2021年高三二輪復(fù)習(xí)模塊五——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選做題）專題十八（2）晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【考點(diǎn)評(píng)析】

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)內(nèi)容是《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊中的核心知識(shí)，也是結(jié)構(gòu)選做題的難點(diǎn)，主要圍繞晶體類型、性質(zhì)與晶胞結(jié)構(gòu)等方面展開設(shè)問，晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算是難點(diǎn)，注重對(duì)學(xué)生空間想象等能力的考查。同時(shí)，空間利用率的計(jì)算、原子坐標(biāo)分?jǐn)?shù)、空隙問題、原子二維投影等問題已成為結(jié)構(gòu)題目的生長點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，需要適當(dāng)拓展。要點(diǎn)一晶體常識(shí)要點(diǎn)三晶胞中的空隙問題內(nèi)容索引要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)三晶體性質(zhì)與類型判斷1.自范性：自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的凸多面體外形；凸多面體的晶面數(shù)(F)、晶棱數(shù)(E)、頂點(diǎn)數(shù)(V)滿足：F+V=E+2(歐拉定理)2.有固定的熔點(diǎn)3.各向異性4.均一性5.有特定的對(duì)稱性6.X射線衍射要點(diǎn)一晶體常識(shí)2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.晶胞的含義描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元叫做晶胞習(xí)慣采用的晶胞都是平行六面體（三維）或平行四邊形（二維）晶體由晶胞“無隙并置”而成晶胞不一定是晶體的最小重復(fù)單元，有素晶胞和復(fù)晶胞之分要點(diǎn)一晶體常識(shí)布拉維系晶胞（14種）a=b≠c

=

=90°

=120°a=b=c

=

=

=90°a=b≠c

=

=

=90°a≠b≠c

=

=90°

≠90°a≠b≠c

=

==90°a≠b≠c

≠

≠

≠90°注意：0≤(x,

y，z)＜1，若等于1，可以理解為平移到另一個(gè)晶胞，故晶胞的8個(gè)頂角的坐標(biāo)都是（0，0，0），可以簡單地記憶為“1即是0”。1個(gè)晶胞內(nèi)原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的個(gè)數(shù)，等于該晶胞內(nèi)所包括原子的個(gè)數(shù)。acbp(x,y,z)2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)一晶體常識(shí)上下前后左右前左上前右下前右上前左下后左上后右下后右上后左下8個(gè)頂點(diǎn)原子：0，0，0；6個(gè)面中心原子：1/2,0,1/2;1/2,1/2,0;0,1/2,1/2;4個(gè)內(nèi)部原子：1/4,1/4,3/4;3/4,1/4,1/4;3/4,3/4,3/4;1/4,3/4,1/4;金剛石晶胞的取向不同時(shí)，即使都是取前左下的頂點(diǎn)原子作原點(diǎn)，晶胞內(nèi)部不對(duì)稱的4個(gè)原子的坐標(biāo)，也會(huì)發(fā)生改變。內(nèi)部原子變?yōu)椋?/4,1/4,1/4;3/4,3/4,1/4;3/4,1/4,3/4;1/4,3/4,3/4高考經(jīng)典例題再現(xiàn)高考經(jīng)典例題再現(xiàn)高考經(jīng)典例題再現(xiàn)2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算方法——均攤法晶體結(jié)構(gòu)中的重復(fù)單元計(jì)算均可用均攤法還能怎么畫？要點(diǎn)一晶體常識(shí)4.晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算1m=103mm=106um=109nm=1012pm103103103103

常用關(guān)系：1cm=107nm=1010pm2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)一晶體常識(shí)4.［2020新課標(biāo)Ⅱ卷］(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2+、I﹣和有機(jī)堿離子

，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2+與圖(a)中__________的空間位置相同，有機(jī)堿

中，N原子的雜化軌道類型是__________；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為_________g·cm-3(列出計(jì)算式)。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)4.［2019新課標(biāo)Ⅰ卷］圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見，Cu原子之間最短距離x=

pm，Mg原子之間最短距離y=

pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是

g·cm?3(列出計(jì)算表達(dá)式)。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)例．[2019新課標(biāo)Ⅱ]（4）一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F?和O2?共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1?x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為____________。晶胞中微粒的投影問題指將晶胞三維結(jié)構(gòu)合理降維認(rèn)識(shí)晶體中微觀粒子排列的有序性，沿“體對(duì)角線”視角將晶胞中原子投影是常用投影方式之一。練習(xí)1碳的第三種同素異形體——金剛石,其晶胞如圖丁所示。已知金屬鈉的晶胞(體心立方堆積)沿其體對(duì)角線垂直在紙平面上的投影圖如圖A所示,則金剛石晶胞沿其體對(duì)角線垂直在紙平面上的投影圖應(yīng)該是圖

(從A~D圖中選填)。

D練習(xí)2畫出磷化硼晶胞沿著體對(duì)角線方向的投影（用實(shí)線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示B原子的投影）。練習(xí)31.金屬晶體描述金屬鍵本質(zhì)的最簡單理論“電子氣理論”。金屬鍵沒有飽和性和方向性，金屬陽離子依靠電子氣的維系盡可能的進(jìn)行緊密堆積。金屬鍵的電子氣模型解釋金屬的通性。要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

金屬晶體中等徑圓球的堆積模型二維等徑圓球的堆積非密置層，配位數(shù)為4密置層，配位數(shù)為6能量較高能量較低堆積模型典型代表空間利用率配位數(shù)晶胞六方最密堆積(hcp)MgZnTi12簡單立方堆積Po6體心立方堆積(bcp)NaKFe8面心立方最密堆積(ccp或fcc)CuAgAu1252%68%74%74%非密置層堆積密置層堆積

金屬晶體中等徑圓球的堆積模型

晶體空間利用率的計(jì)算方法2.分子晶體范德華力沒有方向性和飽和性，因此僅有范德華力的分子晶體可能的進(jìn)行緊密堆積，如CO2、O2、C60等。但是需要注意分子具有一定的空間構(gòu)型，將影響到晶胞結(jié)構(gòu)。分子晶體中將分子維系在一起的作用是范德華力和氫鍵，弱于化學(xué)鍵。氫鍵具有一定的方向性和飽和性，分子間含有氫鍵的分子晶體，其分子在堆積時(shí)配位數(shù)下降、空間利用率降低，如冰晶體（配位數(shù)為4），故冰的密度小于水。要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)干冰晶胞為何形狀不同？ca60°3.混合晶體C原子共價(jià)鍵sp2雜化大π鍵在石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為___，每個(gè)C完全擁有C－C數(shù)為___23/2要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)石墨晶體二維結(jié)構(gòu)示意圖石墨晶體中的鄰層交錯(cuò)結(jié)構(gòu)范德華力第n層第n+2層第n+1層

（1）石墨為什么很軟？（2）石墨的熔點(diǎn)為什么很高，高于金剛石？石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵，sp2雜化比金剛石中sp3雜化鍵長要短，鍵能更大，故熔點(diǎn)高。石墨晶體的特點(diǎn)（3）石墨中都含有什么作用力？為什么石墨能導(dǎo)電？共價(jià)鍵、金屬鍵，范德華力；p軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)。石墨與金剛石的轉(zhuǎn)化物質(zhì)的內(nèi)在統(tǒng)一性原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱為原子晶體。原子晶體的概念又叫共價(jià)晶體。堆積微粒微粒間作用力4.原子晶體要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)立方金剛石的晶胞金剛石中C的配位數(shù)為4，其穩(wěn)定的原因主要是微粒間較強(qiáng)的共價(jià)鍵和空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

原子晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系金剛石晶體硅、鍺等二氧化硅碳化硅、BN、GaAs等高考經(jīng)典例題再現(xiàn)研究對(duì)象：C原子、C-C鍵、六元環(huán)高考經(jīng)典例題再現(xiàn)由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體。離子晶體的概念：堆積微粒微粒間作用力5.離子晶體離子晶體中離子的配位數(shù)(C.N.)要點(diǎn)二各類晶體簡述2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶格能氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量稱為晶格能。通常取正值。（1）晶格能與陰陽離子電荷數(shù)成正比，與正負(fù)離子的核間距成反比。（2）晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。巖漿出晶規(guī)則與晶格能高考經(jīng)典例題再現(xiàn)金屬碳酸鹽的熱穩(wěn)定性同主族金屬離子R2+，半徑越小，極化能力越強(qiáng)，與O2-結(jié)合越強(qiáng)，RCO3熱穩(wěn)定性越差高考經(jīng)典例題再現(xiàn)面心結(jié)構(gòu)堆積：Cu、Al等NaCl型ZnS型(閃鋅礦)Ca2+(S2-)面心S2-面心Cl-面心結(jié)構(gòu)（Na+也是面心）CaF2型（螢石）Na2S離子晶體結(jié)構(gòu)中的空隙填充思維C.N.=6C.N.=4C.N.(Ca2+)=8C.N.(F-)=4離子晶體可以看成是大球（一般是陰離子）按照某種方式堆積，小球（一般是陽離子）鑲嵌于其中。陰離子蓋房，陽離子住，房子大小與陽離子相對(duì)大小有關(guān)。幾何因素對(duì)離子晶體結(jié)構(gòu)的影響幾何因素對(duì)離子晶體結(jié)構(gòu)的影響NaCl型CsCl型ZnS型（AB型）r+/r-配位數(shù)空間構(gòu)型0.225-0.4144ZnS0.414-0.7326NaCl0.732-1.008CsCl電荷因素對(duì)離子晶體結(jié)構(gòu)的影響CaF2型Ca2+的配位數(shù)：F-的配位數(shù)：一個(gè)CaF2晶胞中含：4個(gè)Ca2+和8個(gè)Fˉ845.[2017新課標(biāo)Ⅲ]（5）MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)（如圖），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm，則r(O2-)為________nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a'=0.448nm，則r(Mn2+)為________nm。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)由于陽離子（Mn2+）半徑增大，O2-離子已經(jīng)不能最密堆積，但仍是面心結(jié)構(gòu)rMn2+/rO2-=0.513<0.732鈣鈦礦（CaTiO3）晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將離子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)進(jìn)行（1/2，1/2，1/2）平移6.[2017新課標(biāo)Ⅰ]（鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu)）KIO3晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如下圖所示。在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于_________位置，O處于___________位置。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)K(0，0，0)；I(1/2，1/2，1/2)；O面心的位置，左右面心O(0，1/2，1/2)，前后面心O(1/2，0，1/2)，上下面心O(1/2，1/2，0)；I處于各頂角位置，K（1/2，1/2，1/2），處于體心；O(1/2，0，0)，(0，1/2，0)，(0，0，1/2)，則分處于三條棱的棱心。金紅石（TiO2）晶體結(jié)構(gòu)Ti4+的配位數(shù)為6，O2-的配位數(shù)為3，一個(gè)晶胞中含有2個(gè)TiO2尖晶石（MgAl2O4）晶體結(jié)構(gòu)晶胞面心結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)（頂點(diǎn)、面心）均為Mg，有A、B兩種小立方體交替有序放入互不相鄰的Mg圍成的四面體空隙中去。Mg：6/2+8/8+4=8，Al：4×4=16，O：4×8=32尖晶石（MgAl2O4）晶體結(jié)構(gòu)在AB2O4尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)中，若A2+分布在四面體空隙、而B3+分布于八面體空隙，稱為正尖晶石；若A2+分布在八面體空隙、而B3+一半分布于四面體空隙另一半分布于八面體空隙，通式為B(AB)O4，稱為反尖晶石。磁鐵礦（Fe3O4）為反尖晶石結(jié)構(gòu)。正四面體空隙正八面體空隙1.認(rèn)識(shí)兩種常見空隙（由密堆積而成）要點(diǎn)三晶胞中的空隙問題2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.面心立方的正八面體空隙和正四面體空隙八面體空隙：1+12(棱)×1/4=4球：8×1/8+6×1/2=4四面體空隙：8面心結(jié)構(gòu)堆積：Cu、Al等NaCl型ZnS型(閃鋅礦)填充全部四面體空隙填充一半四面體空隙填充八面體空隙面心結(jié)構(gòu)中的空隙填充思維干冰晶胞金剛石晶胞碳原子間隔填充在4個(gè)四面體空隙不考慮4種不同的分子取向CaF2型（螢石）Na2S3.體心立方的八面體空隙和四面體空隙八面體空隙：

6(面)×1/2

+12(棱)×1/4=6球：8×1/8+1=2四面體空隙：4×6×1/2=12體心立方中的八面體空隙和四面體空隙均發(fā)生變形，各條棱長并不相同。［2019新課標(biāo)Ⅰ卷］圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖?？梢姡珻u原子之間最短距離x=

pm，Mg原子之間最短距離y=

pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是

g·cm?3(列出計(jì)算表達(dá)式)。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子—分子間作用力(范德華力、氫鍵)原子—共價(jià)鍵陰、陽離子——離子鍵金屬陽離子和自由電子—金屬鍵2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷熔、沸點(diǎn)較低熔、沸點(diǎn)較高，水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電

熔、沸點(diǎn)很高，不導(dǎo)電，硬度大導(dǎo)電、傳熱、具有延展性2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷原子晶體>離子晶體>分子晶體，金屬晶體差別較大2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷2021年高三二輪復(fù)習(xí)——晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)要點(diǎn)四晶體性質(zhì)與類型判斷【總結(jié)】（2013新課標(biāo)Ⅰ卷）(6)在硅酸鹽中，SiO四面體[如圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中Si原子的雜化形式為________，Si與O的原子數(shù)之比為________，化學(xué)式為________。高考經(jīng)典例題再現(xiàn)【經(jīng)典習(xí)題】2.釹鐵硼磁鐵是最常使用的稀土磁鐵，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。生產(chǎn)釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、純鐵、鋁、硼以及其他物質(zhì)。回答下列問題：(1)釹(Nd)為60號(hào)元素，在元素周期表中位于第________周期；基態(tài)Fe2＋外圍電子的軌道表達(dá)式為________。(2)實(shí)驗(yàn)測得AlCl3的實(shí)際存在形式為Al2Cl6，其分子的球棍模型如圖所示。①該分子中Al原子采取________雜化。②Al2Cl6與過量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，[Al(OH)4]－中存在的化學(xué)鍵有________(填標(biāo)號(hào))。A.離子鍵B.極性共價(jià)鍵C.金屬鍵D.非極性共價(jià)鍵E.氫鍵(3)FeO是離子晶體，其晶格能可通過如下的Born－Haber循環(huán)計(jì)算得到?；鶓B(tài)Fe原子的第一電離能為________kJ·mol－1，F(xiàn)eO的晶格能為________kJ·mol－1。(4)因材料中含有大量的釹和鐵，容易銹蝕是釹鐵硼磁鐵的一大弱點(diǎn)，可通過電鍍鎳(Ni)等進(jìn)行表面涂層處理。已知Ni可以形成化合物四羰基鎳[Ni(CO)4]，其為無色易揮發(fā)劇毒液體，熔點(diǎn)為－25℃，沸點(diǎn)為43℃，不溶于水，易溶于乙醇、苯、四氯化碳等有機(jī)溶