晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

【解題技巧】

(1)一般情況下，不同類型晶體的熔沸點(diǎn)高低規(guī)律：原子晶體>離子晶體>分子晶體，如：金剛石>NaCl>Cl2；金屬晶體>分子晶體，如：Na>Cl2(金屬晶體熔沸點(diǎn)有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞等)。

(2)形成原子晶體的原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短，則鍵能越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如：金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。

(3)形成離子晶體的陰陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)就越高，如：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。

(4)金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其形成的金屬鍵越強(qiáng)，金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，如Al>Mg>Na。

(5)分子晶體的熔沸點(diǎn)比較規(guī)律

①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如：HI>HBr>HCl。

②組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子，分子極性越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如：CO>N2。

③同分異構(gòu)體分子中，支鏈越少，其熔沸點(diǎn)就越高，如：正戊烷>異戊烷>新戊烷。

④同分異構(gòu)體中的芳香烴及其衍生物，鄰位取代物>間位取代物>對(duì)位取代物，如：鄰二甲苯>間二甲苯>對(duì)二甲苯。

2．晶胞中微粒數(shù)目的計(jì)算方法——均攤法

熟記幾種常見(jiàn)的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目。

A．NaCl(含4個(gè)Na＋，4個(gè)Cl－)

B．干冰(含4個(gè)CO2)

C．CaF2(含4個(gè)Ca2＋，8個(gè)F－)

D．金剛石(含8個(gè)C)

E．體心立方(含2個(gè)原子)

F．面心立方(含4個(gè)原子)

3．晶胞求算

(1)晶體密度的計(jì)算

(2)晶體微粒與M、ρ之間的關(guān)系

若1個(gè)晶胞中含有x個(gè)微粒，則1

mol晶胞中含有x?mol微粒，其質(zhì)量為xM?g(M為微粒的相對(duì)原子質(zhì)量)；又1個(gè)晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3?g(a3為晶胞的體積，a為晶胞邊長(zhǎng)或微粒間距離)，則1

mol晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3NA?g，因此有xM＝ρa(bǔ)3NA。

【訓(xùn)練】

1．(1)我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)晶體局部結(jié)構(gòu)如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：

R的晶體密度為d?g·cm－3，其立方晶胞參數(shù)為a?nm，晶胞中含有y個(gè)[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)_______________。

(2)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(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a＝0.420

nm，則r(O2－)為_(kāi)_______

nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a′＝0.448

nm，則r(Mn2＋)為_(kāi)_______

nm。

(3)①GaF3的熔點(diǎn)高于1

000

℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9

℃，其原因是______________________________________。

②GaAs的熔點(diǎn)為1

238

℃，密度為ρ?g·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為_(kāi)_______，Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa?g·mol－1和MAs?g·mol－1，原子半徑分別為rGa?pm和rAs?pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_(kāi)___________________。

(4)單質(zhì)O有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式)，原因是__________________________________；O和Na的氫化物所屬的晶體類型分別為_(kāi)_______和________。

(5)①

Cu2O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子，其余氧原子位于面心和頂點(diǎn)，則該晶胞中有________個(gè)銅原子。

②Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405

nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_(kāi)_______。列式表示Al單質(zhì)的密度________________g·cm－3(不必計(jì)算出結(jié)果)。