第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點01物質(zhì)的聚集狀態(tài)1．物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化2．不含分子的物質(zhì)(1)常見晶體：例如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等不含分子。(2)等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。(3)離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。3．物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，還有晶態(tài)、非晶態(tài)以及介于晶態(tài)和非晶態(tài)的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能非晶體內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無章(長程無序，短程有序)的分布狀態(tài)的固體。某些非晶體合金強度和硬度高、耐腐蝕性強，非晶態(tài)硅對光的吸收系數(shù)大。等離子體由電子、陽離子和電中性粒子組成，整體上呈電中性，帶電離子能自由移動。具有良好的導(dǎo)電性和流動性。液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的狀態(tài)。既具有液體的流動性、黏度、形變性，又具有晶體的導(dǎo)熱性、光學性質(zhì)等?！镜淅?】下列關(guān)于聚集狀態(tài)的敘述中，錯誤的是()A．物質(zhì)只有氣、液、固三種聚集狀態(tài)B．氣態(tài)是高度無序的體系存在狀態(tài)C．固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合的較緊湊，相對運動較弱D．液態(tài)物質(zhì)的微粒間距離和作用力的強弱介于固、氣兩態(tài)之間，表現(xiàn)出明顯的流動性答案：A解析：物質(zhì)的聚集狀態(tài)，除了氣、液、固三態(tài)外，還有非晶體、液晶、納米材料和等離子體等聚集狀態(tài)，A錯誤；物質(zhì)處于氣態(tài)時，分子間距離大，分子運動速度快，體系處于高度無序狀態(tài)，B正確；據(jù)物質(zhì)固態(tài)時微粒間距離較小可判斷，固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合的較緊湊，相對運動較弱，C正確；對液態(tài)物質(zhì)而言，分子相距比較近，分子間作用力也較強，表現(xiàn)出明顯的流動性，D正確?！咎貏e提示】(1)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)不一定都由分子構(gòu)成，也可能由原子或離子等微粒構(gòu)成；由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其聚集狀態(tài)也不一定只有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，也可能為晶態(tài)，非晶態(tài)等。(2)同種物質(zhì)在不同條件下可形成不同的聚集狀態(tài)，物質(zhì)的聚集狀態(tài)會影響物質(zhì)的性質(zhì)，如硬度、熔點等?！镜淅?】1925年貝爾德在英國首次成功裝配世界第一臺電視機，短短幾十年時間，電視機經(jīng)歷了從黑白到彩色，從手動到遙控，從平板電視機到液晶電視機的發(fā)展歷程。下列關(guān)于液晶的敘述中，錯誤的是()A．液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)B．液晶具有流動性C．液晶和液態(tài)是物質(zhì)的同一種聚集狀態(tài)D．液晶具有各向異性答案：C解析：液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的一種特殊的聚集狀態(tài)，A對、C錯；液晶是液態(tài)晶體的簡稱，既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，B對、D對?！咎貏e提示】液晶的性質(zhì)及原因液晶在折射率、磁化率、電導(dǎo)率等宏觀性質(zhì)方面表現(xiàn)各向異性。其原因是液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列。考點02晶體與非晶體1．晶體與非晶體的比較比較類別晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性有序排列粒子排列相對無序性質(zhì)特征自范性有無熔點固定不固定各向異性有無鑒別方法間接方法看是否具有固定的熔點或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性科學方法對固體進行X射線衍射實驗舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等2．晶體呈現(xiàn)自范性的條件晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長的速率適當。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快時，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。3．獲得晶體的途徑(1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。(2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。(3)溶質(zhì)從溶液中析出。4．晶體的特點(1)自范性。①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長的速率適當。③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列。(2)各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)許多物理性質(zhì)(如強度、導(dǎo)熱性、光學性質(zhì)等)的差異。(3)有固定的熔點?！镜淅?】晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是()A．晶體具有各向異性，而非晶體具有各向同性B．晶體具有自范性，而非晶體沒有自范性C．晶體具有固定的熔、沸點，而非晶體沒有固定的熔、沸點D．晶體能使X射線產(chǎn)生衍射，而非晶體則不能答案：B解析：易將晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別及性質(zhì)區(qū)別混為一談。晶體與非晶體的性質(zhì)差異是二者本質(zhì)區(qū)別的外在表現(xiàn)。晶體具有自范性(本質(zhì))，而晶體的性質(zhì)是有固定的熔、沸點，能使X射線產(chǎn)生衍射等。分析此類問題時，要分析晶體、非晶體的本質(zhì)與性質(zhì)，采用辯證的觀點分析問題。同時也要注意不能用固體是否有規(guī)則的幾何外形來判斷其是否為晶體。【特別提示】晶體和非晶體的比較晶體和非晶體的本質(zhì)差異主要表現(xiàn)在自范性和微觀結(jié)構(gòu)兩個方面，二者的相互聯(lián)系是自范性是微觀結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)，微觀結(jié)構(gòu)是自范性的原因。【典例4】下列有關(guān)晶體常識的敘述錯誤的是()A．水晶屬于晶體，有固定的熔點，而玻璃無固定的熔點，屬于非晶體B．當單一波長的X射線通過晶體時可以看到明顯的分立的斑點或者譜線C．晶體都具有自范性。自范性是晶體的本質(zhì)屬性D．晶體都具有規(guī)則的幾何外形，而非晶體都不具有規(guī)則的幾何外形答案：D解析：水晶的化學成分是二氧化硅，屬于晶體，而玻璃是混合物，屬于非晶體，A正確；當單一波長的X射線通過晶體時，可發(fā)生衍射，可以看到明顯的分立的斑點或者譜線，B正確；在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的規(guī)則和凸面體外形的性質(zhì)，即晶體的自范性，C正確；晶體具有規(guī)則的幾何外形，但非晶體也可能具有規(guī)則的幾何外形，如鉆石形狀的玻璃制品，D錯誤。【特別提示】關(guān)于晶體與非晶體的認識誤區(qū)(1)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。(3)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。(4)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如食鹽。考點03晶胞晶體結(jié)構(gòu)的測定1．晶胞的概念晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶胞的結(jié)構(gòu)晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無數(shù)晶胞無隙并置而成。(1)無隙：相鄰晶胞之間無任何間隙。(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個數(shù)及幾何排列是完全相同的。3．晶胞結(jié)構(gòu)的測定(1)測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀。在X射線通過晶體時，X射線和晶體中的電子相互作用，會在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點或明銳的衍射峰。(2)由衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等?！镜淅?】下列有關(guān)晶胞的敘述錯誤的是()A．晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元B．整塊晶體中，相鄰晶胞之間沒有間隙C．晶體中晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子個數(shù)完全相同，而幾何排列及取向可以不同D．晶胞都是平行六面體答案：C解析：晶胞是晶體微觀空間里的一個基本重復(fù)單元，A正確；在晶體中，晶胞是最小的結(jié)構(gòu)單元，在它的上、下、前、后、左、右無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，“無隙”是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙，B正確；晶體中晶胞的排列及取向是完全相同的，C錯誤；晶體結(jié)構(gòu)一般來說，晶胞為平行六面體，D正確?？键c04晶胞組成的計算均攤法：若某個粒子為n個晶胞所共有，則該粒子1/n屬于該晶胞。1．長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算2．正六棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算位于頂角：同為6個晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為3個晶胞共有，eq\f(1,3)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個粒子屬于該晶胞。3．正三棱柱晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算位于頂角：同為12個晶胞共有，eq\f(1,12)粒子屬于該晶胞；位于水平棱上：同為4個晶胞共有，eq\f(1,4)粒子屬于該晶胞；位于垂直棱上：同為6個晶胞共有，eq\f(1,6)粒子屬于該晶胞；位于面上：同為2個晶胞共有，eq\f(1,2)粒子屬于該晶胞；位于內(nèi)部：整個粒子屬于該晶胞。【典例6】某晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示，則該晶體的化學式是_________________；在晶體中1個Ti原子、1個Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目分別為________個、________個。答案：CoTiO3612解析：晶胞中含有O：6×eq\f(1,2)＝3個，含Co：8×eq\f(1,8)＝1個，含Ti：1個，故化學式為CoTiO3。Ti原子位于晶胞的中心，其周圍距離最近的O原子位于6個面的中心，所以周圍距離最近的O原子數(shù)目為6個；Co原子位于晶胞的頂點，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周圍距離最近的O原子數(shù)目為12個?！咎貏e提示】(1)晶胞中粒子個數(shù)的計算，要正確分析晶胞中任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共用。(2)根據(jù)均攤法計算出1個晶胞中，各種原子個數(shù)的最簡整數(shù)比可確定該物質(zhì)的化學式。考點05晶體密度的計算1．計算晶胞棱長晶胞模型晶胞棱長(a)與粒子半徑(r)關(guān)系a＝2req\r(3)a＝4req\r(2)a＝4ra＝2req\r(3)a＝8r2．計算晶體密度以一個晶胞為研究對象，根據(jù)晶胞質(zhì)量m＝ρ×V，由公式eq\f(M,NA)×n＝ρ×a3進行計算，其中M為晶體的摩爾質(zhì)量，n為晶胞所占有的粒子數(shù)，NA為阿伏加德羅常數(shù)，ρ為晶體密度，a為晶胞棱長?！镜淅?】已知在晶體中仍保持一定幾何形狀的最小單位稱為晶胞。干冰晶胞是一個面心立方體，在該晶體中每個頂角各有1個二氧化碳分子，每個面心各有一個二氧化碳分子。實驗測得25℃時干冰晶體的晶胞棱長為acm，其摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，則該干冰晶體的密度為(單位：g·cm－3)()A．eq\f(M,a3)B．eq\f(M,a3NA)C．eq\f(4M,a3)D．eq\f(4M,a3NA)答案：D解析：每個頂點上的二氧化碳分子被8個晶胞共用，每個面心上的二氧化碳分子被兩個晶胞共用，所以該晶胞中二氧化碳分子個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(M（g·mol－1）,NA（1/mol）)×4,（acm）3)＝eq\f(4M,a3NA)g·cm－3，故D正確?！咎貏e提示】有關(guān)立方晶胞的計算公式(1)立方晶胞的棱長a與面對角線、體對角線的關(guān)系：①面對角線長＝eq\r(2)a；②體對角線長＝eq\r(3)a。(2)立方晶胞的密度ρ與棱長a、晶胞內(nèi)微粒數(shù)n之間的關(guān)系：a3ρ＝eq\f(n,NA)·M(M為晶體的摩爾質(zhì)量)?？键c06分子晶體的結(jié)構(gòu)特點1．概念及微粒間的作用力(1)概念：只含分子的晶體稱為分子晶體。(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價鍵結(jié)合。2．堆積方式分子密堆積分子非密堆積作用力只有分子間作用力，無氫鍵有分子間氫鍵，它具有方向性空間特點每個分子周圍一般有12個緊鄰的分子空間利用率不高，留有相當大的空隙舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常見分子晶體及物質(zhì)類別物質(zhì)種類實例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金屬氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)有機物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4．兩種典型分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)(1)冰①水分子之間的主要作用力是范德華力，也存在氫鍵。②氫鍵有方向性，它的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子互相吸引。(2)干冰①干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵。②結(jié)構(gòu)特點每個晶胞有4個CO2分子，12個原子。每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為12個?！镜淅?】下列關(guān)于分子晶體的說法正確的是()A．分子晶體中的共價鍵有方向性，而分子間作用力無方向性B．在分子晶體中一定存在氫鍵C．冰和Br2都是分子晶體D．稀有氣體不能形成分子晶體答案：C解析：分子晶體中的共價鍵有方向性，而分子間作用力中的氫鍵也有方向性，故A錯誤；在分子晶體中不一定存在氫鍵，如甲烷分子間及分子內(nèi)都不存在氫鍵，故B錯誤；冰和Br2均由分子構(gòu)成，均屬于分子晶體，故C正確；稀有氣體構(gòu)成微粒是單原子分子，可形成分子晶體，故D錯誤?？键c07分子晶體的物理性質(zhì)1．分子晶體的物理特性(1)分子晶體具有熔、沸點較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。(2)分子間作用力的大小決定分子晶體的物理性質(zhì)。分子間作用力越大，分子晶體的熔、沸點越高，硬度越大。2．分子晶體熔沸點低的原因分子晶體中粒子間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，因此，分子晶體的熔、沸點較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。3．分子晶體的熔、沸點比較(1)分子晶體熔化或汽化都是克服分子間作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化或汽化時需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點就越高。(2)比較分子晶體的熔、沸點高低，實際上就是比較分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)的大小。①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。②相對分子質(zhì)量相等或相近時，極性分子的范德華力大，熔、沸點高，如CO>N2。③能形成氫鍵的物質(zhì)，熔、沸點較高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。4．分子晶體的導(dǎo)電性分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下均不存在自由離子，因而不能導(dǎo)電，易溶于水的電解質(zhì)在水中全部或部分電離而能夠?qū)щ姡蝗苡谒奈镔|(zhì)或易溶于水的非電解質(zhì)自身不能導(dǎo)電?！镜淅?】下列敘述正確的是()A．由分子構(gòu)成的物質(zhì)其熔點一般較低B．分子晶體在熔化時，共價鍵被破壞C．分子晶體中分子間作用力越大，其化學性質(zhì)越穩(wěn)定D．物質(zhì)在溶于水的過程中，化學鍵一定會被破壞或改變答案：A解析：分子晶體熔化時共價鍵未被破壞，B錯；分子晶體的穩(wěn)定性與共價鍵有關(guān)，C錯；物質(zhì)溶于水化學鍵不一定被破壞或改變，例如蔗糖溶于水，D錯?！咎貏e提示】(1)分子晶體的物理性質(zhì)由分子間作用力(氫鍵、范德華力)強弱決定。(2)分子晶體的化學性質(zhì)由分子內(nèi)共價鍵的強弱(鍵長、鍵能)決定?？键c08共價晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．共價晶體的結(jié)構(gòu)特點(1)共價晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間作用力是共價鍵。(2)空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”。2．共價晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些非金屬化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等3．共價晶體的熔、沸點(1)共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。【典例10】有下列幾種晶體：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金剛石，E.晶體氬，F(xiàn).干冰。(1)屬于分子晶體的是________(填字母，下同)，直接由原子構(gòu)成的分子晶體是________。(2)屬于共價晶體的化合物是________。(3)直接由原子構(gòu)成的晶體是________。(4)受熱熔化時，化學鍵不發(fā)生變化的是_______，需克服共價鍵的是_______。答案：(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD解析：根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子不同，分子晶體僅由分子組成，共價晶體中無分子。分子晶體有B、C、E、F，其中晶體氬是單原子分子構(gòu)成的晶體；共價晶體和單原子分子晶體都由原子直接構(gòu)成，共價晶體有A、D，但化合物只有A；分子晶體熔化時，一般不破壞化學鍵；共價晶體熔化時，破壞化學鍵。考點09常見的共價晶體1．金剛石(1)在晶體中每個碳原子以4個共價鍵與相鄰的4個碳原子相結(jié)合，成為正四面體。(2)晶體中C—C鍵夾角為109°28′，碳原子采取了sp3雜化。(3)最小環(huán)上有6個碳原子。(4)晶體中碳原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶(4×eq\f(1,2))＝1∶2。2．二氧化硅(1)二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。(1)二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)①1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，每個O原子和2個Si原子相結(jié)合。②1molSiO2中含4molSi—O鍵③最小環(huán)是由6個Si原子和6個O原子組成。④每個Si原子被12個12元環(huán)共用，每個O原子被6個12元環(huán)共用。⑤每個Si—O鍵被6個12元環(huán)共用。(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料?！镜淅?1】已知SiC晶體具有較大的硬度，且原子間均以單鍵結(jié)合，下列關(guān)于晶體的說法正確的是()A．SiC晶體是分子晶體B．SiC晶體中，C—Si鍵的鍵長比金剛石中C—C鍵的鍵長要短C．SiC晶體中微粒間通過離子鍵結(jié)合D．SiC晶體中每個C原子連接4個Si原子，而每個Si原子連接4個C原子答案：D解析：SiC晶體具有較大的硬度，因此SiC屬于共價晶體，故A項錯誤；根據(jù)元素周期律可知，Si的原子半徑比C的原子半徑大，則SiC晶體中，C—Si鍵的鍵長比金剛石中C—C鍵的鍵長要長，故B項錯誤；SiC晶體中構(gòu)成的微粒為原子，故微粒之間通過共價鍵結(jié)合，而非離子鍵，故C項錯誤；根據(jù)C和Si原子元素均屬于第ⅣA族元素可知，SiC晶體中每個C原子連接4個Si原子，而每個Si原子連接4個C原子，故D項正確。【特別提示】(1)共價晶體都是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)共價晶體中原子之間以共價鍵結(jié)合，鍵長越短、鍵能越大，共價鍵越強，共價晶體的熔沸點越高，硬度越大?？键c10分子晶體與共價晶體的比較1．分子晶體與共價晶體的比較晶體類型共價晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體只含分子的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價鍵分子間作用力熔、沸點很高較低硬度很大較小溶解性一般不溶于各種溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分水溶液導(dǎo)電熔化時破壞的作用力共價鍵分子間作用力實例金剛石干冰結(jié)構(gòu)特點其最小的碳原子環(huán)中有6個碳原子，碳碳鍵夾角為109°28′CO2晶體中存在CO2分子2．分子晶體與共價晶體的判斷(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類和微粒間的作用力判斷。構(gòu)成共價晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵；構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點判斷。共價晶體的熔點高，常在1000℃以上；而分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下甚至更低溫度。(3)依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷。分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電，如HCl。共價晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。(4)依據(jù)晶體的硬度和機械性能判斷。共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。(5)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷。①大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。②常見的單質(zhì)類共價晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價晶體有碳化硅、二氧化硅等。【典例12】下列晶體性質(zhì)的比較中不正確的是()A．沸點：NH3>PH3B．熔點：SiI4>SiBr4>SiCl4C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．硬度：金剛石>碳化硅>晶體硅答案：C解析：A項中注意NH3分子間存在氫鍵，故沸點NH3>PH3，正確；B項中三種物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)相似，且均為分子晶體，熔點隨相對分子質(zhì)量的增大而升高，正確；C項中白磷和冰都是分子晶體，硬度小，而二氧化硅是共價晶體，硬度大，錯誤；D項中的三種物質(zhì)都是共價晶體，由于原子半徑C<Si，所以鍵長C—C<C—Si<Si—Si，故鍵能C—C>C—Si>Si—Si，而鍵能越大，共價晶體的硬度越大，正確?！咎貏e提示】晶體熔沸點比較方法①判斷晶體類型→分析作用力強弱→得出熔沸點高低。②不同晶體熔沸點：共價晶體＞分子晶體；③分子晶體熔沸點影響的三要素：氫鍵、范德華力、極性。④共價晶體的作用力為共價鍵：鍵長短、鍵能大，熔沸點高?？键c11金屬鍵金屬晶體1．金屬鍵(1)金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的相互作用稱為金屬鍵。(2)本質(zhì)：金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起。這一理論稱為“電子氣理論”。(3)成鍵粒子：金屬陽離子和自由電子。(4)金屬鍵存在與金屬單質(zhì)或合金中。2．金屬鍵的特點金屬鍵無方向性和飽和性。晶體中的電子不專屬于某一個或幾個特定的金屬陽離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用。3．金屬鍵的強弱及其對金屬性質(zhì)的影響(1)金屬鍵的強弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)，原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強；反之，金屬鍵越弱。(2)金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高，硬度越大。4．金屬晶體原子間以金屬鍵結(jié)合形成的晶體。5．金屬晶體的性質(zhì)(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)熔、沸點：金屬鍵越強，熔、沸點越高。①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點升高。②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點降低。③合金的熔、沸點一般比其各成分金屬的熔、沸點低。④金屬晶體熔點差別很大，如汞常溫下為液體，熔點很低；而鐵常溫下為固體，熔點很高。(3)硬度：金屬鍵越強，晶體的硬度越大。6．金屬晶體物理特性分析(1)良好的延展性金屬鍵沒有方向性，當金屬受到外力作用時，晶體中的各原子層發(fā)生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會斷裂，故金屬晶體具有良好的延展性。(2)金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向移動。(3)金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達到相同的溫度。【典例13】關(guān)于金屬性質(zhì)和原因的描述不正確的是()A．金屬具有金屬光澤是因為金屬中的自由電子吸收了可見光，又把部分能量以光的形式釋放出來B．金屬具有良好的導(dǎo)電性，是因為金屬晶體中共享了金屬原子的價電子，形成了“電子氣”，在外電場的作用下自由電子定向移動形成電流C．金屬具有良好的導(dǎo)熱性能，是因為自由電子在受熱后，加快了運動速率，自由電子通過與金屬離子發(fā)生碰撞，傳遞能量D．金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以通過破壞金屬鍵以達到相對滑動答案：D解析：金屬一般具有銀白色光澤是由于金屬鍵中的自由電子在吸收可見光以后，發(fā)生躍遷，成為高能態(tài)，然后又會回到低能態(tài)，把多余的能量以可見光的形式釋放出來，故A正確；金屬內(nèi)部有自由電子，當有外加電壓時電子定向移動，故B正確；金屬自由電子受熱后運動速率增大，與金屬離子碰撞頻率增大，傳遞了能量，故金屬有良好的導(dǎo)熱性，故C正確；當金屬晶體受到外力作用時，金屬原子間滑動而不斷裂金屬鍵，所以表現(xiàn)出良好的延展性，故D錯誤?！咎貏e提示】金屬的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)金屬的物理性質(zhì)用晶體結(jié)構(gòu)和電子氣理論解析和分析；金屬的化學性質(zhì)由原子結(jié)構(gòu)和金屬活動性決定?？键c12離子晶體的結(jié)構(gòu)1．離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(1)離子晶體是由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。(2)離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵。由于靜電作用沒有方向性，故離子鍵沒有方向性。只要條件允許，陽離子周圍可以盡可能多地吸引陰離子，同樣，陰離子周圍可以盡可能多地吸引陽離子，故離子鍵也沒有飽和性。根據(jù)靜電作用大小的影響因素可知，在離子晶體中陰、陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強。(3)離子晶體的化學式只表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比，而不是表示其分子組成。2．常見離子晶體的結(jié)構(gòu)類型(1)NaCl晶體①在NaCl晶體中，Na＋的配位數(shù)為6，Cl－的配位數(shù)為6②與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個③每個晶胞中有4個Na＋和4個Cl－④每個Cl－周圍的Na＋構(gòu)成正八面體圖形(2)CsCl晶體①在CsCl晶體中，Cs＋的配位數(shù)為8，Cl－的配位數(shù)為8②每個Cs＋與6個Cs＋等距離相鄰，每個Cs＋與8個Cl－等距離相鄰3．離子晶體的判斷(1)利用物質(zhì)的分類金屬離子和酸根離子、OH－形成的大多數(shù)鹽、強堿，活潑金屬的氧化物和過氧化物(如Na2O和Na2O2)，活潑金屬的氫化物(如NaH)，活潑金屬的硫化物等都是離子晶體。(2)利用元素的性質(zhì)和種類如成鍵元素的電負性差值大于1.7的物質(zhì)，金屬元素(特別是活潑的金屬元素，ⅠA、ⅡA族元素)與非金屬元素(特別是活潑的非金屬元素，ⅥA、ⅦA族元素)組成的化合物。(3)利用物質(zhì)的性質(zhì)離子晶體一般具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬而脆；固體不導(dǎo)電，但熔融或溶于水時能導(dǎo)電，大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑而難溶于非極性溶劑。【典例14】有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法中不正確的是()A．在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－有6個B．在CaF2晶體中，每個晶胞平均占有4個Ca2＋C．在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵個數(shù)的比為1∶2D．該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE答案：A解析：在NaCl晶體中，距Na＋最近的Cl－有6個，所以鈉離子的配位數(shù)是6，故A正確；在CaF2晶體中，Ca2＋位于晶胞的頂點和面心，晶胞中含有Ca2＋的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故B正確；在金剛石晶體中，每個碳原子形成4個共價鍵，每兩個碳原子形成一個共價鍵，則每個碳原子形成的共價鍵平均為4×eq\f(1,2)＝2，所以在金剛石晶體中，碳原子與碳碳鍵數(shù)之比為1∶2，故C正確；氣態(tài)團簇分子不同于晶胞，氣態(tài)團簇分子中含有4個E原子，4個F原子，則分子式為E4F4或F4E4，故D錯誤?！镜淅?5】在下列物質(zhì)中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶體硅、金剛石、晶體氬。(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是______________________。(2)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵的離子晶體是________________。答案：(1)NaCl、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S【特別提示】離子晶體組成的認識誤區(qū)(1)離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4Cl是離子晶體。(2)離子晶體中除離子鍵外不一定不含其他化學鍵，如NaOH晶體中還含有極性共價鍵，Na2O2晶體中還含有非極性共價鍵。(3)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是由金屬元素Al和非金屬元素Cl組成的分子晶體。(4)含有金屬離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體中含有金屬陽離子。考點13離子晶體的性質(zhì)1．熔沸點離子晶體中有較強的離子鍵，熔化或升華時需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔點、沸點和難揮發(fā)性。通常情況下，同種類型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強，熔、沸點越高。2．硬度硬而脆。離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度。當晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎。3．導(dǎo)電性不導(dǎo)電，但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強，陰、陽離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動的離子，在外加電場的作用下，離子定向移動而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時，陰、陽離子受到水分子的作用成了自由移動的離子(或水合離子)，在外加電場的作用下，陰、陽離子定向移動而導(dǎo)電。4．溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、苯、CCl4)中。當把離子晶體放入水中時，水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動的離子。5．延展性離子晶體中陰、陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性。【典例16】下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A．離子鍵：NaF＞NaCl＞NaBrB．硬度：MgO＞CaO＞BaOC．熔點：NaF＞MgF2＞AlF3D．1個陰離子周圍等距離且最近的陽離子數(shù)：CsCl＞NaCl＞CaF2答案：C解析：A.離子半徑Br－＞Cl－＞F－，離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越大，離子鍵越強，故A正確；B.原子半徑Ba＞Ca＞Mg，原子半徑越大，鍵能越小，硬度越小，故B正確；C.離子半徑Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，離子半徑越小，電荷越多，則熔點越高，故C錯誤；D.CsCl晶胞中1個Cl－周圍有8個Cs＋；CaF2晶胞中1個F－周圍有4個Ca2＋；NaCl晶胞中1個Cl－周圍有6個Na＋，故D正確?？键c14過渡晶體與混合型晶體1．過渡晶體(1)四種典型的晶體是指分子晶體、共價晶體、金屬晶體和離子晶體。(2)過渡晶體：介于典型晶體之間的晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當作離子晶體來處理，如Na2O等。同樣，偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。2．混合型晶體(石墨晶體)(1)晶體模型(2)結(jié)構(gòu)特點①同層內(nèi)，碳原子采用sp2雜化，以共價鍵相結(jié)合形成正六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所有碳原子的p軌道平行且相互重疊，p電子可在整個平面中運動。②層與層之間以范德華力相結(jié)合。(3)晶體類型石墨晶體中，既有共價鍵，又有范德華力，屬于混合型晶體?！镜淅?7】石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關(guān)于石墨與石墨烯的說法中正確的是()A．從石墨中剝離石墨烯需要破壞化學鍵B．石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含eq\f(2,3)s軌道與eq\f(1,3)p軌道C．石墨屬于混合晶體，層與層之間存在分子間作用力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵D．石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有3個碳原子答案：C解析：石墨晶體中，層與層之間的作用力為分子間作用力，從石墨中剝離石墨烯需要破壞分子間作用力，故A錯誤；石墨中的碳原子采取sp2雜化，每個sp2雜化軌道含eq\f(1,3)s軌道與eq\f(2,3)p軌道，故B錯誤；石墨屬于混合晶體，層與層之間存在分子間作用力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵，故C正確；每個C原子為3個環(huán)共有，則石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有碳原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2，故D錯誤?？键c15配位鍵1．配位鍵的概念配位鍵是一種特殊的共價鍵。提供孤電子對的原子與接受孤電子對的原子之間形成的共價鍵。2．配位鍵的形成條件(1)成鍵原子一方能提供孤電子對。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。(2)成鍵原子另一方能提供空軌道。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。(3)配位鍵同樣具有飽和性和方向性。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。3．配位鍵的表示方法用箭頭“→”來表示孤電子對的共用情況，其中箭頭由提供孤電子對的配位體指向提供空軌道的中心離子。A—→B電子對給與體電子對接受體例如：H3O+的結(jié)構(gòu)式：；NH4+的結(jié)構(gòu)式：。4．配位鍵的穩(wěn)定性(1)電子對給予體形成配位鍵的能力：NH3>H2O。(2)接受體形成配位鍵的能力：H＋＞過渡金屬＞主族金屬。(3)配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定。如Cu2+←OH-<Cu2+←NH3<H+←NH3【典例18】以下微粒含配位鍵的是()①N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))②CH4③OH－④NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))⑤Fe(CO)5 ⑥Fe(SCN)3⑦H3O＋⑧[Ag(NH3)2]OHA．①④⑤⑥⑦⑧B．①②④⑦⑧ C．①③④⑤⑥⑦D．全部答案：A解析：①N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))中有一個H＋與一個N原子間形成配位鍵；②CH4中4個H原子與C原子間形成共價單鍵，不存在配位鍵；③OH－中O與H間形成共價鍵，不存在配位鍵；④NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中有1個H＋與N原子間形成配位鍵；⑤Fe(CO)5中配位體CO與中心原子Fe之間形成配位鍵；⑥Fe(SCN)3中配位體SCN－與Fe3＋間形成配位鍵；⑦H3O＋中有1個H＋與O原子間形成配位鍵；⑧[Ag(NH3)2]OH中配位體NH3與Ag＋間形成配位鍵。綜合以上分析，①④⑤⑥⑦⑧中都存在配位鍵?？键c16配合物1．配合物的概念把金屬離子或原子(稱為中心離