晶體結構與性質

【解題技巧】

(1)一般情況下，不同類型晶體的熔沸點高低規律：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、鍵長越短，則鍵能越大，其熔沸點就越高，如：金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。

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

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

(5)分子晶體的熔沸點比較規律

①組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，其熔沸點就越高，如：HI>HBr>HCl。

②組成和結構不相似的分子，分子極性越大，其熔沸點就越高，如：CO>N2。

③同分異構體分子中，支鏈越少，其熔沸點就越高，如：正戊烷>異戊烷>新戊烷。

④同分異構體中的芳香烴及其衍生物，鄰位取代物>間位取代物>對位取代物，如：鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯。

2．晶胞中微粒數目的計算方法——均攤法

熟記幾種常見的晶胞結構及晶胞含有的粒子數目。

A．NaCl(含4個Na＋，4個Cl－)

B．干冰(含4個CO2)

C．CaF2(含4個Ca2＋，8個F－)

D．金剛石(含8個C)

E．體心立方(含2個原子)

F．面心立方(含4個原子)

3．晶胞求算

(1)晶體密度的計算

(2)晶體微粒與M、ρ之間的關系

若1個晶胞中含有x個微粒，則1

mol晶胞中含有x?mol微粒，其質量為xM?g(M為微粒的相對原子質量)；又1個晶胞的質量為ρa3?g(a3為晶胞的體積，a為晶胞邊長或微粒間距離)，則1

mol晶胞的質量為ρa3NA?g，因此有xM＝ρa3NA。

【訓練】

1．(1)我國科學家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)晶體局部結構如圖所示。回答下列問題：

R的晶體密度為d?g·cm－3，其立方晶胞參數為a?nm，晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的相對質量為M，則y的計算表達式為________________。

(2)MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數為a＝0.420

nm，則r(O2－)為________

nm。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數為a′＝0.448

nm，則r(Mn2＋)為________

nm。

(3)①GaF3的熔點高于1

000

℃，GaCl3的熔點為77.9

℃，其原因是______________________________________。

②GaAs的熔點為1

238

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

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

(5)①

Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有________個銅原子。

②Al單質為面心立方晶體，其晶胞參數a＝0.405

nm，晶胞中鋁原子的配位數為________。列式表示Al單質的密度________________g·cm－3(不必計算出結果)。