi2O3例例2 1987年年2月，朱經武教授等發現釔鋇銅氧化物月，朱經武教授等發現釔鋇銅氧化物在在90K下具有超導性，若該化合物的晶胞結構如下具有超導性，若該化合物的晶胞結構如下圖所示，則該化合物的化學式可能為（）下圖所示，則該化合物的化學式可能為（）A.YBa2CuO7-x B. YBa2Cu2O7-x C. Y

13、Ba2Cu3O7-x D. YBa2Cu4O7-x 計算晶胞中各原子數：計算晶胞中各原子數：Y：1Ba：2Cu：81/8 +81/4 = 3C例：最近科學家發現一種由鈦原子例：最近科學家發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態團簇分子，如和碳原子構成的氣態團簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學式是（子，則它的化學式是（ ）A.TiC B.Ti6C7 C.Ti14C13 D.Ti13C14此題給出的是分子簇結構而非晶體結構，故只需數出原子的此題給出的是分子簇結構而非晶體結構，故只需數出原子的數目

14、即可。數目即可。 均攤法是研究晶體結構的常用方法，但要注意以均攤法是研究晶體結構的常用方法，但要注意以下題型：下題型： 例例11右圖為右圖為NaCl晶胞的結構示意圖。它向三晶胞的結構示意圖。它向三維空間延伸得到完美晶體。試回答：維空間延伸得到完美晶體。試回答：（1）一個）一個NaCl晶胞中有晶胞中有 個個Na，有，有個個Cl。（2）一定溫度下，用）一定溫度下，用X射線衍射法測得晶胞的射線衍射法測得晶胞的邊長為邊長為a cm，求該溫度下，求該溫度下NaCl晶體的密度。晶體的密度。（3）若）若NaCl晶體的密度為晶體的密度為g/cm3，則，則 NaCl晶晶體中體中Na與與Na十十之間的最短距離是多

15、少？之間的最短距離是多少？81/861/24112144m/VnM/V58.5 4(NAa3) 例例22右圖為右圖為NaCl晶胞結構晶胞結構,已知已知FexO晶體晶胞結構晶體晶胞結構為為NaCl型，由于晶體缺陷，型，由于晶體缺陷，x值小于值小于1。測知。測知FexO晶體晶體的密度為的密度為5.71g/cm3，晶胞邊長為，晶胞邊長為4.281010m。（1） FexO中的中的x值（精確至值（精確至0.01）為）為；（2）晶體雖的）晶體雖的Fen+分別為分別為Fe2+和和Fe3+，在在Fe2+和和Fe3+的總數中，的總數中， Fe2+所占分數所占分數（用小數表示）為（用小數表示）為；（3）此晶體的

16、化學式為）此晶體的化學式為；（4）與某個）與某個Fe2+或或Fe3+距離最近且距離相等的距離最近且距離相等的O2離離子圍成的空間幾何形狀是子圍成的空間幾何形狀是；（5）在晶體中鐵元素的離子間最短距離為）在晶體中鐵元素的離子間最短距離為 m。0.920.826正八面體正八面體3.031010Fe0.762+Fe0.163+O 例例33金晶體的最小重復單元（也稱晶胞）是面心立方金晶體的最小重復單元（也稱晶胞）是面心立方，即在立方體的，即在立方體的8 8個頂點上各有一個金原子，各個面的個頂點上各有一個金原子，各個面的面心上各有一個金原子（如圖），每個金原子被相鄰面心上各有一個金原子（如圖），每個金原

17、子被相鄰的晶胞共用。金原子的直徑為的晶胞共用。金原子的直徑為d d，用，用N NA A表示阿伏加德表示阿伏加德羅常數，羅常數，MM表示金的摩爾質量。表示金的摩爾質量。(1)(1)金晶體中每個晶胞中含有金晶體中每個晶胞中含有個金原子；個金原子；(2)(2)欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球欲計算一個晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，還應假定外，還應假定 。(3)(3)一個晶胞的體積是多少？一個晶胞的體積是多少？(4)(4)金晶體的密度是多少？金晶體的密度是多少？ 4在立方體各個面的對角線上在立方體各個面的對角線上3個金原子彼個金原子彼此兩兩相切此兩兩相切 例例1 1 C C6060

18、是碳單質家族中的新成員，已知每個碳是碳單質家族中的新成員，已知每個碳原子與其它三個碳原子相連。請根據碳的成鍵方原子與其它三個碳原子相連。請根據碳的成鍵方式計算式計算C C6060分子中存在分子中存在 _條條C CC C單鍵；單鍵； _條條C=CC=C雙鍵？雙鍵？ 分析：碳原子的成鍵方式：每個碳原子通過分析：碳原子的成鍵方式：每個碳原子通過4 4條共條共價鍵與其它原子成鍵。其成鍵方式圖為：價鍵與其它原子成鍵。其成鍵方式圖為： 由圖可以看出：每個由圖可以看出：每個C CC C單鍵為單鍵為2 2個個碳原子所擁有，故每個碳原子占有碳原子所擁有，故每個碳原子占有2 21/2=11/2=1條條C CC C

19、單鍵，分子中共有單鍵，分子中共有1 160=6060=60條條C CC C單鍵；每個單鍵；每個C=CC=C雙鍵雙鍵為為2 2個碳原子所擁有，故每個碳原子個碳原子所擁有，故每個碳原子占有占有1 11/2=1/21/2=1/2條條C=CC=C雙鍵，分子中雙鍵，分子中共有共有1/21/260=3060=30條條C=CC=C雙鍵。雙鍵。 6030 例例22 石墨晶體的層內結構如圖所示，每一層由無數石墨晶體的層內結構如圖所示，每一層由無數個正六邊形構成，則個正六邊形構成，則: :(1)(1)平均每一個正六邊形所占的碳原子數為平均每一個正六邊形所占的碳原子數為 ; ;(2)(2)石墨晶體每一層內碳原子數與

20、碳一碳化學鍵之比是石墨晶體每一層內碳原子數與碳一碳化學鍵之比是；（3 3）ngng碳原子可構成碳原子可構成個正六邊形。個正六邊形。 每個碳原子為三個正六邊形共用，每個碳原子為三個正六邊形共用， 每個正六邊形的碳原子數為每個正六邊形的碳原子數為61/3 = 22 又每個正六邊形所占的又每個正六邊形所占的CC鍵數為：鍵數為：61/2 = 3碳原子數與碳一碳化學鍵之比是碳原子數與碳一碳化學鍵之比是23232323(n/12)NA2三、常見的幾種晶體類型三、常見的幾種晶體類型CsClNaCl干冰干冰石墨石墨金剛石金剛石SiO2NaClNaCl的晶體結構的晶體結構（1 1）每個晶胞由）每個晶胞由 個小立

21、方體組成（見右圖），個小立方體組成（見右圖）， 每個小立方體的每個小立方體的 個頂點分上有個頂點分上有 個個NaNa+ +和和 個個ClCl， 它們分別位于小立方體互不相鄰的四個頂點上。它們分別位于小立方體互不相鄰的四個頂點上。（2 2）每個晶胞中含有）每個晶胞中含有NaNa+ +數目為：數目為： 8 81/81/86 61/21/24 4，含有，含有ClCl數目為：數目為：1 112121/41/44 4，故每，故每個晶胞中含有個晶胞中含有 4 4 個個“NaClNaCl”結構單元；結構單元；（3 3）晶胞中每個離子都被）晶胞中每個離子都被 個異號離子包圍（上、下、左、右、個異號離子包圍（上

22、、下、左、右、前、后），它們之間構成前、后），它們之間構成 的空間結構；的空間結構；（4 4）晶胞中每個離子周圍距離最近且等距離的同種離子有）晶胞中每個離子周圍距離最近且等距離的同種離子有 個個（1212條棱的棱心）條棱的棱心）（5 5）設晶胞的邊長為）設晶胞的邊長為dcmdcm，則晶胞中，則晶胞中NaNa+ +和和ClCl的最近距離（即的最近距離（即小立方體的邊長）為小立方體的邊長）為 cmcm，則晶胞中同種離子的最近距離為，則晶胞中同種離子的最近距離為 cmcm。8 88 84 44 4 6 6正八面體正八面體1212d/2d/2d/2d/2 連接正方體六連接正方體六個面的面心構成一個面的

23、面心構成一個正八面體。個正八面體。Na Cl Na Cl （1 1）晶胞為體心立方，每個立方體的）晶胞為體心立方，每個立方體的8 8個頂點分個頂點分 上有上有 個個CsCs+ +（或（或ClCl），體心上有），體心上有 個個ClCl（或（或CsCs+ +）（2 2）每個晶胞中含有）每個晶胞中含有CsCs數目為：數目為： ，含有，含有ClCl數目數目為：為： ，故每個晶胞中含有，故每個晶胞中含有 個個“CsClCsCl”結構單元；結構單元；（3 3）晶胞中每個離子都被）晶胞中每個離子都被 個異號離子包圍（個異號離子包圍（8 8個頂點），它們之個頂點），它們之間構成間構成 的空間結構；的空間結構；

24、（4 4）晶胞中每個離子周圍距離最近且等距離的同種離子有）晶胞中每個離子周圍距離最近且等距離的同種離子有 個，個，（上、下、左、右、前、后）它們之間構成（上、下、左、右、前、后）它們之間構成 的空間結構；的空間結構；（5 5）設晶胞的邊長為）設晶胞的邊長為dcmdcm，則晶胞中同種離子的最近距離為，則晶胞中同種離子的最近距離為 cmcm，CsCs+ +和和ClCl的最近距離（即立方體體對角線的一半）為的最近距離（即立方體體對角線的一半）為 cmcm；CsClCsCl的晶體結構的晶體結構8 81 18 81/8=11/8=11 11 18 8立方體立方體6 6正八面體正八面體d dd/2d/2在

25、每個在每個CO2周圍等距離且相距最近周圍等距離且相距最近的的CO2共有共有 個。個。在每個小立方體中平均分攤到的在每個小立方體中平均分攤到的CO2 分子數為：分子數為： 個個干冰晶體結構干冰晶體結構12(81/8 + 61/2) = 4 金剛石金剛石在金剛石晶體中，碳原子構成的最小環為非平面在金剛石晶體中，碳原子構成的最小環為非平面(與環已烷碳環相似與環已烷碳環相似鍵角為鍵角為10928，每個碳與相鄰，每個碳與相鄰 4 個碳構成正四面體、個碳構成正四面體、其中其中 n (C) : n(CC) = 1 : (4 1/2) = 1 : 2 每個碳原子被多少個六元環共用呢？每個碳原子被多少個六元環共

26、用呢？相鄰兩條相鄰兩條CC鍵可構成鍵可構成 2 個六元環，它共有個六元環，它共有 C24這種相鄰，故共被這種相鄰，故共被 2C24 = 12 個六元環共用。個六元環共用。同理，每條同理，每條CC鍵被鍵被 2C13 = 6 個六元環共用。個六元環共用。 金剛石晶胞實際上是由金剛石晶胞實際上是由 8 個相鄰的小立方體并置堆砌而成，黑體碳個相鄰的小立方體并置堆砌而成，黑體碳位于相互錯開排列的位于相互錯開排列的 4 個小立方體的重心，其余碳位于大立方體的個小立方體的重心，其余碳位于大立方體的8 個頂點和個頂點和 6 個面心。該晶體實際分攤到的碳原子數為個面心。該晶體實際分攤到的碳原子數為 (4 + 6

27、 1/2 + 8 1/8) = 8個。個。 設設CC鍵長為鍵長為 d 、晶胞邊長為、晶胞邊長為 a ，可列：，可列： 若令若令 A (0，0，0) 、，則、，則B (1/4， 1/4 ，1/4) 、C (1，1，1) ， 3a = 4d 即即 a = 4 3d / 3，AB = 3(1/4)2 = 3/4，AC = 312 = 3 ，故，故AB = AC/4 若令金剛石的密度為若令金剛石的密度為 b，可列：，可列： 1mol6.021023(43d /3)3b / 8 = 1mol12g/mol 將將 b = 3.51g/cm3代入，解得代入，解得 d = 1.5510-8 cm = 1.55

28、10-10m（1）金剛石由碳原子構成正四面體的單元。）金剛石由碳原子構成正四面體的單元。每個碳原子等距離緊鄰其它每個碳原子等距離緊鄰其它個碳原子。個碳原子。鍵角為鍵角為。金剛石中由共價鍵構成。金剛石中由共價鍵構成的最小環有的最小環有6個碳原子，但個碳原子，但6個碳原子不個碳原子不都在一個平面上。都在一個平面上。（2）每個環平均擁有：）每個環平均擁有：個個CC鍵，鍵，個個C原子。原子。（3）晶體中每個）晶體中每個C原子被原子被個六元環所共有，每個個六元環所共有，每個C原子占原子占有有個個CC鍵。鍵。小結：小結：10928 41/21122 石墨：石墨： 在石墨晶體中，碳原子構成的最小環為平面型六

29、元環在石墨晶體中，碳原子構成的最小環為平面型六元環(與苯環相似與苯環相似)鍵角為鍵角為120，每個碳原子與相鄰，每個碳原子與相鄰 3 個碳原子構成正三角形，個碳原子構成正三角形，其中其中 n (C) : n(CC) = 1 : (31/2) = 2 : 3，每個碳原子被，每個碳原子被 3 個六元個六元環共用，每個環共用，每個CC鍵被鍵被 2 個六元環共用。個六元環共用。令石墨中令石墨中CC鍵長為鍵長為 a ，層間距離為，層間距離為 h ，由于每個正六棱柱分攤，由于每個正六棱柱分攤的碳原子數為的碳原子數為121/6 = 2個個，可列：，可列： 1mol 6.021023 33a2 h 2 2密度密度 = 1mol12g/mol 將將a = 1.4210-10m = 1.4210-8cm， h = 3.35 10-8cm 代入上式解得代入上式解得 密度密度 = 2.27g/cm3 3. 二氧化硅晶體二氧化硅晶體 可以這樣去理解可以這樣去理解SiO2的結構，即在晶體硅中的的結構，即在晶體硅中的SiSi鍵間插入鍵間插入1 個個O 晶體中存在晶體中存在SiO4 四面體及四面體及OSiO折線，折線，OSiO = 10918，晶體中最小環為十二元環，由晶體中最小環為十二