第三章晶体结构

第十章晶体结构

一、教学要求

1 ．了解晶体与非晶体的区别，掌握晶体的基本类型及其性质特点。

2 ．了解离子极化的基本观点及其对离子化合物的结构和性质变化的解释。

3 ．了解晶体的缺陷和非整比化合物。

二、教学重点

1 ．晶胞

2 ．各种类型晶体的结构特征

3 ．离子极化

三、教学难点

晶胞的概念

四、教学时数 4 学时

五、教学内容

1 ．晶体的基本知识

2 ．离子键和离子晶体

3 ．原子晶体和分子晶体

4 ．金属键和金属晶体

5 ．晶体的缺陷和非整比化合物

6 ．离子极化

10-1 晶体

10-1-1 晶体的宏观特征

晶体有一定规则的几何外形。不论在何种条件下结晶，所得的晶体表面夹角（晶角）是一定的。晶体有一定的熔点。晶体在熔化时，在未熔化完之前，其体系温度不会上升。只有熔化后温度才上升。

10-1-2 晶体的微观特征

晶体有各向异性。有些晶体，因在各个方向上排列的差异而导致各向异性。各向异性只有在单晶中才能表现出来。晶体的这三大特性是由晶体内部结构决定的。晶体内部的质点以确定的位置在空间作有规则的排列，这些点本身有一定的几何形状，称结晶格子或晶格。每个质点在晶格中所占的位置称晶体的结点。每种晶体都可找出其具有代表性的最小重复单位，称为单元晶胞简称晶胞。晶胞在三维空间无限重复就产生晶体。故晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类以及质点间的作用力所决定的。

10-2 晶胞

10-2-1 晶胞的基本特征

10-2-2 布拉维系

十四种不拉维格子

类型说明

单斜底心格子（ N ） 单位平行六面体的三对面中 有两对是矩形，另一对是非矩形 。

两对矩形平面都垂直于非矩形 平面，而它们之间的夹角为β， 但

∠β≠ 90°。 a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 ，α = γ =90°， β≠ 90°

正交原始格子（ O ） 属于正交晶系，单位平 行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位平行六面 体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 α = β = γ =90 °

正交体心格子（ P ） 属于正交晶系，单位平行六 面体为长、宽、高都不等的长方 体，单位平行六面体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 α = β = γ =90 °

正交底心格子（ Q ） 属于正交晶系，单位平 行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位平行六面 体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 α = β = γ =90 °

正交面心格子（ S ） 属于正交晶系，单位平 行六面体为长、宽、高都不 等的长方体，单位平行六面 体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 α = β = γ =90 °

立方体心格子（ B ） 属于等轴晶系，单位平行六 面体是一个立方体。单位平行六 面体参数为： a 0 = b 0 = c 0 α = β = γ = 90 °

立方面心格子 (F) 属于等轴晶系，单位 平行六面体是一个立方体。 位平行六面体

参数为： a 0 = b 0 = c 0 α = β = γ = 90°

四方原始格子（ T ） 属于四方晶系，单位平行六面 体为横截面为正方形的四方柱。规

定柱面相交的棱 c 0 ，单位平行六面 体参数为： a 0 = b 0 = c 0 α =

β = γ = 90 °

四方体心格子（ U ） 属于四方晶系单位平行六面 体为横截面为正方形的四方柱。 规

定柱面相交的棱 c 0 ，单位平 行六面体参数为： a 0 = b 0 = c 0 α =

β = γ = 90 °

立方和三方原始格子 (H) 对应于六方晶系的空间六方格子。单位平行六面体底面为菱形的

柱体。菱形交角为 60o 和 120 o ，如果把三个单位平行六面体

拼起来，底面就成六边形，柱面的交棱就是六次轴方向。单位平

行六面体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 ，α = β =90 o ， γ =120 o

三方菱面体格子

（ R ） 属于三方晶系，单位 平行六面体相当于立方体 在 4L3 中的一个 L3 方向被 拉长或压缩，使立方体变 成菱面体。单位平行六面 体参数为： a 0 = b 0 = c 0 α = β = γ≠ 90 °、60 °、109 °28 ′

16 ″

三斜原是格子（ Z ） 单斜平行六面体是三 条棱不相等，三对面互相 间不垂直的斜平

行六面体。 单位平行六面体参数为： a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 ， α≠β≠γ≠

90o

单斜原始格子（ M ） 单位平行六面体的三对面中 有两对是矩形，另一对是非矩形 。

两对矩形平面都垂直于非矩形平面，而它们之间的夹角为β， 但∠

β≠ 90 。 a 0 ≠ b 0 ≠ c 0 ，α = γ =90 °， β≠ 90 °

立方原始格子 属于等轴晶系，单位平行六 面体是一个立方体。单位平行六 面

体参数为： a 0 = b 0 = c 0 α = β = γ = 90 °

10-2-4 素晶胞与复晶胞

素晶胞，符号P ，是晶体微粒空间中的最小基本单元。

复晶胞是素晶胞的多倍体。

10-4 金属晶体

作用力的大小由金属键的强弱来决定；主族同族从上到下金属键减弱，从左到右金属键增强，副族从上到下金属键增强（II B 除外），从左到右视d 电子成键情况先增强而后减弱。

金属键的强弱可直接由金属的升华热得出。定性的判断则由成键轨道、成键半径、成键数目来判断。

特点：熔沸点高，不溶于水，硬度大，导电性一般很好，延展性也一般很好。

金属晶体的结构─紧密堆积

金属键是无方向性也无饱和性的，故金属原子总是与尽量多的其它金属原子结合。金属原子的配位数都很高。

金属有三种紧密堆积方式：

ABABAB......: 六方紧密堆积12 74.05%

ABCABC...... ：面心立方紧密堆积12 74.05%

ABABAB … ..: 体心立方紧密堆积8 68.02%

六立密堆积和面心立方密堆积的空间点有率和金属原子成键数相同，故稳定性相近，容易互相转化。

堆积方式影响密度。

在堆积方式中，六方和面心立方堆积方式可以形成四面体空穴和八面体空穴，比例为2 ：1 ，而体心立方堆积方式只形成八面体空穴。

10-5 离子晶体

离子键无方向性，也无饱和性，故在离子周围可以尽量多地排列异号离子，而这些异号离子之间也存在斥力，故要尽量远离。离子半径越大，周围可容纳的异号离子就越多，另一方面，异号离子的半径越小，可容纳的数目也越多。故离子的配位数与阴阳离子的半径比有关。而正离子半径一般比负离子半径要小，仅有极个别除外( 如Cs+的半径比F-的大) 。故离子晶体的配位数既与阳离子半径大小有关，又与阴离子半径大小有关，即决定于阳阴离子半径之比。因阴离子半径几乎总是大于阳离子半径，故配位数与阳离子半径大小关系密切，阳阴离子半径之比越大，配位数越高。

最常见的五种类型的离子晶体是NaCl 型、CsCl 型、ZnS 型、CaF 2型、TiO2型。

NaCl CsCl ZnS CaF2TiO2

阴离子配位数6844 3

阳离子配位数6848 6

晶体类型的描述

NaCl 型：晶胞为面心立方；阴阳离子均构成面心立方且相互穿插而形成；每个阳离子周围紧密相邻有6 个阴离子，每个阴离子周围也有6 个阳离子，均形成正八面体；每

个晶胞中有4 个阳离子和4 个阴离子，组成为1 ：1 。

CsCl 型：晶胞为体心立方；阴阳离子均构成空心立方体，且相互成为对方立方体的体心；每个阳离子周围有8 个阴离子，每个阴离子周围也有8 个阳离子，均形成立方体；每个晶胞中有1 个阴离子和1 个阳离子，组成为1 ：1 。

ZnS 型：晶胞为立方晶胞；阴阳离子均构成面心立方且互相穿插而形成；每个阳离子周围有4 个阴离子，每个阴离子周围也有4 个阳离子，均形成正四面体；晶胞中有4 个阳离子和4 个阴离子，组成为1 ：1 。

CaF2型：立方晶胞；阳离子构成面心立方点阵，阴离子构成空心立方点阵，阴离子处于阳离子形成的8 个正四面体空穴中（1/8 晶胞）；每个阳离子周围有8 个阴离子，每个阴离子周围有4 个阳离子；晶胞中有4 个阳离子和8 个阴离子，组成为1 ：2 。T iO2型：四方晶胞；阳离子形成体心四方点阵，阴离子形成八面体，八面体嵌入体心四方点阵中；每个阳离子周围有6 个阴离子，每个阴离子周围有3 个阳离子；单位晶胞中有2 个阳离子和4 个阴离子，组成为1 ：2 。

晶体结构与阴阳离子半径比

对于简单的纯离子化合物，其晶体结构由阴阳离子半径比决定：

r+ /r -0.225-0.414;0.414-0.732 ;0.732-1

配位数468

晶体类型ZnS NaCl CsCl

晶体结构类型还受许多其它因素的影响，如化合物的组成，阴阳离子变形成性，阴阳离子的空间构型等影响（不作要求）。

离子半径比规则的说明：

正负离子半径比处于交界处时，可能有两种结构。

正负离子并不是刚性的球体，在异号离子的作用下，其电子云要发生形变，使正离子进入负离子的电子云中，而使正负离子的半径比值下降，使配位数下降。

在受热状态下，正负离子的振动加剧，离子变形能力增强，故低温下有高配位数，在高温下配位数有可能下降。

离子半径的数据本身也是不够准确的，都是从测定晶体的结构得到的数据，而在晶体中，正负离子未必是接触的，故以此作为依据也不准确。

10-6 分子晶体和原子晶体

10-6-1 分子晶体

基本微粒为小分子，作用力为分子间作用力，用分子式表示组成。大多为非金属间形成的小分子，平均每个原子形成σ键数目不多于两个。

分子间作用力大小可由色散力、取向力和诱导力来判断，但一般只要判断其色散力大小即可。故一般由分子量的大小可大致判断分子间力的大小。

特点：熔沸点低；硬度小；导电性差；无网状氢键时一般性柔，有网状氢键时性脆；水溶性视其极性而定。

10-6-2 原子晶体

巨型分子，基本微粒为原子，作用力为共价键，用化学式表示组成。只有平均每个原子的形成σ键数目超过两个时才可能形成原子晶体。故在周期表中只能是：III A ,IV A ,IV B ,V A ,V B ,VI A ,VI B 或至少有它们参与再与可成链元素成键。

作用力的大小可由共价键的强弱来判断。共价键的强弱由原子的成键半径，成键数目，成键轨道来判断。成键半径越小越强，成键数目越多越强，成键轨道主量子数越小越强。特点：熔沸点高，不溶于水，硬度大，导电性一般较差，无延展性。

10-7 离子的极化

离子本身带有电荷，故离子靠近时，必然会使其它离子或原子的电子云发生形变，产生诱导电场。同时，离子本身的电子云在与其它离子接近时也会产生形变。故任何离子都会极化其它离子，同时又会被其它离子所极化而变形。

阳离子失去电子而使外层电子的电子云发生收缩，故离子半径比原子半径要小很多，离子半径小，电荷密度高，极化能力强，而变形性就相对小很多，故正离子主要表现强的极化作用。但对某些金属离子，其最外层电子含d 电子较多时，因d 轨道的电子云较分散，变形性也就较大，故那些d 轨道电子较多的阳离子也表现一定的变形能力。

阳离子的极化和变形规律

极化规律：

1 ）正电荷越高，极化能力越强

2 ）外层d 电子数越多，有效核电荷越大，极化能力尤其强。有：8e<9-17e<18e,18+2e 3￡? 离子半径越小，极化能力越强

变形能力：

1 ）正电荷越低，变形能力越强

2 ）外层d 电子数越多，变形能力越强

3 ）离子半径越大，变形性越强

阴离子的变形

阴离子，因得到电子而使外层电子云发生膨胀，故离子半径比原子半径要大很多，离子半径大，电荷密度低，极化能力弱，而变形能力就非常强，故阴离子主要表现为强的变形性。但对某些离子半径小非金属性强的离子，其极化能力也不容忽视。

阴离子的变形能力：

1）负电荷越高，变形性越强

2）半径越大，变形性越强

3）复杂的阴离子团的变形能力通常很小，尤其是对称性高的阴离子集团。

离子的极化率─离子被极化的能力（变形能力）

离子极化对物质性质的影响

离子极化对化学键的影响：离子极化使化学键由离子键向共价键过渡，极化程度越大，共价成份越高。

离子极化对溶解度的影响：极化使极性降低，水溶性下降。

离子极化对物质颜色的影响：极化使价层电子能级差降低，使光谱红移，颜色加深。

离子极化对晶体类型的影响：极化使阳离子部分进入阴离子电子云（共价），降低

阳阴离子半径之比，从而降低配位数。

离子极化举例

离子键（共价键）成份：ZnO, ZnS

溶解度：AgF, AgCl, AgBr, AgI

颜色：ZnS( 白), CdS （黄）, HgS （红，黑）AgI (r+/r-=0.573), ZnS type.

第三章晶体结构与性质全章教案

第三章晶体结构与性质 第一节晶体常识 第一课时 教学目标： 1、通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。 2、学会分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。 3、了解区别晶体与非晶体的方法，认识化学的实用价值，增强学习化学的兴趣。 教学重难点： 1、晶体与非晶体的区别 2、晶体的特征 教学方法建议：探究法 教学过程设计： ［新课引入］:前面我们讨论过原子结构、分子结构，对于化学键的形成也有了初步的了解，同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物质在不同温度和压强 下，物质主要分为三态：气态、液态和固态，下面我们观察一些固态物质的图片。 ［投影］:1、蜡状白磷；2、黄色的硫磺；3、紫黑色的碘；4、高锰酸钾 ［讲述］:像上面这一类固体，有着自己有序的排列，我们把它们称为晶体；而像玻璃这一类 固体，本身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。［板书］:—、晶体与非晶体 ［板书］:1、晶体与非晶体的本质差异 ［提问］:在初中化学中，大家已学过晶体与非晶体，你知道它们之间有没有差异？ ［回答］:学生：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。 ［讲解］:晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点，这只是晶体与非晶体的表观现象，那么他 们在本质上有哪些差异呢？ ［投影］晶体与非晶体的本质差异 ［板书］:自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。 ［解释］:所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。例如：水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻。 ［板书］:注意：自范性需要一定的条件，其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。 ［投影］:通过影片播放出，同样是熔融态的二氧化硅，快速的冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。［设问］:那么得到晶体的途径，除了用上述的冷却的方法，还有没有其它途径呢？你能列举 哪些？ ［板书］:2、晶体形成的一段途径： （1）熔融态物质凝固； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； （3）溶质从溶液中析出。

第三章 晶体结构缺陷

第三章晶体结构缺陷 【例3-1】写出MgO形成肖特基缺陷得反应方程式。 【解】MgO形成肖特基缺陷时,表面得Mg2+与O2－离子迁到表面新位置上,在晶体内部留下空位,用方程式表示为: 该方程式中得表面位置与新表面位置无本质区别,故可以从方程两边消掉,以零O(naught)代表无缺陷 状态,则肖特基缺陷方程式可简化为: 【例3-2】写出AgBr形成弗伦克尔缺陷得反应方程式。 【解】AgBr中半径小得Ag+离子进入晶格间隙,在其格点上留下空位,方程式为: 【提示】一般规律:当晶体中剩余空隙比较小,如NaCl型结构,容易形成肖特基缺陷;当晶体中剩余空隙比较大时,如萤石CaF2型结构等,容易产生弗伦克尔缺陷。 【例3-3】写出NaF加入YF3中得缺陷反应方程式。 【解】首先以正离子为基准,Na+离子占据Y3+位置,该位置带有2个单位负电荷,同时,引入得1个F－离子位于基质晶体中F－离子得位置上。按照位置关系,基质YF3中正负离子格点数之比为1/3,现在只引入了1个F－离子,所以还有2个F－离子位置空着。反应方程式为:可以验证该方程式符合上述3个原则。 再以负离子为基准,假设引入3个F－离子位于基质中得F－离子位置上,与此同时,引入了3个Na+离子。根据基质晶体中得位置关系,只能有1个Na+离子占据Y3+离子位置,其余2个Na+位于晶格间隙,方程式为: 此方程亦满足上述3个原则。当然,也可以写出其她形式得缺陷反应方程式,但上述2个方程所代表得

缺陷就是最可能出现得。 【例3-4】写出CaCl2加入KCl中得缺陷反应方程式。 【解】以正离子为基准,缺陷反应方程式为: 以负离子为基准,则缺陷反应方程式为: 这也就是2个典型得缺陷反应方程式,与后边将要介绍得固溶体类型相对应。 【提示】通过上述2个实例,可以得出2条基本规律: (1)低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷。为了保持电中性,会产生负离子空位或间隙正离子。 (2)高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷。为了保持电中性,会产生正离子空位或间隙负离子。 【例3-5】TiO2在还原气氛下失去部分氧,生成非化学计量化合物TiO2-x,写出缺陷反应方程式。 【解】非化学计量缺陷得形成与浓度取决于气氛性质及其分压大小,即在一定气氛性质与压力下到达平衡。该过程得缺陷反应可用 或 方程式表示,晶体中得氧以电中性得氧分子得形式从TiO2中逸出,同时在晶体中产生带正电荷得氧空位与与其符号相反得带负电荷得来保持电中性,方程两边总有效电荷都等于零。可以瞧成就是Ti4+被还原为Ti3+,三价Ti占据了四价Ti得位置,因而带一个单位有效负电荷。而二个Ti3+替代了二个

材料科学基础习题

查看文本 习题 一、名词解释 金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散 二、画图 1在简单立方晶胞中绘出（）、（210）晶面及[、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后，试棒的成分－距离曲线示意图。 3如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 4画出简单立方晶体中（100）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错与（001）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错交割前后的示意图。 5画图说明成分过冷的形成。 三、Fe-Fe3C相图分析 1用组织组成物填写相图。 2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。 四、简答题 1已知某铁碳合金，其组成相为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 2什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线各有什么特征，如何解释？。 3设原子为刚球，在原子直径不变的情况下，试计算g-Fe转变为a-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时g-Fe和a-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算g-Fe转变为a-Fe的真实膨胀率。 4间隙固溶体与间隙化合物有何异同？ 5可否说扩散定律实际上只有一个？为什么？ 五、论述题 τC 结合右图所示的τC（晶体强度）—ρ位错密度 关系曲线，分析强化金属材料的方法及其机制。 晶须 冷塑变 六、拓展题 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形？ 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核？ 4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。 综合题一：材料的结构 1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 碳原子易进入a-铁，还是b-铁，如何解释？ 7 研究晶体缺陷有何意义？ 8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？

晶体结构习题与解答

第三章晶体结构习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中， 若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空 隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分 布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为 B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出 适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位 置数与氧离子数之比为若干四面体间隙位置数与氧 离子数之比又为若干 （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳 定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构 所需电价离子及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。

第三章晶体结构与性质

第三章晶体结构与性质 第二节分子晶体与原子晶体（第1课时） 【学习目标】 1.说出分子晶体的定义、构成微粒、粒子间的作用力及哪些物质是典型的分 子晶体。 2.以冰和干冰为典型例子描述分子晶体的结构与性质的关系，解释氢键对冰晶 体结构和和物理性质的影响。 【预学能掌握的内容】 【自主学习】 一．分子晶体 1．定义：________________________________ 2.构成微粒________________ 3.粒子间的作用力：____________________ 4. 较典型的分子晶体有：①②_______ 单质 ③氧化物④⑤ 此外，还有少数盐是分子晶体，如 5.分子晶体的物理性质：熔沸点较____、易升华、硬度____。固态和熔融状态 下都。 6.分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响？ 一般说来，对与组成和结构相似的物质，相对分子量越大，分子间作用力越 ____，物质的熔沸点也越____。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不 完全符合，如：NH 3 ，H 2 O和HF的沸点就出现反常,因 为这些分子间存在____键。 7.分子晶体的结构特征： （１）只有范德华力，无分子间氢键－分子晶体的结构特征 为。如：C60、干冰、I2、O2。 如右图所示，每个CO2分子周围有个紧邻的 CO2分子。 （２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征。如：冰 中每个水分子周围只有个紧邻的水分子，这一 排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大 的空隙。 【预学中的疑难问题】 【合作探究】 1.大多数分子晶体的结构特征 （1）大多数分子晶体采用堆积 （2）若用一个小黑点代表一个分子，试画出大多数分子晶体的晶胞图 (3)干冰晶体 ①二氧化碳分子在晶胞中处于什么位置？ ②一个干冰晶胞中含有几个分子？ ③每个CO2分子周围有几个距它最近的分子？ ④干冰晶体中CO 2 分子的排列方向有几种 ④干冰和冰，那种晶体密度大？试从晶体结构特征解释。

第一章 晶体结构缺陷习题及解答

第一章 晶体结构缺陷习题与解答 1.1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的 间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。 1.2试述晶体结构中点缺陷的类型。以通用的表示法写出晶体中各种点缺陷的表示符号。试举例写出CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +或进入到KCl 间隙中去的两种点缺陷反应表示式。 解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂质原子等三种。在MX 晶体中，间隙原子的表示符号为M I 或X I ；空位缺陷的表示符号为：V M 或V X 。如果进入MX 晶体的杂质原子是A ，则其表示符号可写成：A M 或A X （取代式）以及A i （间隙式）。 当CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +而出现点缺陷，其缺陷反应式如下： CaCl 2?→?KCl ?K Ca +' k V +2Cl Cl CaCl 2中Ca 2+进入到KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为： CaCl 2?→?KCl ??i Ca +2'k V +2Cl Cl 1.3在缺陷反应方程式中，所谓位置平衡、电中性、质量平衡是指什么？ 解：位置平衡是指在化合物M a X b 中，M 格点数与X 格点数保持正确的比例 关系，即M ：X=a ：b 。电中性是指在方程式两边应具有相同的有效电荷。质量平衡是指方程式两边应保持物质质量的守恒。 1.4（a ）在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。 （b ）如果MgO 晶体中，含有百万分之一mol 的Al 2O 3杂质，则在1600℃时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解：（a ）根据热缺陷浓度公式： =N n exp （－ kT 2G ?） 由题意 △G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19J K=1.38×10-23 J/K T 1=25+273=298K T 2=1600+273=1873K 298K ： =N n exp ??? ? ??????---2981038.1210612.92319=1.92×10-51

第3讲 晶体结构与性质

限时规范训练 [单独成册]限时50分钟 A 组(20分钟) 1．在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与氢键或化学键的强弱无关的变化规律是( ) A ．H 2O 、H 2S 、H 2Se 、H 2Te 的热稳定性依次减弱 B ．熔点：Al ＞Mg ＞Na ＞K C ．NaF 、NaCl 、NaBr 、NaI 的熔点依次降低 D ．CF 4、CCl 4、CBr 4、CI 4的熔、沸点逐渐升高 解析：选D 。D 项中四种物质熔、沸点逐渐升高，是由于随着相对分子质量增大范德华力依次增大。 2．已知铜的晶胞结构如图所示，则在铜的晶胞中所含铜原子数及配位数分别为( ) A ．14、6 B ．14、8 C ．4、8 D ．4、12 解析：选D 。(1)晶胞中所含原子的计算方法，晶胞顶点上的原子占18，棱上的原子占14 ，面上的原子占12 ，体心上的原子为1，根据以上规律就可计算晶胞所含的原子数。(2)金属晶体中金属原子的配位数即为距离该原子最近的金属原子的数目。在Cu 的晶胞中，顶角原子为8个晶胞共用，面上的铜原子为两个晶胞共用，因此，金属铜的一个晶胞的原子数为8×18 ＋6×12 ＝4。在Cu 的晶胞中，与每个顶点的Cu 原子距离相等的铜原子共有12个，因此其配位数为12。 3．最近发现一种由M 、N 两种原子构成的气态团簇分子，如图所示。实心球●表示N 原子，空心球○表示M 原子，则它的化学式为( ) A ．M 4N 4 B ．MN C ．M 14N 13 D ．M 4N 5 解析：选C 。关键点是该物质为气态团簇分子，故属于分子晶体。与离子晶体、原子晶

体不同，它不存在共用与均摊问题，因此该物质的化学式就是其分子式，由14个M原子和13个N原子组成，故应选C。 4．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是() A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 解析：选C。难溶于水，其水溶液的导电性极弱，不能说明CaF2一定是离子晶体；熔、沸点较高，硬度较大，也可能是原子晶体，B项不能说明CaF2一定是离子晶体；固体不导电但熔融状态下可以导电，一定有自由移动的离子生成，C项说明CaF2一定是离子晶体；CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小，只能说明CaF2是极性分子，不能说明CaF2一定是离子晶体。 5．关于如图所示堆积模型的说法不正确的是() A．此种最密堆积为面心立方最密堆积 B．该种堆积方式空间利用率为74% C．该种堆积方式可用符号“…ABCABC…”表示 D．金属Mg就属于此种最密堆积 解析：选D。从图示可以看出，该堆积模型的第一层和第四层重复，可用符号“…ABCABC…”表示，属于面心立方最密堆积，空间利用率为74%，而Mg属于六方最密堆积，所以D项不正确。 6．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是() A．6个120°B．5个108° C．4个109°28′D．6个109°28′ 解析：选D。根据金刚石的晶体结构特点可知，最小的环上有6个碳原子。由于每个碳原子都是形成4个相同的共价键，所以基本构型是正四面体，键角是109°28′，故选D。 7．下列关于化学键的叙述中，正确的是() A．金属晶体内部都有“自由电子”，都存在金属键

人教选修3第三章 晶体结构和性质选择填空练习试题(含答案).

第三章晶体结构与性质 一、单选题 1.下列有关晶体的叙述中，错误的是（） A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 B．氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等且最近的Na+共有6个 C．金属晶体中，以“…ABCABCABC…”形式的堆积称为面心立方堆积 D．干冰晶体中，每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子共有12个 2.下列有关金属元素特征的叙述正确的是 ( ) A．易导电 B．易导热 C．有延展性 D．易锈蚀 3.下列关于氯化钠晶体结构的说法中正确的是( ) A．氯化钠晶体中，阴、阳离子的配位数相等 B．氯化钠的晶体结构中，每1个Na＋仅结合1个Cl－ C．氯化钠的晶胞中的质点代表一个NaCl D．氯化钠晶体中存在单个的NaCl分子 4.离子晶体一般不具有的特征是( ) A．熔点较高，硬度较大 B．易溶于水而难溶于有机溶剂 C．固体时不能导电 D．离子间距离较大，其密度较小 5.六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图)，难溶于水，在高温下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途。下列推测正确的是( ) A． SF6各原子均达8电子稳定结构 B． SF6易燃烧生成SO2 C． SF6分子是含有极性键的非极性分子

D． SF6是原子晶体 6.下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是( ) A．由分子间作用力结合而成，熔点很低 B．固体或熔融后易导电，熔点在1000℃左右 C．由共价键结合成网状晶体，熔点很高 D．固体不导电，熔融状态下亦不导电，但溶于水后能导电 7.下列叙述正确的是( ) A．带相反电荷的离子之间的相互吸引称为离子键 B．金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键 C．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键一定是离子键 D．非金属原子间不可能形成离子键 8.下列有关晶体的叙述中错误的是（） A．石墨的层状结构中由共价键形成的最小的碳环上有六个碳原子 B．氯化钠晶体中每个Na+周围紧邻的有6个Cl﹣ C． CsCl晶体中每个Cs+周围紧邻的有8个Cl﹣，每个Cs+周围等距离紧邻的有6个Cs+ D．在面心立方最密堆积的金属晶体中，每个金属原子周围紧邻的有4个金属原子 9.金属钠晶体为体心立晶胞，实验测得钠的密度为ρ(g·cm－3)。已知钠的相对原子质量为a，阿伏加德罗常数为N A(mol－1)，假定金属钠原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切。则钠原子的半径r(cm)为( ) A． B． C． D． 10.下列说法正确的是( ) A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键 B．分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸 C．含有共价键的晶体一定是分子晶体 D．元素的非金属性越强，其单质的活泼性一定越强 11.氮氧化铝（AlON）属原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是（）

第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计

第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道获得晶体的几种途径 （2）理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 （3）初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 2、过程与方法 （1）收集生活素材，结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类 （2）学生通过观察、实验等方法获取信息 （3）学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工 3、情感态度与价值观 （1）培养学生科学探究的方法 （2）培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力，保持对生活中化学的好奇心和探知欲，增强学生学习化学的兴趣。 二、教学重点 1、晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 2、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 三、教学难点 1、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 四、教学用品 课前学生收集的各种固体物质、玛瑙耳坠和水晶项链、蜂巢、晶胞实物模型、乒乓球、铁架台、酒精灯、蒸发皿、圆底烧瓶、碘、水、多媒体等 五、教学过程 １．新课导入： ［教师］上课前，我已经请同学们收集了一些身边的固体物质，大家都带来了吗？（学生：带来了）你们都带来了哪些固体呢？（学生七嘴八舌，并展示各自的固体）［教师］同学们带来的固体物质可真是琳琅满目啊！但是，我们每个人可能只带了几样，想知道别人收集了哪些固体物质吗？（学生：想）下面我们请前后四个同学组成一个小组，然后互相交流一下收集的各种固体物质，并讨论如何将这些固体物质进行分类呢？ ［分组讨论］互相交流各自所带的物品，并分类（教师进行巡视） ［教师］：请这组同学将你们带来的固体和交流的结果汇报一下。 ［学生汇报］：（我们讨论后觉得将粗盐、明矾、樟脑丸分为一类；塑料、玻璃片、橡胶分为另一类。教师追问：你们为什么会这样分呢？生：根据这些有规则的几何外形，而另一些没有。） ［教师总结］这组同学收集的物品很丰富，并通过组内讨论确定了分类依据，然后进行了恰当的分类。其实，同学们也许没有留心观察，我们身边还有许多美丽的固体，当然也有的可能是我们日常生活中不易接触到的。下面，我们就一起欣赏一下这些美丽的固体。 ［视频投影］雪花放大后的形状、烟水晶、石膏、毒砂、绿柱石、云母等晶体实物（并配以相应的解说，给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。） ［教师讲述］我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体，而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。 ［板书］一、晶体与非晶体 设计意图：课前请同学收集身边的固态物质，然后在课堂上展示，并分组交流讨论，最后进行分类，并在课堂上汇报。这样从学生身边的固体入手，直观、简洁地引入课题，潜移默化

物质结构第三章练习高考复习资料

高考化学复习第十五讲 物质结构第三章A 组 考点 考查晶胞中粒子个数的计算 1.(2013·江苏高考)Zn 与S 所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。 ①在1个晶胞中，Zn 离子的数目为________。②该化合物的化学式为________。 2.利用“卤化硼法”可合成含B 和N 两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B 原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。 考点 考查晶体密度与微粒距离间的关系计算 晶体微粒与M(摩尔质量，g/mol)、ρ(晶体密度，g/cm 3 )之间的关系 若1个晶胞中含有x 个微粒，则1 mol 晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g ； 又1个晶胞的质量为ρa 3g(a 3为晶胞的体积，单位为cm 3)，则1 mol 晶胞的质量为ρa 3 N A g ， 因此有xM ＝ρa 3 NA 。 3.(2013·全国卷Ⅱ节选)F 、K 和Ni 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 (1)该化合物的化学式为________；Ni 的配位数为________； (2)列式计算该晶体的密度________g·cm －3 。 4．(2012·海南高考节选)用晶体的X 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得 到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 pm 。又知铜的密度为9.00 g·cm －3 ，则铜 晶胞的体积是 ________cm 3 ，晶胞的质量是________g ，阿伏加德罗常数为______________(列式计算，已知Ar(Cu)＝63.6)。 5.某离子晶体晶胞的结构如图所示。X()位于立方体顶点，Y()位于立方体中心。试分析： (1)晶体的化学式为________。 (2)晶体中距离最近的2个X 与1个Y 形成的夹角∠XYX 是________。 (3)设该晶体的摩尔质量为M g/mol ，晶体的密度为ρ g/cm 3 ，阿伏加德罗常数的值为NA ，则晶体中两个距离最近的X 之间的距离为________cm 。 考点 晶体类型的判断 6．(2013·福建高考节选)NF 3可由NH 3和F 2在Cu 催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2=====Cu NF3＋3NH 4F 。上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有________(填序号)。 a ．离子晶体 b ．分子晶体 c ．原子晶体 d ．金属晶体 7．有A 、B 、C 三种晶体，分别由H 、C 、Na 、Cl 四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进 (1)晶体的化学式分别为A______、B______、C______。 (2)晶体的类型分别是A______、B______、C______。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A______、B______、C________。 考点 考查常见的晶体结构 8．下面有关晶体的叙述中，不正确的是( ) A ．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子 B ．氯化钠晶体中，每个Na ＋周围距离相等的Na ＋ 共有6个 C ．氯化铯晶体中，每个Cs ＋周围紧邻8个Cl － D ．干冰晶体中，每个CO 2分子周围紧邻12个CO 2分子 9．(1)将等径圆球在二维空间里进行排列，可形成密置层和非密置层。在图1所示的半径相等的圆球的排列中，A 属于________层， 配位数是________；B 属于________层，配位数是________。 (2)将非密置层一层一层的在三维空间里堆积，得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞，它被称为简单立方堆积，在这种晶体中，金属原子的配位数是________，平均每个晶胞所占有的原子数目是________。 (3)有资料表明，只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式。 钋位于元素周期表的第________周期第______族，元素符号是________， 最外电子层的电子排布式是________。 考点 晶体熔、沸点高低的比较 10．(2013·重庆高考节选)BN 、MgBr 2、SiCl 4的熔点由高到低的顺序为__________________。 11．(2013·浙江高考节选) NaF 的熔点________(填“>”“＝”或“<”)BF －4的 熔点，其原因是____________________________________________________________。 12．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是( ) A ．F 2、Cl 2、Br 2、I 2的熔点、沸点逐渐升高 B ．HF 、HCl 、HBr 、HI 的熔、沸点顺序为HF>HI>HBr>HCl C ．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 D ．NaF 、NaCl 、NaBr 、NaI 的熔点依次降低 13．(2015·威海质检)碳元素在生产生活中具有非常重要的作用，在新物质的制备中也发挥了举足轻重的作用。 (1)与碳同周期，且基态原子的核外未成对电子数相等的元素是________(写出元素符号)。 (2)石墨烯是目前人们制造的新物质，该物质是由单层碳原子六边形平铺而成的，像一张纸一样(如图甲)，石墨烯中碳原子的杂化方式为________；常温条件下丙烯是气态，而相对分子质量比丙烯小的甲醇，常温条件下却呈液态，出现这种现象的原因是______________________。 (3)二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O 原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si 、O 形成的最小环上O 原子数目是_____________________________________。 (4)图丙是C 60的晶胞模型(一个小黑点代表一个C 60分子)，图中显示出的C 60分子数为14个。实际上一个C 60晶胞中含有________个C 60分子。

第一章 晶体结构与晶体中的缺陷

第一章晶体结构与晶体中的缺陷 一、名词解释 1．正尖晶石与反尖晶石；2．弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷； 3．刃位错与螺位错；4．固溶体；5．非化学计量化合物： 二、填空与选择 2．在硅酸盐结构分类中，下列矿物Ca[Al2Si2O8]；CaMg[Si2O6]；β-Ca2SiO4和Mg3[Si4O10](OH)2，分别属于；；；和四类。 3．在负离子作立方密堆的晶体中，为获得稳定的晶体结构，正离子将所有八面体空隙位置填满的晶体有，所有四面体空隙均填满的晶体有，填满一半八面体空隙的晶体有，填满一半四面体空隙的晶体有。 4．在尖晶石（MgAl2O4）型晶体中，O2－作面心立方最紧密堆积，Mg2＋填入了；金红石晶体中，所有O2－作稍有变形的六方密堆，Ti4＋填充了。（A全部四面体空隙；B 全部八面体空隙；C四面体空隙的半数；D八面体空隙的半数；E四面体空隙的八分之一；F八面体空隙的八分之一） 5．构成层状硅酸盐的[Si2O5]片中的Si4＋，通常被一定数量的Al3＋所取代，为满足鲍林第二规则（静电价规则），在层状结构中结合有（OH）－离子和各种二价正离子或三价正离子。这种以Al3＋取代Si4＋的现象，称为。（ A同质多晶（同质多象）；B类质同晶；C有序－无序转化；D同晶置换（同晶取代）） 6．高岭石与蒙脱石属于层状硅酸盐结构，前者的结构特征是，后者的结构特征是。（A二层型三八面体结构；B三层型三八面体结构；C二层型二八面体结构；D 三层型二八面体结构） 7．在石英的相变中，属于重建型相变的是，属于位移式相变的是。（A α-石英→α-鳞石英；B α-石英→β-石英；C α-鳞石英→α-方石英；D α方石英→β-方石英） 8．晶体结构中的热缺陷有和二类。 9．CaO掺杂到ZrO2中，其中置换了。由于电中性的要求，在上述置换同时产生一个空位。以上置换过程可用方程式表示。10．由于的结果，必然会在晶体结构中产生"组分缺陷"，组分缺陷的浓度主要取决于：和。 11．晶体线缺陷中，位错线与和垂直的是位错；位错线与二者平行的是位错。

第3讲 晶体结构与性质

第3讲晶体结构与性质 【考纲点击】 (1)了解晶体的类型，了解不同类型晶体中构成微粒及微粒间作用力的区别；(2)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响；(3)了解分子晶体结构与性质的关系；(4)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；(5)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；(6)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。 1.常见晶体模型 晶体晶体结构晶体详解 离子晶体NaCl (型) (1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－ (Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻 的Na＋有12个。(2)每个晶胞中含4个 Na＋和4个Cl－ CsCl (型) (1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8 个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs ＋(Cl－)有6个。(2)如图为8个晶胞，每个 晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－ CaF2 (型) 在晶体中，每个F－吸引4个Ca2＋，每个 Ca2＋吸引8个F－，Ca2＋的配位数为8，F －的配位数为4 金属晶体简单立 方堆积 典型代表Po，空间利用率52%，配位数 为6

体心立方堆积典型代表Na、K、Fe，空间利用率68%， 配位数为8 六方最密堆积典型代表Mg、Zn、Ti，空间利用率74%， 配位数为12 面心立方最密堆积典型代表Cu、Ag、Au，空间利用率74%， 配位数为12 分子晶体干冰 (1)8个CO2分子构成立方体且在6个面 心又各占据1个CO2分子。(2)每个CO2 分子周围等距紧邻的CO2分子有12个 混合型晶体石墨 晶体 层与层之间的作用力是分子间作用力， 平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 2，C采取的杂化方式是sp2杂化 原子晶体金刚石 (1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以共 价键结合，形成正四面体结构。(2)键角 均为109°28′。(3)最小碳环由6个C组成 且六原子不在同一平面内。(4)每个C参 与4条C—C键的形成，C原子数与C—C 键数之比为1∶2 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成 正四面体结构。(2)每个正四面体占有1 个Si，4个“ 1 2O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2。 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6 个Si 2.物质熔沸点高低比较规律 (1)不同类型晶体熔沸点高低的比较 一般情况下，不同类型晶体的熔沸点高低规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体，如：金刚石>NaCl>Cl2；金属晶体>分子晶体，如：Na>Cl2(金属晶体熔沸点有的很

(完整版)材料科学基础练习题

练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？

人教版高中化学选修知识点总结第三章晶体结构与性质

第三章晶体结构与性质 课标要求 1. 了解化学键和分子间作用力的区别。 2. 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。 3. 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。 4. 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。 5. 了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 要点精讲 一.晶体常识 1. 晶体与非晶体比较 2. 获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 ③溶质从溶液中析出。 3. 晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置” 。 4. 晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 如某个粒子为n 个晶胞所共有，则该粒子有1/n 属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞 立方晶胞中微粒数的计算方法如下： 注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状 二.四种晶体的比较

2.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体〉离子晶体＞分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高.如熔点：金刚石〉碳化硅〉硅 (3)离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强, 相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。

（4）分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。 ③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 （5）金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。 三?几种典型的晶体模型

(完整版)高二化学选修3第三章 晶体结构与性质习题

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，在常温下也有呈固态的，如S属于分子晶体，它在常温下为固态。 3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是() A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰是由氢键形成的晶体，每个水分子周围有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 解析：选A干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，分子采取紧密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力还存在氢键，由于氢键具有方向性，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰融化只需克服范德华力，冰融化还需要克服氢键，由于氢键比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。

【精品】第三章晶格振动与晶体热学性质习题解答

第三章晶格振动与晶体热学性质习题解答 1。相距为不是晶格常数倍数的两个同种原子，其最大振幅是否相同? ［解答］ 以同种原子构成的一维双原子分子链为例，相距为不是晶格常数倍数的两个同种原子, 设一个原子的振幅A，另一个原子振幅B,由本教科书的（3。16）可得两原子振幅之比 （1) 其中m原子的质量。由本教科书的（3。20）和（3.21）两式可得声学波和光学波的频率分别为 ，（2) 。（3） 将(2)(3)两式分别代入（1)式，得声学波和光学波的振幅之比分别为

, （4） 。(5) 由于

, 则由（4）(5）两式可得,.即对于同种原子构成的一维双原子分子链，相距为不是晶格常数倍数的两个原子，不论是声学波还是光学波，其最大振幅是相同的。 2。引入玻恩卡门条件的理由是什么? ［解答] （1)(1）方便于求解原子运动方程。 由本教科书的（3.4)式可知，除了原子链两端的两个原子外，其它任一个原子的运动都与相邻的两个原子的运动相关。即除了原子链两端的两个原子外，其它原子的运动方程构成了个联立方程组。但原子链两端的两个原子只有一个相邻原子，其运动方程仅与一个相邻原子的运动相关,运动方程与其它原子的运动方程迥然不同.与其它原子的运动方程不同的这两个方程，给整个联立方程组的求解带来了很大的困难。 (2）（2)与实验结果吻合得较好. 对于原子的自由运动,边界上的原子与其它原子一样,无时无刻不在运动。对于有N个原子构成的的原子链，硬性假定的边界条件是不符合事实的。其实不论什么边界条件都与事实不符。但为了求解近似解，必须选取一个边界条件。晶格振动谱的实验测定是对晶格振动理论的最有力验证(参见本教科书§3.2与§3.4）。玻恩卡门条件是晶格振动理论的前提条件。实验测得的振动谱与理论相符的事实说明，玻恩卡门周期性边界条件是目前较好的一个边界条件. 3。什么叫简正振动模式？简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是否是一回事？ ［解答］ 为了使问题既简化又能抓住主要矛盾，在分析讨论晶格振动时，将原子间互作用力的泰勒级数中的非线形项忽略掉的近似称为简谐近似.在简谐近似下，由N个原子构成的晶体的晶格振动,可等效成3N个独立的谐振子的振动.每个谐振子的振动模式称为简正振动模式，它对应着所有的原子都以该模式的频率做振动，它是晶格振动模式中最简单最基本的振动方式。原子的振动，或者说格波振动通常是这3N个简正振动模式的线形迭加.