晶体结构与性质教学反思

第40讲 晶体结构与性质

基础题组

1.(2017课标Ⅰ,35,15分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题: (1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5

(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。

++(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3离子。I3离子的几何构型为 ,中心原子的杂化形式

为 。

(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。

(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处

《晶体结构与性质》单元测试（附答案）

山东郓城实验中学高二化学组 李庆琪

满分100分 考试时间:100分钟 第Ⅰ卷（共60分）

一、选择题（每小题有1个或2个正确答案，每题3分，共60分）

1.科学家最近又发现了一种新能源——“可燃冰”。它的主要成分是甲烷分子的结晶水和物（CH4·nH2O）。其形成过程是：埋于海底地深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧型细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气），其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。这种“可

燃冰”的晶体类型是（ ）。

A.离子晶体 B.分子晶体 C.原子晶体 D.金属晶体

2.下列各组物质汽化或熔化时，所克服的粒子间的作用力属于同种类型的是（ ）。

A.碘和干冰的升华 B.二氧化硅和生石灰的熔化

C.氯化钠和铁的熔化 D.苯和乙烷的蒸发

3.下列叙述中，错误的是（ ）。

A．离子化合物中可能含有非极性键 B．分子晶体中的分子内不含有离子键 C．原子晶体中可能含有非极性键 D．分子晶体中的分子内一定有共价键

ICSD Inorganic Crystal Structure Database 无机晶体结构数据库

CSD The Cambrige Structural Database System 有机晶体结构数据库 CCDC 有机物结构数据库

二、掌握群的定义及其本质，了解晶体点群与空间群的一般概念 群是按照某种规律相互联系的一些元素的集合。必须满足以下四个条件：1封闭性群中任意两个元素的乘积，必为群中的一个元素； 2单值性群中元素的乘积满足结合律：A(BC)=(AB)C 3可逆性群中每个元素都存在逆元素：XX-1=X-1X=E

4存在单位元素E：E与任何元素相乘，得到其本身：EX=XE=X 群的本质不在于构成群的元素是什么，而在于它们必须服从上述四条规则。

点群一般用于研究有限图形的对称性，对称元素有限且必相交于一点。

结晶学空间群，即“空间对称操作(元素)系”，就是能使三维周期物体(无限大晶体)自身重复的几何对称操作的集合。构成空间群的这些操作的集合构成数学意义上的群。空间群是保持晶体不变的所有对称操作(包括点群操作、平移以及它们的联合)的集合。

空间群总共有230种。其中不包含滑移面或螺旋轴的有73种，称为简单空间群；其余15

第三讲 晶体结构与性质

[2017高考导航] 考纲要求 真题统计 命题趋势 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结2015，卷Ⅰ 构特征解释其物理性质。 高考对本部分的考查37T(4)(5)； 2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二主要从两个方面切入：(1)2015，卷Ⅱ 氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 关于晶胞的计算。(2)晶体37T(5)； 3．理解金属键的含义，能用金属键理论解释微粒间的相互作用力以及2014，卷Ⅰ 金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆物理性质的比较。预计37T(3)(4)； 积方式。 2017年高考将主要考查晶2014，卷Ⅱ 4．了解分子晶体、原子晶体、离子晶体和金体类型、四种晶体的区别、37T(4)(5)； 属晶体的结构微粒及微粒间作用力的区别。 晶体的结构特点以及晶胞2013，卷Ⅰ 5．能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的的相关计算。题型以非选37T(3)； 计算。 择题为主，分值约为4分。 2013，卷Ⅱ 6．了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的37T(3) 影响。 考点一 四种晶体性质比较[学生用书P271]

一、晶体

1．晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒周期性有序排列

第三章 分子结构与晶体结构

一.选择题

1、下列化合物熔点高低顺序为（ ）。

（A）SiCl4＞KCl＞SiBr4＞KBr （B）KCl＞KBr＞SiBr4＞SiCl4 （C）SiBr4＞SiCl4＞KBr ＞KCl （D）KCl＞KBr＞SiCl4＞SiBr4 2、下列物质在水溶液中溶解度最小的是（ ）。 （A）NaCl （B）AgCl （C）CaS （D）Ag2S

3、在下列各种晶体熔化时，需要破坏共价键的是（ ），只需克服色散力的是（ ）。 （A）SiCl4 （B）HF （C）Ag （D）NaCl （E）SiC 4、下列化合物熔点高低顺序为（ ）。 （A）SiO2＞HCl＞HF （B）HCl＞HF＞SiO2

（C）SO2＞HF＞HCl （D）HF＞SiO2＞HCl

5、乙醇的沸点（78℃）比乙醚的沸点（35℃）高得多，主要原因是（ ）。 （A）由于相对分子质量不同 （B）由于分子极性不同 （C）由于乙醇分子间存在氢键 （D）由于乙醇分子间取向力强 6、下列微粒半径由大到小的顺序是（ ）。

（A）Cl 、K

第一章 晶体结构

1、 三维空间有多少种布拉菲格子？画图说明这些布拉菲格子。

解：三维空间有14种布拉菲格子，分别如下图所示：

2、 石墨层中的碳原子排列成如图所示的六角网状结构，试问一个原胞含有几个原子？为什

么？

解：石墨层中一个原胞包含两个原子。图中A和B原子是不等价的，它们的几何处境不相同，因此一个原胞中至少有两个碳原子；如图所示，石墨单层可通过图中虚线框所围，包含A、B两个原子的单元周期性平移得到，它能构成石墨单层的一个原胞，因此石墨层中一个原胞包含两个原子。

3、 利用刚球密堆模型,求证球可能占据的最大体积与总体积之比为：

?(1) 简单立方

6(5) 金刚石；（2）体心立方

322（3）面心立方（4）六角密积?；?；?； 8663?。 16解：（1）在简立方的结晶学原胞中，设原子半径为R，则原胞的晶体学常数a?2R，则简立方的致密度（即球可能占据的最大体积与总体积之比）为：

441??R31??R3???33?33?

6a(2R)（2）在体心立方的结晶学原胞中，设原子半径为R，则原胞的晶体学常数a?4R/3，则体心立方的致密度为：

442??R32??R33?3??33?? 38a(4R/3)（3）在面心立方的结晶学原胞中，设

材料科学基础第二章材料的结构结晶学基础知识东华理工大学化生材学院材料科学与工程系Materials Science& Engineering, East China Institute of Technology2011/09/21 Jugong ZHENG Dept. Materials Science&and Engineering, ECIT

本章提要人们使用的材料绝大多数属于固体材料，其中大多数材料中质点的排列具有周期性和规则性，属于晶态材料。不同的晶体，其质点间结合力的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同，使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上，不同晶体具有截然不同的性质。要描述晶体的微观结构，需要具备结晶学方面的基本知识。因此，首先要熟悉材料的结构特征及其描述方法。本章主要内容有：晶体学基础、决定离子晶体结构的基本因素、常见的单质和化合物晶体结构、硅酸盐结构、高分子材料结构。

2011/09/21 Jugong ZHENG

Dept. Materials Science&and Engineering, ECIT

本章提要2.1结晶学基础知识 2.2决定离子晶体结构的基本因素 2.3单质晶体结构 2.4无机化合

晶体结构与晶体中的缺陷习题

1、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25.9％。

解：设球半径为a，则球的体积为4/3πa3，求的z=4，则球的总体积（晶胞）4×4/3πa3，

33立方体晶胞体积：(22a)?162a，空间利用率=球所占体积/空间体积=74.1%，

空隙率=1-74.1%=25.9%。

2、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。 解：ρ=m/V =1.74g/cm3，V=1.37×10-22。

3、 根据半径比关系，说明下列离子与O2-配位时的配位数各是多少? 解：Si4+ 4； K+ 12； Al3+ 6； Mg2+ 6。

4、一个面心立方紧密堆积的金属晶体，其原子量为M，密度是8.94g/cm3。试计算其晶格常数和原子间距。 解：根据密度定义，晶格常数

a0?34M/(6.023?1023?8.94?0.906?10?8M1/3(cm)?0.0906M1/3(nm)

原子间距= 2r?2?(2a/4)?0.0906M1/3/2?0.0641M1/3(nm)

5、 试根据原子半径R计算面心立方晶胞、六方晶胞、体心立方晶胞的体积。解：面心立方晶胞：V?a0?(22R)3?162R3

第九章 分子结构和晶体结构

（建议课外学习时间：24小时）

Ⅰ教学基本要求

1．理解三种重要化学键（共价键、离子键、金属键）的形成、本质及其性质。能够用化学键理论判断简单无机化合物的结构和性质。

2．重点通过价键理论理解共价键的形成、主要特征（方向性和饱和性）、主要类型（σ键和π键）。熟悉杂化轨道理论和配位化合物的价键理论，掌握杂化轨道的概念和主要杂化轨道类型（sp、sp2、sp3、dsp2、d2sp3 、sp3d2）的形成及与典型分子或离子（包括配离子）几何构型之间的关系。掌握有关配合物生成、空间构型、稳定性、磁性等方面的基本概念。了解分子轨道理论的概念和要点，能写出第二周期同核双原子分子（离子）的能级图和分子轨道表示式，并说明物质的一些性质（稳定性、键级和磁性）。

3．了解键参数、共价键的极性和分子的极性。理解分子的偶极矩、变形性及其变化规律。理解分子间力、氢键的产生及其对物质性质的影响。

4．了解离子键的形成及其主要特征（无方向性、无饱和性），理解离子的电子构型、离子极化对物质性质的影响。

5．从自由电子概念了解金属键的形成和主要特征（无方向性、无饱和性）。会用金属键说明金属的共性（光泽、延展性、导电和导热性）。

6．理解四种不同类型晶

1. 离子晶体 对于晶胞为正方体的晶体：顶____，棱____，面____，内_____(均摊法) (1)NaCl: 在NaCl 晶体中，每个晶胞由___个小正方体构成， 拥有___个Cl- ，__个Na+与Na+距离且最近的Cl-有 个， 这些Cl-围成的几何构型是 ;与每个Na+等距离且最近的Na+有 个，阴阳离子的配位数均为 ——(2)CsCl:Cs+的配位数为 Cl的配位数为 ,Cs+周围等距离最近的Cs+ 个,Cl周围等距离——

最近的Cl 个,一个晶胞中，包含 个Cs+， 个Cl

—

(3) CaF2: Ca2+的配位数为 ，F的配位数为 ,Ca2+周围等距离最近的Ca2+ 个 ———F周围等距离最近的F 个,晶胞中，包含 个Ca2+， 个Cl

(4)一个ZnS晶胞中含： 个Zn2+离子和 个S2-离子,Zn2+的配位数： ,S2-的配位数： 离子的配位数：

一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，称为离子晶体中离子的配位数。（缩写为C.N.) 决定离子晶体结构