《高考化学复习学案》——41、晶体结构与性质（上）

高考化学复习学案

第41课 晶体结构与性质（上）

一、物质的聚集状态

等离子体：由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。

液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。

二、晶体和非晶体

1、晶体与非晶体的比较   

2、晶体与非晶体的区分方法

测熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。

测物理性质：晶体有各向异性，非晶体有各向同性。

X射线衍射实验：这是最可靠的方法，晶体的衍射图上有明锐的峰。

3、得到晶体的途径

注意：晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常得到肉眼看不到的多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物，甚至只是非晶态（玻璃态）。

三、晶胞  

1、晶胞概念

晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。

一般取最小的平行六面体：8个顶角，三套各4根相同平行的棱，三套各两个相同平行的面。

2、晶胞的排列方式

无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

将晶胞沿着不同方向（如棱、对角线等）平移，可以与下一个晶胞重合。

3、均摊法计算晶胞中微粒数

顶角上的微粒：为8个晶胞共有，有1/8属于该晶胞。

棱心的微粒：为4个晶胞共有，有1/4属于该晶胞。

面心的微粒：为2个晶胞共有，有1/2属于该晶胞。

体心的微粒：整个属于该晶胞。

注意：上面的计算方法适用于平行六面体形的晶胞，有些晶胞不是平行六面体，可根据实际空间结构确定微粒为多少晶胞共有，再进行计算。

四、常见的晶体类型

1、常见的四类晶体     

2、典型的晶体结构

（1）分子晶体（冰、干冰）  

干冰：二氧化碳分子位于晶胞的8个顶点和6个面心，每个晶胞有4个分子。晶体采用分子密堆积，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，即配位数为12。

冰：每个水分子与相邻的4个水分子以氢键结合，1 mol H2O最多可形成2 mol氢键。配位数为4，空间利用率低，所以冰的密度相对较小，比液态水、干冰小。

（2）共价晶体（金刚石、二氧化硅）

金刚石：

碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′。每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成共价键三维网状结构。最小碳环由6个碳原子组成。

晶胞中有8个C原子在顶点，6个C原子在面心，4个C原子在体心。将晶胞分成8个小立方体，体心的C原子在其中4个相间的小立方体的体心，位于体对角线的1/4处。

二氧化硅：  

Si原子采取sp3杂化，每个Si原子与4个O原子以共价键结合，形成一个硅氧四面体，每个O原子被2个硅氧正四面体共用，Si原子与O原子数目比为1∶2。最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。

（3）离子晶体（NaCl、CsCl）

NaCl型：每个Na＋周围有6个Cl－，6个Cl－围成一个正八面体，每个Cl－周围有6个Na＋，6个Na＋围成一个正八面体，配位数均为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。

CsCl型：每个Cl－周围有8个Cs＋，每个Cs＋周围有8个Cl－，配位数为8。（注意图中的小立方体为晶胞。）

（4）过渡晶体

纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。

氧化钠、氧化镁等晶体中的化学键偏离子键，通常当作离子晶体；氧化铝、二氧化硅等晶体中的化学键偏共价键，通常当作共价晶体。

（5）混合型晶体（石墨）  

石墨中C原子采取sp2杂化，层内每个C原子与另外3个C原子形成σ键，这类似共价晶体，所以石墨的熔、沸点很高。

层内每个C原子未杂化的2p原子轨道“肩并肩”重叠，形成大π键，每个2p原子轨道中的1个电子可以在整个层内移动，这类似金属晶体，所以石墨是电的良导体。

层与层之间以范德华力结合，这类似分子晶体，所以石墨的硬度很小。

练习：

1、(2023·北京)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。

下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(　　)

A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键

B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化

C．三种物质的晶体类型相同

D．三种物质均能导电

答案：A。

2、(2023·山东)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　)  

A．与石墨相比，(CF)x导电性增强

B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强

C．(CF)x中C—C的键长比C—F短

D．1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键

答案：B。

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