高二化学晶体结构与性质

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

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章末质量检测（三） 晶体结构与性质

一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分) 1．下列说法正确的是( )

A．晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂

B．原子晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力 C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验

D．非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键

解析：选C A项，分子晶体受热熔化时破坏的是分子间作用力而不是化学键，错误；B项，有的分子晶体中存在氢键，错误；D项，金属元素原子与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3，错误。

2．下列说法中正确的是( )

A．离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子

B．金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动 C．分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态 D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合

解析：选D 选项A中离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关，如一个Cs＋可同时吸引8个Cl－；选项B中金属内部的自由电子不是在电场力的作用下产生的；选项C中分子晶体的熔、沸点很低，在常温

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章末质量检测（三） 晶体结构与性质

一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分) 1．下列说法正确的是( )

A．晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂

B．原子晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力 C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验

D．非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子与非金属元素的原子间只形成离子键

解析：选C A项，分子晶体受热熔化时破坏的是分子间作用力而不是化学键，错误；B项，有的分子晶体中存在氢键，错误；D项，金属元素原子与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3，错误。

2．下列说法中正确的是( )

A．离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子

B．金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动 C．分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态 D．原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合

解析：选D 选项A中离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关，如一个Cs＋可同时吸引8个Cl－；选项B中金属内部的自由电子不是在电场力的作用下产生的；选项C中分子晶体的熔、沸点很低，在常温

高二化学晶体结构练习题

学校：__________姓名：__________班级：__________考号：__________

一、单项选择

1、认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是（ ）

A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体

B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等

C．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8

D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阴、阳离子半径比不相同 2、图是CaF2晶胞的结构。下列说法正确的是( )

A．一个CaF2晶胞中含有8个Ca2+ B．一个CaF2晶胞中含有8个F- C．在CaF2晶胞中Ca2+的配位数为4

D．在CaF2晶胞中F-的配位数为8

3、根据下列结构示意图，判断下列说法中不正确的是（ ）

A．在NaCl晶体中，距Na最近的Cl形成正八面体

2＋

B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数目比为1:2 D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE

4、下列选项所述中的数字不是6的是（ ）

A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最

《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

化学竞赛热点 晶体结构

知 识 归 纳（2011年 全国初赛）

第二讲 晶体结构（Crystal structure）

一、常见密堆积型式

1.面心立方最密堆积（A1）（最密） 2.六方最密堆积（A3）（最密） 3.体心立方密堆积（A2）（非最密）

三、欧拉定理

F（晶面数）+V（顶点数）=E（晶棱数）+ 2

四、晶体的点阵结构

1.点阵：在晶体内部原子或分子周期性地排列的每个重复单位的相同位置上定一个点，这些点按一定周期性规律排列在空间，这些点构成一个点阵。点阵是一组无限的点，连结其中任意两点可得一矢量，将各个点阵按此矢量平移能使它复原。点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。

2.结构基元：在晶体的点阵结构中每个点阵所代表的具体内容，包括原子或分子的种类和数量及其在空间按一定方式排列的结构。

五、晶胞

1.点阵单位：空间点阵必可选择3个不相平行的连结相邻两个点阵点的单位矢量a，b，c，它们将点阵划分成并置的平行六面体单位，称为点阵单位。

2.晶胞：相应地，按照晶体结构的周期性划分所得的平行六面体单位称为晶胞。

3.晶胞参数：矢量a，b，c的长度a，b，c及其相互间的夹角α，β，γ称为点阵参数或晶胞参数。

六、晶体七个晶系

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化学竞赛热点 晶体结

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

物质结构与性质 专题3 晶体结构与性质

【复习目标】 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。 3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 4.了解分子晶体结构与性质的关系。 5.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式。 7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 【考点过关】 1. 晶体的结构 晶体 定义 特性 微观粒子在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质 有规则的几何外形（自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发的呈现封闭的、规则的多面体外形） 有确定的熔点 各向异性：在不同的方向上表现不同的性质 具有特定的对称性 晶胞 均摊法 概念 晶胞是描述晶体结构的基本单元，数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体 均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。若某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有1/N属于此晶胞。 正方体晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献为：顶点原子1/8属于此晶胞、棱

TiO2在自然界中存在三种晶体结构：金红石型、锐钛矿型和板钛矿型，其中金红石型和锐钛矿型TiO2具有较高的催化活性，尤以锐钛矿型光催化活性[4]最佳。锐钛矿型和金红石型的晶型结构均由相互连接的TiO2八面体组成，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。两种晶型结构如图1-1所示[5]

图1-1 TiO2 的晶体结构 a --金红石型；b --锐钛矿型

八面体间相互连接方式包括共边和共顶点两种情况，如图1-2所示：

图1-2 TiO2 结构单元的连接方式 a--共边方式；b--共顶点方式

锐钛矿型TiO2为四方晶系，其中每个八面体与周围8个八面体相连接（4个共边，4个共顶角），4个TiO2分子组成一个晶胞。金红石型TiO2也为四方晶系，晶格中心为Ti原子，八面体棱角上为6个氧原子，每个八面体与周围10个八面体相联（其中有两个共边，八个共顶角），两个TiO2分子组成一个晶胞，其八面体畸变程度较锐

钛矿要小，对称性不如锐钛矿相，其Ti–Ti键长较锐钛矿小，而Ti-O键长较锐钛矿型大。板钛矿型TiO2为斜方晶系，6个TiO2分子组成一个晶胞。

三种晶相以金红石相最稳定，而锐钛矿和板钛矿在加热处理过程中会发生不可逆的放热反应，最

晶体结构综合例题

一．有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答： 1．晶体所属的点阵形式及结构基元；

2．已知rCs+＝169pm，rCl-＝181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积；

3．Cu2+处在何种空隙里？ 4．指出各离子的配位情况？

解：1. 立方P，CaCsCl3 ;

＋－

2. A1型（立方面心）堆积, Cs，Cl离子半径大致相近; 3. 八面体空隙中;

＋－＋－＋＋＋

4. Cu2周围Cl配位数6，Cs配位数8；Cl周围Cu2配位数2，Cs配位数4； Cs周

－＋

围Cl配位数12，Cu2配位数8。

二．黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。

1．右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目,写出黄铜矿的化学式;

2．在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子，请说出它的晶胞。

3．在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积？ 金属原子占据什么类型的空